Blog a Bux: Jak zapojit jednofázový asynchronní motor přes kondenzátor?

V průmyslových zařízeních neexistují žádné zvláštní problémy s připojením elektromotoru, je tam napájena třífázová síť. Pracují asynchronní elektromotory se třemi připojenými vinutími umístěnými po obvodu válcového statoru. Pro každé vinutí připojeného motoru je zapnuta samostatná fáze, schéma zapojení elektromotoru zajišťuje fázový posun střídavého proudu, vytváří točivý moment a motory se úspěšně otáčejí.

V případě domácích podmínek v obytných zařízeních v soukromých domech a bytech neexistují třífázové elektrické vedení, jsou pokládány jednofázové sítě, kde je napětí 220 voltů. Proto je jednofázový asynchronní motor připojen podle jiného schématu, je vyžadováno zařízení se spouštěcím vinutím.

Konstrukce a princip činnosti

Elektromotor je připojen přes kondenzátor, protože jedno vinutí na statoru elektromotoru na střídavý proud 220 V vytváří magnetické pole, které kompenzuje jeho pulzy změnou polarity s frekvencí 50 Hz. V tomto případě motor hučí, rotor zůstává na místě. Pro vytvoření točivého momentu se vytvářejí další připojení k rozběhovým vinutím, kde bude elektrický fázový posun 90° vzhledem k pracovnímu vinutí.

Protože schéma krátkodobého zapojení jednofázového motoru přes kondenzátor zajišťuje tlačítko na pružině, které při uvolnění otevírá kontakty, umožňuje to úspory, dráty spouštěcího vinutí jsou ztenčené. Pro eliminaci mezizávitových zkratů se používá tepelné relé, které při dosažení kritické teploty vypne přídavné vinutí. V některých provedeních je instalován odstředivý spínač, který při dosažení určité rychlosti otáčení otevírá kontakty.

Schémata a provedení regulace otáček a prevence přetížení elektromotoru na stroji se mohou lišit. Někdy je odstředivý spínač instalován na hřídeli rotoru nebo na jiných prvcích, které se od něj otáčejí přímým spojením, nebo přes převodovku.

Existují možnosti, kdy jsou v jednom provedení instalovány tepelné relé a odstředivý spínač. V tomto případě tepelné relé vypne motor, když je vystaven kritické teplotě nebo silou rozšiřujícího se zatížení odstředivého spínače.

Vzhledem k vlastnostem asynchronního motoru kondenzátor v přídavném obvodu cívky deformuje siločáry magnetického pole z kulatého na eliptický tvar, v důsledku čehož se zvyšují ztráty výkonu a snižuje účinnost. Startovací charakteristiky zůstávají dobré.

Obvod s pracovním kondenzátorem

Rozdíl v tomto obvodu spočívá v tom, že kondenzátor se po spuštění nevypne a sekundární vinutí roztáčí rotor pulzy svého magnetického pole po celou dobu provozu. Výkon elektromotoru se v tomto případě výrazně zvýší a tvar elektromagnetického pole se lze pokusit přiblížit z eliptického na kulatý volbou kapacity kondenzátoru. V tomto případě je však počáteční moment časově delší a počáteční proudy jsou vyšší. Složitost obvodu spočívá v tom, že kapacita kondenzátoru pro vyrovnání magnetického pole se volí s ohledem na proudové zatížení. Pokud se změní, nebudou všechny parametry konstantní, pro stabilitu tvaru siločar magnetického pole lze instalovat několik kondenzátorů s různými kapacitami. Pokud se při změně zatížení zapne vhodná kapacita, zlepší se tím výkonové charakteristiky, ale výrazně se tím zkomplikuje obvod a provozní proces.

Kombinovaný obvod se dvěma kondenzátory

Optimální možností pro průměrování provozních charakteristik je obvod se dvěma kondenzátory – spouštěcím a pracovním.

Instalace a výběr komponentů

Kondenzátory jsou poměrně velké, takže se ne vždy vejdou do rozvodné skříně (rozvodné skříně na těle elektromotoru).

V závislosti na místě instalace a dalších provozních podmínkách mohou být kondenzátory umístěny na vnější straně motoru vedle spojovací skříňky. V některých případech jsou kondenzátory umístěny v samostatném krytu umístěném v blízkosti elektromotoru.

Hodnotu kapacity kondenzátorů v ideálním případě s konstantní proudovou zátěží lze vypočítat, ale ve většině případů je zátěž nestabilní a metoda výpočtu je složitá. Zkušení elektrikáři se proto řídí statistikami a praktickými zkušenostmi:

• pro kondenzátory pracovního obvodu se kapacita volí 0,75 μF na 1 kW výkonu;
• pro rozběhové kondenzátory 1,8–2 μF na kW výkonu, přičemž je nutné počítat s napěťovými rázy během doby rozběhu a zastavení – kolísají v rozmezí 300–600 V. Na kondenzátoru tedy musí být napětí minimálně 400 V.

Obecně platí, že při výběru obvodu a kondenzátorů pro jednofázový motor je třeba se řídit účelem motoru a provozními podmínkami. Když je potřeba rychle roztočit motor, použije se obvod se startovacím kondenzátorem. Pokud je potřeba mít při provozu vysoký výkon a účinnost, používá se obvod s pracovním kondenzátorem – obvykle v jednofázovém kondenzátorovém motoru pro domácí potřeby malého výkonu, do 1 kW.