Κινητήρες συμπυκνωτή — συσκευή, αρχή λειτουργίας, εφαρμογή

Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσουμε για κινητήρες πυκνωτών, οι οποίοι είναι στην πραγματικότητα συνηθισμένοι ασύγχρονοι κινητήρες, που διαφέρουν μόνο στον τρόπο σύνδεσης τους στο δίκτυο. Ας αγγίξουμε το θέμα της επιλογής πυκνωτή, αναλύσουμε τους λόγους για την ανάγκη για ακριβή επιλογή χωρητικότητας. Ας σημειώσουμε τους κύριους τύπους που θα σας βοηθήσουν να εκτιμήσετε κατά προσέγγιση την απαιτούμενη χωρητικότητα.

Ο κινητήρας του πυκνωτή ονομάζεται ασύγχρονος κινητήρας, στο κύκλωμα του στάτη, στο οποίο περιλαμβάνεται πρόσθετη χωρητικότητα για τη δημιουργία μιας μετατόπισης φάσης του ρεύματος στις περιελίξεις του στάτη. Αυτό ισχύει συχνά για μονοφασικά κυκλώματα όταν χρησιμοποιούνται τριφασικοί ή διφασικοί κινητήρες επαγωγής.

Οι περιελίξεις του στάτορα του κινητήρα επαγωγής είναι φυσικά μετατοπισμένες μεταξύ τους και το ένα συνδέεται απευθείας στο δίκτυο, ενώ το δεύτερο ή το δεύτερο και το τρίτο συνδέονται στο δίκτυο μέσω ενός πυκνωτή.Η χωρητικότητα του πυκνωτή επιλέγεται έτσι ώστε η μετατόπιση φάσης των ρευμάτων μεταξύ των περιελίξεων να είναι ίση ή τουλάχιστον κοντά στους 90 °, τότε η μέγιστη ροπή θα παρέχεται στον ρότορα.

Σε αυτή την περίπτωση, οι μονάδες της μαγνητικής επαγωγής των περιελίξεων πρέπει να είναι ίδιες, έτσι ώστε τα μαγνητικά πεδία των περιελίξεων του στάτη να μετατοπίζονται μεταξύ τους, έτσι ώστε το συνολικό πεδίο να περιστρέφεται σε κύκλο και όχι σε μια έλλειψη, σέρνοντας τον ρότορα μαζί του με τη μεγαλύτερη απόδοση.

Προφανώς, το ρεύμα και η φάση του στο πηνίο που συνδέεται κατά μήκος του πυκνωτή σχετίζονται τόσο με την χωρητικότητα του πυκνωτή όσο και με την ενεργή αντίσταση του πηνίου, η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από την ταχύτητα του ρότορα.

Κατά την εκκίνηση του κινητήρα, η σύνθετη αντίσταση της περιέλιξης καθορίζεται μόνο από την αυτεπαγωγή και την ενεργό αντίστασή του, επομένως είναι σχετικά μικρή κατά την εκκίνηση και εδώ απαιτείται μεγαλύτερος πυκνωτής για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη εκκίνηση.

Καθώς ο ρότορας επιταχύνεται στην ονομαστική ταχύτητα, το μαγνητικό πεδίο του ρότορα θα προκαλέσει ένα EMF στις περιελίξεις του στάτορα, το οποίο θα κατευθύνεται ενάντια στην τάση που τροφοδοτεί την περιέλιξη - η τρέχουσα αποτελεσματική αντίσταση της περιέλιξης αυξάνεται και η απαιτούμενη χωρητικότητα μειώνεται.

Με μια βέλτιστα επιλεγμένη χωρητικότητα σε κάθε λειτουργία (τρόπος εκκίνησης, τρόπος λειτουργίας), το μαγνητικό πεδίο θα είναι κυκλικό και εδώ είναι σχετικές τόσο η ταχύτητα του ρότορα όσο και η τάση και ο αριθμός των περιελίξεων και η χωρητικότητα που συνδέεται με το ρεύμα . Εάν παραβιαστεί η βέλτιστη τιμή οποιασδήποτε παραμέτρου, το πεδίο γίνεται ελλειπτικό και τα χαρακτηριστικά του κινητήρα μειώνονται ανάλογα.

Για κινητήρες με διαφορετικούς σκοπούς, τα σχήματα σύνδεσης του πυκνωτή είναι διαφορετικά.Όταν είναι σημαντικές Ροπή εκκίνησης, χρησιμοποιήστε έναν πυκνωτή μεγαλύτερης χωρητικότητας για να εξασφαλίσετε το βέλτιστο ρεύμα και φάση κατά την εκκίνηση. Εάν η ροπή εκκίνησης δεν είναι ιδιαίτερα σημαντική, τότε δίνεται προσοχή μόνο στη δημιουργία βέλτιστων συνθηκών για τον τρόπο λειτουργίας στην ονομαστική ταχύτητα και η χωρητικότητα επιλέγεται για την ονομαστική ταχύτητα.

Πολύ συχνά, για εκκίνηση υψηλής ποιότητας, χρησιμοποιείται ένας πυκνωτής εκκίνησης, ο οποίος συνδέεται παράλληλα με έναν λειτουργικό πυκνωτή σχετικά μικρής χωρητικότητας κατά την εκκίνηση, έτσι ώστε το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο να είναι κυκλικό κατά την εκκίνηση και στη συνέχεια η εκκίνηση Ο πυκνωτής είναι απενεργοποιημένος και ο κινητήρας συνεχίζει να λειτουργεί μόνο με τον πυκνωτή σε λειτουργία. Σε ειδικές περιπτώσεις, χρησιμοποιείται ένα σύνολο πυκνωτών με δυνατότητα μεταγωγής για διαφορετικά φορτία.

Εάν ο πυκνωτής εκκίνησης δεν αποσυνδεθεί κατά λάθος αφού ο κινητήρας φτάσει στην ονομαστική ταχύτητα, η μετατόπιση φάσης στις περιελίξεις θα μειωθεί, δεν θα είναι βέλτιστη και το μαγνητικό πεδίο του στάτη θα γίνει ελλειπτικό, γεγονός που θα υποβαθμίσει την απόδοση του κινητήρα. Είναι επιτακτική ανάγκη να επιλέξετε τη σωστή ικανότητα εκκίνησης και λειτουργίας για να λειτουργεί αποτελεσματικά ο κινητήρας.

Το σχήμα δείχνει τυπικά σχήματα μεταγωγής κινητήρα πυκνωτών που χρησιμοποιούνται στην πράξη. Για παράδειγμα, εξετάστε έναν κινητήρα δύο φάσεων με σκίουρο-κλωβό του οποίου ο στάτορας έχει δύο περιελίξεις για την παροχή δύο φάσεων Α και Β.

Ο πυκνωτής C περιλαμβάνεται στο κύκλωμα της πρόσθετης φάσης του στάτη, επομένως τα ρεύματα ΙΑ και ΙΒ ρέουν στις δύο περιελίξεις του στάτη σε δύο φάσεις. Μέσω της παρουσίας χωρητικότητας, επιτυγχάνεται μετατόπιση φάσης των ρευμάτων IA και IB κατά 90 °.

Το διανυσματικό διάγραμμα δείχνει ότι το συνολικό ρεύμα του δικτύου σχηματίζεται από το γεωμετρικό άθροισμα των ρευμάτων των δύο φάσεων ΙΑ και ΙΒ. Επιλέγοντας την χωρητικότητα C, επιτυγχάνουν έναν τέτοιο συνδυασμό με τις επαγωγές των περιελίξεων που η μετατόπιση φάσης των ρευμάτων είναι ακριβώς 90 °.

Το ρεύμα ΙΑ υστερεί πίσω από την εφαρμοζόμενη τάση γραμμής UA κατά μια γωνία φA και το ρεύμα IB υστερεί σε σχέση με την τάση UB που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες της δεύτερης περιέλιξης την τρέχουσα στιγμή κατά μια γωνία φB. Η γωνία μεταξύ της τάσης δικτύου και της τάσης που εφαρμόζεται στο δεύτερο πηνίο είναι 90 °. Η τάση στον πυκνωτή USC σχηματίζει γωνία 90 ° με το ρεύμα IV.

Το διάγραμμα δείχνει ότι η πλήρης αντιστάθμιση της μετατόπισης φάσης στο φ = 0 επιτυγχάνεται όταν η άεργος ισχύς που καταναλώνει ο κινητήρας από το δίκτυο είναι ίση με την άεργο ισχύ του πυκνωτή C. Το σχήμα δείχνει τυπικά κυκλώματα για τη συμπερίληψη τριφασικών κινητήρων με πυκνωτές στα κυκλώματα περιέλιξης του στάτορα.

Η βιομηχανία σήμερα παράγει κινητήρες πυκνωτών που βασίζονται σε διφασικούς. Τα τριφασικά τροποποιούνται εύκολα χειροκίνητα για να τροφοδοτούνται από μονοφασικό δίκτυο. Υπάρχουν επίσης μικρές τριφασικές τροποποιήσεις, ήδη βελτιστοποιημένες με πυκνωτή για μονοφασικό δίκτυο.

Αυτές οι λύσεις βρίσκονται συχνά σε οικιακές συσκευές όπως πλυντήρια πιάτων και ανεμιστήρες δωματίου. Οι βιομηχανικές αντλίες κυκλοφορίας, οι ανεμιστήρες και οι καπναγωγοί χρησιμοποιούν επίσης συχνά κινητήρες πυκνωτών στη λειτουργία τους. Εάν είναι απαραίτητο να συμπεριληφθεί ένας τριφασικός κινητήρας σε μονοφασικό δίκτυο, χρησιμοποιείται ένας πυκνωτής με μετατόπιση φάσης, δηλαδή ο κινητήρας μετατρέπεται ξανά σε πυκνωτή.

Για να υπολογιστεί κατά προσέγγιση η χωρητικότητα ενός πυκνωτή, χρησιμοποιούνται γνωστοί τύποι, στους οποίους αρκεί να αντικατασταθεί η τάση τροφοδοσίας και το ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα και είναι εύκολο να υπολογιστεί η απαιτούμενη χωρητικότητα για σύνδεση αστεριού ή δέλτα περιελίξεων.

Για να βρείτε το ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα, αρκεί να διαβάσετε τα δεδομένα στην πινακίδα τύπου του (ισχύς, απόδοση, συνημίτονο phi) και επίσης να το αντικαταστήσετε στον τύπο. Ως πυκνωτής εκκίνησης, είναι σύνηθες να εγκαταστήσετε έναν πυκνωτή διπλάσιο του μεγέθους του πυκνωτή εργασίας.

Τα πλεονεκτήματα των κινητήρων πυκνωτών, στην πραγματικότητα — ασύγχρονοι, περιλαμβάνουν κυρίως ένα — τη δυνατότητα σύνδεσης τριφασικού κινητήρα σε μονοφασικό δίκτυο. Μεταξύ των μειονεκτημάτων είναι η ανάγκη για βέλτιστη χωρητικότητα για ένα συγκεκριμένο φορτίο και το απαράδεκτο τροφοδοσίας από τροποποιημένους μετατροπείς ημιτονοειδούς κύματος.

Ελπίζουμε ότι αυτό το άρθρο ήταν χρήσιμο για εσάς και τώρα καταλαβαίνετε τι είναι οι πυκνωτές για ασύγχρονους κινητήρες και πώς να επιλέξετε την χωρητικότητά τους.