Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как подобрать конденсатор для однофазного асинхронного двигателя


Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя или трехфазного

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

  • Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
  • Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
  • Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

  • k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
  • Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
  • U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

  • Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
  • Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
  • Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.


однофазный асинхронный станок - MATLAB & Simulink

В этом примере показана работа однофазного асинхронного двигателя в режимах конденсаторный запуск и конденсаторный запуск.

H. Ouquelle и Louis-A.Dessaint (Ecole de technologie superieure, Montreal)

Описание

В этой модели используются два однофазных асинхронных двигателя соответственно в режимах конденсаторный запуск и конденсаторный запуск, чтобы сравнить их рабочие характеристики, такие как крутящий момент, пульсация крутящего момента, КПД и коэффициент мощности.Два двигателя рассчитаны на 1/4 л.с., 110 В, 60 Гц, 1800 об / мин., И они питаются от однофазного источника питания 110 В. Они имеют идентичные обмотки статора (основной и вспомогательной) и короткозамкнутые роторы.

Двигатель 1 Двигатель работает в режиме запуска конденсатора. Его вспомогательная обмотка, включенная последовательно с пусковым конденсатором 255 мкФ, отключается, когда его скорость достигает 75% от номинальной скорости. Пусковой конденсатор используется для обеспечения высокого пускового момента.

Двигатель 2 работает в режиме запуска конденсатора.В этом режиме работы используются два конденсатора: конденсаторы запуска и пуска. В течение начального периода вспомогательная обмотка также соединена последовательно с конденсатором 255 мкФ, но после достижения скорости отключения вспомогательная обмотка остается подключенной последовательно с рабочим конденсатором 21,1 мкФ. Это значение конденсатора оптимизировано для уменьшения пульсаций крутящего момента. Мотор работает эффективно с высоким коэффициентом мощности.

Два двигателя сначала запускаются без нагрузки, при t = 0. Затем в момент времени t = 2 с, когда двигатели достигли стационарного режима, a 1 Н.м крутящий момент (номинальный крутящий момент) внезапно применяется на валу.

Simulation

Запустите симуляцию. Блок Scope отображает следующие сигналы для двигателя запуска конденсатора (желтые кривые) и двигателя конденсатора (пурпурные кривые): общий ток (основная + вспомогательная обмотка), ток главной обмотки, ток вспомогательной обмотки, напряжение конденсатора, частота вращения ротора и электромагнитный момент. Механическая мощность, коэффициент мощности и КПД двигателя 1 и двигателя 2 рассчитываются внутри подсистемы обработки сигналов и отображаются в 3 блоках дисплея.

В течение начального периода, пока разъединитель остается замкнутым (от t = 0 до t = 0,48 с), все формы сигналов идентичны. После размыкания переключателя наблюдаются различия, как описано ниже.

1. Запуск конденсатора:

Соблюдайте пульсации момента 120 Гц, которые вызывают механические колебания ротора 120 Гц и снижают КПД двигателя. Пиковая пульсация крутящего момента составляет около 3 Н или 300% от номинальной нагрузки, когда двигатель работает без нагрузки.Обратите внимание, что пусковой конденсатор остается заряженным при пиковом напряжении, когда вспомогательная обмотка выключена.

2. Запуск конденсатора:

Обратите внимание, что пульсации крутящего момента существенно уменьшены. Значение рабочего конденсатора оптимизировано для минимизации пульсаций крутящего момента при полной нагрузке. Величина пульсаций крутящего момента составляет 2 Нм от пика до пика (200% от номинального крутящего момента) без нагрузки, тогда как при полной нагрузке она составляет всего 0,04 Нм от пика до пика (4% от номинального крутящего момента). Коэффициент мощности и КПД при полной нагрузке (соответственно, 90% и 75%) выше, чем у двигателя с конденсатором (соответственно, 61% и 74%).

Модель динамики однофазного асинхронного станка с короткозамкнутым ротором ротор

Simscape / Электрооборудование / Специализированные системы питания / Фундаментальные блоки / Станки

Описание

Эта машина имеет две обмотки: основную и вспомогательную. С помощью модели вы можете моделировать разделенная фаза, запуск конденсатора, запуск конденсатора, запуск конденсатора, а также основной и вспомогательный режимы работы обмоток.

Для режима с разделенной фазой главная и вспомогательная обмотки внутренне соединены как следующим образом:

Для режима запуска конденсатора главная и вспомогательная обмотки внутренне подключены как следующим образом:

Для режима запуска конденсатора и запуска конденсатора главная и вспомогательная обмотки внутренне подключен следующим образом:

Электрическая часть машины представлена ​​моделью пространства состояний четвертого порядка и механическая часть по системе второго порядка.Все электрические переменные и параметры относится к статору, обозначенному следующими простыми знаками в уравнениях машины. Все величины статора и ротора указаны в системе отсчета статора (рамка dq). Индексы определено в следующей таблице.

S л м

подпись

Определение

d

d количество осей

q

q количество осей

r

Относится к количеству ротора главной обмотки

R

Относится к количеству ротора вспомогательной обмотки

с

Количество статора главной обмотки

Дополнительное количество обмотки статора

индуктивность рассеяния

индуктивность

Электрическая система

В qs = R s i qs + d φ qs / dt φ qs = L ss i qs + L ms i ' qr
V ds = R S i ds + d φ ds / dt φ ds = L SS i ds + L mS i ' dr
V' qr = R ' r i' qr + d φ ' qr / dt - ( N с / N S ) ω r φ ' dr φ qr = L ' r i' qr + L ms i qs
V ' dr = R ' R i' dr + d φ ' dr / dt + ( N S / N s ) ω r φ ' qr где φ' dr = L ' RR i' dr + L mS i ds
T e = p [( N S / N s ) φ ' qr i' dr - ( N с / N S ) φ ' dr i' qr ] L сс = L ls + L MS
L SS = L lS + L mS
L ' р. = L ' lr + L MS
L ' RR = L ' LR + L mS

Механическая система

ddtωm = Te − Fωm − Tm2Hddtθm = ωm.

Система отсчета

Система отсчета, установленная в статоре, преобразует напряжения и токи в постоянную Рамка.

Следующие отношения описывают преобразования кадра ab-to-dq, применяемые к однофазная асинхронная машина.

[fqsfds] = [100−1] [fasfbs] [fqrfdr] = [cos (θr) −sin (θr)) - sin (θr) −cos (θr)] [farfbr].

Переменная f может представлять либо напряжение, токи или связь потока.

Параметры однофазного асинхронного машинного блока определяются следующим образом (все величины отнесены к статору).

сопротивление ротора 9373 индуктивность утечки

9373 9373 9373 9373 9372 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 9373 rr

9000 как V i as

V bs i bs

V qs , i qs

ω м

Параметр

Определение

R s , L ls

Сопротивление статора главной обмотки и индуктивность рассеяния

0

0

0 S , L lS

Сопротивление статора вспомогательной обмотки и индуктивность рассеяния

R ′ r , L lr

Сопротивление ротора главной обмотки

R ′ R , L ′ lR

Сопротивление ротора вспомогательной обмотки и индуктивность рассеяния.Два значения равны значениям сопротивления ротора главной обмотки и индуктивности рассеяния, соответственно.

L мс

Индуктивность намагничивания главной обмотки

L мс

Индуктивность намагничивания

Общая индуктивность обмотки статора и ротора

L SS , L ′ RR

Общая индуктивность вспомогательных обмоток статора и ротора

Напряжение и ток статора главной обмотки

Статор вспомогательной обмотки напряжение и ток

q ось статора напряжение и ток

V ′ qr , i ′ qr

q напряжение и ток ротора оси

V ds , i ds

напряжение и ток статора оси d

V ′ dr , i ′ dr

напряжение и ток ротора оси d

ϕ 93737 , ϕ ds

Потоки статора q и d

ϕ ′ qr , ϕ ′ dr

Ротор q и потоки оси d

угловая скорость ротора

Θ м

угловое положение ротора

p

Количество пар полюсов

ω r

Электрическая угловая скорость (ω м xp)

Θ 2

94438

угловое положение ротора (01 м х p)

T e

Электромагнитный крутящий момент

T м

Механический крутящий момент вала

Комбинированный

Коэффициент инерции ротора и нагрузки в (кг.м (2 ). Установите на бесконечность, чтобы имитировать заблокирован ротор.

Комбинированный ротор и коэффициент вязкого трения нагрузки.

H

Комбинированная постоянная инерции ротора и нагрузки в дюймах. Установить на бесконечность для симуляции заблокированный ротор.

N с

N S

R st

C s

R пробежка

C пробежек

на трассе

8

9443 9443 ,

Количество вспомогательных эффективные витки обмотки.

Конденсатор-Старт сопротивление

Capacitor-Run

Capacitor-Run сопротивление

Конденсаторный прогон

N

Отношение числа эффективных витков вспомогательной обмотки и числа основных эффективные витки обмотки.

Параметры

Вы можете выбрать между двумя типами единиц, чтобы указать электрические и механические параметры модели, диалоговое окно на единицу и диалоговое окно SI.Оба блока моделирование той же машины. В зависимости от того, какое диалоговое окно вы используете, Simscape ™ Electrical ™ Specialized Power Systems автоматически преобразует параметры, которые вы указали в расчете на единицу параметров. Модель Simulink ® блока однофазной асинхронной машины использует на единицу параметры.

Вкладка конфигурации

Механический ввод

Выберите крутящий момент, приложенный к валу, как вход Simulink блока или для представления вала машины с помощью вращающегося механического порта Simscape.

Выберите Torque Tm (по умолчанию), чтобы указать входной крутящий момент, в Нм или в pu, и измените маркировку входного блока на Tm. Скорость машины определяется Инерция машины J (или постоянная инерции H для машины Pu) и по разности между приложенным механическим моментом Tm и внутренним электромагнитным моментом Te. Условное обозначение для механического крутящего момента, когда скорость положительная, положительный крутящий момент сигнал указывает на режим двигателя, а отрицательный сигнал указывает на режим генератора.

Выберите Механический поворотный порт для добавления в блок a Механический поворотный порт Simscape, позволяющий соединить вал машины с другие блоки Simscape с механическими поворотными портами. Вход Simulink, представляющий механический крутящий момент Tm машины, затем удаляется из блока.

На следующем рисунке показано, как подключить блок источника идеального крутящего момента из Библиотека Simscape для вала машины для представления машины в режиме двигателя или в режим генератора, когда скорость ротора положительна.

Единицы

Укажите диалоговое окно на единицу или диалоговое окно SI. По умолчанию SI .

Тип машины

Укажите один из четырех типов однофазных асинхронных машин: с разделением Фаза (по умолчанию), Capacitor-Start , Конденсатор-Пуск-Запуск или Главный и вспомогательный обмотки .

Используйте имена сигналов для идентификации шинных меток

Если этот флажок установлен, выходные данные измерений используют имена сигналов для определить метки шины.Выберите эту опцию для приложений, которым требуются метки шинных сигналов иметь только буквенно-цифровые символы.

Когда этот флажок снят (по умолчанию), выходные данные измерения используют сигнал определение для идентификации шин. Метки содержат не буквенно-цифровые символы, которые несовместимы с некоторыми приложениями Simulink.

Вкладка «Параметры»

Номинальная мощность, напряжение и частота

Номинальная кажущаяся мощность Pn (ВА), среднеквадратичное значение Vn (В) и частота fn (Гц).По умолчанию [.25 * 746 110 60] .

Статор главной обмотки

Сопротивление статора R с (Ом или ПУ) и индуктивность рассеяния L ls (H или pu). По умолчанию [2,02 7,4e-3] (SI) и [0,031135 0,042999] (пу).

Ротор главной обмотки

Сопротивление ротора R r '(Ом или пу) и индуктивность рассеяния L lr '(H или pu), оба относятся к статору.По умолчанию [4,12 5,6e-3] (SI) и [0,063502 0,03254] (О.е.).

Взаимная индуктивность главной обмотки

Индуктивность намагничивания L мс (H или pu). По умолчанию 0,1772 (SI) и 1,0296 (pu).

Вспомогательная обмотка статора

Сопротивление статора R S (Ом или ПУ) и индуктивность рассеяния L lS (H или pu).Обратите внимание, что параметры ротора вспомогательной обмотки предполагается равным значениям сопротивления ротора главной обмотки и индуктивности рассеяния. Поэтому указывать их в диалоговом окне не обязательно. По умолчанию [7,14 8,5e-3] (SI) и [0,11005 0,049391] (pu).

Инерция, коэффициент трения, пары полюсов, отношение поворотов (вспомогательное / основное)

Для диалогового окна единиц СИ : комбинированный станок и коэффициент инерции нагрузки J (кг.м 2 ), комбинированное вязкое трение коэффициент F (N.m.s), количество пар полюсов p и отношение количества вспомогательных обмоток число эффективных витков и число эффективных витков главной обмотки. пу ед. , диалоговое окно: постоянная инерции H (s), комбинированное вязкое трение коэффициент F (pu) и количество пар полюсов p. По умолчанию [0,0146 0 2 1,18] (SI) и [1,3907 0 2 1,18] (pu).

Capacitor-Start

Начальная емкость C с (Фарад или Пу) и серия конденсаторов сопротивление R st (Ом или Пу).По умолчанию [2 254.7e-6] (SI) и [0,030826, 6,2297] (пу).

Capacitor-Run

Пропускная способность Crun (Фарад или Пу) и последовательное сопротивление Rrun (Фарад или Пу). По умолчанию: [18 21,1e-6] (SI) и [0,27744 0,51608] (О.е.).

Скорость отключения

Указывает скорость (%), когда вспомогательная обмотка может быть отключена. По умолчанию 75 .

Начальная скорость

Указывает начальную скорость (%). По умолчанию 0 .

Вкладка «Дополнительно»

Время выборки (-1 для унаследованного)

Указывает время выборки, используемое блоком. Для наследования времени выборки, указанного в блок Powergui, установите этот параметр на -1 (по умолчанию).

.

Как работает однофазный двигатель?

Чтобы понять, как работает однофазный асинхронный двигатель переменного тока, полезно понять основы трехфазного асинхронного двигателя.

Ток в статоре трехфазного двигателя (неподвижные катушки в двигателе) создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле вращается из-за смещения фазы на 120 ° в каждой фазе источника питания. Это вращающееся магнитное поле индуцирует ток в стержнях ротора.Ток в роторе создает собственное магнитное поле. Взаимодействие между магнитными полями статора и ротора вызывает вращение ротора. Для трехфазных двигателей важно отметить, что, поскольку они работают от трех фаз, которые смещены относительно друг друга, они запускаются самостоятельно. (См. Верхний рисунок.)

Как это «вращается»

Однофазные двигатели

работают по тому же принципу, что и трехфазные двигатели, за исключением того, что они работают только на одной фазе. Одна фаза создает колебательное магнитное поле, которое движется взад-вперед, а не вращающееся магнитное поле (см. Нижний рисунок).Из-за этого настоящий однофазный двигатель имеет нулевой пусковой момент. Однако, как только ротор начинает вращаться, он продолжает вращаться в результате колебания магнитного поля в статоре.

С годами инженеры придумали хитроумные способы запуска однофазных двигателей. Большинство из них включают создание второй фазы, чтобы помочь создать вращающееся магнитное поле в статоре. Эта фаза часто называется начальной фазой или вспомогательной фазой.

Типы однофазных двигателей

Некоторые из различных типов однофазных двигателей - это двигатель с заштрихованными полюсами, двигатель с разделенной фазой, двигатель с постоянным разделенным конденсатором (также называемый двигателем с однозначным конденсатором) и двигатель с двумя значениями конденсатора.Основное различие в конструкции этих двигателей заключается в том, как производится вторая фаза. Затененный полюс и двигатели с разделенной фазой не используют конденсатор, в то время как двигатели с постоянным разделенным конденсатором (PSC) и два конденсатора имеют значение. Разделенная фаза и двигатели с двумя конденсаторами могут использовать центробежный переключатель для отключения фазы запуска, когда двигатели набирают скорость, в то время как у затененных полюсов и двигателей PSC нет переключателя.

Каждый из этих двигателей также имеет различные компромиссы производительности.Двигатели с затененными полюсами являются очень простыми двигателями и обычно недороги, но имеют низкую эффективность и, как правило, предназначены для маломощных применений. Двигатели с расщепленной фазой, как правило, являются недорогими двигателями, но имеют низкий пусковой момент и высокий пусковой ток. Двигатели PSC предлагают более высокий пусковой момент и более высокую эффективность, чем двигатели без конденсатора.

>> Хотите узнать больше о AC Motors? Прочтите наш блог о синхронных и асинхронных двигателях или посмотрите видео о том, как выбрать мотор-редуктор.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.