Proračun kapaciteta kondenzatora za monofazni elektromotor

    Kapacitet je termin koji se koristi da opiše sposobnost komponente ili kola da skladišti električnu energiju.

    Kondenzator skladišti snagu u elektrostatičkom obliku. Kako se potpuno napunjen kondenzator isprazni, proizvodi se energija. 

    Kapacitivna reaktancija je količina efekta koji kapacitivnost ima na kolo. Kao i induktivna reaktansa, kapacitivna reaktanca ima otpor protoku struje. Za razliku od induktivne reaktanse, kako Hz raste, amperi takođe rastu.

    Pri proračunu kapaciteta kondenzatora trebamo znati neke podatke o motoru, kao što su snaga i faktor snage, oba navedena od strane proizvođača, na primjer na natpisnoj pločici motora.

Imamo dva tipa kondenzatora u zavisnosti od zahtevanog rada motora:

• Radni kondenzator. Kondenzator koji je spojen na motor koji je dizajniran za kontinuirani rad, što znači da će kondenzator raditi dok motor radi.
• Startni kondenzator. Startni kondenzator je dizajniran za rad s prekidima, što znači da radi samo u trenutku pokretanja motora. Ponekad nam je potrebna malo veća sila da pokrenemo motor i tada startni kondenzator radi.
• Po potrebi možemo raditi sa oba kondenzatora instalirana, jedan kondenzator će raditi samo pri pokretanju dok će drugi kondenzator raditi neprekidno.

    Da bismo znali vrijednost kapacitivnosti u mikrofaradima koja nam je potrebna za kondenzator i postigli optimalan operativni (radni) moment u jednofaznoj liniji, prvo moramo znati podatke o motoru kao što su snaga, struja i napon.

Primijenit ćemo formulu P = U × I × Cosφ i dobiti sljedeće podatke.

    U ovoj jednačini, snaga se može dobiti sa natpisne pločice motora. Radni napon bi bio 230V za jednofazni sistem. Faktor snage takođe treba da navede proizvođač motora, pri čemu je uobičajena vrednost za elektromotore obično 0,8 ili 0,85. Konačno, struja će biti vrednost koju treba da saznamo.

Formula jednofaznog radnog kapaciteta: 

Verzija1.

C = [(P x η) / (U2 x f)] x 1000

Verzija 2.

C = 1950× I/U× Cosφ 

(koristi se jedan kondenzator, koji je i startni kondenzator i radni kondenzator, a obično se koristi za motore malog kapaciteta kao što su električni ventilatori i mašine za pranje veša).

Formula kapaciteta startnog kondenzatora: 

Verzija 1:

C = (I * 106) / 2 * ¶ * f * U

Verzija 2:

C=3500*I/U*cosφ 

(Kondenzator se stavlja u upotrebu samo pri pokretanju, isključuje se tokom normalnog rada i uključuje prekidač za transfer ili centrifugalni prekidač).

Formula radnog kapaciteta binarnog kondenzatora: 

Formula radne kapacitivnosti binarnog kondenzatora:

C=1200*I/U*cosφ 

Formula startne kapacitivnosti binarnog kondenzatora: 

C = (2 ~ 3) * C (radni kapacitet)

(koriste se dva kondenzatora, jedan za rad, a drugi za pokretanje) 

Oznake u formulama:

C: Kapacitet kondenzatora (μF)

I: Nazivna struja motora (A)

U: nazivni napon motora (V)

cosφ: faktor snage (obično od 0,7 do 0,85)

¶: broj pi

f: frekvencija (Hz)

η: koeficijent korisnog dejstva (%)

    Generalno, nema potrebe za kalkulacijom. Radni kapacitet je 2 ~ 3 μF na 100 W, a startni kapacitet je 2 ~ 3 puta veći od radnog kapaciteta. Radni kondenzatori obično imaju vrednosti 3-70 mikrofarada, dok su sve iznad 70 mikrofarada startni kondenzatori.

    Kapacitet ne bi trebao biti prevelik. Iako veći kapacitet može povećati brzinu i obrtni moment motora, ako je odabran preveliki kapacitet, struja motora će biti prevelika, a motor će izgoreti zbog jake topline. Na primer, originalni kapacitet od 4 μf može se povećati na 5 μf, ali se ne može povećati na 10 μf. U principu, ne može preći 20% nominalnog kapaciteta. 

    Tolerancije startnog kondenzatora su blaže u odnosu na radni kondenzator. Kada radni kondenzator nije dobro određen dolazi do preterane buke motora, povećanje potrošnje energije, pada performansi i pregrijavanja motora.

    Startni kondenzatori ostaju pod naponom dovoljno dugo da dovedu motor do 3/4 pune brzine, a zatim se isključuju iz kola. Startni kondenzatori mogu imati otpornik koji spaja terminale kako bi se ispraznilo punjenje između korištenja.

    Rezultat kapacitivnosti kondenzatora u mikrofaradima možda neće odgovarati tržišnoj vrednosti kondenzatora. U tom slučaju treba izabrati kondenzator čija je vrednost u mikrofaradima najbliža rezultatu jednačine.

    Odabir jednofaznog kondenzatora za motor je striktan s naponom, koji mora biti jednak ili veći od 1,5 puta nazivnog napona motora. Kod nazivnog napona napajanja od 220V, nazivni napon kondenzatora ne smije biti manji od 400V. Veličine kondenzatora su raznolike, i nije bitno da li je veći ili manji, posebno startni kondenzator, koji može biti 2-6 puta veći od radnog kondenzatora..

Upozorenje! Stavite kutiju ili kantu preko kondenzatora tokom testiranja jer kondenzator može eksplodirati i izazvati povredu. Ne dozvolite da se startni namotaj pregreje. Elektrolitički kondenzatori moraju biti iste mikrofarad vrednosti kada su međusobno povezani. Po dizajnu, kondenzatori pohranjuju električnu energiju. Ova energija je dovoljna za električni šok i nanošenje štete ljudima i okolnom prostoru. Pored toga mogu se javiti i druge povrede, kao što je povreda glave usled pada unazad.

Određivanje vrednosti startnog kondenzatora prema tablici monofaznog motora.

C = ?

I = 11,8 A

U = 220 V

cosφ = 0,79

Formula snage.

P = U * I * cosφ

Iz formule za snagu dobijamo struju 8,63A koju ubacujemo u formulu za startni kondenzator

Verzija 1.

C = (I * 106) / 2 * ¶ * f * U

C = 124,9 μF

Verzija 2.

C = 3500*I/U*cosφ 

C = 173,8 μF

Iz primera se pokazuje da verzija 1 pokazuje tačniju brojku za startni kondenzator koji je već primenjen. Na donjim slikama primeri spajanja za različite smerove obrtanja i izgled priključne kutije jednofaznog elektromotora sa startnim kondenzatorom proizvođača Elektrokovina.

Tablica za brzi izbor radnih kondenzatora monofaznih elektromotora u zavisnosti od snage i broja obrtaja

[kW]	C [μF]
	1000 obr/min	1500 obr/min	3000 obr/min
0,12	8	8	-
0,18	10	8	10
0,25	12,5	8	12,5
0,37	16	14	10
0,55	25	20	12,5
0,75	-	25	20
1,1	-	50	25
1,5	-	50	50
2,2	-	50	50
2,5	-	-	70