Silnik jednofazowy działa w oparciu o prąd zmienny poprzez połączenie jednofazowe. Napięcie w tej sieci musi wynosić standardowe 220 V, a częstotliwość 50 Hz. Ten typ silnika jest stosowany głównie w urządzeniach gospodarstwa domowego, pompach, małych wentylatorach itp.
Moc silników jednofazowych jest również wystarczająca do elektryfikacji domów prywatnych, garaży i domków letniskowych. Warunki te są oparte na jednofazowej sieci zasilającej 220 V, co nakłada pewne wymagania na procedurę podłączenia silnika. Stosuje się tu specjalny obwód zawierający uzwojenie rozrusznika.
Zawartość
Schemat połączeń dla silników jednofazowych z kondensatorem
Silniki jednofazowe 220 V są podłączane do sieci elektrycznej za pomocą kondensatora. Wynika to z charakteru urządzenia. Na przykład uzwojenie prądu zmiennego w stojanie silnika wytwarza pole magnetyczne, którego impulsy są kompensowane tylko wtedy, gdy biegunowość jest odwrócona przy częstotliwości 50 Hz. Pomimo charakterystycznego hałasu emitowanego przez silnik jednofazowy, wirnik nie obraca się. Moment obrotowy jest wytwarzany przez zastosowanie dodatkowych uzwojeń rozruchowych.
Aby zrozumieć, jak podłączyć silnik jednofazowy za pomocą kondensatora, wystarczy przeanalizować 3 schematy pracy z wykorzystaniem kondensatora:
- kondensator rozruchowy;
- prowadzenie;
- kondensator roboczy i rozruchowy (łącznie).
Każdy z wymienionych schematów połączeń jest odpowiedni do stosowania z asynchronicznymi jednofazowymi silnikami elektrycznymi 220 V. Każda z opcji ma jednak swoje mocne i słabe strony, dlatego zasługują one na bardziej szczegółową analizę.
Ideą kondensatora rozruchowego jest podłączenie go do obwodu tylko wtedy, gdy silnik się uruchamia. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu przycisku, który otwiera styki, gdy wirnik osiągnie ustawiony poziom prędkości. Jego dalszy obrót jest wynikiem działania siły bezwładności.
Utrzymanie ruchu obrotowego przez długi okres czasu zapewnia pole magnetyczne uzwojenia głównego silnika jednofazowego z kondensatorem. Przekaźnik specjalnie przewidziany do tego celu może pełnić funkcję przełącznika.
Obwód kondensatora/silnika jednofazowego składa się z przycisku, który otwiera styki po ich rozwarciu. Takie podejście umożliwia zmniejszenie liczby stosowanych drutów (można zastosować cieńsze uzwojenie rozruchowe). Zaleca się stosowanie przekaźnika termicznego, aby uniknąć zwarć między cewkami.
Po osiągnięciu krytycznie wysokich temperatur element ten dezaktywuje dodatkowe uzwojenie. Tę samą funkcję może pełnić wyłącznik odśrodkowy, który jest instalowany w celu otwarcia styków po przekroczeniu dopuszczalnych wartości prędkości.
Opracowano odpowiednie obwody do automatycznej regulacji prędkości i ochrony silnika przed przeciążeniem, a w konstrukcji jednostek uwzględniono różne elementy korekcyjne. Wyłącznik odśrodkowy może być zamontowany bezpośrednio na wale wirnika lub na elementach z nim połączonych (przez sprzęgło bezpośrednie lub sprzęgło zębate).
Siła odśrodkowa działająca na ładunek powoduje napięcie sprężyny połączonej z płytą stykową. Jeżeli prędkość osiągnie określoną wartość, styki zamykają się i silnik nie jest już zasilany prądem. Sygnał może być przesyłany do innego mechanizmu sterującego.
Istnieją warianty obwodów, w których wyłącznik odśrodkowy i przekaźnik termiczny są połączone w jednym elemencie. Rozwiązanie to umożliwia wyłączenie silnika przez element termiczny (w przypadku osiągnięcia temperatury krytycznej) lub przez element przesuwny wyłącznika odśrodkowego.
Jeśli silnik jest podłączony przez kondensator, linie pola magnetycznego w uzwojeniu pomocniczym są często zniekształcone. Wiąże się to ze wzrostem strat mocy i ogólnym spadkiem wydajności urządzenia. Zachowane są jednak dobre parametry początkowe.
Zastosowanie kondensatora roboczego w obwodzie łączącym silnika jednofazowego z uzwojeniem rozruchowym wiąże się z pewnymi charakterystycznymi cechami. Na przykład kondensator nie jest wyłączany po uruchomieniu, a wirnik jest obracany przez impulsowe działanie uzwojenia wtórnego. Dzięki temu znacznie wzrasta moc silnika, a poprzez dobór pojemności kondensatora można zoptymalizować kształt pola elektromagnetycznego. Rozruch silnika trwa jednak dłużej.
Wybór kondensatora o odpowiedniej pojemności jest dokonywany na podstawie obciążenia prądowego, co umożliwia optymalizację pola elektromagnetycznego. Jeśli wartości nominalne ulegną zmianie, wszystkie pozostałe parametry będą się wahać. Zastosowanie kilku kondensatorów o różnych charakterystykach pojemnościowych pozwala ustabilizować kształt linii pola magnetycznego. Optymalizuje to działanie systemu, ale wprowadza pewne komplikacje podczas instalacji i eksploatacji.
Połączone przyłącze silnika jednofazowego z uzwojeniem rozruchowym jest przeznaczone do stosowania dwóch kondensatorów: kondensatora roboczego i kondensatora rozruchowego. Jest to optymalne rozwiązanie pozwalające uzyskać średnią wydajność.
Obliczanie pojemności kondensatora silnika
Istnieje złożony wzór na obliczenie dokładnej wymaganej pojemności kondensatora. Wieloletnie doświadczenie zawodowe pokazuje jednak, że poniższe zalecenia są wystarczające:
- 1 kW mocy silnika wymaga kondensatora roboczego o pojemności 0,8 μF;
- Uzwojenie startowe wymaga, aby wartość ta była 2 lub 3 razy większa.
Napięcie robocze powinno być 1,5 raza wyższe od napięcia sieciowego (w naszym przypadku 220 V). Aby uprościć proces rozruchu, lepiej jest zainstalować w obwodzie rozruchowym kondensator z oznaczeniem "Starting" lub "Start". Chociaż dopuszczalne jest stosowanie standardowych kondensatorów.
Odwrócenie kierunku obrotów silnika
Może się zdarzyć, że po podłączeniu silniki jednofazowe będą się obracać w kierunku przeciwnym do pożądanego. Nie jest to trudne do skorygowania. Po zmontowaniu obwodu jeden przewód był wyprowadzony jako wspólny, a drugi był doprowadzony do przycisku. Aby zmienić kierunek magnetycznego ruchu obrotowego silnika elektrycznego, należy zamienić miejscami te dwa przewody.
Powiązane artykuły:
