Опубликовано

Где у конденсатора

Для обеспечения надежной работы электродвигателя используются пусковые конденсаторы.

Наибольшая нагрузка на электродвигатель действует на момент его старта. Именно в этой ситуации пусковой конденсатор начинает работать. Также отметим, что во многих ситуациях пуск проводится под нагрузку. В этом случае, нагрузка на обмотки и другие компоненты очень велика. Какая же конструкция позволяет снизить нагрузку?

Все конденсаторы, в том числе и пусковые, имеют следующие особенности:

  1. В качестве диэлектрика используется специальный материал. В рассматриваемом случае, часто используется оксидная пленка, которую наносят на один из электродов.
  2. Большая емкость при малых габаритных размерах – особенность полярных накопителей.
  3. Неполярные имеют большую стоимость и размеры, но они могут использоваться без учета полярности в цепи.

Подобная конструкция представляет собой сочетание 2 проводников, которые разделяет диэлектрик. Применение современных материалов позволяет значительно повысить показатель емкости и уменьшить его габаритные размеры, а также повысить его надежность. Многие при внушительных рабочих показателях имеют размеры не более 50 миллиметров.

Назначение и преимущества

Используются конденсаторы рассматриваемого типа в системе подключения асинхронного двигателя. В данном случае, он работает только на момент пуска, до набора рабочей скорости.

Наличие подобного элемента в системе определяет следующее:

  1. Пусковая емкость позволяет приблизить состояние электрического поля к круговому.
  2. Проводится значительное повышение показателя магнитного потока.
  3. Повышается пусковой момент, значительно улучшается работа двигателя.

Без наличия этого элемента в системе, срок службы двигателя значительно уменьшается. Это связано с тем, что сложный пуск приводит к определенным сложностям.

Сеть переменного тока может служить источником питания в случае с использованием рассматриваемого типа конденсатора. Практически все используемые варианты исполнения неполярные, они имеют сравнительно больше для оксидных конденсаторов рабочее напряжение.

Преимущества сети, которая имеет подобный элемент, заключаются в следующем:

  1. Более простой пуск двигателя.
  2. Срок службы двигателя значительно больше.

Пусковой конденсатор работает на протяжении нескольких секунд на момент старта двигателя.

Схемы подключения

схема подключения электродвигателя с пусковым конденсатором

Большее распространение получила схема, которая имеет в сети пусковой конденсатор.

Данная схема имеет определенные нюансы:

  1. Пусковая обмотка и конденсатор включаются на момент старта двигателя.
  2. Дополнительная обмотка работает небольшое время.
  3. Термореле включается в цепь для защиты от перегрева дополнительной обмотки.

При необходимости обеспечения высокого момента во время пуска, в цепь включается пусковой конденсатор, который подключается вместе с рабочим. Стоит отметить, что довольно часто его емкость определяется опытным путем для достижения наибольшего пускового момента. При этом, согласно проведенным измерениям, величина его емкости должна быть в 2-3 раза больше.

К основным моментам создания цепи питания электродвигателя, можно отнести следующее:

  1. От источника тока, 1 ветка идет на рабочий конденсатор. Он работает на протяжении всего времени, поэтому и получил подобное название.
  2. Перед ним есть разветвление, которое идет на выключатель. Кроме выключателя может использоваться и другой элемент, который проводит пуск двигателя.
  3. После выключателя устанавливается пусковой конденсатор. Он срабатывает в течение нескольких секунд, пока ротор не наберет обороты.
  4. Оба конденсатора идут к двигателю.

Подобным образом можно провести подключение однофазного электродвигателя.

Стоит отметить, что рабочий конденсатор присутствует в цепи практически постоянно. Поэтому стоит помнить о том, что они должны быть подключены параллельно.

Выбор пускового конденсатора для электродвигателя

Современный подход к данному вопросу предусматривает использование специальных калькуляторов в интернете, которые проводят быстрый и точный расчет.

Для проведения расчета следует знать и ввести нижеприведенные показатели:

  1. Тип соединения обмоток двигателя: треугольник или звезда. От типа соединения зависит также и емкость.
  2. Мощность двигателя является одним из определяющих факторов. Этот показатель измеряется в Ваттах.
  3. Напряжение сети учитывается при расчетах. Как правило, оно может быть 220 или 380 Вольт.
  4. Коэффициент мощности – постоянное значение, которое зачастую составляет 0,9. Однако, есть возможность изменить этот показатель при расчете.
  5. КПД электродвигателя также оказывает влияние на проводимые расчеты. Эту информацию, как и другую, можно узнать, изучив нанесенную информацию производителем. Если ее нет, следует ввести модель двигателя в интернете для поиска информации о том, какой КПД. Также, можно ввести приблизительное значение, которое свойственно для подобных моделей. Стоит помнить, что КПД может изменяться в зависимости от состояния электродвигателя.

Подобная информация вводится в соответствующие поля и проводится автоматический расчет. При этом, получаем емкость рабочего конденсата, а пусковой должен иметь показатель в 2,5 раза больше.

Провести подобный расчет можно самостоятельно.

Для этого можно воспользоваться следующими формулами:

  1. Для типа соединения обмоток «звезда», определение емкости проводится при использовании следующей формулы: Cр=2800*I/U. В случае соединения обмоток «треугольником», используется формула Cр=4800*I/U. Как видно из вышеприведенной информации, тип соединения является определяющим фактором.
  2. Вышеприведенные формулы определяют необходимость расчета величины тока, который проходит в системе. Для этого используется формула: I=P/1,73Uηcosφ. Для расчета понадобятся показатели работы двигателя.
  3. После вычисления тока можно найти показатель емкости рабочего конденсатора.
  4. Пусковой, как ранее было отмечено, в 2 или 3 раза должен превосходить по показателю емкости рабочий.

При выборе, стоит также учесть нижеприведенные нюансы:

  1. Интервал рабочей температуры.
  2. Возможное отклонение от расчетной емкости.
  3. Сопротивление изоляции.
  4. Тангенс угла потерь.

Обычно на вышеуказанные параметры не обращают особого внимания. Однако их можно учесть для создания идеальной системы питания электродвигателя.

Габаритные размеры также могут стать определяющим фактором. При этом, можно выделить следующую зависимость:

  1. Увеличение емкости приводит к увеличению диаметрального размера и расстояния выхода.
  2. Наиболее распространенный максимальный диаметр 50 миллиметров при емкости 400 мкФ. При этом, высота составляет 100 миллиметров.

Кроме этого, стоит учитывать, что на рынке можно встретить модели от иностранных и отечественных производителей. Как правило, зарубежные имеют большую стоимость, но и надежнее. Российские варианты исполнения также часто используются при создании сети подключения электродвигателя.

Зачем нужна маркировка

Задачей маркировки стоит соответствие каждого конкретного элемента определенным значениям рабочей характеристики. Маркировка конденсаторов включает в себя следующее:

  • собственно, емкость – основная характеристика;
  • максимально допустимое значение напряжения;
  • температурный коэффициент емкости;
  • допустимое отклонение емкости от номинального значения;
  • полярность;
  • год выпуска.

Максимальное значение напряжения важно тем, что при превышении его значения происходят необратимые изменения в элементе, вплоть до его разрушения.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) характеризует изменение ёмкости при колебаниях температуры окружающей среды или корпуса элемента. Данный параметр крайне важен, когда конденсатор используется в частотозадающих цепях или в качестве элемента фильтра.

Допустимое отклонение означает точность, с которой возможно отклонение номинальной емкости конденсаторов.

Полярность подключения в основном характерна для электролитических конденсаторов. Несоблюдение полярности включения, в лучшем случае, приведет к тому, что реальная ёмкость элемента будет сильно занижена, а в реальности элемент практически мгновенно выйдет из строя из-за механического разрушения в результате перегрева или электрического пробоя.

Наибольшее отличие в принципах маркировки конденсаторов наблюдается в радиоэлементах, выпущенных за рубежом и предприятиями на постсоветском пространстве. Все предприятия бывшего СССР и те, что продолжают работать сейчас, кодируют выпускаемую продукцию по единому стандарту с небольшими отличиями.

Маркировка отечественных конденсаторов

Многие отечественные радиоэлементы отличаются максимально полной маркировкой, при чтении которой можно почерпнуть большинство возможных характеристик элемента.

Емкость

На первом месте стоит основная характеристика – электрическая емкость. Она имеет буквенно-цифровое обозначение. Для букв применяются следующие символы латинского, греческого или русского алфавита:

  • p или П – пикофарада, 1 pF = 10-3 nF = 10-6 μF = 10-9 mF = 10-12 F;
  • n или Н – нанофарада, 1 nF = 10-3 μF = 10-6 mF = 10-9 F;
  • μ или М – микрофарада, 1 μF = 10-3 mF = 10-6 F;
  • m или И – миллифарада, 1 mF = 10-3 F;
  • F или Ф – фарада.

Буква, обозначающая величину, ставится на месте запятой в дробном обозначении. Например:

  • 2n2 = 2.2 нанофарад или 2200 пикофарад;
  • 68n = 68 нанофарад или 0,068 микрофарад;
  • 680n или μ68 = 0.68 микрофарад.

Важно! Номиналы конденсаторов в пикофарадах или микрофарадах могут не иметь буквенных обозначений. К примеру, 2200 может обозначать как 2200 pF так и 2200 μF. Здесь на помощь приходят габариты конденсатора и здравый смысл.

Пример обозначения

Обратите внимание! Обозначение емкости в миллифарадах встречается крайне редко, а такая величина как фарада является очень большой и также не имеет особого распространения.

Допустимое отклонение

Значения ёмкостей, указанные на корпусе, не всегда соответствует реальному значению. Это отклонение характеризует точность изготовления детали и определения его номинала. Величина разброса параметров может быть от тысячных долей процента у прецизионных деталей до десятков процентов у электролитических конденсаторов, предназначенных для фильтрации пульсаций в цепях питания, где точные цифры не имеют особого значения.

Величина допустимого отклонения обозначается буквами латинского алфавита или русскими буквами у радиодеталей старых годов выпуска.

Температурный коэффициент емкости

Маркировка ТКЕ довольно сложна, а поскольку данная величина критична в основном для малогабаритных элементов времязадающих цепей, то возможна как цветная кодировка, так и использование буквенных обозначений или комбинации обоих типов. Таблица возможных вариантов значений встречается в любом справочнике по отечественным радиокомпонентам.

Многие керамические конденсаторы, как и плёночные, имеют определенные нюансы в маркировке ТКЕ. Данные случаи оговариваются ГОСТами на соответствующие элементы.

Номинальное напряжение

Напряжение, при котором сохраняется работоспособность элемента с сохранением характеристик в заданных пределах, называется номинальным. Обычно обозначается верхний порог номинального напряжения, превышать который запрещается ввиду возможного выхода элемента из строя.

В зависимости от габаритов, возможны варианты как цифрового, так и буквенного обозначения номинального напряжения. Если позволяют габариты корпуса, то напряжение до 800 В обозначается в единицах вольт с символом V (или В для старых конденсаторов) или без него. Более высокие значения наносятся на корпус в виде единиц киловольт с обозначением символами kV или кВ.

Пример обозначения напряжения

Малогабаритные конденсаторы имеют кодированное буквенное обозначение напряжения, для чего используются буквы латинского алфавита, каждая из которых соответствует определенной величине напряжения.

Год и месяц выпуска

Дата производства также имеет буквенное обозначение. Каждому году соответствует буква латинского алфавита. Месяцы с января по сентябрь обозначаются цифрой, соответственно, от 1 до 9, октябрю соответствует 0, ноябрю буква N, декабрю – D.

Обратите внимание! Кодированное обозначение года выпуска одинаково с другими радиоэлементами.

Маркировка SMD компонентов

SMD компоненты для поверхностного монтажа имеют очень малые размеры, поэтому для них разработана сокращенная буквенно-цифровая кодировка. Буква означает значение емкости в пикофарадах, цифра – множитель в виде степени десяти, например G4 – 1.8*105 пикофарад (180 nF). Если спереди две буквы, то первая означает производителя компонента или рабочее напряжение.

Маркировка SMD

Электролитические конденсаторы SMD могут иметь на корпусе значение основного параметра в виде десятичной дроби, где вместо точки может быть вставлен символ μ (напряжение обозначается буквой V (5V5 – 5.5 вольт) или могут иметь кодированное значение, зависящее от производителя. Положительный вывод обозначается полосой на корпусе.

Маркировка конденсаторов имеет большое число вариантов. Особенно этим отличаются импортные конденсаторы. Часто можно встретить малогабаритные элементы, которые вовсе не имеют каких-либо обозначений. Определить параметры можно только непосредственным измерением или, глядя на обозначение конденсаторов на электрической схеме. Произведенные разными фирмами радиоэлементы могут иметь схожие обозначения, но различные параметры. Здесь расшифровка обозначений должна базироваться на том, какой производитель выпускает преимущественное количество подобных элементов в конкретном устройстве.

>Видео

Конденсаторы.

Электрические конденсаторы служат для накопления электроэнергии. Простейший конденсатор состоит из двух металлических пластин — обкладок и диэлектрика находящегося между ними. Если к конденсатору подключить источник питания, то на обкладках возникнут разноименные заряды и появится электрическое поле притягивающее их на встречу, друг к другу. Эти заряды остаются после отключения источника питания, энергия сохраняется в электрическом поле между обкладками.

Емкость конденсатора зависит от площади обкладок, расстояния между ними, а также величины электрической проницаемости диэлектрика, расположенного между ними — свойства присущего любому диэлектрику. Проще всего рассчитывается емкость плоского конденсатора. Если линейные размеры пластин-обкладок значительно превышают расстояние между ними то справедлива формула:

C= e0*S/d

e0 — это величина электрической проницаемости диэлектрика, расположенного между обкладками.
S — площадь одной из обкладок(в метрах).
d — расстояние между обкладками(в метрах).
C — величина емкости в фарадах.

Что такое фарада? У конденсатора емкостью в одну фараду, напряжение между обкладками поднимается на один вольт, при получении электрической энергии количеством в один кулон. Такое количество энергии протекает через проводник в течении одной секунды, при токе в 1 ампер. Свое название фарада получила в честь знаменитого английского физика — М. Фарадея.
1 Фарада — это очень большая емкость. В обыденной практике используют конденсаторы гораздо меньшей емкости и для обозначения применяются производные от фарады:
1 Микрофарада — одна миллионная часть фарады.10-6
1 нанофарада — одна миллиардная часть фарады. 10-9
1 пикофарада -10 -12 фарады.

На электрической схеме конденсаторы обозначаются в виде двух стилизованных обкладок.

Таким образом обозначаются подстроечные конденсаторы и конденсаторы переменной емкости.

Конструкция этих приборов позволяет им плавно изменять емкость, путем механического изменения расстояния между обкладками.
Отличие их между собой в том, что переменные конденсаторы предназначены для многократного изменения емкости в ходе работы устройств а подстроечные — для однократной настройки, в ходе первоначальной наладки.

Конденсаторы применяются для сглаживания пульсаций, как средство межкаскадной связи в усилителях переменных сигналов, фильтрации помех, настройки колебательных контуров, в качестве аварийных источников питания и. т. д. Электрические характеристики конденсаторов зависят от их конструкции и свойств применяемых материалов.

Выбирая конденсаторы для разработки конкретного устройства необходимо учитывать следующие параметры:
а) Требуемое значение емкости конденсатора (мкФ, нФ, пФ).
б) Рабочее напряжение конденсатора (то максимальное значение напряжения, при котором конденсатор может работать длительно без изменения своих параметров).
в) Требуемую точность (возможный разброс значений емкости конденсатора).
г) температурный коэффициент емкости (зависимость емкости конденсатора от температуры окружающей среды),
д) стабильность конденсатора,
е) ток утечки диэлектрика конденсатора при номинальном напряжении и данной температуре. (Может быть указано сопротивление диэлектрика конденсатора.)

В табл. 1 — 3 приведены основные характеристики конденсаторов различных типов.

Таблица 1.
Характеристики керамических, электролитических конденсаторов и конденсаторов на основе металлизированной пленки.

Параметр конденсатора Тип конденсатора
Керамический Электролитический На основе металлизированной пленки
Диапазон изменения емкости конденсаторов От 2,2 пФ до 10 нФ От 100 нФ до 68000 мкФ 1 мкФ до 16 мкФ
Точность (возможный разброс значений емкости конденсатора), % ± 10 и ±20 ±10 и ±50 ±20
Рабочее напряжение конденсаторов, В 50 — 250 6,3 — 400 250 — 600
Стабильность конденсатора Достаточная Плохая Достаточная
Диапазон изменения температуры окружающей среды, оС От -85 до +85 От -40 до +85 От -25 до +85

В керамических конденсаторах диэлектриком является высококачественная керамика: ультрафарфор,тиконд,ультрастеатит и др. Обкладкой служит слой серебра, нанесенный на поверхность. Керамические конденсаторы применяются в разделительных цепях усилителей высокой частоты.

В электролитических полярных конденсаторах диэлектриком служит слой оксида, нанесенный на металлическую фольгу. Другая обкладка образуется из пропитанной электролитом бумажной ленты.

В твердотельных оксидных конденсаторах жидкий диэлектрик заменен специальным токопроводящим полимером. Это позволяет увеличить срок службы(и надежность). Недостатками твердотельных оксидных конденсаторов являются более высокая цена и ограничения по напряжению(до 35 в).

Оксидные электролитические и твердотельные конденсаторы отличаются большой емкостью, при относительно малых размерах. Эта их особенность определяется тем, что толщина оксида — диэлектрика очень мала.

При включении оксидных конденсаторов в цепь, необходимо соблюдать полярность. В случае нарушения полярности, электролитические конденсаторы взрываются, твердотельные — просто выходят из строя. Что бы полностью избежать возможности взрыва(у электролитических конденсаторов), некоторые модели снабжаются предохранительными клапанами(отсутствуют у твердотельных). Область применения оксидных (электролитических и твердотельных) конденсаторов — разделительные цепи усилителей звуковой частоты, сглаживающие фильтры источников питания постоянного тока.

Конденсаторы на основе металлизированной пленки применяются в высоковольтных источниках электропитания.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *