Расчет конденсатора для электродвигателя 380 на 220 В – особенности 3-фазного мотора, правила выбора конденсатора

Нашел хороший 3-фазный электромотор и решил сделать из него мощный наждак. Однако не так-то просто оказалось подключить его к бытовой сети – потребовалось подбирать и внедрять в схему конденсатор. В этом посте хочу рассказать, как правильно выполнить расчет конденсатора для электродвигателя 380 на 220 вольт, а также в чем заключаются особенности 3-х-фазного электропривода.

Особенности 3-фазного двигателя – устройство, подключение

Для начала объясню, как устроен стандартный 3-х-фазный электромотор асинхронного типа. Состоит он следующих основных частей:

• Статор – неподвижная часть. Внешне напоминает пустой цилиндр из наборных пластин с внутренними пазами, на которых крепится проволочная обмотка. При этом она не сплошная, а разделенная на 3 независимых сектора по 120⁰. К каждому из них подводится отдельная фаза, что благодаря сдвигу формирует вертящееся магнитное поле. 
  
• Ротор – вращающийся на валу в статоре узел. Также состоит из пластинчатых элементов, объединенных внешней обмоткой. Вращение обуславливается возникновением асинхронного магнитного поля с несколько меньшей частотой, чем на статоре.
  

Запуск мотора происходит по причине естественного сдвига фаз между 3-мя обмотками. Однако если подать всего одну фазу, ничего не произойдет. Для работы от сети 220 В потребуется цепочка пусковых и рабочих конденсаторов, которые бы выполнили необходимый сдвиг для набора момента вращения. Аналогичного результата можно добиться, подключив 2 фазы – но в данном бытовом случае у нас только одна.

Подключение выполнял по схеме «звезды» или «треугольника»:

1. Две обмотки подсоединил к 220 В. 
   
2. Третью – подключил на одну из них. 
   
3. При этом в цепи проводника для нее установил рабочий конденсатор. 
   
4. По идее, параллельно ему в схему внедряется пусковой конденсатор, электроток посредством которого идет только в момент надавливания кнопки.
   

На этапе сборки электросхемы у многих начинающих возникает вопрос, сколько все-таки нужно конденсаторов для запуска 3-х-фазного двигателя от сети 220 вольт – один или два. Лично мне понадобился только один – рабочий, так как запуск наждака с мотором в 0,5 кВт осуществляется без усилия.

Дело в том, что дополнительный, пусковой конденсатор требуется только для разгона мощного мотора с нагрузкой в момент запуска – пока количество оборотов не достигнет 70-80% от номинального значения. Так как потребляемая мощность в данный период превышена как минимум в 2 раза. Если же обойтись без него, мотор сильно нагреется, а фазы перекосит.

Основы выбора конденсатора

Прежде чем перейти к основам подбора и расчета пускового и рабочего конденсатора для трехфазного электродвигателя при работе от сети 220 В, для общего понимания происходящих процессов расскажу, что такое вообще емкостные накопители. Конструкционно, это 2 параллельные токопроводящие пластины, разъединенные диэлектриком. Подразделяются они на 3 вида:

• Полярные. Применяются только в цепи постоянного тока, так как при переменном диэлектрический слой разрушается и вызывает замыкание. 
  
• Неполярные. Универсальны в использовании. 
  
• Электролитические. В стандартном исполнении являются полярными и не предназначены для подключения к переменному току 50 Гц без выпрямления. Их можно использовать только кратковременно — как пусковые, и только при наличии соответствующих ограничений во времени (не более 2–3 секунд).
  

Хотя можно было воспользоваться специальным калькулятором, я применял для расчета рабочего конденсатора электродвигателя на 380 В для работы в сети 220 вольт такую формулу:

Е_раб = К * И_с * Н

Е_раб – вычисляемая величина емкости накопителя, выражаемая в мкФ.

К – поправочный коэффициент, для «треугольника» равен 4800, а для «звезды» – 2800.

И_с – сила тока статора, приведенная на технической табличке агрегата, также ее можно замерить спецприбором.

Н – напряжение в сети, то есть в рассматриваемом примере – 220 вольт.

Видео-пример подбора конденсаторов для запуска 3-фазного двигателя от сети 220 В:

Величина допустимого рабочего напряжения пускового конденсатора должна составлять не менее 400–450 В переменного тока, поскольку фактическое напряжение на нём может превышать 330 В даже при сетевых 220 В.

Емкость пускового конденсатора должна быть в 2–3 раза больше, чем у рабочего.

Рекомендация! Если вы не знаете, как грамотно рассчитать емкость конденсатора, предлагаю простую эмпирическую зависимость, наглядно показывающую, сколько микрофарад нужно на 1 киловатт для работы трехфазного двигателя в сети 220 вольт. Это примерно 70 мкФ на 1 кВт (или 7 мкФ на каждые 100 Вт).

Советы по выбору

Зачастую в продаже доступны 3 типа конденсаторов:

1. Бумажные – МБГП, МБГО и КБП. 
   
2. Электролитические. 
   
3. Металлизированные – СВВ.
   

Экземпляры 1-го вида, как правило, распространены и недороги. Однако для них характерны большие размеры и недостаточная емкость.  Электролитические (полярные) в роли рабочих применять нельзя, так как они не предназначены для переменного тока. Даже как пусковые они должны использоваться очень ограниченное время и только в неполярном исполнении. Наконец, СВВ – оптимальный вариант, так как у них практически исключены минусы аналогов.

Видео-обзор подключения 3-фазного мотора в однофазную сеть:

Коротко о главном

3-фазный электромотор состоит из статора и ротора. Три сегмента обмотки обеспечивают естественное вращение вала – за счет сдвига фаз. Для запуска его от сети 220 В потребуется контур из рабочего и пускового конденсатора.

Чтобы правильно подобрать рабочий и пусковой конденсатор для работы трехфазного электродвигателя от сети 220 В, применяется формула с коэффициентом 4800 или 2800 (в зависимости от схемы). Либо можно ориентироваться на правило: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.