Як працює конденсатор

Конденсатор — найважливіший елемент у схемах керування електродвигунів. Він бере участь у створенні зсуву фаз, фільтрації шумів та стабілізації напруги. У цій статті ми розповімо, як працює конденсатор, навіщо конденсатор в однофазному двигуні й моторі з трьома фазами, про два різні види елементів і вибір відповідного для вашого пристрою.

Нагадаємо, що у “Першій редукторній компанії” можна купити однофазний асинхронний електродвигун від виробника за чудовою ціною. З доставкою та офіційною гарантією на 12 місяців.

Що таке конденсатори та з чого вони складаються?

Йдеться про електричний елемент, здатний накопичувати й віддавати енергію, швидко змінюючи напругу. Він влаштований просто: дві металеві пластини з різною полярністю, розділені шаром діелектрика.

Обкладки виготовлені з алюмінію, міді чи фольги. Щоб збільшити площу поверхні та місткість, вони можуть бути гладкими або згорнутими у рулон. Площа цієї частини безпосередньо впливає на місткість конденсатора: чим більше, тим більше енергії може накопичити елемент.Діелектрик не проводить електричного струму, але сприяє накопиченню заряду на обкладках. Залежно від типу елемента використовують:

• Папір — у паперових, олійних та деяких електролітичних конденсаторах. Це старий, але все ще використовується варіант.
• Кераміку — у компактних та малопотужних пристроях.
• Пластик (поліпропілен, поліестер) - у плівкових конденсаторах, які знаходять застосування у широкому діапазоні завдань.
• Тантал, який забезпечує високу стабільність та компактність.
• Слюду, яка забезпечує довговічність та стабільність у високочастотних ланцюгах.

Корпус найчастіше пластиковий. Високопотужні конденсатори можуть бути посилені металом, іноді склом для додаткової ізоляції.

Про принцип роботи конденсатора в електросхемах

Він заряджається, коли на його обкладки подається напруга. використовувати.

Коли напруга зникає, накопичений заряд не зникає одразу. Конденсатор поступово розряджається, віддаючи накопичену енергію у ланцюг. Це схоже на те, як вода, накопичена в резервуарі, починає витікати, коли відкривається клапан.

Тепер уявіть собі ситуацію, коли в мережі відбувається стрибок напруги. Конденсатор працює як буфер: він гасить зайвий заряд і віддає його назад, коли напруга падає. Саме тому конденсатори часто називають стабілізаторами.

Запуск електродвигунів: що робить конденсатор і для чого він потрібен?

Управління запуском та підключення електродвигуна через конденсатор — часта практика.

Є два основних типи конденсаторів для роботи з двигунами:

• Пускові: використовуються для забезпечення стартового моменту. Після запуску вони вимикаються автоматично або вручну.
• Робочі: залишаються підключеними протягом всієї роботи мотора, підтримуючи стабільність магнітного поля, що обертається.

Силові агрегати, особливо якщо ми говоримо про ел. двигун асинхронний працюють на змінному струмі. Для їх запуску і роботи необхідно створити магнітне поле, що обертається. У трифазних моторах воно формується природним чином завдяки трьом фазам струму. Однак у більшості будинків та підприємств використовується однофазна мережа, де такий фазовий зсув просто відсутній.

Щоб запустити пристрій з однією фазою, потрібно створити додатковий імпульс струму, який створить фазовий зсув. Тут ми знову згадуємо, як працює пусковий конденсатор: він формує цей імпульс, «запускаючи» двигун.

У момент підключення він створює фазовий зсув струму допоміжної обмотки. Це зрушення формує магнітне поле, що обертається, яке збільшує пусковий момент. Конденсатор також тимчасово збільшує величину струму в ланцюзі, накопичуючи та швидко вивільняючи енергію, що сприяє подоланню інерції ротора.

Після старту він або відключається (якщо це пускова модель), або продовжує підтримувати роботу двигуна (якщо робоча).

Але це все. Є й інші завдання, які вирішує елемент.

Компенсація реактивної потужності

Конденсатор накопичує енергію в електричному полі, а потім повертає її в ланцюг наступного півперіоду. Реактивна потужність двигуна обумовлена індуктивністю обмоток, яка споживає енергію створення магнітного поля. Конденсатор генерує струм, який зрушений фазою на 90° вперед щодо напруги. Цей струм компенсує індуктивний струм, зменшуючи загальний струм ланцюга.

Підтримка стабільної роботи двигуна

Ми згадували конденсатор – для чого він потрібен вже після запуску? Він забезпечує фазовий зсув між струмом основної та допоміжної обмоток. Це створює магнітне поле, що обертається, навіть в однофазній мережі. Конденсатор безперервно заряджається і розряджається, підтримуючи рівномірний розподіл енергії в обмотках, що виключає пульсації моменту, що обертає.

У деяких випадках, для підвищення ефективності роботи двигуна, використовуються частотні регулятори, які дозволяють гнучко керувати швидкістю обертання та мінімізувати енергоспоживання.

Забезпечення роботи трифазних двигунів в однофазній мережі

За відсутності доступу до трифазної мережі конденсатори забезпечують підключення трифазного двигуна до однофазної мережі: це тимчасове рішення задля забезпечення роботи устаткування, розрахованого харчування від 360 У.

У 1-ф мережі елемент накопичує енергію від основної фази й звільняє її із затримкою, створюючи фазовий зсув однієї з обмоток. Цей зсув формує штучну третю фазу, дозволяючи 3-ф двигуну працювати. Конденсатор по суті замикає ланцюг струму, який компенсує відсутність третьої лінії живлення.

Зміна напряму обертання ротора

Ще принцип дії конденсатора використовують у схемах, де необхідно змінювати напрямок обертання ротора. Перемикаючи підключення конденсатора між фазою та нулем, можна змінювати напрямок обертання. Це особливо актуально для обладнання, яке потребує реверсивної роботи (наприклад, верстатів або підіймачів).

Зниження теплового навантаження на обмотки

Конденсатор зменшує загальний струм ланцюга, компенсуючи реактивну потужність. Це знижує втрати на нагрівання обмоток, оскільки тепловиділення пропорційно квадрату струму, що протікає. Таким чином, обмотки нагріваються менше, що запобігає їх навантаженню.

Поліпшення характеристик при роботі з навантаженням

Під час роботи двигуна конденсатор, принцип роботи якого заснований на накопиченні надлишку енергії при підвищенні навантаження та поверненні її в моменти провалів, стабілізує струм в обмотках двигуна. Це згладжує зміни магнітного поля, запобігаючи ривкам у роботі ротора і знижуючи механічні навантаження.

Забезпечення роботи у нестабільних мережах

При стрибках напруги він діє як фільтр. Швидко накопичує енергію у разі підвищення напруги й віддає її за зниження, згладжуючи зміни струму. Це захищає обмотки від різких навантажень і забезпечує стабільність магнітного поля.

Створення додаткових функціональних можливостей

У складних схемах елемент використовується для формування тимчасових фазових зрушень, обмеження кидків струму або накопичення енергії. Ці процеси відбуваються рахунок циклічного заряду і розряду конденсатора, який адаптує характеристики ланцюга під конкретні завдання, наприклад, для плавного пуску чи регулювання швидкості.

Поломка конденсатора

Ось як перевірити, чи працює конденсатор у схемі двигуна:

1. Перевірте корпус елемента на наявність здуття, тріщин, патьоків електроліту або обвуглювання. Якщо є пошкодження, він несправний та потребує заміни.
2. Встановіть мультиметр у режим вимірювання місткості, під'єднайте щупи до виводів конденсатора та порівняйте виміряне значення з номіналом на корпусі. Якщо різниця перевищує 20%, конденсатор несправний.
3. Встановіть мультиметр у режим вимірювання опору, під'єднайте щупи до висновків та спостерігайте за зміною показань. Якщо опір спочатку маленький, а потім збільшується нескінченно, конденсатор працює. Якщо цього немає, він несправний.
4. Під'єднайте його до джерела постійного струму через лампу розжарювання. Після заряджання вимкніть живлення та вимкніть виводи конденсатора викруткою з ізольованою ручкою. Якщо видно іскра, він заряджається і розряджається коректно.
5. Під'єднайте тестер до виводів конденсатора та виміряйте електромісткість. Порівняйте результат із номінальним значенням.

Перевірте, як конденсатор працює в цих умовах, якщо двигун перестав запускатися або втрачає потужність, нагрівається сильніше звичайного або видає незвичайні звуки (гул, вібрації). Також перевірка потрібна при підозрі на пошкодження через стрибки напруги, старіння або зовнішні фактори, такі як механічний вплив або вплив вологи.

Ми розповіли про те, як працює як працює слюдяний конденсатор, чи елемент із будь-яким іншим діелектриком. Якщо залишилися питання — дзвоніть у ПРК. Менеджери із задоволенням на них дадуть відповідь.