Как работает конденсаторный электродвигатель и для чего он нужен

В современных машинах используется несколько различных типов электродвигателей. Конструкция, характеристики и принцип действия всех этих двигателей адаптированы для каждого применения в соответствии с его параметрами. При этом довольно часто в устройствах и оборудовании требуются электродвигатели с возможностью подключения к однофазной сети. Один из подходящих вариантов — это конденсаторный двигатель, устройство и принцип работы которого мы рассмотрим в этой статье.

  • Устройство и принцип работы
  • Типы конденсаторных двигателей
  • Как выбрать емкость конденсатора пускового конденсатора
  • Сфера практического применения

Устройство и принцип работы

Когда мы говорим о конденсаторных асинхронных двигателях, мы имеем в виду в основном электродвигатели, изначально предназначенные для подключения к однофазной сети. В некотором смысле он напоминает двухфазные или трехфазные двигатели, приспособленные для подключения к обычной однофазной сети с напряжением 220 В. Однако главное отличие этих электродвигателей состоит в том, что здесь конденсатор выступает в качестве необходимого условия для электрической цепи и включения в трехфазную сеть с напряжением 380 Вольт, например асинхронный двигатель просто невозможно.

Устройство и принцип работы конденсаторного двигателя основаны на физических свойствах асинхронного двигателя, но пусковой конденсатор участвует в формировании движущей силы и вращении магнитного поля в цепи обмотки.

Его конструкция не отличается от обычного асинхронного двигателя и имеет:

  1. Неподвижный статор в прочном корпусе с рабочей и пусковой обмотками.
  2. Ротор установлен на валу, приводится в действие электромагнитным полем, создаваемым обмотками статора.

Обе части электродвигателя соединены между собой подшипниками качения или скольжения (втулками), которые закреплены в крышках корпуса статора.

По принципу работы конденсаторный двигатель, как было сказано выше, относится к асинхронным — движение происходит за счет создания электромагнитного поля через обмотки статора, смещенные друг относительно друга на 90 градусов. Единственное отличие от трехфазных асинхронных двигателей — это конденсатор в цепи, через которую подключается вторая обмотка двигателя.

Обычный асинхронный двигатель при включении начинает работать с пусковой обмоткой. После вращения ротора пусковая обмотка отключается и в рабочем состоянии находится только рабочая обмотка. Недостатком такого электродвигателя с пусковой обмоткой является пусковой момент, при котором ротор начинает вращаться. Для электродвигателя важно, чтобы в этот момент не было нагрузки или она была легкой. Пусковой момент ниже, чем у аналогичных трехфазных двигателей.

В схеме подключения конденсаторного асинхронного двигателя присутствует конденсатор фазового сдвига. При подключении к сети через конденсатор во второй обмотке наблюдается сдвиг фаз на 90 градусов (на практике немного меньше). В результате ротор запускается с максимально возможным крутящим моментом.

Этот тип запуска обеспечивает запуск двигателя как на холостом ходу, так и под нагрузкой. Это очень важно при подключении двигателя под нагрузкой. На практике так подключается мотор старой стиральной машины. При запуске двигатель должен начать вращать воду в баке, что создает значительную нагрузку на электродвигатель. При отсутствии пускового конденсатора мотор не заводится, гудит, нагревается, но работать не будет.

Виды конденсаторных двигателей

Схема подключения, в которой конденсаторный асинхронный двигатель запускается только от пускового конденсатора, имеет один существенный недостаток. Во время работы магнитное поле не остается круглым или эллиптическим, производительность падает, а двигатель нагревается. В этом случае для оптимального режима в схему включен рабочий конденсатор, обеспечивающий постоянный фазовый сдвиг не только при пуске.

Обратите внимание, что мы можем выделить две группы конденсаторных двигателей:Конденсатор нужен только для запуска, тогда он называется пусковым. Как правило, это маломощные устройства.

  1. Конденсатор нужен для непрерывной работы, в этом случае его называют рабочим конденсатором. В случае более крупных машин (несколько кВт) крутящего момента может быть недостаточно для запуска под нагрузкой, и в этом случае подключается дополнительный пусковой конденсатор. Чаще всего это делается с помощью кнопки PNVS.
  2. Подробнее о схеме подключения и о том, как отличить эти типы однофазных двигателей, вы можете узнать из видео ниже:

В международной классификации для типов конденсаторных асинхронных двигателей используются следующие обозначения:

Конденсаторный пуск / катушка (индуктивность) двигателя (CSIR);

  • Пуск / запуск конденсатора с конденсатором (CSCR);
  • Разъем двигателя постоянного объема (PSC).
  • Нетрудно представить, как работает такая схема: пусковой конденсатор большой емкости обеспечивает запуск двигателя, а при включении питания рабочий конденсатор меньшей емкости обеспечивает наиболее подходящий режим работы и частоту вращения ротора.

В особых случаях, когда необходимо поддерживать необходимую частоту вращения ротора при разных нагрузках для рабочих конденсаторов, выбираются разные емкости с возможностью их переключения.

Чтобы изменить направление вращения, то есть включить передачу заднего хода, необходимо поменять местами концы одной из обмоток. Для этого удобно использовать 6-контактный переключатель.

Стоит отметить, что на паспортной табличке двигателя обычно указаны емкости пускового и рабочего конденсаторов (или только рабочего конденсатора, если рабочий конденсатор не нужен). При этом приводятся точные данные о конкретном двигателе с его особенностями конструкции и эксплуатации.

Как подобрать емкость для пускового конденсатора

Если паспортная табличка затемнена или отсутствует, емкость рабочего и пускового конденсатора для однофазного конденсатора можно рассчитать по мнемоническому правилу, а не по формуле:

Сумма рабочих и пусковых конденсаторов должна составлять 100 мкФ на 1 кВт мощности (70% пусковых и 30% рабочих). Если мощность двигателя 1 кВт, рабочий конденсатор должен быть 30 мкФ, а пусковой — 70 мкФ. Да и сами конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжения выше, чем в сети. Обычно они около 400 В.

Но в литературе также рекомендуется, чтобы емкость пускового конденсатора была в 2 раза больше емкости рабочего конденсатора.

О том, как проверить работоспособность конденсатора, можно узнать из статьи, ранее размещенной на нашем сайте — https://samelectrik.ru/kak-pravilno-proverit-rabotaet-li-kondensator.html.

Конденсаторные асинхронные двигатели используются в бытовых электровентиляторах, холодильниках, некоторых современных стиральных машинах, практически во всех стиральных машинах СССР. Однако в вытяжках чаще используются двухполюсные двигатели без конденсатора, однако можно встретить модели с рассматриваемым типом электродвигателя.

Сфера практического применения

Помимо бытовой техники, в их ассортимент входят насосы до 2-3 кВт, компрессоры и различные машины с однофазным питанием, в общем все, что должно крутиться и работать от 220 В.

Здесь мы рассмотрели, что такое конденсаторный двигатель, как он устроен и для чего он нужен. Мы надеемся, что предоставленная информация помогла вам разобраться в вопросе!