Схема установки конденсатора

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Схема подключения двигателя через конденсатор

Есть 2 типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Их различие в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это нужно потому, что после разгона она снижает КПД.

В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная, они смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.

Схема подключения однофазного двигателя через конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть несколько вариантов схем подключения. Без конденсаторов электромотор гудит, но не запускается.

  • 1 схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже.
  • 3 схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском, а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
  • 2 схема — подключения однофазного двигателя — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и используется чаще всего. Она на втором рисунке. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Схема подключения трёхфазного двигателя через конденсатор

Здесь напряжение 220 вольт распределяется на 2 последовательно соединенные обмотки, где каждая рассчитана на такое напряжение. Поэтому теряется мощность почти в два раза, но использовать такой двигатель можно во многих маломощных устройствах.

Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь используя соединение типа треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность.

Важно помнить: трехфазные электродвигатели обладают более высокой эффективностью, чем однофазные на 220 В. Поэтому если есть ввод на 380 В — обязательно подключайте к нему — это обеспечит более стабильную и экономичную работу устройств. Для пуска мотора не понадобятся различные пусковики и обмотки, потому что вращающееся магнитное поле возникает в статоре сразу после подключения к сети 380 В.

Онлайн расчет емкости конденсатора мотора

Введите данные для расчёта конденсаторов — мощность двигателя и его КПД

Есть специальная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись онлайн калькулятором или рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

Рабочий конденсатор берут из расчета 0,8 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
Пусковой подбирается в 2-3 раза больше.

Конденсаторы должны быть неполярными, то есть не электролитическими. Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть минимум в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 350 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting.

Пусковые конденсаторы для моторов

Эти конденсаторы можно подбирать методом от меньшего к большему. Так подобрав среднюю емкость, можно постепенно добавлять и следить за режимом работы двигателя, чтобы он не перегревался и имел достаточно мощности на валу. Также и пусковой конденсатор подбирают добавляя, пока он не будет запускаться плавно без задержек.

При нормальной работе трехфазных асинхронных электродвигателей с конденсаторным пуском, включенных в однофазную сеть предполагается изменение (уменьшение) емкости конденсатора с увеличением частоты вращения вала. В момент пуска асинхронных двигателей (особенно, с нагрузкой на валу) в сети 220 В требуется повышенная емкость фазосдвигающего конденсатора.

Реверс направления движения двигателя

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Такую операцию может делать двухпозиционный переключатель, на центральный контакт которого подключается вывод от конденсатора, а на два крайних вывода от «фазы» и «нуля».

Конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности – Схемы соединения конденсаторов в батареях

Содержание материала

Важным признаком, характеризующим схему соединений конденсаторной установки, является схема соединения конденсаторов в батарее. От нее зависит работа защиты батареи и некоторые другие процессы как в конденсаторной установке, так и в сети, к которой последняя присоединена.

Рис. 6-3. Схема параллельного соединения трехфазных конденсаторов в батарее.

Трехфазные конденсаторы всегда соединяются в батареях параллельно независимо от схемы их внутренних соединений (треугольник или звезда). Номинальное напряжение батареи Uб при этом равно номинальному напряжению конденсатора Uк. Примером этой схемы соединений может служить изображенная на рис. 6-3 схема конденсаторной батареи, выполненной из трехфазных конденсаторов, соединенных треугольником.
Теоретически возможна и изображенная на рис. 6-4 схема соединения трех трехфазных конденсаторов в группу, номинальное напряжение которой равно 2Uк, т. е. удвоенному номинальному напряжению конденсатора. Такая группа эквивалентна одному трехфазному конденсатору, емкость фазы которого равна 0,6 емкости фазы каждого из трех конденсаторов, входящих в группу (если схемы соединения фаз одинаковы в обоих случаях). Вывод этого соотношения произведен путем последовательных преобразований треугольника емкостей в эквивалентную звезду емкостей и обратно. Мощность такой группы, присоединенной к сети с напряжением 2Uк, равна 0,8 суммы номинальных мощностей тех же трех конденсаторов.

Рис. 6-4. Схема группы из трех трехфазных конденсаторов, в которой номинальное напряжение группы равно удвоенному номинальному напряжению конденсатора.

Однофазные конденсаторы соединяются в каждой фазе трехфазной батареи или параллельно, или параллельно – последовательно. Возможно и последовательное соединение, когда все конденсаторы, составляющие фазу батареи, соединены последовательно («цепочкой») один с другим. Его можно считать частным случаем параллельно – последовательного соединения при числе параллельно соединенных конденсаторов в группе, равном единице. Еще одним вариантом является последовательно-параллельное соединение, когда несколько «цепочек» конденсаторов соединены параллельно в фазе батареи. Оба последних варианта встречаются очень редко и здесь не рассматриваются.

При параллельном соединении однофазных конденсаторов номинальное напряжение Uб батареи равно их номинальному напряжению Uк, если фазы батареи соединены треугольником, или превышает его в 1,73 раза при соединении звездой. Если соотношение между Uб и Uкпревышает 1,73, то батарея должна быть выполнена путем параллельно-последовательного соединения конденсаторов в каждой фазе. В § 2-2 приведены выражения для определения Uб в зависимости от Uк и от схемы соединения конденсаторов в батарее.
В трехфазных батареях, состоящих из однофазных конденсаторов, фазы могут быть соединены или треугольником, или звездой. При соединении звездой нейтральная точка последней может быть или изолирована от земли, или заземлена (рис. 6-5).
Различные комбинации трех схем соединения фаз в батарее (треугольник, звезда с изолированной нейтралью и звезда с заземленной нейтралью) с двумя схемами соединения конденсаторов в фазе (параллельное или параллельно-последовательное) дают шесть возможных схем соединения однофазных конденсаторов в трехфазной батарее.

Рис. 6-5. Варианты схем соединения фаз В, трехфазной батарее.
Ниже указаны условные обозначения, применяемые для этих схем в дальнейшем изложении:

Преимущества и недостатки различных схем соединения фаз батареи рассмотрены отдельно в § 6-3.
Номинальные напряжения однофазных конденсаторов отечественного производства равны увеличенным на 5% номинальным линейным напряжениям электрических сетей. Это значит, что отечественные однофазные конденсаторы рассчитаны на соединение фаз батареи треугольником с параллельным соединением конденсаторов в каждой фазе (схема Δ-l). В Советском Союзе по этой схеме соединено подавляющее большинство конденсаторных установок с однофазными конденсаторами, т. е. номинальным напряжением 3—10 кВ (рис. 6-6).
Соединение фаз батареи звездой при параллельном соединении однофазных конденсаторов в каждой фазе (схемы Υ-1 и Yз-l) встречается в Советском Союзе очень редко, а именно тогда, когда номинальное напряжение конденсаторов почему-либо равно не линейному, а фазному напряжению сети или близко к последнему.
Например, соединение конденсаторов 6,3 кВ по схеме Υ-1 или Y3-l позволяет получить батарею номинальным напряжением 1,73 · 6,3=10,9 кВ, т. е. пригодную к установке в сети 10 кВ.
В зарубежных конденсаторных установках с параллельным соединением однофазных конденсаторов фазы батареи соединяются иногда треугольником и иногда звездой (см. § 6-3).

Рис. 6-6. Схема параллельного соединения однофазных конденсаторов в каждой фазе трехфазной батареи, соединенной треугольником.
Рис. 6-7. Схема параллельно-последовательного соединения однофазных конденсаторов в одной фазе трехфазной батареи.

При параллельно-последовательном соединении однофазных конденсаторов фазы батареи соединяются, как правило, звездой (схемы Y-2 и Y3-2). Такие батареи напряжением до 110 кВ получили значительное распространение за рубежом, в особенности в США, а наивысшее напряжение батареи для параллельного присоединения, находящейся там в эксплуатации, составляет 230 кВ (Л.3-21).

На рис. 6-7 приведена схема одной фазы батареи с параллельно-последовательным соединением однофазных конденсаторов. В пределах каждой группы конденсаторы соединены параллельно, и все группы соединены последовательно. Число таких групп в одной фазе батареи доходит до 15 при напряжении батареи 110 кВ.
Параллельно-последовательное соединение встречается и при напряжении батареи 6—10 кВ, если она собрана из конденсаторов напряжением около 1 кВ. Несколько таких батарей было выполнено в Советском Союзе из конденсаторов типа КМ напряжением 1 000 В [Л. 6-1] и 1 050 в. Существует также несколько батарей для параллельного присоединения, выполненных из конденсаторов для продольной компенсации типа КПМ. В этих батареях конденсаторы номинальным напряжением 600 В соединены, параллельно-последовательно.
В последние годы некоторые западноевропейские фирмы сократили шкалу напряжений изготовляемых ими конденсаторов, комплектуя из конденсаторов 1— 2 кВ батареи более высоких напряжений, например 10 кВ [Л. 1-16].
Переход от параллельного к параллельно-последовательному соединению конденсаторов в батареях 3—10 кВ позволил бы выполнять эти батареи из одних и тех же конденсаторов напряжением около 1 кВ (например, 910 в), что является одним из преимуществ этой схемы соединений [Л. 5]. Недостаток ее заключается в том, что изменение проектной мощности батареи происходит при параллельно-последовательном соединении большими ступенями, чем при параллельном соединении. В первом случае мощность одной ступени равна 3nQK и во втором — 3Qк (здесь QK — мощность одного конденсатора и п—число последовательно соединенных групп в фазе батареи).
Соединение фаз батареи треугольником при параллельно-последовательном соединении однофазных конденсаторов (схема Δ-2) в Советском Союзе не применяется, а за рубежом встречается, по-видимому, значительно реже соединения звездой.
Однофазные конденсаторные батареи распространены очень мало. Одной из областей их применения является компенсация однофазных индуктивных приемников значительной мощности, например, некоторых видов электрических печей. Однофазные батареи малой мощности встречаются за рубежом и в сельских электрических сетях. В зарубежной практике известен также случай применения однофазной конденсаторной установки 10,8 кВ в тяговой сети 25 Гц. Мощность этой установки при той же частоте составляла 10 000 кВАр.

Для однофазных батарей возможны те же схемы соединений конденсаторов, что и для каждой фазы трехфазной батареи, т. е. или параллельное, или параллельно-последовательное.
Например, одна отечественная однофазная батарея мощностью около 4 000 кВАр была выполнена из четырех последовательно соединенных групп номинальным напряжением по 10,5 кВ. Номинальное напряжение батареи составило, таким образом, 4 · 10,5=42 кВ, что позволило присоединить ее на линейное напряжение сети 35 кВ.

Схемы включения батарей конденсаторов для компенсации реактивной мощности

Комплектные конденсаторные установки состоят из стандартных заводских шкафов и могут быть нерегулируемыми и регулируемыми.

Регулирование может быть одно- или многоступенчатым. При одноступенчатом регулировании автоматически включается и отключается вся установка. При многоступенчатом регулировании автоматически переключаются отдельные секции батарей конденсаторов.
Автоматическое регулирование должно обеспечивать: в режиме максимума нагрузок энергосистемы – заданную степень компенсации реактивной нагрузки, в промежуточных и минимальных режимах нагрузок – нормальный режим работы сети (т. е. не допускать перекомпенсации и отклонений напряжения, более допустимых).

Первое требование наиболее просто выполняется, если в качестве параметра регулирования использовать реактивную мощность (реактивный ток). Регулирование по коэффициенту мощности cos φ не обеспечивает наиболее экономичного режима работы сетей и не рекомендуется.

Компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей может быть индивидуальная, групповая и централизованная.

Индивидуальную компенсацию применяют чаще всего на напряжениях до 660 В. При этом конденсаторную батарею наглухо присоединяют к зажимам приемника. В этом случае от реактивной мощности разгружается вся сеть системы электроснабжения. Такой вид компенсации имеет существенный недостаток — плохое использование установленной мощности конденсаторной батареи, так как с отключением приемника отключается и компенсирующая установка.

При групповой компенсации конденсаторную батарею присоединяют к распределительным пунктам сети. При этом использование установленной мощности несколько увеличивается, но распределительная сеть от распределительного пункта до приемника остается нагруженной реактивной мощностью нагрузки.

При централизованной компенсации конденсаторную батарею присоединяют на шины 0,4 кВ цеховой подстанции или на шины 6 – 10 кВ главной понизительной подстанции. В этом случае от реактивной мощности разгружаются трансформаторы главной понизительной подстанции и питающая сеть. Использование установленной мощности конденсаторов при этом получается наиболее высоким.

Во избежание существенного возрастания затрат на отключающую, измерительную и другую аппаратуру не рекомендуется установка батарей конденсаторов 6 – 10 кВ мощностью менее 400 квар при присоединении конденсаторов с помощью отдельного выключателя (рис. 1, а) и менее 100 квар при присоединении конденсаторов через общий выключатель с силовым трансформатором, асинхронным двигателем и другими приемниками (рис. 1, б).

Рис. 1. Схема включения батарей конденсаторов: а — с отдельным выключателем, б — с выключателем нагрузки, ТН — трансформатор напряжения, используемый в качестве разрядного сопротивления для батареи конденсаторов, ЛИ — сигнальные индикаторные лампы

Конденсаторная установка должна иметь защиту от повышения напряжения, отключающую батарею при повышении действующего напряжения сверх допустимого. Отключать установку следует с выдержкой 3 – 5 мин. Повторное включение допускается после снижения напряжения в сети до номинального, но не ранее чем через 5 мин после ее отключения.

При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась автоматически на постоянно включенное активное сопротивление (например, трансформатор напряжения). Значение сопротивления должно быть таким, чтобы при отключении конденсаторов не возникло перенапряжение на их зажимах.

Емкости фаз конденсаторной установки должны контролироваться стационарными устройствами измерения тока в каждой фазе. Для установок мощностью до 400 квар допускается измерение тока только в одной фазе. Соединение конденсаторов между собой и подключение их к шинам должны выполняться гибкими перемычками.

Защита конденсаторных батарей напряжением выше 1000 В от коротких замыканий может выполняться предохранителем типа ПК или реле мгновенного действия. Защита от замыканий? на землю осуществляется токовым реле Т, действующим через промежуточное реле П на отключение.

Рис.2. Схема защиты высоковольтных конденсаторов

Защита конденсаторных батарей при однофазных замыканиях на землю устанавливается в следующих случаях: когда токи замыкания на землю составляют выше 20 А и когда защита от междуфазных замыканий не срабатывает.

Автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей

Мощность конденсаторной установки регулируют:

по напряжению в точке присоединения конденсаторов;

по току нагрузки объекта;

направлению реактивной мощности в линии, связывающей предприятие с внешней сетью;

Наиболее простым и приемлемым для промышленных предприятий является автоматическое регулирование по напряжению на шинах подстанции (рис. 3).

Рис. 3. Схема одноступенчатого автоматического регулирования мощности конденсаторных батарей по напряжению

В качестве пускового органа схемы используют реле минимального напряжения H1, имеющее один замыкающий и один размыкающий контакты. При понижении напряжения на подстанции ниже заданного предела реле H1 срабатывает и замыкает свой замыкающий контакт в цепи реле РВ1. Реле РВ1 с заданной выдержкой времени замыкает свой замыкающий контакт в цепи электромагнита ЭВ и включает выключатель.

При повышении напряжения на шинах подстанции выше предельного реле H1 возвращается в исходное положение, размыкает свой замыкающий контакт и замыкает свой размыкающий контакт в цепи реле РВ1. Реле РВ2 срабатывает и с заданной выдержкой времени отключает выключатель — батарея отключается. Реле времени служат для отстройки от кратковременных повышений и понижений напряжения.

Для отключения конденсаторной батареи от защиты предусмотрено промежуточное реле П (цепи защиты условно показаны одним замыкающим контактом Р3).

При действии защиты реле П срабатывает и в зависимости от положения выключателя отключает его, если он включен, или предотвращает включение на короткое замыкание размыканием размыкающего контакта реле П.

Для многоступенчатого автоматического регулирования по напряжению нескольких конденсаторных установок схема каждой из них аналогична, только напряжение срабатывания пускового реле выбирается в зависимости от заданного режима напряжения в сети.

Автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей по току нагрузки осуществляется примерно по аналогичной схеме, только в качестве пускового органа служат токовые реле, включенные в сеть со стороны питания (ввода).

Схема подключения и расчёт пускового конденсатора

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки через него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора – не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

Ср= Isinφ/2πf U n 2

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

Uc= U√(1+n 2 )

Uc -рабочее напряжение конденсатора

U – напряжение питания двигателя

n – коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят – 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.

Сайт установщиков

У многих часто возникает вопрос. Для чего нужен конденсатор в аудио системе? Как подключить конденсатор?

В этой статье я постараюсь дать краткое руководство.

Не углубляясь в физику процесса скажу, что конденсатор способен накапливать в себе электрическую энергию и мгновенно отдавать ее. Именно свойство мгновенной отдачи энергии обратно в электрическую цепь и используется в автозвуке. При воспроизведение низкого баса на высоком уровне громкости в цепи питания усилителя происходит просадка напряжения, что можно наблюдать по мигающим в такт сабвуфера, лампочкам. Конденсатор установленный в цепи питания усилителя, заряжается и при просадке напряжения мгновенно разряжается, отдавая дополнительную энергию обратно в цепь. Таким образом сглаживается просадка напряжения, что благотворно влияет на воспроизведение низких частот на высоком уровне громкости. Бас становится более плотным, улучшается атака. По мимо этого уменьшается нагрузка на генератор и аккумулятор.

Виды автомобильных конденсаторов.

В настоящее время на рынке представлено разнообразное количество автомобильных конденсаторов.

Рис. 1. Разнообразие конденсаторов.

При выборе конденсатора следует обращать внимание прежде всего на его емкость. Емкость подбирается ориентировчно 1Ф (1 Фарад) на 1000Вт.

Подключение конденсатора

Конденсатор устанавливается как можно ближе к потребителю (усилителю). Длинна проводов от конденсатора до усилителя не должна превышать 60 см., чем меньше тем лучше.

Рис. 2. Правильное подключение конденсатора

При подключении конденсатора в цепь его необходимо сначала зарядить и только потом подключать к цепи напрямую. Связано это с тем, что не заряженный конденсатор является обычным проводником, т.е. если не заряженный конденсатор подключить сразу в цепь то произойдет короткое замыкание.

В комплекте с конденсатором обычно имеется резистор, но я рекомендую подключать конденсатор через обычную автомобильную лампочку Рис. 3. В начале при подключении конденсатора через лампочку она будет гореть в полную яркость и по мере заряда конденсатора яркость будет падать. Только после того как лампочка совсем погаснет или будет гореть, но очень тускло, можно подключать конденсатор напрямую без лампочки.

Рис. 3. Подключение конденсатора через лампочку

В дорогих конденсаторах имеется система автоматической зарядки, такие конденсаторы можно подключать в цепь без предварительной зарядки. Если вы не уверены есть ли в конденсаторе такая система, подключайте конденсатор с предварительной зарядкой через лампочку.

На некоторых конденсаторах имеется встроенный вольтметр. Обычно на таких конденсаторах по мимо основных клемм “+” и “-” присутствует третья “Remote”. В таком случает к этой клемме необходимо подать управляющий сигнал +12 В для включения вольтметра. Взять его можно либо с усилителя – контакт remote, либо с любого провода на котором появляется +12В при включении АСС (первое положение ключа в замке зажигания) или при включении зажигания.

Ссылка на основную публикацию