|
6. Определение рабочей и пусковой ёмкости
Номинальными напряжением и током конденсаторного двигателя условимся называть фазные значения этих величин, указанные в паспорте машины. Например, на щитке трехфазного асинхронного двигателя обозначено: 1кВт, 127/220 В, 7,3/4,2 А, 1410 об/мин, КПД = 78,5%, cosφ = 0,79. В зависимости от напряжения сети обмотки статора при трехфазном включении соединяются в треугольник (при напряжении 127 В) либо в звезду (при напряжении 220 В). Соответственно, потребляемый двигателем ток при полезной мощности 1 кВт составляет 7,3 А (соединение треугольником), или 4,2 А (соединение звездой). Однако, независимо от схемы соединения, фазными значениями напряжения и тока в приведенном примере остаются 127 В и 4,2 А. Их мы и будем считать номинальными при использовании двигателя в качестве конденсаторного.
Ёмкость и реактивное сопротивление конденсатора находятся в обратной зависимости. Чем меньше ёмкость, тем больше сопротивление. Изменение ёмкости сопровождается изменением тока. Из этого следует, что ток конденсаторной фазы (см. рис. 9, в и г) может оказаться меньше или больше номинального. В первом случае мощность двигателя недоиспользуется, во втором — возникает опасность недопустимого перегрева обмоток и повышения напряжений на отдельных участках схемы (на конденсаторной фазе, на конденсаторе). Особенно неблагоприятным оказывается явление резонанса напряжений, при котором ток конденсаторной фазы во много раз превышает номинальное значение, а возникающие перенапряжения представляют опасность для персонала и, кроме того, могут вызвать пробой изоляции обмотки или конденсатора.
Поэтому в практике эксплуатации конденсаторного двигателя правильный выбор рабочей ёмкости имеет весьма большое значение.
Рабочая (постоянно включенная) ёмкость выбрана правильно, если фазные токи и напряжения при нагрузке становятся практически номинальными. Развиваемая полезная мощность при этом принимается за номинальную мощность конденсаторного двигателя. Удовлетворяющую отмеченным условиям рабочую ёмкость будем обозначать через Ср ном. Определение рабочей ёмкости для любой произвольной нагрузки рассматривается ниже.
Следует отметить что полная симметрия напряжений и токов конденсаторного двигателя не достигается, особенно для схем на рис. 9, а и б. Тем не менее любой схеме включения соответствует одна вполне определенная ёмкость, при которой токи в обмотках нагруженного двигателя несущественно отличаются от номинальных.
 |
Рис. 9. Принципиальные электрические схемы конденсаторного двигателя с тремя статорными обмотками:
1 — рабочий конденсатор; 2— отключаемый пусковой конденсатор |
Рабочая ёмкость пропорциональна мощности двигателя (номинальному току) и обратно пропорциональна напряжению. Применительно к рассмотренным схемам включения конденсаторного двигателя для частоты 50 Гц рабочая ёмкость приближённо может быть определена по следующим соотношениям:
для схемы рис. 9, а
где Iном — номинальный ток, A; U — напряжение сети, В.
Таким образом, исходными данными, по которым определяется Ср ном, являются номинальный ток двигателя и напряжение сети.
Пример 8. Определить рабочую ёмкость для двигателя 0,25 кВт, 127/220 В; 2,1/1,15 А, если двигатель включен по схеме, приведенной на рис. 9, а, а напряжение сети 220 В. Как видно, номинальный ток конденсаторного двигателя равен 1,15 А. На основании (12) находим:
Принимаем Срном = 15 мкФ.
При определении пусковой ёмкости исходят прежде всего из требований создания необходимого пускового вращающего момента. Если по условиям работы электропривода пуск двигателя происходит без нагрузки, то пусковая ёмкость обычно принимается равной рабочей. В этом случае схема включения упрощается.
Пуск под нагрузкой совершается при наличии в цепи двигателя и рабочей и отключаемой ёмкостей. Увеличение отключаемой ёмкости приводит к возрастанию пускового момента, и при некотором определенном ее значении момент достигает своей наибольшей величины. Дальнейшее увеличение ёмкости приводит к обратному результату: пусковой момент начинает уменьшаться.
Наибольший пусковой момент зависит не только от ёмкости, но и от схемы включения двигателя. При соединении обмоток звездой (рис. 9, а) или треугольником (рис. 9, б) пусковой момент не превосходит номинального при трехфазном включении. Для других схем (рис. 9, в и г) наибольший пусковой момент может в несколько раз превышать значение номинального момента, но его реализация сопряжена с появлением значительных перенапряжений в цепи конденсаторной фазы.
Однако на практике не возникает необходимость в создании такого большого момента при пуске.
Исходя из условия получения пускового момента, близкого к номинальному (при трехфазном включении), необходимо иметь пусковую ёмкость, примерное значение которой равно:
Отключаемые конденсаторы работают непродолжительное время (всего несколько секунд, или доли секунды за весь период включения). Это позволяет использовать при пуске наиболее дешевые электролитические конденсаторы типа ЭП, специально предназначенные для этой цели.
|
