Um7.ru

Аренда стройтехники
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Подбор конденсатора по мощности двигателя

Подбор конденсатора по мощности двигателя

В процессе работы двигателей по обмотке течет ток, на 20-40% превышающий номинальный, поэтому при использовании электромотора в недозагруженном режиме или в режиме холостого хода, емкость рабочего конденсатора следует уменьшить.

В целях безопасности все пусковые конденсаторы должны использоваться с разрядным резистором. Сопротивление разрядного резистора подбирается так, чтобы по истечении 50 секунд полностью снять остаточное напряжение с конденсатора.

В случаях когда конденсатор используется при последовательной схеме включения со вспомогательной обмоткой электродвигателя, напряжение на клеммах конденсатора при рабочей скорости может быть значительно выше напряжения сети.

В процессе эксплуатации конденсаторов они могут устанавливаться непосредственно в физическом контакте с электродвигателем. В этом случае при выборе типа конденсатора необходимо учитывать, что конденсатор будет подвергаться воздействию повышенной температуры и вибраций — как от самого электродвигателя, так и от других пассивных элементов различного рода устройств, в составе которых будет применятся конденсатор.

При работе моторных конденсаторов проходят различного рода сложнейшие коммутационные процессы, в результате которых происходят скачкообразные изменения напряжения на клеммах конденсатора, в связи с чем номинальное напряжение конденсатора нужно выбирать так, чтобы в процессе работы изделия рабочее напряжение не превышало его более чем на 10%.

В процессе выбора необходимой емкости и рабочего напряжения нужно учитывать фактор резонанса, то есть когда значения напряжения вспомогательной обмотки электродвигателя и конденсатора находятся в околорезонансной точке. В этом случае происходит повышение напряжения на клеммах изделия.

Предельное напряжение на клеммах пускового конденсатора должно быть не более 450В, а его емкость выбирается, как правило, в два и более раз больше емкости рабочего конденсатора.

Как показывает практика, на каждые 100 Вт мощности электродвигателя требуется около 6-7 мкФ.

В случае, если не удается подобрать емкость в одном корпусе, допускается комбинирование путем параллельного соединения конденсаторов Собщ=С1+С2….+Сn.

При правильно подобранном конденсаторе мощность трехфазного двигателя, включенного в однофазную сеть, не должна уменьшиться более чем на 30%.

Читайте так же:
Подключение насоса для повышения давления воды

Принцип действия конденсатора

Для начала разберемся, зачем вообще нужен конденсатор. Представить современные электронные приборы от простейшего блока питания до сложнейших вычислительных систем без этого устройства сегодня просто невозможно.

Оно является своеобразным аккумулятором небольшой емкости, способным накапливать и моментально отдавать заряд в случае кратковременного отключения напряжения или его просадке. Существуют также конденсаторы, предназначенные для фильтрования частот, как низких, так и высоких, подавления помех, сглаживания скачков напряжения, повышения коэффициента мощности и пр.

Конденсаторы имеют два вывода-полюса – плюсовое (+) и минусовое (-). Они представляют собой металлические пластины, на которых скапливаются положительные и отрицательные заряды.

Между ними размещают диэлектрик (стекло, картон, дерево и пр.), не позволяющий замкнуть цепь. Часто для увеличения емкости полюса изготавливают не в виде пластин, а в форме спиралей или сфер.

Конденсаторы, расположенные на блоке питания

Вычисление рассеиваемой мощности P

Рассеиваемая мощность P складывается из диэлектрических (PD) и резистивных (PR) потерь.
С достаточной точностью можно использовать модель работы при синусоидальном напряжении переменного тока.
P = PD + PR (1)
PD = Uac2 · π · f0 · C · tg δ0

где U ac пиковое значение симметричного напряжения переменного тока, приложенного к конденсатору
f0 основная частота
C емкость
tg δ0 коэффициент рассеяния в диэлектрике

PR = I2 · RS
где I среднеквадратичное значение тока через конденсатор
RS последовательное сопротивление при максимальном значении локальной температуры

Для вычисления резистивных потерь используется значение RS при максимальной температуре.
В технических описаниях значение RS приводится для 20°C. Корректирующий коэффициент можно оценить следующим образом:
RS85 = 1.25 · RS20

Тепловое сопротивление Rth

Тепловое сопротивление определяется как отношение разности температур к мощности, рассеиваемой в конденсаторе.
Решающее значение имеет величина ΔTcap: разность температур между определенной точкой внешнего охладителя (например воздуха) окружающего конденсатор и точкой в «горячей зоне» конденсатора (зоне с наивысшей температурой внутри корпуса).
В устойчивом состоянии (термодинамическом равновесии):
Rth= ΔTcap / P (2)
где Rth тепловое сопротивление
ΔTcap разность температур между горячей зоной и окружающей средой
P рассеиваемая мощность

Читайте так же:
Пальчиковые фрезы для ручного фрезера

Тепловая постоянная времени ξth

Тепловая постоянная времени может быть вычислена для современных полипропиленовых конденсаторов с достаточной точностью как произведение удельной теплоемкости (около 1.3 Вт·с/К·г), массы конденсатора, и теплового сопротивления в рабочей точке.

ξth= m · Сthcap · Rth
ξth тепловая постоянная времени
Rth тепловое сопротивление
m масса (вес) конденсатора
cthcap удельная теплоемкость

Продолжительность работы под нагрузкой tLD в зависимости от температуры T

Продолжительность работы под нагрузкой для конденсатора с органическим диэлектриком зависит кроме всего прочего от температуры, возникающей в процессе работы в горячей зоне конденсатора. Взяв производную от уравнения Аррениуса (описывающего температурнозависимый процесс старения) может быть выведена функциональная зависимость продолжительности работы под нагрузкой при температуре в горячей зоне незначительно отличающейся от максимального значения (Ths=THS…THS-7°C)

tLDThs = tLDTHs · 2 (THS — Ths) / ka

tLDThs продолжительность работы под нагрузкой при рабочей температуре
tLDTHS продолжительность работы под нагрузкой при максимальной температуре
THS макс. температура горячей зоны
Ths рабочая температура горячей зоны
k­a коэффициент Аррениуса

Продолжительность работы под нагрузкой tLD в зависимости от напряжения

Продолжительность работы при рабочих напряжениях может быть предсказана только в сравнительно узком диапазоне напряжений (U=0.9…1.1·UR). Зависимость продолжительности работы от рабочего напряжения может быть приблизительно выражена в виде степенной функции.

tLDV = tLDVR ( UR / U) n
tLDV продолжительность работы при рабочем напряжении ч
tLDVR продолжительность работы при номинальном напряжении
UR номинальное напряжение
U рабочее напряжение
n показатель степени

06.11.2016 Силова електроніка contra сопромат
17.12.2013 Подделки. "Не гонялся бы ты поп за дешевизной"

Как правильно рассчитать ёмкость конденсатора?

Самый простой пример конденсатора – плоская модель. Она имеет форму двух параллельных крышек из проводника, между которыми находится слой диэлектрика. Для того, чтобы знать, как посчитать ёмкость конденсаторов, необходимо применить следующую формулу:

С = e x e0 x s / d,

где S – площадь поверхности пластинок и d – расстояние между ними. В свою очередь, это относительная электрическая проницаемость данного диэлектрика.

Читайте так же:
Турбо горелка на отработке

Как правило, конденсаторы применяются не по отдельности, а подключаются в более крупные системы. Они могут быть соединены последовательно, параллельно или смешанным способом.

Формула ёмкости

Важно! В последовательно соединённых элементах абсолютное значение заряда на каждой пластине идентично.

Таким образом, результирующее напряжение равно сумме данных показателей на отдельных компонентах прибора.

Общая ёмкость системы будет определяться по формуле:

1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3 + …

При параллельном подключении разность потенциалов на каждом из деталей одинакова. Таким образом, суммарный заряд будет равен сумме зарядов на компонентах конденсатора, а результирующая ёмкость – сумме отдельных единичных величин:

Использование конденсатора в качестве разделительного элемента

Конденсатор, включённый по схеме, изображённой на Рис. 1, называется разделительным (coupling capacitor — на английском).


Рис. 1. Фильтр высоких частот. Источник сигнала (источник переменного напряжения) через конденсатор работает на нагрузочное сопротивление Rн

Цепь, изображённая на Рис. 1, является фильтром высоких частот первого порядка. В англоязычной литературе это звучит как high pass filter, а конденсатор, который подключён таким способом, называется разделительным или coupling capacitor. Так как реактивное сопротивление конденсатора определяется формулой

то очевидно, что чем меньше частота, тем будет больше сопротивление. При частоте, равной 0 Гц, сопротивление будет бесконечно большим. Если рассмотреть переходной процесс, когда постоянное напряжение (f = 0 Гц) подается на разряженный конденсатор, то сначала пойдёт большой ток, величина которого будет определяться эквивалентным последовательным сопротивлением

Конденсатор быстро зарядится, и после этого ток резко уменьшится практически до 0 А. Величина постоянного микротока утечки, который будет проходить через конденсатор, зависит от свойств диэлектрика в конденсаторе, то есть от величины тангенса диэлектрических потерь, о котором было сказано в предыдущей части статьи. Наилучшими характеристиками обладают плёночные и фольговые конденсаторы. Чем больше их номинальное напряжение, тем лучше изоляция, соответственно, меньше утечка. Именно поэтому в сигнальных цепях высококлассной аудиоаппаратуры используются плёночные или фольговые конденсаторы, часто превосходящие по номинальному показателю реальное максимально возможное рабочее напряжение в сотни и даже тысячи раз.

Читайте так же:
Средство для мойки автомобиля керхер

Частота среза (fc), то есть та частота, сигнал на которой ослабляется в

(эквивалентно уменьшению на 3 dB по логарифмической шкале),

(2)

Из выражения (2) вытекает, что чем выше частота среза, тем должна быть меньше ёмкость конденсатора. Для хорошего прохождения сигнала через конденсатор его реактивное сопротивление Xc должно быть меньше сопротивления нагрузки Rн в 20 — 50 раз и более, тогда на нем теряется очень малая часть входного сигнала. Для наглядности посчитаем ёмкость разделительного конденсатора, который будет стоять на входе усилительного каскада со следующими параметрами:

Rн = 100 кОм – входное сопротивление каскада

Fc = 20 Гц – нижняя слышимая граница по уровню -3 дБ

Пусть Xc = 1/50 Rн = 2000 Ом, тогда

Так как такого номинала нет в линейке номиналов E24, и величина 4 мкФ находится в интервале 3,9 и 4,3 мкФ, то на практике можно выбрать любой доступный из них. Если выбрать 3,9 мкФ, то частота среза сместится вверх, а если 4,3 мкФ – то наоборот, вниз.

Разделительные конденсаторы также используются для выделения высокочастотной составляющей из сигнала и нередко применяются в обработке аудиосигналов.

Пример подключения электродвигателя от стиралки

Рассмотрим подключение самой простой модели коллекторного электродвигателя, который представлен на изображении. Принцип его устройства элементарен – на обмотки подается электрическое напряжении, возникает магнитное поле, которое становится причиной образования ЭДС и следственного вращения вала. Но не все так просто.

Электрический двигатель

Под черным полимерным колпачком находится датчик оборотов с возможностью их регулировки. При подключении двигателя к сети в 220В необходимо учесть такую компановку эл. двигателя.

Реле контактов электродвигателя

Обычно сбоку от корпуса имеется реле контактов или корпус с фишками, куда выходят провода от обмоток, датчиков и регуляторов. Но куда именно подавать напряжение? Прежде всего необходимо понять какие провода откуда идут.

Читайте так же:
Плата регулировки оборотов с поддержанием мощности

Два белых провода являются питающими, то есть при подаче на них напряжения, происходит вращение ротора, а значит и вала двигателя. Серые используются для питания датчика оборотов, а для чего нужны красный и коричневый?

Контакторная плата электродвигателя

Как показано на изображении красный провод используется для запитывания левой обмотки, а коричневый – для правой. При подаче напряжения происходит вращение влево или вправо, в зависимости от того на какую из обмотку по красному или коричневому проводу подать большую величину разности потенциалов.

Провода подключенные к электродвигателю

Для подключения к сети можно использовать обычный кабель со штепселем и двумя клеммами, которые подключаются в коробку контактов – одна клемма на разводку от коричневого и красного провода для одновременной подачи на обмотки. В свою очередь величина регулируется с помощью реостатного регулятора.

Между штепселем и кабелем монтируется кнопка-прерыватель для замыкания и размыкания контактов.

Вилка и провода

Посмотрев видео можно увидеть простой и надежный способ подключения электрического мотора от стиральной машинки автомат.

Большинство хотят сделать циркулярную пилу из того двигателя, который завалялся у них в гараже. Но, стоит понимать, что не все из них одинаково хорошо подходят для самоделки такого типа. Лучше всего использовать более подходящий асинхронный двигатель на 380В и тогда самодельная циркулярка будет радовать своей работой долгие годы.

Методы подключения трёхфазного электродвигателя

Попытка приспособить некоторое оборудование встречает определённые трудности, так как трёхфазные асинхронники большей частью подключаться должны к 380 В. А в доме у всех сеть на 220 В. Но подключить трёхфазный движок к однофазной сети – это вполне выполнимая задача.

  1. Включение трехфазного асинхронного мотора.

Подключение 3-фазного мотора к сети 220

  1. Подключения трехфазного движка к 220 В, с реверсом и кнопкой управления.

схема с реверсом

  1. Соединение обмоток трехфазного мотора и запуск как однофазного.

объединение обмоток

  1. Другие возможные способы соединений трёхфазных электродвигателей.

треугольником и звездой

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector