Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Działanie silnika jednofazowego z kondensatorem.

atom1477 12 Wrz 2013 08:02 10533 24
  • #1 12 Wrz 2013 08:02
    atom1477
    Poziom 43  

    Witam.
    Mam takie teoretyczne pytanie bo nie mogę zrozumieć jednej rzeczy.
    Silnik jednofazowy jest de facto silnikiem dwufazowym zasilanym jednofazowo przez odpowiedni układ (którym jest zwykły kondensator). I podobno kondensator miał by dać przesunięcie prądu w jednym uzwojeniu o 90°. Chodzi mi o silnik z kondensatorem pracy, czyli podłączonym na stałe.
    I wszystko było by w porządku gdybym z ciekawości tego nie zmierzył.
    Oto co uzyskałem dla silnika 120W:
    Uzwojenie pracy: 19.4R
    Uzwojenie rozruchowe: 32.0R
    Kondensator 7,5µF.
    Ta strona:
    daje podobny wynik: 7.9µF.
    Ale teraz pomiary indukcyjności. Uzwojenia są nawinięte takim samym drutem więc:
    32.0R/19.4R = 1.65 razy więcej zwojów.
    1.65^2 = 2.72 większa indukcyjność.
    Więc spodziewam się około 2.7 razy większej indukcyjności uzwojenia rozruchowego.
    I tak jest w rzeczywistości:
    Uzwojenie pracy (zależnie od kąta ustawienia wirnika): 185...230mH, średnio 207.5mH
    Uzwojenie rozruchowe (zależnie od kąta ustawienia wirnika): 468...584mH, średnio 526.0mH
    526.0mH/207.5mH = 2.53. Czyli prawie się zgadza.
    Ale dla takich wartości R, L i C nijak nie udaje się uzyskać przesunięcia 90° (w symulacji w LTSpice). Uzyskiwane przesunięcie to około 20° a prąd uzwojenia rozruchowego jakiś 4 razy mniejszy od prądu uzwojenia pracy.
    I tu moje pytanie czy tak ma być?
    90° uzyskuje się dopiero dla około 18µF, wtedy jednak mamy rezonans i prąd uzwojenia rozruchowego jest znacznie większy od prądu uzwojenia pracy.
    Czy chodzi po prostu o to żeby zastosować najtańszy kondensator (20° wystarcza do rozruchu, a potem ze względu na mały prąd niewiele przeszkadza w pracy silnika)?
    Mi wychodzi że 90° i odpowiedni stosunek prądów uzyskamy dopiero dla uzwojenia rozruchu o mniejszej rezystancji/indukcyjności od uzwojenia pracy i dla kondensatora o pojemności aż około 50uF.
    Pytam bo chcę zbudować falownik do takiego silnika i wykorzystać oba uzwojenia.

    0 24
  • Pomocny post
    #2 12 Wrz 2013 09:05
    Jarok
    Poziom 21  

    Witam.
    Wystarczy i 20°. Wszystko zależy od tego jak są nawinięte uzwojenia stojana i ukształtowana jest klatka na wirniku. Silnik jest zaprojektowany do 7,5uF dla 50Hz i tak ma być. Dasz dużo większy kondensator to spalisz uzwojenie.

    0
  • Pomocny post
    #3 12 Wrz 2013 10:15
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Witam. Nie wiem dlaczego Kolega nie bierze pod uwagę, że w każdym silniku jednofazowym osie uzwojeń dwufazowych są przesunięte w przestrzeni o kąt prawie 90 stopni. Dopiero do tego, aby powstał moment początkowy koniecznym jest również przesunięcie prądów płynących przez te uzwojenia w czasie i tutaj nasuwa się pewna wątpliwość co do pojemności kondensatora.

    1
  • #4 12 Wrz 2013 12:23
    atom1477
    Poziom 43  

    Jarok napisał:
    Witam.
    Wystarczy i 20°. Wszystko zależy od tego jak są nawinięte uzwojenia stojana i ukształtowana jest klatka na wirniku. Silnik jest zaprojektowany do 7,5uF dla 50Hz i tak ma być. Dasz dużo większy kondensator to spalisz uzwojenie.

    Nie miałem na myśli dawania większego kondensatora do tego silnika. Tylko o ogólne zasady na temat tego jak należałoby zaprojektować silnik i jak dobrać do niego kondensor aby uzyskać te wymagane 90°.

    kazimierzbrejta napisał:
    Witam. Nie wiem dlaczego Kolega nie bierze pod uwagę, że w każdym silniku jednofazowym osie uzwojeń dwufazowych są przesunięte w przestrzeni o kąt prawie 90 stopni. Dopiero do tego, aby powstał moment początkowy koniecznym jest również przesunięcie prądów płynących przez te uzwojenia w czasie i tutaj nasuwa się pewna wątpliwość co do pojemności kondensatora.

    Jeżeli to było do mnie to biorę to pod uwagę. W zasadzie to od tego wychodzę.
    Nie wiem skąd pomysł że o tym nie pomyślałem.
    Ja chciałem zrobić falownik który dostarczy prądów rozsuniętych o 90°.
    Co w połączeniu z uzwojeniami fizycznie rozsuniętymi o 90° dało by ładny wirujący (po kole) strumień magnetyczny.
    Bo dla 20° to mamy bardzo wydłużoną i do tego pochyloną elipsę.

    Jeszcze co do tego:
    Jarok napisał:
    Silnik jest zaprojektowany do 7,5uF dla 50Hz i tak ma być.

    to się nie zgadzam (a dokładnie z tym że konstruktor silnika wie najlepiej).
    Konstruktor też człowiek. Sam jestem konstruktorem, i czy to znaczy że jestem nieomylny?
    Konstruktor przewidział 7,5uF dla 50Hz, bo tylko na 50Hz miał wtedy pracować (pamiętając też o tym że silnik powstał w PRLu i oszczędzali na czym się dało czyli np. na kondensatorze).
    Nie znaczy to że nie będzie działał przy innych częstotliwościach.
    Akurat przy 50Hz nie mówię żeby zmieniać kondensator z 7,5uF na inny. 7,5uF jest dobry.
    Chodzi jednak o co innego.
    Dlaczego teraz dając falownik miał bym przesuwać prąd o 20° a nie o 90°?
    Bo konstruktor przewidział kondensator do przesuwania o 20°?
    Chyba nie. Bo on raczej nie projektował tego do przesuwania o 20°. Tzn. 20° stopni nie było założeniem, ale raczej efektem ubocznym wdrożenia innych założeń.
    Bo ja wcześniej zakładałem że ten kondensator przesuwa prąd o 90°. I że w związku z tym uzwojenie rozruchowe bierze czynny udział w pracy silnika (już po rozruchu).
    Zmieniając częstotliwość falownikiem musiał bym więc też zmieniać pojemność kondensatora aby ciągle uzyskiwać te 90°. Prościej więc po prostu zrobić falownik dający 2 fazy i wywalić kondensator.
    Tylko że się właśnie okazało że to wcale nie jest 90° tylko 20°. Czyli najprawdopodobniej po prostu tyle wyszło i już. A równie dobrze może być 30, 40, 50°.
    I tu nie wiadomo co zrobić.
    1. Zrobić falownik na 20°: Moim zdaniem bez sensu.
    2. Zrobić falownik na 90°. I pompować większy prąd w to uzwojenie (kosztem prądu w uzwojeniu głównym: aby sumaryczna moc nie przekroczyła 120W) aby uzyskać koło zamiast elipsy.
    3. Zostawić kondensator przy silniku i zrobić falownik 1-fazowy. Wtedy dla różnych częstotliwości przesunięcie będzie różne, ale jak właśnie sprawdziłem nie ma to żadnego wyczuwalnego znaczenia dla działania silnika.
    Więc ponawiam pytanie:
    Czy ten kondensator musi koniecznie mieć 7.5uF (dla 50Hz) bo koniecznie trzeba uzyskać przesuwanie o 20°?
    Bo mi się wydaje że nie, i że on jest dobrany dla uzyskania odpowiedniego prądu, a nie odpowiedniego kąta (kąt tylko przy okazji). Zwiększanie jego pojemności zwiększa kąt, ale i prąd, i na moje oko to właśnie wzrost prądu jest powodem dla którego nie można go zwieszać. A nie kąt (kąt akurat się zmienia w dobrą stronę).

    1
  • Pomocny post
    #5 12 Wrz 2013 14:29
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    W silnikach jednofazowych z kondensatorem pole kołowe można otrzymać tylko i wyłącznie przy wyprzedzającym obciążeniu w zależności od napięcia i fazy od prądu w tej fazie. W każdym innym przypadku pole jest zawsze elipsą. Dlatego pojemność dobiera się do obciążenia nominalnego ponieważ zależy nam na polu kołowym w tym miejscu. Konstruktorzy mają pewne pole manewru, bo mogą kierować się obciążeniem nominalnym, innym obciążeniem od tego. lub maksymalnym momentem rozruchowym, dobierając odpowiednią pojemność kondensatora.

    1
  • #6 12 Wrz 2013 15:13
    atom1477
    Poziom 43  

    Acha, czyli wychodzi że jednak najlepiej po prostu samemu wymuszać odpowiedni prąd (falownikiem).
    Bo jak rozumiem Twoją wypowiedz, to dla tych 7,5µF, dla obciążenia nominalnego, wyprzedzenie zmieni się z 20 na 90°?

    0
  • #7 12 Wrz 2013 16:46
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Tak ogólnie należało by to przyjmować, że pojemność 7.5 µF jest dobrana do obciążenia nominalnego tego silnika. Lecz w rzeczywistości wiemy, że kondensator ten jest przewymiarowany.

    Dodano po 4 [minuty]:

    zapomniałem dodać, że bez obciążenia kąt się nie zmieni.

    0
  • #8 12 Wrz 2013 17:15
    atom1477
    Poziom 43  

    W takim razie nie rozumiem.
    Dlaczego przewymiarowany?

    1
  • #9 12 Wrz 2013 18:21
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Z danych które mamy do dyspozycji wynika, że pojemność winna być w przedziale 4 do 5 µF, ale jeżeli zachodziła by taka potrzeba to należy to sprawdzić.

    0
  • #10 12 Wrz 2013 18:42
    atom1477
    Poziom 43  

    A jak doszedłeś że to ma być 4...5uF? Bo mi wychodzi 7...8uF.

    0
  • Pomocny post
    #11 12 Wrz 2013 19:34
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Trudno będzie udowodnić, kto ma tutaj rację. Sposobów obliczania pojemności jest kilka i należało by sprawdzić w praktyce jak zachowuje się silnik przy obciążeniu nominalnym.

    0
  • #12 12 Wrz 2013 21:25
    atom1477
    Poziom 43  

    Rozumiem, po prostu chciałem poznać Twój wzór.
    Strasznie Cię trzeba ciągnąć za język :D
    Po prostu przedstaw tutaj ten wzór.

    0
  • #13 12 Wrz 2013 21:51
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Może nie tak strasznie ponieważ dużo Koledze powiedziałem. Wzór nie jest mój, ale znalazłem w starych zapisach i jest to C |µF| = 1800 × P/U² . Moc wyrażona w watach i napięcie sieci w woltach.

    0
  • #14 12 Wrz 2013 22:06
    atom1477
    Poziom 43  

    A no to dość prosty wzór. Mój jeszcze prostszy bo:
    C[µF] = 60[µF/kW] * P[kW].
    Ale Twój chyba lepszy bo zawiera w sobie napięcie.
    Jeszcze jedna rzecz:

    Cytat:
    W silnikach jednofazowych z kondensatorem pole kołowe można otrzymać tylko i wyłącznie przy wyprzedzającym obciążeniu w zależności od napięcia i fazy od prądu w tej fazie. W każdym innym przypadku pole jest zawsze elipsą

    Cytat:
    zapomniałem dodać, że bez obciążenia kąt się nie zmieni.

    Jak można otrzymać pole kołowe skoro kąt się nie zmieni?

    0
  • #15 12 Wrz 2013 23:04
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Wzór przedstawiony przez Kolegę nie dotyczy silników jednofazowych z kondensatorowym uzwojeniem pomocniczym. Kołowe pole można otrzymać tylko podczas obciążenia i to tylko w tym punkcie momentu na który jest dobrany kondensator. Jeżeli chcemy otrzymać kołowe pole w punkcie startu to musimy na czas startu włączyć dodatkowy kondensator. Jeżeli otrzymuje Kolega przesunięcie 20 stopni to należało by rozumieć, że powstaje ono przy małym obciążeniu silnika przy biegu luzem, czyli chcąc otrzymać kołowe pole w tym punkcie momentu należało by zmniejszyć pojemność kondensatora.

    0
  • #16 13 Wrz 2013 09:51
    atom1477
    Poziom 43  

    Nie w tym rzecz. Chodzi mi o to jak można otrzymać koło mając kąt 20°.

    0
  • #17 13 Wrz 2013 15:39
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Jeżeli chcemy uzyskać kołowe pole przy tym obciążeniu należy wyraźnie zmniejszyć pojemność kondensatora, lub nie zmieniając kondensatora należy zwiększyć obciążenie do granicy nominalnego.

    0
  • #18 13 Wrz 2013 17:40
    atom1477
    Poziom 43  

    Ale to wszystko chyba zmieni kąt. Bo ja inaczej nie widzę możliwości uzyskania kołowego pola. Nawet pomijając silnik i biorąc pod uwagę tylko operacje matematyczne.

    0
  • #19 13 Wrz 2013 18:53
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Tak zmieni się, ale jeżeli wartość cosinusa maleje to kąt powinien wzrastać.

    0
  • #20 13 Wrz 2013 19:27
    atom1477
    Poziom 43  

    No i o to mi chodziło. Bo wcześniej napisałeś:

    Cytat:
    zapomniałem dodać, że bez obciążenia kąt się nie zmieni.

    Puki co mimo wszystko spróbuje z falownikiem 1 fazowym i silnikiem z kondensatorem. Bo ma to dość dobre parametry i widzę też że fabryczne falowniki też tak działają (mają tylko dwa przewody wyjściowe i podłącza się do nich silnik z kondensatorem).

    0
  • #21 13 Wrz 2013 21:04
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Tak napisałem. Uzasadniam. Kąt o którym mówimy nie zależy tylko od pojemności kondensatora, ale zależy on również od pobieranego przez silnik prądu, ponieważ ta wartość jeżeli jeszcze pamiętam występuje w kwadracie. Jak zmieni się kąt jeżeli przy raz dobranej pojemności nie zmieniamy obciążenia, czyli wartości pobieranego prądu w konsekwencji kąta. Nie wiem gdzie tkwi mój błąd, że nie mogę wytrącić Kolegi ze swojego sposobu myślenia. Może inaczej, co należało by zrobić, aby otrzymać pole kołowe w silniku 120W przy biegu luzem?. Należało by zmierzyć pobieraną z sieci moc, lub wyliczyć na podstawie pobieranego prądu. Wiadomo będzie ona o wiele niższa od nominalnej, wstawić tę wartość do wzoru i wyliczyć nową wartość pojemności. Wstawić ten kondensator do silnika i powinniśmy otrzymać pole kołowe.

    0
  • #22 13 Wrz 2013 23:52
    atom1477
    Poziom 43  

    Po prostu trochę chaotycznie wyjaśniasz. Najlepiej po prostu napisz konkretnie. Bo teraz to już zupełnie nic nie rozumiem.
    Wcześniej pisaliśmy o obciążeniu, a teraz mówisz o prądzie.
    Mówisz o prądzie nominalnym, czy o prądzie w danym stanie pracy?
    Domyślam się że o prądzie w danym stanie pracy, bo później mówisz żeby go zmierzyć na biegu luzem i dla niego wyliczyć kondensator.
    No ale to by znaczyło że kąt jednak zależy od obciążenia.
    Więc najprościej jak się da. Tylko konkretnie :D
    Czy kąt zależy od obciążenia? Tak/Nie.

    0
  • #23 14 Wrz 2013 11:05
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Tak zależy. Pisałem, że bez obciążenia nie uzyskamy pola kołowego a więc i zmiany kąta. Pewne wielkości należy z sobą wiązać, jak prąd i obciążenie, pole kołowe i kąt przesunięcia fazowego. Trudno jest ciągle wracać do podręcznikowych określeń.

    0
  • #24 14 Wrz 2013 11:13
    atom1477
    Poziom 43  

    kazimierzbrejta napisał:
    Tak zależy. Pisałem, że bez obciążenia nie uzyskamy pola kołowego a więc i zmiany kąta.

    No to trochę dziwnie to wtedy opisałeś.
    Bo ja to zrozumiałem tak że po prostu nie będzie zmiany kąta. Czyli czy będzie obciążenie czy nie, kąt się nie będzie zmieniał.
    Ale teraz już wiem o co chodzi (że się będzie zmieniał).
    Dzięki za wyjaśnienia.
    Spróbuję może zaraz zobaczyć oscyloskopem jak faktycznie wyglądają przebiegi prądu.

    EDIT. Zobaczyłem.
    Bez obciążenia jest prawie niewidoczne opóźnienie. Pewnie to te 20°. Tylko prąd w uzwojeniu rozruchowym jest znacznie większy niż był w symulacji. Jest mniej więcej taki sam jak w uzwojeniu pracy.
    Po obciążeniu silnika kąt wzrasta do jakichś 80...90°. Jednocześnie prąd uzwojenia pracy wzrasta tak do 1.5 poprzedniej wartości. Ale rozumiem że tak ma być bo uzwojenie rozruchowe ma więcej zwojów więc da ten sam strumień przy mniejszym prądzie? Jeżeli tak to to bardzo sprytne urządzenie.
    Szkoda tylko że to działa tylko przy konkretnym obciążeniu i konkretnej częstotliwości.
    U mnie będzie mocno zmienne i jedno i drugie.

    0
  • #25 14 Wrz 2013 12:59
    kazimierzbrejta
    Poziom 22  

    Silnik przy biegu luzem ma małe obciążenie stąd te tylko 20 stopni przesunięcia. Większy prąd w uzwojeniu rozruchowym może być spowodowany przewymiarowaniem kondensatora do tego obciążenia, czyli biegu luzem. Obciążając silnik do nominalnego, wartość kąta zmierza do 90 stopni, a pole zmierza od kształtu elipsy do kształtu koła i kształt koła osiągnie w tym jednym punkcie w każdym innym będzie to elipsa.

    0