Конденсаторный двигатель

Конденсаторные двигатели — разновидность асинхронных двигателей, в обмотки которого включены конденсаторы для создания сдвига фазы тока. Подключаются в однофазную сеть посредством специальных схем. По количеству фаз статора делятся на двухфазные и трёхфазные.

Существует разные схемы подключения, больше вариантов для трёхфазных двигателей, различающиеся способом соединения обмоток двигателя и составом дополнительных элементов, но минимальная работоспособная схема содержит один конденсатор, от чего и происходит название.

Как правило, одна из обмоток («фаза двигателя») запитывается напрямую от однофазной сети, а другие обмотки запитывается через электрический конденсатор, который сдвигает фазу подводимого тока почти на +90°, или через катушку индуктивности, которая сдвигает фазу почти на −90°. Чтобы результирующее вращающееся магнитное поле не было эллиптическим, последовательно с конденсатором включается переменный проволочный резистор, с помощью которого добиваются кругового вращающегося магнитного поля.

Применение

Промышленные конденсаторные двигатели имеют в основе, как правило, двухфазный двигатель (проще производство и схема подключения). Трёхфазные двигатели переделываются под однофазную сеть обычно в частном порядке или мелкосерийном производстве в силу массовости таких типов двигателей и сетей, выбирая при этом между сложностью схемы и недоиспользованием мощности двигателя.

Такие двигатели используются в основном в бытовой технике малой мощности: активаторных стиральных машинах, механизмах катушечных и стационарных кассетных магнитофонов, недорогих проигрывателях виниловых дисков, вентиляторах и другой подобной технике.

Также такие двигатели применяются в циркуляционных насосах водопроводных и отопительных систем (напр. компании Grundfos), и в воздуходувках и дымососах отопительных и водонагревательных агрегатов (напр. Buderus).

Трёхфазные асинхронные двигатели в однофазную электрическую сеть включают через фазосдвигающий конденсатор.

Первый вывод обмотки электродвигателя подключается к «фазовому» проводу, второй вывод — к нейтральному проводу. Третий вывод обмотки подключается через конденсатор, ёмкость которого подбирается по формулам, в зависимости от того, как соединены обмотки двигателя — звездой или треугольником.

Если обмотки соединены звездой, тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть

C W O R K / S T A R = 2800 I U {displaystyle C_{WORK/STAR}=2800{frac {I}{U}}} .

Если обмотки соединены треугольником, тогда ёмкость «рабочего» конденсатора должна быть

C W O R K / T R I A N G L E = 4800 I U {displaystyle C_{WORK/TRIANGLE}=4800{frac {I}{U}}} , где

U {displaystyle U} — напряжение сети, вольт;

I {displaystyle I} — рабочий ток двигателя, ампер;

C {displaystyle C} — электрическая ёмкость, микрофарад.

При пуске двигателя кнопкой подключается пусковой конденсатор C L A U N C H {displaystyle C_{LAUNCH}} , ёмкость которого должна быть в два раза больше ёмкости рабочего. Как только двигатель наберёт нужные обороты, кнопку «Пуск» отпускают.

Переключатель B 2 {displaystyle B_{2}} позволяет изменять направление вращения электродвигателя. Выключатель B 1 {displaystyle B_{1}} отключает электродвигатель.

Используя паспортные данные электродвигателя, можно определить его рабочий ток I {displaystyle I} по формуле:

I = P 1 , 73   U   η   cos ⁡ φ {displaystyle I={frac {P}{1{,}73~U~eta ~cos varphi }}} , где

P {displaystyle P} — электрическая мощность двигателя, Ватт;

U {displaystyle U} — напряжение сети, вольт;

η {displaystyle eta } — коэффициент полезного действия;

cos ⁡ φ {displaystyle cos varphi } — коэффициент мощности.

Преимущества

Практически единственный способ реализации асинхронного двигателя в обычной бытовой однофазной сети.

Недостатки

Ёмкость конденсатора подобрана для случая оптимальной частоты вращения двигателя. В случае, если частота вращения ниже оптимальной (пуск или большая механическая нагрузка, особенно переменная) противо-ЭДС в обмотке, подключенной через конденсатор, отклоняется от идеального значения, что разбалансирует всю схему и приводит к появлению эллиптического магнитного поля с сильным падением мощности.

Поэтому схема применима только для небольших или для практически постоянных нагрузок, как, например, в проигрывателе виниловых дисков или же отопительном циркуляционном насосе. В пылесосе же, например, это невозможно, и потому там применяется коллекторный двигатель.

Кроме того, конденсаторный двигатель, как и любой асинхронный, предъявляет довольно высокие требования к качеству синусоиды и частоте питающего напряжения. Потому устройства, содержащие такие двигатели нельзя подключать к дешёвому «компьютерному» ИБП — в режиме работы от батарей на выходе такого ИБП не синусоида, а меандр, иногда с частотой существенно выше 50 Гц. Для питания конденсаторных двигателей желателен ИБП двойного преобразования , синтезирующий синусоиду с долей высоких гармоник менее 1/20.

Марки конденсаторных электродвигателей

• КД-5
• КД-6-4 — лицензионная копия с японского конденсаторного двигателя (применялся на магнитофонах серии «Маяк»)