Kondensatormotoren – Gerät, Funktionsprinzip, Anwendung

In diesem Artikel werden wir über Kondensatormotoren sprechen, bei denen es sich eigentlich um gewöhnliche Asynchronmotoren handelt, die sich nur in der Art der Anbindung an das Netzwerk unterscheiden. Lassen Sie uns auf das Thema der Kondensatorauswahl eingehen und die Gründe für die Notwendigkeit einer genauen Kapazitätsauswahl analysieren. Beachten wir die wichtigsten Formeln, die dabei helfen, die erforderliche Kapazität grob abzuschätzen.

Der Kondensatormotor heißt Asynchronmotor, im Statorkreis, in dem zusätzliche Kapazität enthalten ist, um eine Phasenverschiebung des Stroms in den Statorwicklungen zu erzeugen. Dies trifft häufig auf einphasige Schaltungen zu, wenn dreiphasige oder zweiphasige Induktionsmotoren verwendet werden.

Die Statorwicklungen des Induktionsmotors sind räumlich gegeneinander versetzt und eine davon ist direkt mit dem Netz verbunden, während die zweite bzw. zweite und dritte über einen Kondensator mit dem Netz verbunden sind.Die Kapazität des Kondensators wird so gewählt, dass die Phasenverschiebung der Ströme zwischen den Wicklungen gleich oder zumindest nahe bei 90° ist, dann wird dem Rotor das maximale Drehmoment bereitgestellt.

In diesem Fall müssen die Module der magnetischen Induktion der Wicklungen gleich sein, damit die Magnetfelder der Statorwicklungen gegeneinander verschoben sind, so dass sich das Gesamtfeld im Kreis dreht und nicht im eine Ellipse, wobei der Rotor mit größter Effizienz mitgerissen wird.

Offensichtlich hängen der Strom und seine Phase in der über den Kondensator angeschlossenen Spule sowohl mit der Kapazität des Kondensators als auch mit der effektiven Impedanz der Spule zusammen, die wiederum von der Drehzahl des Rotors abhängt.

Beim Starten des Motors wird die Impedanz der Wicklung nur durch ihre Induktivität und ihren Wirkwiderstand bestimmt, daher ist sie beim Starten relativ klein, und hier ist ein größerer Kondensator erforderlich, um einen optimalen Start zu gewährleisten.

Wenn der Rotor auf Nenndrehzahl beschleunigt, induziert das Magnetfeld des Rotors eine EMK in den Statorwicklungen, die gegen die Spannung gerichtet ist, die die Wicklung versorgt – der aktuelle effektive Widerstand der Wicklung steigt und die erforderliche Kapazität sinkt.

Bei optimal gewählter Kapazität in jedem Modus (Startmodus, Betriebsmodus) ist das Magnetfeld kreisförmig, und hier sind sowohl die Rotordrehzahl und die Spannung als auch die Anzahl der Wicklungen und die mit dem Strom verbundene Kapazität relevant . Wenn der optimale Wert eines Parameters verletzt wird, wird das Feld elliptisch und die Motoreigenschaften nehmen entsprechend ab.

Bei Motoren mit unterschiedlichen Zwecken sind die Anschlussschemata des Kondensators unterschiedlich.Wenn sie von Bedeutung sind AnlaufdrehmomentVerwenden Sie einen Kondensator mit größerer Kapazität, um beim Start einen optimalen Strom und eine optimale Phase sicherzustellen. Ist das Anlaufdrehmoment nicht besonders wichtig, wird nur darauf geachtet, optimale Bedingungen für den Betriebsmodus bei Nenndrehzahl zu schaffen und die Leistung entsprechend der Nenndrehzahl auszuwählen.

Für einen qualitativ hochwertigen Start wird häufig ein Startkondensator verwendet, der beim Start parallel zu einem Laufkondensator relativ kleiner Kapazität geschaltet wird, so dass das rotierende Magnetfeld beim Start kreisförmig ist und dann startet Der Kondensator wird abgeschaltet und der Motor läuft nur bei laufendem Kondensator weiter. In besonderen Fällen wird ein Satz schaltbarer Kondensatoren für unterschiedliche Belastungen verwendet.

Wenn der Startkondensator nicht versehentlich abgeschaltet wird, nachdem der Motor die Nenndrehzahl erreicht hat, nimmt die Phasenverschiebung in den Wicklungen ab, ist nicht optimal und das Statormagnetfeld wird elliptisch, was die Leistung des Motors beeinträchtigt. Damit der Motor effizient läuft, ist es unbedingt erforderlich, dass Sie die richtige Start- und Betriebskapazität wählen.

Die Abbildung zeigt typische Schaltschemata für Kondensatormotoren, die in der Praxis verwendet werden. Betrachten Sie beispielsweise einen Zweiphasen-Käfigläufermotor, dessen Stator zwei Wicklungen zur Versorgung der beiden Phasen A und B aufweist.

Der Kondensator C ist im Stromkreis der zusätzlichen Phase des Stators enthalten, daher fließen die Ströme IA und IB in den beiden Wicklungen des Stators in zwei Phasen. Durch die vorhandene Kapazität wird eine Phasenverschiebung der Ströme IA und IB von 90° erreicht.

Das Vektordiagramm zeigt, dass der Gesamtstrom des Netzes durch die geometrische Summe der Ströme der beiden Phasen IA und IB gebildet wird. Durch die Wahl der Kapazität C erreichen sie eine solche Kombination mit den Induktivitäten der Wicklungen, dass die Phasenverschiebung der Ströme genau 90° beträgt.

Der Strom IA eilt der angelegten Netzspannung UA um einen Winkel φA nach, und der Strom IB eilt der Spannung UB, die im Moment an den Anschlüssen der zweiten Wicklung anliegt, um einen Winkel φB nach. Der Winkel zwischen der Netzspannung und der an der zweiten Spule anliegenden Spannung beträgt 90°. Die Spannung am Kondensator USC bildet mit dem Strom IV einen Winkel von 90°.

Das Diagramm zeigt, dass eine vollständige Kompensation der Phasenverschiebung bei φ = 0 erreicht wird, wenn die vom Motor aus dem Netz aufgenommene Blindleistung gleich der Blindleistung des Kondensators C ist. Die Abbildung zeigt typische Schaltungen für die Einbindung von Drehstrommotoren Kondensatoren in den Wicklungskreisen des Stators.

Die Industrie produziert heute Kondensatormotoren auf Zweiphasenbasis. Dreiphasige können leicht manuell geändert werden, um sie aus einem einphasigen Netzwerk zu versorgen. Es gibt auch kleine dreiphasige Modifikationen, die bereits mit einem Kondensator für ein einphasiges Netzwerk optimiert sind.

Diese Lösungen finden sich häufig in Haushaltsgeräten wie Geschirrspülern und Raumventilatoren. Auch industrielle Umwälzpumpen, Ventilatoren und Schornsteine ​​nutzen häufig Kondensatormotoren. Ist die Einbindung eines Drehstrommotors in ein Einphasennetz erforderlich, kommt ein Kondensator mit Phasenverschiebung zum Einsatz, d. h. der Motor wird wieder in einen Kondensator umgewandelt.

Um die Kapazität eines Kondensators näherungsweise zu berechnen, werden bekannte Formeln verwendet, bei denen es ausreicht, die Versorgungsspannung und den Betriebsstrom des Motors zu ersetzen, und die erforderliche Kapazität dafür einfach zu berechnen ist Stern- oder Dreieckschaltung der Wicklungen.

Um den Betriebsstrom des Motors zu ermitteln, genügt es, die Daten auf seinem Typenschild (Leistung, Wirkungsgrad, Cosinus-Phi) abzulesen und diese auch in die Formel einzusetzen. Als Anlaufkondensator wird üblicherweise ein Kondensator eingebaut, der doppelt so groß ist wie der Arbeitskondensator.

Zu den Vorteilen von Kondensatormotoren, nämlich Asynchronmotoren, gehört vor allem einer: die Möglichkeit, einen Drehstrommotor an ein Einphasennetz anzuschließen. Zu den Nachteilen zählen die Notwendigkeit einer optimalen Kapazität für eine bestimmte Last und die Unzulässigkeit der Stromversorgung über Wechselrichter mit modifizierter Sinuswelle.

Wir hoffen, dass dieser Artikel für Sie hilfreich war und Sie nun verstehen, was Kondensatoren für Asynchronmotoren sind und wie Sie ihre Kapazität auswählen.