Αναρτήθηκε από psantas
Οι ασύγχρονοι μονοφασικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται κατά κόρον σε συσκευές οικιακής χρήσης (ψυγεία, πλυντήρια κ.λ.π και λιγότερο σε βιομηχανικές εφαρμογές (προτιμούνται οι τριφασικοί κινητήρες).
Το κύριο μειονέκτημά τους είναι ότι δεν διαθέτουν ροπή εκκίνησης, με αποτέλεσμα για τη λειτουργία τους να απαιτούνται πρόσθετες βοηθητικές διατάξεις εκκίνησης.
Σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας η χαρακτηριστική ροπή στροφών είναι ανάλογη με εκείνη του τριφασικού κινητήρα.
Η ισχύς τους κυμαίνεται πρακτικά από μερικά δέκατα του ίππου (Ηρ) έως και 3 Ηp. Για μεγαλύτερες ισχείςχρησιμοποιούνται τριφασικοί κινητήρες
Για τη δημιουργία ενός στρεφόμενου πεδίου στο στάτη, είναι απαραίτητη η ύπαρξη δυο τουλάχιστον χωρικά μετατοπισμένων πηνίων τα οποία να διαρρέονται από κατάλληλα χρονικά μετατοπισμένα ρεύματα.
Στους 3Φ κινητήρες έχουμε 3 πηνία τα οποία διαρρέονται από κατάλληλα χρονικά μετατοπισμένα ρεύματα διαφοράς φάσης 120ο το ένα από το άλλο.
Στους 1Φ κινητήρες έχουμε 2 πηνία τα οποία διαρρέονται από κατάλληλα χρονικά μετατοπισμένα ρεύματα διαφοράς φάσης 90ο το ένα από το άλλο.
Αρχή λειτουργίας
Ας θεωρήσουμε ότι στο στάτη έχουμε ένα τύλιγμα το οποίο τροφοδοτείται από εναλλασσόμενο ρεύμα.
Το τύλιγμα αυτό θα δημιουργήσει ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο (όχι περιστρεφόμενο). Το πεδίο αυτό αποτελείται από δύο όμοια και αντίθετα περιστρεφόμενα πεδία .
Το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτη τέμνει τις σπείρες του δρομέα.
ΔΕΔΟΜΕΝΟ 1: Αν ένας αγωγός (τυλίγματα ρότορα) βρεθεί μέσα σε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο (του τυλίγματος του στάτη) τότε θα διαρρέεται από ρεύμα.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ: Στο δρομέα αναπτύσσονται επαγωγικά ρεύματα.
ΔΕΔΟΜΕΝΟ 2:‘Οταν ρευματοφόρος αγωγός (αγωγοί δρομέα) βρεθεί μέσα σε μαγνητικό πεδίο (πεδίο στάτη) ασκείται πάνω σ’αυτόν δύναμη Laplace F.
Επειδή όμως τα 2 πεδία είναι όμοια και αντίθετα, οι δύο δυνάμεις Laplace F1 και F2 θα είναι ίσες και αντίθετες με αποτέλεσμα η συνολική δύναμη που ασκείται στο ρότορα να είναι μηδέν. Άρα ο ρότορας δεν θα μπορούσε να περιστραφεί αλλά θα δονούνταν.
Αν μπορούσα να δώσω στο ρότορα μια αρχική περιστροφή μέσα στο μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο τότε τι θα γινόταν;
Η μια δύναμη θα ήταν μεγαλύτερη από την άλλη με αποτέλεσμα ο βρόγχος να κρατήσει σε περιστροφή το ρότορα.
Ο λόγος για τον οποίο ο δρομέας θα συνεχίσει να γυρίζει, είναι η εναλλαγή της πολικότητας αλλά και η ορμή του δρομέα. Η τελευταία του επιτρέπει να προσπερνά τις νεκρές περιοχές του στάτη στις οποίες δεν ασκείται κάποια δύναμη στο δρομέα και να φτάνει τις περιοχές των πόλων όπου δημιουργείται επαγωγή.
Άρα το πρόβλημά μου είναι πως θα δώσω αυτήν την αρχική ώθηση στον ρότορα. Πως θα δημιουργήσω δηλαδή όχι μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο αλλά στρεφόμενο.Το πρόβλημα αυτό το έλυσε ο Νίκολα Τέσλα.
Στο εσωτερικό των μονοφασικών κινητήρων υπάρχουν δύο σύνθετα πηνία. Αυτά τα ονομάζουμε κύριο και βοηθητικό.
Το κύριο (U-V) ή (U1-U2) αποτελείται από λίγες σπείρες, χοντρό σύρμα και έχει μικρότερη ωμική αντίσταση.
Το βοηθητικό (W-Z) ή (Ζ1-Ζ2) αποτελείται από πολλές σπείρες μικρότερης διατομής και έχει μεγάλη ωμική αντίσταση.
Η μεγαλύτερη αντίσταση του βοηθητικού τυλίγματος έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου στο βοηθητικό τύλιγμα νωρίτερα από το λειτουργίας, με κάποιες μοίρες προπορεία. Έτσι υπάρχει μια γωνία μεταξύ των δύο μαγνητικών πεδίων που είναι αρκετή για να εκκινήσει τον κινητήρα, αν και το ιδανικό θα ήταν 90 μοίρες περίπου διαφορά.
Η χρονική διαφορά φάσης μεταξύ των ρευμάτων του κύριου και του βοηθητικού τυλίγματος του στάτη δημιουργείται αποκλειστικά και μόνο από την κατάλληλη επιλογή των επιμέρους ωμικών αντιστάσεων και αυτεπαγωγών των δύο τυλιγμάτων.Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά φάσης τόσο μεγαλύτερη ροπή πετυχαίνουμε στον κινητήρα
Με τα δύο τυλίγματα μπορούμε να επιτύχουμε διαφορά φάσης μέχρι 30ο και μικρές ροπές. Για μεγαλύτερες διαφορές φάσης και ροπές χρησιμοποιούμε πυκνωτή.
Στους περισσότερους Α.Μ.Κ όπως θα δούμε στη συνέχεια το βοηθητικό τύλιγμα αποσυνδέεται μετά την εκκίνηση είτε με ένα φυγοκεντρικό διακόπτη είτε με ένα ρελέ. Αν δεν συνέβαινε αυτό ο κινητήρας θα υπερθερμανόταν.
Η λειτουργία του μονοφασικού κινητήρα διαπιστώθηκε τυχαία ύστερα από κάποια βλάβη (διακοπή φάσης) σε ένα τριφασικό κινητήρα. Πραγματικά αν σε ένα τριφασικό κινητήρα που λειτουργεί διακοπεί η μια φάση ο κινητήρας εξακολουθεί να λειτουργεί με μειωμένη ισχύ.
Στην περίπτωση αυτή, ανεξάρτητα από τη σύνδεση των φάσεων, ο κινητήρας λειτουργεί ουσιαστικά με ένα μονοφασικό σύστημα στο στάτη του.
Αν όμως τον σταματήσουμε και θελήσουμε να τον θέσουμε ξανά σε λειτουργία, θα διαπιστώσουμε ότι δεν ξεκινάει. Αυτό οφείλεται στο ότι με μία ή δύο φάσεις δεν δημιουργείται στρεφόμενο πεδίο.
Ο κινητήρας θα ξεκινήσει αν με το χέρι μας ή άλλη ειδική διάταξη του δώσουμε μια αρχική ώθηση.
Είδη ασύγχρονων μονοφασικών κινητήρων
Ανάλογα με τον τρόπο δημιουργίας της διαφοράς φάσης στο βοηθητικό τύλιγμα έχουμε τα παρακάτω είδη:
α) κινητήρες με αντίσταση
β1) κινητήρες με πυκνωτή μόνιμης λειτουργίας
β2) κινητήρες με πυκνωτή εκκίνησης
β3) κινητήρες με πυκνωτή μόνιμης λειτουργίας και εκκίνησης
γ) κινητήρες με βραχυκυκλωμένες σπείρες στο στάτη
Οι διάφορες μέθοδοι εκκίνησης διαφέρουν ως προς τον τρόπο που δημιουργείται η χρονική διαφορά φάσης μεταξύ των ρευμάτων του κύριου και βοηθητικού τυλίγματος του στάτη
α) κινητήρες με αντίσταση
Οι κινητήρες αυτοί έχουν μικρή ροπή εκκίνησης και αρκετό θόρυβο κατά τη λειτουργία τους, αλλά είναι πολύ φθηνοί.
Η ισχύς τους δεν ξεπερνά τα ¾ του ΗΡ (1ΗΡ=736W) και χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές που δεν απαιτείται μεγάλη ροπή εκκίνησης, όπως μηχανές γραφείου, ανεμιστήρες, φυσητήρες, ηλεκτροκίνητα εργαλεία, καυστήρες κ.λ.π.
Είναι ο απλούστερος τύπος και χρησιμοποιεί ένα τύλιγμα για την εκκίνηση και ένα για την κανονική λειτουργία.
Κάθε πόλος κανονικής λειτουργίας απέχει 90 μοίρες από έναν βοηθητικό εκκίνησης.
Το τύλιγμα εκκίνησης αποτελείται από πολλές σπείρες μικρότερης διατομής και έχει μεγάλη ωμική αντίσταση. σε σχέση με το τύλιγμα κανονικής λειτουργίας.
Η μεγαλύτερη αντίσταση έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου στο βοηθητικό τύλιγμα νωρίτερα από το λειτουργίας, με 30 μοίρες περίπου προπορεία. Έτσι υπάρχει μια γωνία μεταξύ των δύο μαγνητικών πεδίων κατά 30 μοίρες που είναι αρκετή για να εκκινήσει τον κινητήρα, αν και το ιδανικό θα ήταν 90 μοίρες περίπου διαφορά.
Το τύλιγμα εκκίνησης συνδέεται στο κύκλωμα παράλληλα με το κανονικής λειτουργίας μέσω έναν κανονικά κλειστού διακόπτη (συνήθως είναι ένας φυγοκεντρικός διακόπτης) που ανοίγει αποσυνδέοντας το βοηθητικό τύλιγμα στις 75% περίπου των ονομαστικών στροφών του κινητήρα. Ο λόγος της αποσύνδεσης είναι ότι ο κινητήρας λόγω της παράλληλης σύνδεσης των δύο τυλιγμάτων τραβάει αρκετό ρεύμα κατά την εκκίνηση και εάν παρέμενε συνδεδεμένο το βοηθητικό τύλιγμα θα υπερθερμαινόταν ο κινητήρας με συνέπεια την καταστροφή του στάτη.
Ο συγκεκριμένος κινητήρας είναι χαμηλού κόστους και παράγει μια ροπή εκκίνησης της τάξης του 100-175% αυτής της κανονικής λειτουργίας. Χρειάζεται πολύ υψηλό ρεύμα εκκίνησης (700-1000% του ρεύματος λειτουργίας) και για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται σε εφαρμογές που δεν απαιτούν συχνές επανεκκινήσεις.
Η χρονική διαφορά φάσης μεταξύ των ρευμάτων του κύριου και του βοηθητικού τυλίγματος του στάτη δημιουργείται αποκλειστικά και μόνο από την κατάλληλη επιλογή των επιμέρους ωμικών αντιστάσεων και αυτεπαγωγών των δύο τυλιγμάτων.
Τα δύο αυτά τυλίγματα κατασκευάζονται έτσι ώστε να ισχύει:
(Ta/La)>>(Tm/Lm)
Όπου Ra,La ωμική αντίσταση και αυτεπαγωγή βοηθητικού τυλίγματοςRm,Lm ωμική αντίσταση και αυτεπαγωγή κύριου τυλίγματος
Για να επιτευχθεί αυτό η διατομή των αγωγών του βοηθητικού τυλίγματος είναι μικρότερη από την αντίστοιχη του κύριου τυλίγματος.
Αν και οι μαγνητικοί άξονες των δύο τυλιγμάτων απέχουν κατά 90 ηλεκτρικές μοίρες, η αντίστοιχη χρονική φασική απόκλιση των ρευμάτων είναι μικρότερη των 90.
Λόγω της φασικής απόκλισης αυτής, το στρεφόμενο πεδίο του στάτη με το αντίστοιχο πεδίο του δρομέα παράγουν την απαιτούμενη ροπή εκκίνησης. Άπαξ και ο δρομέας αρχίσει να περιστρέφεται η παρουσία του βοηθητικού τυλίγματος δεν είναι πλέον απαραίτητη.
Ο λόγος είναι ότι το στάσιμο στο χώρο αλλά χρονικά μεταβαλλόμενο με ημιτονικό ρυθμό μαγνητικό πεδίο του κύριου τυλίγματος μπορεί να θεωρηθεί ως αποτέλεσμα δύο στρεφόμενων μαγνητικών πεδίων με ίσες και αντίθετες ταχύτητες (ίσες σε μέγεθος με τη σύγχρονη ταχύτητα).
Από τις δύο στρεφόμενες συνιστώσες του πεδίου του κύριου τυλίγματος, υπερισχύει εκείνη που στρέφεται με τη ίδια φορά περιστροφής με τον άξονα του δρομέα (καθώς και το επαγόμενο μαγνητικό πεδίο) του δρομέα και έτσι συντηρείται η κίνηση.
β) Εκκίνηση με χρήση πυκνωτών
Οι πυκνωτές είναι ηλεκτρικά βοηθητικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στους μονοφασικούς κινητήρες για την αύξηση της ροπής εκκίνησής τους και και την καλυτέρευση των χαρακτηριστικών λειτουργίας τους.
Το ποσόν της ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να αποθηκεύσει ο πυκνωτής εξαρτάται:Από την επιφάνεια και την απόσταση των πλακών του
Από το είδος του διηλεκτρικού μεταξύ των πλακών του
Από την εφαρμοζόμενη τάση μεταξύ των πλακών του
Το τελευταίο στοιχείο δηλώνει ότι η διακύμανση της τάσης στα άκρα ενός πυκνωτή, έχει σαν αποτέλεσμα να κυμαίνεται και η ενέργεια του πυκνωτή με ανάλογες επιπτώσεις και στα χαρακτηριστικά του ηλεκτροκινητήρα.
Οι πυκνωτές δεν πρέπει να συνδέονται σε τάση μεγαλύτερη του 10% της τάσης για την οποία είναι κατασκευασμένοι, γιατί κινδυνεύουν να καταστραφούν από διάσπαση του διηλεκτρικού τους.
Συμπεριφορά πυκνωτή σε συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα.
Ο πυκνωτής σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος δημιουργεί διακοπή ρεύματος στο κύκλωμα, με εξαίρεση το αρχικό χρονικό διάστημα της φόρτισής του.
Σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος ο πυκνωτής φορτίζεται και εκφορτίζεται ανάλογα με την κατεύθυνση του ρεύματος και προβάλει μια αντίσταση που ονομάζεται χωρητική αντίσταση Xc. Η χωρητική αντίσταση Xc εξαρτάται από την χωρητικότητα του πυκνωτή και την συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος και δίνεται από την σχέση:Xc=1/2πFC, όπου π=3,14, F η συχνότητα του ρεύματος σε Hz, και C η χωρητικότητα του πυκνωτή σε Farad.
Για να ελέγξουμε αν ένας πυκνωτής είναι καλός, βραχυκυκλωμένος ή έχει εσωτερική διακοπή, ακολουθούμε την παρακάτω διαδικασία:
1. Εκφορτίστε τον πυκνωτή βραχυκυκλώνοντας τους δυο ακροδέκτες του.Προσοχή: Πριν αρχίσετε τον έλεγχο του πυκνωτή με το ωμόμετρο, βεβαιωθείτε ότι ο πυκνωτής έχει εκφορτιστεί. Προς τούτο βραχυκυκλώστε τους δυο ακροδέκτες του πυκνωτή με ένα κατσαβίδι. Αν δεν παρατηρηθεί σπινθήρας ο πυκνωτής είναι ήδη εκφορτισμένος.
2. Βάλτε στο ωμόμετρο την μεγαλύτερη κλίμακα που διαθέτει και κάνετε μια ωμομέτρηση μεταξύ των δυο ακροδεκτών του πυκνωτή.
3. Παρατηρήστε την ένδειξη του ωμόμετρου:
• Αν ο πυκνωτής είναι καλός, τότε η βελόνη του ωμόμετρου θα κινηθεί προς το μηδέν και μετά σιγά-σιγά θα επανέλθει στο άπειρο .• Αν το ωμόμετρο δείξει μηδέν και η ένδειξη διατηρηθεί στο μηδέν, ο πυκνωτής είναι βραχυκυκλωμένος .
• Αν κατά την μέτρηση η βελόνη δεν κινηθεί καθόλου (δείχνει συνέχεια άπειρο), σημαίνει ότι ο πυκνωτής παρουσιάζει εσωτερική διακοπή.
Στις δυο τελευταίες περιπτώσεις ο πυκνωτής πρέπει να αντικατασταθεί με άλλον των ίδιων χαρακτηριστικών.
Παρατήρηση. Όταν γίνεται έλεγχος των πυκνωτών καλό θα είναι να ελέγχεται η περίπτωση βραχυκλώματος των ακροδεκτών με το ωμόμετρο (μεταξύ ενός ακροδέκτη και του μεταλλικού περιβλήματος).Όταν ο πυκνωτής είναι καλός το ωμόμετρο θα δείξει άπειρο.
β1) Εκκίνηση με χρήση πυκνωτή μόνιμης (συνεχούς) λειτουργίας
Στη συγκεκριμένη μέθοδο, τοποθετείται σε σειρά με το βοηθητικό τύλιγμα ένας πυκνωτής μόνιμης λειτουργίας.
Με κατάλληλη επιλογή της τιμής της χωρητικότητας το βοηθητικό τύλιγμα μπορεί να εμφανίζει χωρητική συμπεριφορά με αποτέλεσμα το ρεύμα του να προηγείται σε σχέση με το την τάση τροφοδοσίας.
Εύκολα λοιπόν μπορεί να δημιουργηθεί μια φασική απόκλιση μεταξύ των ρευμάτων του κύριου και του βοηθητικού τυλίγματος της τάξης των 90 μοιρών.
Στη συγκεκριμένη μέθοδο το βοηθητικό τύλιγμα παραμένει εντός λειτουργίας και μετά τη λήξη της φάσης εκκίνησης.
Επομένως δεν απαιτείται η χρήση φυγοκεντρικού διακόπτη ή άλλου μέσου για την αποσύνδεσή του.
Η συγκεκριμένη μέθοδος εξασφαλίζει παρόμοιες ροπές εκκίνησης σε σχέση με
την προηγούμενη μέθοδο εκκίνησης. Επιπρόσθετα εξασφαλίζει καλύτερο
συντελεστή ισχύος, μικρότερα ρεύματα εκκίνησης καθώς επίσης και υψηλότερο βαθμό απόδοσης. Επίσης η λειτουργία του κινητήρα είναι καλύτερη από πλευράς θορύβου (λόγω των παλλόμενων ροπών) μιας και η φασική απόκλιση των δύο ρευμάτων των τυλιγμάτων του στάτη είναι αν όχι ακριβώς πλησιέστερη στις 90 μοίρες.
Επειδή ο πυκνωτής είναι μόνιμης λειτουργίας δεν μπορεί να είναι ηλεκτρολυτικός αλλά χαρτιού ή λαδιού.
β2) με πυκνωτή εκκίνησης
Οι κινητήρες αυτοί κατασκευάζονται για μεγαλύτερες ισχείς μέχρι 3 Ηρ, είναι πιο ακριβοί από τους κινητήρες με αντίσταση και χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές που είναι απαραίτητη η μεγάλη ροπή εκκίνησης, όπως αεροσυμπιεστές, αντλίες, ράμπες συνεργείων αυτοκινήτων, ηλεκτρικά ψυγεία, κλιματιστικά μηχανήματα κ.λ.π.
Με την κατάλληλη επιλογή του πυκνωτή που είναι ξηρός ηλεκτρολυτικός, αυξάνεται τόσο η ροπή εκκίνησης όσο και η απόδοση του κινητήρα. Η ροπή εκκίνησης για την συγκεκριμένη διάταξη είναι περίπου στο 300-400% της ροπής πλήρους φορτίου.
Στο εσωτερικό των μονοφασικών κινητήρων όπως είπαμε υπάρχουν δύο σύνθετα πηνία. Αυτά τα ονομάζουμε κύριο και βοηθητικό.
Το κύριο αποτελείται από λίγες σπείρες, χοντρό σύρμα και έχει μικρότερη ωμική αντίσταση.
Το βοηθητικό αποτελείται από πολλές σπείρες μικρότερης διατομής και έχει μεγάλη ωμική αντίσταση.
Σε σειρά με το βοηθητικό συνδέουμε ένα πυκνωτή (πυκνωτής εκκίνησης) ο οποίος δημιουργεί διαφορά φάσης στα ρεύματα που διαρρέουν τα δύο πηνία. Ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής είναι υγρού τύπου σχεδιασμένος για χρήση εναλλασσομένου ρεύματος (όχι βέβαια για μόνιμη λειτουργία αλλά για πεπερασμένο αριθμό περιόδων της τάσεως εισόδου).Αυτό σε συνδιασμό και με το ότι τα δύο πηνία έχουν τοποθετηθεί στο εσωτερικό του κινητήρα σε απόσταση 90 μοίρες δημιουργεί περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Αυτό με τη σειρά του δημιουργεί επαγωγικά ρεύματα στον βραχυκυκλωμένο δρομέα. Όταν έχουμε ρευματοφόρους αγωγούς (δρομέας) μέσα σε μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο (στάτης) τότε αναπτύσσονται δυνάμεις (Laplace) οι οποίες περιστρέφουν τον δρομέα.
β3) κινητήρες με πυκνωτή μόνιμης λειτουργίας και εκκίνησης
Αν σε κάποια εφαρμογή απαιτείται μεγαλύτερη ροπή εκκίνησης και καλύτερες συνθήκες λειτουργίας τότε το βοηθητικό τύλιγμα περιλαμβάνει δύο πυκνωτές που συνδέονται παράλληλα. Τον πυκνωτή εκκίνησης C1 ο οποίος ο οποίος δεν είναι ηλεκτρολυτικός αλλά χαρτιού ή λαδιού κατάλληλος για χρήση εναλλασσόμενου
ρεύματος. Mόλις ο κινητήρας αποκτήσει το 80% των στροφών βγαίνει εκτός κυκλώματος με τη βοήθεια φυγοκεντρικού διακόπτη .
Τον πυκνωτή λειτουργίας C2 που παραμένει στο κύκλωμα διορθώνοντας το συντελεστή ισχύος συνφ.
Η συγκεκριμένη μέθοδος συνδυάζει όλα τα πλεονεκτήματα των δυο προηγούμενων μεθόδων (μόνο με πυκνωτή λειτουργίας και μόνο πυκνωτή εκκίνησης)
Οι δύο πυκνωτές κατά την εκκίνηση δίνουν μεγάλη ροπή στρέψης Cολ=C1+C2
Οι πυκνωτές εκκίνησης είναι ηλεκτρολυτικού τύπου (χωρίς πολικότητα) και δεν επιτρέπεται να παραμένουν υπό τάση πάνω από λίγα δευτερόλεπτα. Αν για κάποιο λόγο ο ηλεκτρολυτικός πυκνωτής παραμείνει υπό τάση στο κύκλωμα είναι σίγουρο ότι θα καταστραφεί (θα σκάσει).
Οι πυκνωτές λειτουργίας παραμένουν σε τάση σε όλον τον χρόνο λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα. Το είδος αυτό των πυκνωτών είναι τύπου ελαίου και τοποθετούνται στην εγκατάσταση για να βελτιώσουν τα χαρακτηριστικά λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα.
Οι πυκνωτές λειτουργίας είναι μικρότερης τιμής από τους εκκίνησης του ίδιου ηλεκτροκινητήρα.
Στους πυκνωτές λειτουργίας πρέπει να προσέχουμε τη συνδεσμολογία έτσι ώστε το άκρο που είναι σημαδεμένο με μία παύλα (-) ‘η ένα τόξο (–) να συνδέεται πάντα στην κύρια περιέλιξη και ποτέ στη βοηθητική.Μια αντίθετη σύνδεση μπορεί να δημιουργήσει βραχυκύκλωμα στον πυκνωτή ή ακόμα και την καταστροφή της βοηθητικής περιέλιξης του ηλεκτροκινητήρα. Η αντικατάσταση γίνεται πάντα με πυκνωτή των αυτών χαρακτηριστικών (τάση και χωρητικότητα).
Η τιμή για τη χωρητικότητα ενός πυκνωτή εκκίνησης για κάποιον ηλεκτροκινητήρα, βρίσκεται από τον παρακάνω τύπο για δίκτυα με συχνότητα λειτουργίας 50Ηz.
C = 3180 * Iεκ /V*2
ή για διαφορετική συχνότητα C = (Iεκ*106)/(4π*f*V)
όπου:
C = Η χωρητικότητα του πυκνωτή σε μF (Μικροφαράντ)
Iεκ = Το ρεύμα εκκίνησης σε Α (Αμπέρ)
Μονοφασικός κινητήρας (απ'ευθείας εκκίνηση) Ιεκ=6Ιον
V = Η τάση τροφοδότησης του πυκνωτή σε V (Bόλτ)
f= η συχνότητα του δικτύου σε Hz (Χερτζ)
π=3,14
Ο παραπάνω τύπος αν και κυκλοφορεί πολύ στο internet θεωρώ ότι δεν είναι ακριβής. Επίσης σε κανένα κινητήρα δεν αναγράφεται το ρεύμα εκκίνησης. Περισσότερο θα συμβούλευα να ακολουθείτε τον παρακάτω πίνακα
Η τιμή για τη χωρητικότητα ενός πυκνωτή λειτουργίας είναι το 1/3 του πυκνωτή εκκίνησης
Ένας ενδεικτικός πίνακας δίνεται παρακάτω
ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ
α) Αντί ενός πυκνωτή 100μF μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε δύο των 50μF σε παράλληλη σύνδεση. Διότι αντίθετα με ότι συμβαίνει με τις ωμικές αντιστάσεις, η σύνδεση εν σειρά μειώνει την ολική χωρητικότητά τους.
β) Αν ο πυκνωτής εκκίνησης καεί ή καταστραφεί τότε ο ηλεκτροκινητήρας του συμπιεστή ή δεν θα εκκινεί ή θα δυσκολεύεται πολύ αν εκκινήσει.
γ) Σε περίπτωση που ένας πυκνωτής λειτουργίας είναι βραχυκυκλωμένος θα ρίχνει την ασφάλεια της γραμμής. Ένας βραχυκυκλωμένος πυκνωτής λειτουργίας είναι πολύ ζεστός μετά τη δοκιμή λειτουργίας.
δ) Όταν καεί ο πυκνωτής λειτουργίας, ο ηλεκτροκινητήρας δεν μπορεί να αντιμετωπίσει το συνηθισμένο φορτίο και η λειτουργία διακόπτεται από το θερμικό διακόπτη. Για να δούμε αν ένας πυκνωτής λειτουργίας είναι καμμένος, κάνουμε 2αμπερομετρήσεις, μια με τον πυκνωτή συνδεδεμένο στη γραμμή και μία χωρίς τον πυκνωτή. Αν οι ενδείξεις του αμπερομέτρου και στις 2 περιπτώσεις είναι ίδιες τότε ο πυκνωτής λειτουργίας είναι εντάξει και αποδίδει το έργο του
γ) με βραχυκυκλωμένες σπείρες στο στάτη
Έχουν τη μικρότερη ροπή εκκίνησης και τι μικρότερο βαθμό απόδοσης από όλους τους μονοφασικούς κινητήρες. Είναι πολύ φθηνοί και δεν παρουσιάζουν τακτικά βλάβες. Χρησιμοποιούνται σε οικιακές συσκευές πολύ μικρής ισχύος όπως ανεμιστήρες, στεγνωτήρες μαλλιών κ.λ.π.
Το στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο πετυχαίνεται με τη βοήθεια 2 ή 3 βραχυκυκλωμένων σπειρών που τοποθετούνται εναλλάξ στα απέναντι τμήματα δύο μαγνητικών πόλων που χωρίζονται σε δύο σκέλη.
Κυκλώματα ισχύος και αυτοματισμού
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΡΙΦΑΣΙΚΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΩΣ ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΙ
Υπάρχουν περιπτώσεις που θέλουμε να δουλέψουμε ένα τριφασικό μοτέρ βραχυκυκλωμένου δρομέα σε μονοφασική παροχή ρεύματος Κάτι τέτοιο μπορεί να γίνει, υπό προϋποθέσεις, συνδέοντας κατάλληλα πυκνωτή συγκεκριμένης χωρητικότητας.
Το τριφασικό μοτέρ, που θα δουλέψει σε μονοφασική παροχή, πρέπει να είναι μικρής ισχύος. Όχι πάνω από 1 ίππο ( περίπου 0,75 Kw), να δέχεται σύνδεση στα 230 volts (συνήθως είναι σύνδεση τριγώνου) και να μην απαιτείται υψηλή ροπή κατά την εκκίνησή του. Στην πράξη να πρόκειται για ανεμιστήρα, αντλία ή παρόμοιο φορτίο.
Ο πυκνωτής πρέπει να είναι συνεχούς λειτουργίας, όχι πυκνωτής εκκίνησης, όχι ηλεκτρολυτικός και να αντέχει πάνω από την τάση που θα τον δουλέψουμε (400 με 500 volts).
Ο τριφασικός κινητήρας που θα συνδεθεί σε μονοφασική παροχή θα έχει περίπου το 70% της ροπής που θα είχε αν συνδεόταν στην ονομαστική τριφασική παροχή, ενώ κατά την εκκίνηση μπορεί να είναι και κάτω από το 20% της ονομαστικής ροπής.
Επίσης η ισχύς που αναπτύσσει είναι στο 80%.
Η ροπή εκκίνησης, η ισχύς και γενικά τα χαρακτηριστικά λειτουργίας του Α.Τ.Κ που εργάζεται σαν μονοφασικός εξαρτάται από την τιμή της χωρητικότητας του πυκνωτή. Έτσι με την κατάλληλα εκλογή του πυκνωτή η ροπή εκκίνησης μπορεί να φτάσει στο 40% μέχρι 70% της ονομαστικής τριφασικής ροπής και η ισχύς που αναπτύσεται στο 80% της ονομαστικής ισχύος του κινητήρα που θα έδινε αν λειτουργούσε σε τριφασικό δίκτυο.
Η χωρητικότητα του πυκνωτή δίνεται από τον παρακάτω τύπο:
C(μF)=70P(KW) όπου
C: χωρητικότητα σε μF
P: ισχύς σε KW
Επίσης ο τύπος για διαφορετική συχνότητα από τα 50Hz είναι (τύπος του Steinmetz):
C(μF) = P(watts) X 1000000 / (2 X π X f(hz) X 0,87 X V(volts)^2 X n ).
όπου π=3,14
f: συχνότητα σε ΗΖ
n: βαθμός απόδοσης του κινητήρα
Στο παρακάτω video μπορείτε να δείτε τη λειτουργία ενός μονοφασικού κινητήρα καθώς και τη λειτουργία ενός τριφασικού κινητήρα σαν μονοφασικός.
Επίσης στο παρακάτω video μπορείτε να δείτε την αρχή λειτουργίας του
Να ευχαριστήσουμε τους ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΥΣ της 1ης ΕΠΑΣ ΟΑΕΔ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ για το εκπληκτικό τεχνολογικό περιεχόμενο και τα υπέροχα άρθρα που δημοσιεύουν στο blog τους.