電容在電容式電動(dòng)機(jī)中的作用
電容器在電動(dòng)機(jī)中通過(guò)電容移相作用,將單相交流電分離出另一相相位差90度的交流電。將這兩相交流電分別送入兩組或四組電機(jī)線圈繞組,就在電機(jī)內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相反,被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)推拉進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
單相電不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。要使單相電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái),我們可在定子中加上一個(gè)起動(dòng)繞組,起動(dòng)繞組與主繞組在空間上相差90度,起動(dòng)繞組要串接一個(gè)合適的電容,使得與主繞組的電流在相位上近似相差90度,即所謂的分相原理。這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差90度的電流通入兩個(gè)在空間上相差90度的繞組,將會(huì)在空間上產(chǎn)生(兩相)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下,轉(zhuǎn)子就能自動(dòng)起動(dòng)
電容在電容式電動(dòng)機(jī)中的作用單相電機(jī)一般是指用單相交流電源(AC220V)供電的小功率單相異步電動(dòng)機(jī)。這種電機(jī)通常在定子上有兩相繞組,轉(zhuǎn)子是普通鼠籠型的。兩相繞組在定子上的分布以及供電情況的不同,可以產(chǎn)生不同的起動(dòng)特性和運(yùn)行特性。電容式電機(jī)可分為電容分相啟動(dòng)電機(jī)和永久分相電容電機(jī),這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)快速、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,被廣泛應(yīng)用在電風(fēng)扇、排風(fēng)扇、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)等家用電器中。
電容式電動(dòng)機(jī)的電容叫移相電容,單相電動(dòng)機(jī)在通電后,其內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)是脈振磁場(chǎng),而不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),要使單相電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái),我們可在定子中加上一個(gè)起動(dòng)繞組,起動(dòng)繞組與主繞組在空間上相差90度,起動(dòng)繞組要串接一個(gè)合適的電容,電容的作用就是移相(移相作用,因電容具有蓄能做用,與單相電機(jī)中的一組繞組串聯(lián)或并聯(lián),使其中一繞組得到的電壓滯后另一繞組),兩繞組相位差90度,這就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),驅(qū)動(dòng)鼠籠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),也就帶動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。,使得與主繞組的電流在相位上近似相差90度,即所謂的分相原理;
電容器在電動(dòng)機(jī)中通過(guò)電容移相作用,將單相交流電分離出另一相相位差90度的交流電。將這兩相交流電分別送入兩組或四組電機(jī)線圈繞組,就在電機(jī)內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相反,這樣兩個(gè)在時(shí)間上相差90度的電流通入兩個(gè)在空間上相差90度的繞組,將會(huì)在空間上產(chǎn)生(兩相)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下,被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)推拉進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài),因此移相電容也叫啟動(dòng)電容。
單相電容電動(dòng)機(jī)接線圖
電機(jī)要想旋轉(zhuǎn)就得產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩(一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的力),那么這個(gè)轉(zhuǎn)矩就靠帶有電容的那個(gè)線圈(啟動(dòng)繞組)和沒(méi)有帶電容的線圈(主繞組)組合得來(lái)。電容的移相作用就是,把磁場(chǎng)“畸變”,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這樣電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)不是均勻的,所以振動(dòng)和噪音要比三相的大(三相電機(jī)用電容是為了補(bǔ)償功率因數(shù))。
假如電風(fēng)扇或者洗衣機(jī)不轉(zhuǎn)了,如果是因?yàn)殡娙萜鲏牧?,那風(fēng)扇發(fā)出翁翁的聲音,但就是不轉(zhuǎn),如果你用手轉(zhuǎn)一下風(fēng)扇,風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)就慢慢的轉(zhuǎn)動(dòng)了或者能正常旋轉(zhuǎn)了。這就是這個(gè)電容器的作用:產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電容一般只限于單相交流電機(jī),電機(jī)啟動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)建立前提是內(nèi)部線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),而單相電只能在內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng),使用電容的目的就是與另一組線圈(啟動(dòng))合力產(chǎn)生這個(gè)磁場(chǎng),單相電不存在相位差,不能獨(dú)立支持電機(jī)工作,所以需要電容移相,就是使電機(jī)的起動(dòng)繞組電流在時(shí)間和空間上,超前于運(yùn)行繞組90個(gè)電工角度,形成相位差。其中,運(yùn)行電容還起著平衡主副繞組之間電流的作用。
單相電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電容量與副繞組匝數(shù)偏多偏少的有關(guān),一般為100W配電容量2~4μF,或根據(jù)公式計(jì)算獲得:
C=1950×I/U×cosφ
啟動(dòng)電容量為運(yùn)行電容量的2~4倍選取。
例如:220V500W電動(dòng)機(jī)額定電流(約值):
I=P/U/cosφ=0.5/0.22/0.8≈2.8(A)
電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電容量:
C=1950×I/U×cosφ=1950×2.8/220×0.8≈20(μF)
單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電機(jī)時(shí),電容容量并非越大越好,不要為了提高電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而選大容量的電容換上;雖然這種做法能提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,但電機(jī)的啟動(dòng)電流也會(huì)以更大的比率增加;
一般情況,在單相電容啟動(dòng)式電機(jī)中,啟動(dòng)繞組中串聯(lián)的電容容量增加1倍,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩只能增加50%,而啟動(dòng)電流卻要增加200%。在單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電機(jī)中,當(dāng)電容容量增加2倍時(shí),啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩雖可增加近2倍,但電機(jī)的效率將降低50%。這會(huì)使電機(jī)幾乎不能驅(qū)動(dòng)原來(lái)的負(fù)載,如繼續(xù)通電,電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)負(fù)載狀態(tài),將燒壞繞組。
可見(jiàn)對(duì)配用的電容器選擇不當(dāng),會(huì)給電機(jī)帶來(lái)嚴(yán)重后果。更換啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)電容時(shí),最好選用與原配置參數(shù)相同的電容。如果電容器損壞,又不知道或看不清標(biāo)注參數(shù),可按下面公式計(jì)算選配:
C=8JS(uF)
式中,C-配用的電容量,單位為微法(uF);J-電機(jī)啟動(dòng)繞組電流密度,一般選5~7A/平方mm;s-啟動(dòng)繞組導(dǎo)線截面積(平方mm)。
例如:某臺(tái)扇電機(jī)啟動(dòng)繞組線圈重新繞制后,測(cè)出啟動(dòng)繞組線徑為0.17mm,則截面積S=0.0226平方mm,選J=7A/平方mm,所以
C=8×7×0.0226≈1.26uF
實(shí)際選配參數(shù)為1.2uF±5%,耐壓500V的電容。另外應(yīng)注意電容的耐壓值一定要高于400V,以防擊穿。