Номинальными напряжением и током конденсаторного двигателя условимся называть фазные значения этих величин, указанные в паспорте машины. Например, на - щитке трехфазного асинхронного двигателя обозначено: 1 кВт, 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 ток двигателя 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.
Емкость и реактивное сопротивление конденсатора находятся в обратной зависимости. Чем меньше емкость, тем больше сопротивление. Изменение емкости сопровождается изменением тока. Из этого следует, что ток конденсаторной фазы 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.
В практике эксплуатации конденсаторного двигателя правильный выбор рабочей емкости имеет поэтому весьма большое значение.
Рабочая (постоянно включенная) емкость выбрана правильно, если фазные токи и напряжения при нагрузке становятся практически номинальными. Развиваемая полезная мощность при этом принимается за номинальную мощность двигателя. Удовлетворяющую отмеченным условиям рабочую емкость будем обозначать через Ср, НОм.
Следует отметить, что полная симметрия напряжений и токов конденсаторного двигателя не достигается, особенно для схем на рис. 1, а и б. Тем не менее любой схеме включения соответствует одна вполне определенная емкость, при которой токи в обмотках нагруженного двигателя несущественно отличаются от номинальных.
Рабочая емкость пропорциональна мощности двигателя (номинальному току) и обратно пропорциональна напряжению. Применительно к рассмотренным схемам включения конденсаторного двигателя для частоты 50 Гц рабочая емкость приближенно может быть определена по следующим соотношениям:
для схемы рис. 1, а
для схемы рис. 1, б
для схемы рис. 1, в
для схемы рис. 1, г
где /ном — номинальный ток, A; U — напряжение сети, В.
Таким образом, исходными данными, по которым определяется Ср, ном, являются номинальный ток двигателя и напряжение сети.
Пример. Определить рабочую емкость для двигателя 0,25 кВт, 127/220 В, 2,1/1,15 А, если двигатель включен по схеме, приведенной на рис 91, а, а напряжение сети 220 В Как видно, номинальный ток конденсаторного двигателя равен 1,15 А. На основании (12) находим.
Принимаем Срвом=15 мкФ
При определении пусковой емкости исходят прежде всего из требований создания необходимого пускового момента. Если по условиям работы электропривода пуск
двигателя происходит без нагрузки, то пусковая емкость обычно принимается равной рабочей. В этом случае схема включения упрощается.
Пуск под нагрузкой совершается при наличии в цепи двигателя и рабочей, и отключаемой емкостей. Увеличение отключаемой емкости приводит к возрастанию пускового момента, и при некотором определенном ее значении момент достигает своего наибольшего значения. Дальнейшее увеличение емкости приводит к обратному результату: пусковой момент начинает уменьшаться.
Наибольший пусковой момент зависит не только от емкости, но и от схемы включения двигателя. При соединении обмоток звездой (рис. 1, а) или треугольником (рис. 2, б) пусковой момент не превосходит номинального при трехфазном включении. Для других схем (рис.1, виг) 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 необходимости в создании такого большого момента при пуске.
Исходя из условия получения пускового момента, близкого к номинальному (при трехфазном включении), необходимо иметь пусковую емкость, примерное значение которой равно:
Отключаемые конденсаторы работают непродолжительное время (всего несколько секунд за весь период включения или доли секунды). Это позволяет использовать при пуске наиболее дешевые электролитические конденсаторы типа ЭП, специально предназначенные для этой цели.
