Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя или трехфазного

Содержание

1. Что такое конденсатор
2. Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя
3. Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя
4. Заключение

Что делать, если требуется подключить двигатель к источнику, рассчитанному на другой тип напряжения (например, трехфазный двигатель к однофазной сети)? Такая необходимость может возникнуть, в частности, если нужно подключить двигатель к какому-либо оборудованию (сверлильному или наждачному станку и пр.). В этом случае используются конденсаторы, которые, однако, могут быть разного типа. Соответственно, надо иметь представление о том, какой емкости нужен конденсатор для электродвигателя, и как ее правильно рассчитать.

Что такое конденсатор

Конденсатор состоит из двух пластин, расположенных друг напротив друга. Между ними помещается диэлектрик. Его задача – снимать поляризацию, т.е. заряд близкорасположенных проводников.

Существует три вида конденсаторов:

• Полярные. Не рекомендуется использовать их в системах, подключенных к сети переменного тока, т.к. вследствие разрушения слоя диэлектрика происходит нагрев аппарата, вызывающий короткое замыкание.
• Неполярные. Работают в любом включении, т.к. их обкладки одинаково взаимодействуют с диэлектриком и с источником.
• Электролитические (оксидные). В роли электродов выступает тонкая оксидная пленка. Считаются идеальным вариантом для электродвигателей с низкой частотой, т.к. имеют максимально возможную емкость (до 100000 мкФ).

Как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя

Задаваясь вопросом: как подобрать конденсатор для трехфазного электродвигателя, нужно принять во внимание ряд параметров.

Чтобы подобрать емкость для рабочего конденсатора, необходимо применить следующую расчетную формулу: Сраб.=k*Iф / U сети, где:

• k – специальный коэффициент, равный 4800 для подключения «треугольник» и 2800 для «звезды»;
• Iф – номинальное значение тока статора, это значение обычно указывается на самом электродвигателе, если же оно затерто или неразборчиво, то его измеряют специальными клещами;
• U сети – напряжение питания сети, т.е. 220 вольт.

Таким образом вы рассчитаете емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Еще один вариант расчета – принять во внимание значение мощности двигателя. 100 Ватт мощности соответствуют примерно 7 мкФ емкости конденсатора. Осуществляя расчеты, не забывайте следить за значением тока, поступающего на фазную обмотку статора. Он не должен иметь большего значения, чем номинальный показатель.

В случае, когда пуск двигателя производится под нагрузкой, т.е. его пусковые характеристики достигают максимальных величин, к рабочему конденсатору добавляется пусковой. Его особенность заключается в том, что он работает примерно в течение трех секунд в период пуска агрегата и отключается, когда ротор выходит на уровень номинальной частоты вращения. Рабочее напряжение пускового конденсатора должно быть в полтора раза выше сетевого, а его емкость – в 2,5-3 раза больше рабочего конденсатора. Чтобы создать необходимую емкость, вы можете подключить конденсаторы как последовательно, так и параллельно.

Как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя

Асинхронные двигатели, рассчитанные на работу в однофазной сети, обычно подключаются на 220 вольт. Однако если в трехфазном двигателе момент подключения задается конструктивно (расположение обмоток, смещение фаз трехфазной сети), то в однофазном необходимо создать вращательный момент смещения ротора, для чего при запуске применяется дополнительная пусковая обмотка. Смещение ее фазы тока осуществляется при помощи конденсатора.

Итак, как подобрать конденсатор для однофазного электродвигателя?

Чаще всего значение общей емкости Сраб+Спуск (не отдельного конденсатора) таково: 1 мкФ на каждые 100 ватт.

Есть несколько режимов работы двигателей подобного типа:

• Пусковой конденсатор + дополнительная обмотка (подключаются на время запуска). Емкость конденсатора: 70 мкФ на 1 кВт мощности двигателя.
• Рабочий конденсатор (емкость 23-35 мкФ) + дополнительная обмотка, которая находится в подключенном состоянии в течение всего времени работы.
• Рабочий конденсатор + пусковой конденсатор (подключены параллельно).

Если вы размышляете: как подобрать конденсатор к электродвигателю 220в, стоит исходить из пропорций, приведенных выше. Тем не менее, нужно обязательно проследить за работой и нагревом двигателя после его подключения. Например, при заметном нагревании агрегата в режиме с рабочим конденсатором, следует уменьшить емкость последнего. В целом, рекомендуется выбирать конденсаторы с рабочим напряжением от 450 В.

Как выбрать конденсатор для электродвигателя – вопрос непростой. Для обеспечения эффективной работы агрегата нужно чрезвычайно внимательно рассчитать все параметры и исходить из конкретных условий его работы и нагрузки.

Расчет емкости конденсатора для трехфазного двигателя

При подключении асинхронного трехфазного электродвигателя на 380 В в однофазную сеть на 220 В необходимо рассчитать емкость фазосдвигающего конденсатора, точнее двух конденсаторов — рабочего и пускового конденсатора. Онлайн калькулятор для расчета емкости конденсатора для трехфазного двигателя в конце статьи.

Как подключить асинхронный двигатель?

Подключение асинхронного двигателя осуществляется по двум схемам: треугольник (эффективнее для 220 В) и звезда (эффективнее для 380 В).

На картинке внизу статьи вы увидите обе эти схемы подключения. Здесь, я думаю, описывать подключение не стоит, т.к. это описано уже тысячу раз в Интернете.

Во основном, у многих возникает вопрос, какие нужны емкости рабочего и пускового конденсаторов.

Пусковой конденсатор

Ознакомьтесь также с этими статьями

Стоит отметить, что на небольших электродвигателях, используемых для бытовых нужд, например, для электроточила на 200-400 Вт, можно не использовать пусковой конденсатор, а обойтись одним рабочим конденсатором, я так делал уже не раз — рабочего конденсатора вполне хватает. Другое дело, если электродвигатель стартует со значительной нагрузкой, то тогда лучше использовать и пусковой конденсатор, который подключается параллельно рабочему конденсатору нажатием и удержанием кнопки на время разгона электродвигателя, либо с помощью специального реле. Расчет емкости пускового конденсатора осуществляется путем умножения емкостей рабочего конденсатора на 2-2.5, в данном калькуляторе используется 2.5.

При этом стоит помнить, что по мере разгона асинхронному двигателю требуется меньшая емкость конденсатора, т.е. не стоит оставлять подключенным пусковой конденсатор на все время работы, т.к. большая емкость на высоких оборотах вызовет перегрев и выход из строя электродвигателя.

Как подобрать конденсатор для трехфазного двигателя?

Конденсатор используется неполярный, на напряжение не менее 400 В. Либо современный, специально на это рассчитанный (3-й рисунок), либо советский типа МБГЧ, МБГО и т.п. (рис.4).

Итак, для расчета емкостей пускового и рабочего конденсаторов для асинхронного электродвигателя введите данные в форму ниже, эти данные вы найдете на шильдике электродвигателя, если данные неизвестны, то для расчета конденсатора можно использовать средние данные, которые подставлены в форму по умолчанию, но мощность электродвигателя нужно указать обязательно.

Онлайн калькулятор расчета емкости конденсатора

Советуем к прочтению другие наши статьи

Расчет емкости конденсатора22:

 

Определение емкостей фазосдвигающих конденсаторов. Рабочий и пусковой конденсаторы

Самый простой способ включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть, это с помощью одного фазосдвигающего конденсатора. В качестве такого конденсатора нужно использовать только неполярные конденсаторы, а не полевые (электролитические).

Фазосдвигающий конденсатор.

При подключении трехфазного электродвигателя к трехфазной сети пуск обеспечивается за счет переменного магнитного поля. А при подключении двигателя к однофазной сети достаточный сдвиг магнитного поля не создается, поэтому нужно использовать фазосдвигающий конденсатор.

Емкость фазосдвигающего конденсатора нужно рассчитать так:

• для соединения «треугольником»: Сф=4800•I/U;
• для соединения «звездой»: Сф=2800•I/U.

Об этих типах соединения можно подробнее ознакомиться тут: 

В этих формулах: Сф – емкость фазосдвигающего конденсатора, мкФ; I– номинальный ток, А; U– напряжение сети, В.

Номинальный ток, тоже можно высчитать, так: I=P/(1,73•U•n•cosф).

В этой формуле такие сокращения: P – мощность электродвигателя, обязательно в кВт; cosф – коэффициент мощности; n – КПД двигателя.

Коэффициент мощности или смещения тока к напряжению, а также КПД электродвигателя указывается в паспорте или в табличке (шильдике) на двигателе. Значения эти двух показателей часто бывают одинаковыми и чаще всего равны 0,8-0,9.

Грубо можно определить емкость фазосдвигающего конденсатора так: Сф=70•P. Получается так, что на каждые 100 Вт нужно по 7мкФ емкости конденсатора, но это не точно.

В конечном итоге правильность определения емкости конденсатора покажет работа электродвигателя. Если двигатель не будет запускаться, значит, емкости мало. В случае, когда двигатель при работе сильно нагревается, значит, емкости много.

Рабочий конденсатор.

Найденной по предложенным формулам емкости фазосдвигающего конденсатора достаточно только для пуска трехфазного электродвигателя, не нагруженного. То есть, когда на валу двигателя нет никаких механических передач.

Рассчитанный конденсатор будет обеспечивать работу электродвигателя и когда он выйдет на рабочие обороты, поэтому такой конденсатор еще называется рабочим.

Пусковой конденсатор.

Ранее было сказано, что ненагруженный электродвигатель, то есть небольшой вентилятор, шлифовальный станок можно запустить от одного фазосдвигающего конденсатора. А вот, запустить сверлильный станок, циркулярную пилу, водяной насос уже не получиться запустить от одного конденсатора.

Чтобы запустить нагруженный электродвигатель нужно к имеющемуся фазосдвигающему конденсатору кратковременно добавить емкости. А конкретно, нужно уже к подсоединенному рабочему конденсатору подключить параллельно еще один фазосдвигающий конденсатор. Но только на короткое время на 2 – 3 секунды. Потому что когда электродвигатель наберет высокие обороты, через обмотку, к торой подключены два фазосдвигающих конденсатора, будет протекать завышенный ток. Большой ток нагреет обмотку электродвигателя, и разрушит ее изоляцию.

Подключенный дополнительно и параллельно конденсатор к уже имеющемуся фазосдвигающему (рабочему) конденсатору называется пусковым.

Для слабонагруженных электродвигателей вентиляторов, циркулярных пил, сверлильных станков емкость пускового конденсатора выбирается равной емкости рабочего конденсатора.

Для нагруженных двигателей водяных насосов, циркулярных пил нужно выбирать емкость пускового конденсатора в два раза больше, чем у рабочего.

Очень удобно, для точного подбора нужных емкостей фазосдвигающих конденсаторов (рабочего и пускового) собрать батарею параллельно соединенных конденсаторов. Конденсаторы соединенные вместе нужно взять небольшими емкостями 2, 4, 10, 15 мкФ.

При выборе по напряжению любого конденсатора нужно пользоваться универсальным правилом. Напряжение, на которое конденсатор рассчитан должно быть в 1,5 раз выше того напряжения, куда он будет подключен.

Схема подключения, подбор и расчёт пускового конденсатора

 

Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?

Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.

В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.

В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.

 

Схема подключения пускового и рабочего конденсатора

 

Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки  через  него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора — не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)

 

 

Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора

 

Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:

 

Ср= Isinφ/2πf U n²

 

I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора

f- частота переменного тока

U – напряжение питания

n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.

Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле

 

Uc= U√(1+n²)

 

U_c -рабочее напряжение конденсатора

U — напряжение питания двигателя

n — коэффициент трансформации обмоток

Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.

В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят — 450 В.

Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.

В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.

 

Проверка и замена пускового/рабочего конденсатора

Как подобрать емкость конденсатора для подключения двигателя

Как подобрать емкость конденсатора для двигателя

Содержание статьи:

При подключении электродвигателя к сети 220 Вольт не обойтись без конденсатора. Этот маленький элемент электрической цепи служит для уменьшения времени входа мотора в рабочий режим (пусковой конденсатор).

Кроме пусковых, существуют и так называемые рабочие конденсаторы, которые постоянно задействованы во время работы двигателя. Основной задачей рабочих конденсаторов является обеспечение оптимальной нагрузочной способности двигателя.

Состоит конденсатор из нескольких пластин, которые защищены диэлектриком. Основная функция конденсаторов — это накопление и отдача электрической энергии. Как подобрать конденсатор для запуска электродвигателя? Что при этом нужно учитывать? Именно об этом вы и сможете узнать в данной статье строительного журнала samastroyka.ru.

Виды конденсаторов

Итак, конденсатор служит для накопления электрического заряда с последующей его отдачей в цепь. Конденсаторы бывают полярные, неполярные и электролитические, другое название «оксидные».

Для подключения электродвигателей в сеть переменного тока, полярные конденсаторы использовать нельзя. Из-за быстрого разрушения диэлектрика внутри, произойдёт замыкание, и такие конденсаторы очень быстро выйдут из строя.

Этого не произойдёт, если подключить к двигателю неполярный конденсатор. Обкладки неполярных конденсаторов одинаково взаимодействуют, как с источником, так и с диэлектриком.

Электролитические конденсаторы имеют внутри вместо пластин тонкую оксидную плёнку. Зачастую именно их и используют для подключения электродвигателей низкой частоты, поскольку максимально возможная ёмкость электролитических конденсаторов составляет 100000 мкФ.

Подбор конденсатора для трехфазного двигателя

Подбор емкости рабочего конденсатора для трехфазного двигателя осуществляется по следующей формуле: Сраб.=k*Iф / U сети.

• k — это коэффициент, значение которого зависит от схемы подключения трехфазного электродвигателя. 4800 по схеме «треугольник» и 2800 по схеме «звезда»;
• Iф — обозначает номинальный ток статора. Узнать номинальный ток статора можно на корпусе электродвигателя или посредством специальных клещей;
• U сети — сетевое напряжение 220 вольт.

Зная все вышеперечисленные параметры можно точно рассчитать емкость рабочего конденсатора в мкФ для электродвигателя. Есть и более простой способ расчёта емкости конденсаторов. Здесь действует правило: на 100 Вт мощности двигателя, берётся примерно 7 мкФ конденсаторной емкости.

Совсем по-другому обстоят дела с подбором пускового конденсатора в электродвигатель. Пусковой конденсатор работает очень непродолжительное время, всего лишь около 3 сек. в момент пуска двигателя. Основной задачей пускового конденсатора, является вывести ротор на номинальный уровень частоты вращения.

Подбирается пусковой конденсатор исходя из следующих параметров:

• Емкость пускового конденсатора должна быть в 2,5-3 раза больше, чем емкость рабочего конденсатора;
• Рабочее напряжение пускового конденсатора должно превышать сетевое, не менее чем в 1,5 раз.

Таким образом, зная все вышеперечисленные параметры, не составит особого труда подобрать рабочий и пусковой конденсатор для электродвигателя.

Как рассчитать емкость конденсатора для однофазного двигателя

При выборе и подключении конденсатора к однофазному двигателю, многое зависит от того, в каком именно режиме будет работать двигатель:

• При подключении пускового конденсатора и дополнительной обмотки электродвигателя, емкость конденсатора рассчитывается по следующему принципу: 70 мкФ на 1000 Вт мощности двигателя;
• Общая ёмкость рабочего и пускового конденсаторов должна рассчитываться так: 1 мкФ на 100 Вт мощности. В этом случае рабочий конденсатор остаётся включённым во время работы электродвигателя.

Теперь что касается рабочего напряжения конденсаторов для подключения однофазного электродвигателя. В большинстве случае вполне хватит конденсатора с напряжением от 450 Вольт. Тем не менее, если было замечено, что электродвигатель сильно греется в процессе работы, то следует уменьшить ёмкость рабочего конденсатора.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Калькулятор расчета емкости конденсатора — онлайн

Основной функцией каждого конденсатора является накопление электрического заряда и его одномоментная отдача в нужное время. Данные приборы используются во многих электрических схемах, существенно улучшая качество их работы. Для правильного выбора и оптимизации данных устройств используйте онлайн калькулятор расчета емкости конденсатора. Достаточно ввести в таблицу исходные данные, чтобы получить определенные результаты.

Как рассчитать емкость конденсатора

Расчеты, производимые с помощью онлайн калькулятора, позволяют вычислить емкость конденсатора в течение нескольких секунд. Кроме этого параметра, можно определить показатели заряда, мощности, тока, энергии и прочих качеств конденсатора, необходимых в конкретном устройстве.

Наиболее часто встречаются электролитические конденсаторы, применяемые в схеме асинхронного электродвигателя. Конструкции этих устройств могут быть полярными или неполярными. В первом случае отмечается более высокая емкость, поэтому перед подключением конденсатора к двигателю, необходимо в обязательном порядке выполнить расчеты. С помощью проводимых вычислений устанавливается необходимая емкость, соответствующая конкретному двигателю.

Особое значение придается дополнительным расчетам при эксплуатации трехфазных электродвигателей. В обычном режиме конденсатор функционирует нормально, однако при включении в однофазную сеть, его емкость заметно снижается. Это приводит к увеличению частоты вращения вала. Предварительные расчеты и правильное подключение позволяют избежать подобных ситуаций.

При запуске асинхронного двигателя, работающего от напряжения 220 вольт, требуется конденсатор с высокой емкостью. В связи с этим, невозможно обойтись без проведения расчетов с помощью онлайн калькулятора. Проведение расчетов полностью зависит от способа соединения обмоток электродвигателя. Данное соединение может быть выполнено двумя способами – звездой и треугольником. В первом случае применяется формула Ср=2800хI/U, а для второго случая используется немного измененная формула Ср=4800хI/U.

Следует учитывать, что в цепочке соединенных конденсаторов емкость пускового устройства должна быть примерно в три раза выше, чем в рабочем приборе. Для расчета применяется формула Сп=2.5хСр, в которой Сп и Ср являются соответственно пусковым и рабочим конденсатором.

Методика расчета заряда конденсатора

В начальной стадии заряд любого прибора имеет нулевое значение. После подключения к гальваническому элементу или другому источнику постоянного тока происходит зарядка конденсатора.

В таблицу калькулятора вводятся такие данные, как значение ЭДС источника тока в вольтах, сопротивление, измеряемое в омах, емкость прибора в микрофарадах и время зарядки в миллисекундах. В результате вычислений появляются точные данные, характеризующие заряд конкретного конденсатора и определяющие его оптимальное использование в той или иной схеме.

Онлайн калькулятор расчета параллельного соединения конденсаторов

В устройствах радиоэлектроники конденсаторы представляют собой один из важнейших элементов, способный накапливать и отдавать электрический заряд. В сравнении с другими элементами, конденсатор обладает такими параметрами как емкость и сопротивление. Сопротивление конденсатора обусловлено изолирующим промежутком, который может выйти со строя из-за скачков напряжения или других аварийных процессов в сети. При необходимости заменить какой-либо конденсатор, многие радиолюбители сталкиваются с трудностью достать модель нужной емкости.

В таком случае на помощь придет правило сложения, позволяющее заменить одно устройство несколькими меньшей емкости, чтобы в суме их хватило для компенсации вышедшего со строя конденсатора. В этом месте многие не могут определить, каким способом вычисляется суммарная мощность параллельно соединенных конденсаторов. Следует отметить, что физически для схемы конденсатор представляет собой разрыв.

Рис. 1. Параллельное соединение конденсаторов

Посмотрите на рисунок 1, это принципиальная схема параллельного подключения конденсаторов. Как видите, в этом случае одноименные выводы емкостного элемента подводятся к соответствующей точке электрической цепи. Поэтому и емкость между плоскостями двух  и более конденсаторов, соединенных между собой параллельно складывается в одно целое. Исходя из этого, суммарная емкость для параллельно включенных конденсаторов будет вычисляться по формуле:

С₀ = С₁ + С₂ + … + С_n

Где,

• С₀ — общая емкость параллельно соединенных конденсаторов
• С₁ — емкость первого конденсатора;
• С₂ — емкость второго конденсатора.

В данном примере рассматривается ситуация, когда параллельно соединяются только два емкостных элемента, поэтому их результирующая емкость будет равна арифметической сумме емкостей обоих конденсаторов. На практике можно применять и большее число, если вам необходимо получить определенную емкость.

Чтобы рассчитать результирующую емкость при параллельном соединении 2 и более конденсаторов вы можете воспользоваться нашим онлайн калькулятором ниже.

Эпизод 126: Емкость и уравнение C = Q / V

C = Q / V

Электричество и магнетизм

Серия 126: Емкость и уравнение C = Q / V

Урок для 16-19

• Время активности 150 минут
• Уровень Передовой

Установив, что на каждой пластине конденсатора есть заряд, следующим этапом является установление взаимосвязи между зарядом и разностью потенциалов на конденсаторе.

Краткое содержание урока

• Демонстрация: зарядка конденсатора (10 минут)
• Обсуждение: Определение емкости и фарада (20 минут)
• Студенческий эксперимент: Заряд, пропорциональный напряжению — две альтернативы (30 минут)
• Обсуждение: Факторы, влияющие на C (10 минут)
• Студенческий эксперимент: Факторы, влияющие на C (30 минут)
• Обсуждение: Проницаемость (20 минут)
• Обсуждение: Работа с реальными конденсаторами (10 минут)
• Вопросы студентов и обсуждение: Расчеты с реальными конденсаторами (20 минут)

Демонстрация: зарядка конденсатора

Экспериментальная демонстрация зарядки конденсатора с постоянной скоростью показывает, что разность потенциалов на конденсаторе пропорциональна заряду.

Эпизод 126-1: Зарядка конденсатора постоянным током (Word, 34 КБ)

Обсуждение: Определение емкости и фарада

Эксперимент показывает, что Q ∝ V , или Q = постоянная × В . Эта константа называется емкостью конденсатора C и измеряется в фарадах (Ф). Таким образом, емкость — это заряд, накопленный на вольт, и

фарада = кулонвольт.

Хорошая идея отметить, что 1 фарад — это очень большая емкость и что большинство конденсаторов будут микро, μ, — (10 ^-6 ), нано

(10 ^-9 ) или пико- (10 ^-12 ) фарад.Емкость планеты Земля, рассматриваемой как изолированная сфера радиусом R , рассчитана с использованием

C = 4 π ε ₀ ε _r R составляет 710 мФ.

Студенческий эксперимент: заряд, пропорциональный напряжению — первая альтернатива

Взаимосвязь между зарядом и разностью потенциалов может быть дополнительно исследована самими учащимися. Возможны два эксперимента; здесь используется кулоновский метр.

Заряжая подходящий конденсатор до разных напряжений и каждый раз измеряя накопленный заряд, вы быстро подтверждаете соотношение Q ∝ V .Эксперимент можно повторить с разными конденсаторами. Постройте график Q против V .

Эпизод 126-2: Измерение заряда конденсатора (Word, 47 КБ)

Заряд, пропорциональный напряжению — вторая альтернатива

Во втором исследовании взаимосвязи между зарядом и pd используется герконовый переключатель. Учащиеся, возможно, встречали простые герконовые переключатели в технике или даже в начальной школе.

Хотя это более сложный эксперимент для выполнения, он имеет ценность, поскольку может быть расширен для исследования факторов, определяющих емкость конденсатора с параллельными пластинами, если это необходимо для ваших требований.

Из любого эксперимента можно построить график Q против V . Это будет полезно позже при обсуждении энергии, хранящейся в конденсаторе. (Примечание: график эксперимента с герконом не проходит через начало координат, поэтому необходимо объяснить влияние паразитной емкости в эксперименте)

Эпизод 126-3: Использование геркона для измерения емкости (Word, 46 КБ)

Обсуждение: Факторы, влияющие на

C

Если ваша спецификация требует изучения уравнения C = ε ₀ ε _r × A d , то это удобный момент для обсуждения этой работы.

Самое время представить идею о том, что многие конденсаторы трубчатой ​​формы на самом деле представляют собой конденсаторы с параллельными пластинами, которые свернуты и заполнены диэлектриком. Почему? (Большая площадь с небольшим зазором дает разумные значения емкости; диэлектрик увеличивает емкость; прокатка уменьшает габаритные размеры.)

Студенческий эксперимент: факторы, влияющие на C

Используя геркон или цифровой измеритель емкости, исследуйте факторы, определяющие емкость конденсатора с параллельными пластинами.

Если у вас нет геркона, то многие дешевые цифровые мультиметры теперь имеют измеритель емкости, который покрывает диапазон пФ и нФ, и здесь он будет работать эффективно.

При использовании параллельных пластин в качестве конденсатора в этом эксперименте связь между емкостью и площадью может быть найдена путем изменения площади перекрытия, в то время как использование прокладок приводит к соотношению между емкостью и разделением. Размещение пластиковых листов между пластинами показывает эффект диэлектрика и показывает, почему относительная диэлектрическая проницаемость фигурирует в формуле.Если времени мало, эти три эксперимента можно провести в виде групповых заданий, и группы будут сообщать о своих выводах.

Обсуждение: Permittivity

Обсудите результаты экспериментов и значение диэлектрической проницаемости свободного пространства ε ₀ }. Выведите его единицы из F m ^-1 или C ² N ^-1 m ^-2 .

Обсуждение: Работа с реальными конденсаторами

Выберите конденсаторы и посмотрите информацию, написанную на каждом из них.Это будет включать в себя емкость и максимальное рабочее напряжение. На электролитическом конденсаторе также будет указание полярности для каждой клеммы (и может быть максимальный ток пульсации).

Обсудите, что означают маркировки, и сравните заряд, накопленный каждым конденсатором при максимальном напряжении (практика использования

Q = C × V .

Как это связано с физическим размером конденсатора? (Маловероятно, что просто чем больше емкость, тем больше конденсатор.Рабочее напряжение важно, как и материал между пластинами.)

Вопросы студентов: Расчеты с реальными конденсаторами

Последующие вопросы завершат этот выпуск.

Эпизод 126-4: Вопросы по зарядным конденсаторам (Word, 62 КБ)

Эпизод 126-5: Проблемы с конденсаторами (Word, 37 КБ)

Расчет тока через группу конденсаторов

Каплевидный колпачок: Во многих случаях для выполнения различных задач в одной и той же точке цепи требуются конденсаторы различных технологий.Одна из наиболее распространенных комбинаций — алюминиевые электролитические и пленочные конденсаторы. Алюминиевые электролитические конденсаторы обрабатывают основную часть емкости, в то время как пленочные конденсаторы помогают забирать часть тока от алюминиевых электролитиков, при этом фильтруя более высокие частоты, которые не могут быть с алюминиевыми электролитиками.

Расчет текущего

Вычисление тока через батарею конденсаторов — не сложный процесс, но к нему часто подходят неправильно, что приводит к более короткому сроку службы выбранных конденсаторов или чрезмерно спроектированной схеме, при которой теряются деньги и пространство.Каждый набор требований имеет золотую середину, где правильные значения емкости, частоты и напряжения позволяют получить наиболее эффективную схему с наибольшим сроком службы. Приведенные ниже шаги содержат уравнения и параметры, на которые следует обратить внимание при выборе конденсаторов, выдерживающих требования к напряжению, току и частоте.

Первым шагом является вычисление импеданса каждого конденсатора, который выбран для установки в батарею, с использованием приведенного ниже уравнения. Исходные конденсаторы могут быть выбраны на основе оценки того, как их параметры (ESR и ток пульсации) будут влиять на требования схемы (напряжение, частота, ток пульсаций).

Значения ESR можно получить из таблиц данных или напрямую от производителя, если они не указаны в таблице. KEMET предлагает KSIM, инструмент моделирования, который предоставляет такие параметры, как ESR, емкость, ток, напряжение и другие характеристики.

ESR необходимо указывать на частоте приложения. В большинстве таблиц данных указано ESR при 100 Гц, 10 кГц или 100 кГц, как показано на рисунках 1 и 2. Использование ESR, измеренного на другой частоте, приведет к завышению или недооценке конструкции.ESR определяет, какой ток принимает деталь, и будет меняться по мере увеличения и уменьшения частоты.

Рисунок 1: https://content.kemet.com/datasheets/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Рисунок 2: https://content.kemet.com/datasheets/KEM_A4011_PEG124.pdf

После того, как все импедансы для каждого конденсатора рассчитаны, используйте следующее уравнение, чтобы найти общий импеданс батареи.

Следующий шаг — выяснить, какая часть общего тока через батарею будет проходить через каждый отдельный конденсатор или конденсаторную ветвь.Следующее уравнение показывает, как решить эту проблему.

Обратитесь к таблице данных или другим инструментам, чтобы проверить, какой будет ток пульсации для каждой части (пример показан на рисунке 3). Это значение также будет варьироваться в зависимости от частоты и должно быть больше расчетного значения, если вы хотите гарантировать срок службы, указанный производителем в таблице данных.

Рисунок 3: https://content.kemet.com/datasheets/KEM_A4011_PEG124.pdf

Если рассчитанное значение выше, чем указанная текущая мощность, указанная в таблице данных или поставщиком, есть несколько вариантов.

• Проверьте на производстве, как это может повлиять на срок службы детали.
• Добавьте дополнительные детали параллельно, чтобы уменьшить ток, идущий на детали в банке.
• Посмотрите на разные части, у которых есть более высокие возможности.
  • Примечание. Конденсаторы с более низкими значениями ESR будут иметь более высокие возможности по току пульсаций.

Ниже приведен пример, который поможет определить, как решить эту проблему.

Параметры

• Общая необходимая емкость: 800 мкФ
• Приложенное напряжение: 450 В постоянного тока
• Пульсационный ток: 20 шт.
• Частота: 10 кГц
• Температура окружающей среды: 65 ° C
• Нет прекращения или требований к пространству

Первая оценка включает следующую настройку.Детали были выбраны на основе значения общей емкости, номинального напряжения и допустимого тока, указанных в таблицах данных.

1. Получите значения ESR из таблиц данных для деталей на основе конкретной используемой частоты. Частота, используемая в этом расчете, составляет 10 кГц.

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/395/KEM_A4026_ALC40.pdf

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/366/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Примечание : Не во всех таблицах данных указано СОЭ на используемой частоте, но имейте в виду, что при уменьшении частоты СОЭ увеличивается.

2. Используйте следующие уравнения, чтобы найти полное сопротивление конденсаторов, подключенных параллельно.

3. Используйте следующее уравнение, чтобы найти полное сопротивление банка.

4. Используйте следующие уравнения, чтобы найти ток через каждый конденсатор.

5. Вернитесь к таблице данных, чтобы узнать о текущих возможностях каждой детали, чтобы то, что помещается на деталь (расчетное значение), было меньше, чем то, что указано в таблице.

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/395/KEM_A4026_ALC40.pdf

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/366/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

На алюминиевом электролитическом элементе слишком большой ток, поэтому необходимо выбирать разные детали. Важно искать алюминиевые электролитические детали с более высокими значениями ESR и пленочные конденсаторы с более низкими значениями ESR, чтобы отводить больше тока от алюминиевых электролитов.

Параметры (без изменений)

• Общая необходимая емкость: 800 мкФ
• Приложенное напряжение: 450 В постоянного тока
• Ток пульсации: 20Arms
• Частота: 10 кГц
• Температура окружающей среды: 65 ° C
• Нет прекращения или требований к пространству

Вторая оценка включает следующую настройку. Детали были выбраны на основе значения общей емкости, номинального напряжения и допустимого тока, указанных в таблицах данных.Они также были выбраны с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, имеющими более высокие значения ESR, и пленочными конденсаторами, имеющими более низкие значения ESR, для подачи большего тока на пленочные конденсаторы.

1. Получите значения ESR из таблиц данных для деталей на основе конкретной используемой частоты. Частота, используемая в этом расчете, составляет 10 кГц.

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/attachments/726/KEM_A4075_ALS70_71.pdf

http: // www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/366/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Примечание : Не во всех таблицах данных указано СОЭ на используемой частоте, но имейте в виду, что при уменьшении частоты СОЭ увеличивается.

2. Используйте следующие уравнения, чтобы найти полное сопротивление конденсаторов, подключенных параллельно.

3. Используйте следующее уравнение, чтобы найти полное сопротивление банка.

4. Используйте следующие уравнения, чтобы найти ток через каждый конденсатор.

5. Вернитесь к таблице данных, чтобы узнать о текущих возможностях каждой детали, чтобы то, что помещается на деталь (расчетное значение), было меньше, чем то, что указано в таблице.

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/attachments/726/KEM_A4075_ALS70_71.pdf

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/366/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Все рассчитанные значения ниже текущих возможностей, перечисленных в таблицах данных, так что это хорошая комбинация частей.

В заключение, использование первых четырех конденсаторов (серии ALC70 и C4AE) приводит к слишком большому току на алюминиево-электролитических конденсаторах. При такой конфигурации эти детали будут нагреваться, и их срок службы будет намного короче, чем ожидалось. Вторая конфигурация (серии ALC70 и C4AE) — хорошее решение, и на срок службы деталей это не повлияет. Если требуются детали меньшего размера, поиск можно продолжить, пробуя различные значения / конфигурации.

Калькулятор расчета конденсатора однофазного двигателя

Однофазный двигатель Вычислитель конденсатора:

Введите входное напряжение, мощность двигателя в ваттах, КПД в процентах, частоту, затем нажмите кнопку расчета, вы получите требуемое значение емкости.

Формула для расчета конденсатора однофазного двигателя:

Изначально однофазный двигатель требует небольшого толчка ротора для вращения ротора с номинальной частотой вращения. Выбор подходящего конденсатора для однофазного двигателя действительно сложен, он может привести к запуску двигателя или нет.

Однофазная емкость C _(мкФ) в микрофарадах равна 1000 умноженному на произведение мощности P _(Вт) в ваттах и ​​КПД η, деленного на произведение напряжения V _(В) в квадрате вольт и частота F _(Гц) .Формула для расчета емкости конденсатора

C _(мкФ) = (P _(W) x η x 1000) / (V _(V) x V _(V) x f)

Посмотрите на формулу, требуемое значение емкости прямо пропорционально мощности двигателя. Следовательно, при увеличении размера двигателя размер емкости также будет увеличиваться.

Расчет номинального напряжения конденсатора:

Номинальное напряжение конденсатора равно произведению напряжения, измеренного на обоих концах основной обмотки, в вольтах, на корень из единицы и отношение витков n квадрат.

В _(К) = Vp √ (1 + n ² )

n равно отношению витков основной / вспомогательной обмотки. Вышеприведенная формула используется для определения приблизительного напряжения на конденсаторе.

Пример 1:

Рассчитайте требуемую номинальную емкость для однофазного двигателя, 220 В, 1 л.с., 50 Гц, 80% двигателя.

1 л.с. = 746 Вт.

Воспользуйтесь нашей формулой расчета емкости.

C _(мкФ) = 746 x 80 x 1000 / (220 x 220 x 50) = 24.66 мкФ.

Следовательно, двигателю мощностью 1 л.с. требуется емкость 24,66 мкФ для плавного пуска двигателя. Но на рынке можно получить 25 мкФ.

Диапазон напряжения конденсатора должен составлять 440 В мин.

Пример 2:

Таким же образом возьмем другой пример:

Рассчитайте пусковую емкость для однофазного вентилятора 70 Вт, 220 В, 50 Гц, КПД 85%.

C _(мкФ) = 70 x 80 x 1000 / (230 x 230 x 50) = 2,459 мкФ.ок. 2,5 мкФ.

Следовательно, вы можете проверить наш расчет с вашим вентилятором.

Диапазон напряжения конденсатора должен составлять 440 В мин.

Онлайн-расчет емкости последовательного соединения конденсатора

Калькуляторы и формулы для расчета последовательного включения конденсатора

Последовательное соединение конденсатора

Когда конденсаторы соединены последовательно, полный ток протекает через все конденсаторы.

Расчет последовательного включения конденсаторов

Чтобы рассчитать емкость, введите значения отдельных конденсаторов, разделенных секколоном.
Пример: 3.3; 12; 22

Экспоненты не допускаются. Вместо этого введите значения в подходящей единице измерения. Если вы введете все значения в нано-фарадах, результат также отобразится в нано-фарадах.

Калькулятор серии конденсаторов

---

Формулы для расчета общей мощности

Общая емкость последовательного соединения рассчитывается с использованием обратной величины отдельных конденсаторов. Отдельные обратные значения добавляются для расчета общей емкости.Итак, формула для трех последовательно соединенных конденсаторов:

\ (\ displaystyle \ frac {1} {C_ {ges}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} \)

Следующая формула может использоваться для расчета общей емкости двух последовательно соединенных конденсаторов.

\ (\ Displaystyle C_ {ges} = \ гидроразрыва {C_1 · C_2} {C_1 + C_2} \)

Эта страница полезна? да Нет Спасибо за ваш отзыв! Прошу прощения за это Как мы можем это улучшить? послать

---

Калькулятор емкости

Чтобы найти значение емкости конденсатора, введите значения заряда и напряжения в калькулятор емкости.

Калькулятор емкости рассчитывает емкость, способность накапливать заряд. Вы можете использовать этот калькулятор для расчета емкости как для последовательно, так и для параллельных пластинчатых конденсаторов.

Что такое емкость?

Емкость можно определить как

«Емкость — это способность компонента или схемы собирать и накапливать энергию в виде электрического заряда».

Емкость — это характеристика конденсатора, одной из трех важных частей цепи.Эффект емкости может быть использован в логических вентилях, источниках питания, ВЧ схемах и т. Д.

Единица измерения емкости в системе СИ — Фарад , но для удобства используются меньшие единицы, например микрофарады, нанофарады, пикофарады.

Помимо конденсаторов, могут быть уровни емкости в резисторах, катушках индуктивности, печатных схемах и т. Д.

Формула емкости

Уравнение, используемое для емкости:

Q = CV

В этом уравнении:

• Q — емкость
• C — емкость
• V — напряжение

Эта формула перестроена для вычисления емкости, например:

C = Q / V

Как рассчитать емкость?

Пример

Схема состоит из батареи на 9 вольт.В его конденсаторе хранится заряд 18 кулонов. Какая емкость у его конденсатора?

Решение:

Шаг 1: Определите значения.

Q = 18 C

V = 9 V

Шаг 2: Введите значения в приведенное выше уравнение емкости.

C = Q / V

C = 18/9

C = 2 фарада

Как увеличить емкость?

Анализируя уравнение емкости, мы можем узнать, как увеличить ее значение.

Размер сквозной пластины

Емкость прямо пропорциональна величине заряда. Таким образом, увеличивая размер пластин и, в свою очередь, увеличивая количество заряда, мы можем увеличить емкость.

Уменьшение напряжения

Поскольку емкость обратно пропорциональна напряжению, мы можем увеличить ее значение, если напряжение уменьшится.

Микроволны101 | Математика конденсаторов

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу о конденсаторах

Щелкните здесь, чтобы перейти к нашему калькулятору реактивного сопротивления

Ниже приведен индекс нашего математического обсуждения конденсаторов:

Емкостное реактивное сопротивление

Емкость ЛЭП (отдельная страница)

Фактор качества

Параллельно-пластинчатая емкость

Емкость листа

Резонанс конденсатора

Расчет емкости накопителя заряда (отдельная страница, новинка марта 2007 г.!

Эффект ESR конденсатора (отдельная страница, новинка февраля 2009 года!)

Емкостное реактивное сопротивление

Воспользуйтесь нашим калькулятором реактивного сопротивления, если вам интересна эта тема!

Емкостное реактивное сопротивление — это «воображаемое» полное сопротивление конденсатора, выраженное в омах.Обратите внимание на отрицательный знак, который означает, что на диаграмме Смита добавление последовательной емкости приводит к повороту коэффициента отражения против часовой стрелки. Это функция частоты.

Привет, Билл Гейтс, прежде чем мы продолжим работу с этой страницей, мы хотим сказать вам, что Microsoft Equation Editor 3.0 — отстой! Теперь давайте исправим эту формулу для более практичных единиц пикофарад и ГГц:

Фактор качества

Коэффициент качества — это мера того, насколько без потерь конденсатор:

Обратите внимание, что по мере увеличения частоты коэффициент качества всегда ухудшается (уменьшается).Положим уравнение в ГГц и пикофарады:

Таким образом, конденсатор на 1 пФ с сопротивлением в одну десятую Ом будет иметь добротность 159 на частоте 10 ГГц. Коэффициент рассеяния — это просто обратная величина добротности:

.

Рассеивание того же конденсатора 1 пФ на частоте 10 ГГц составит 0,6%.

Емкость с параллельными пластинами

Известная формула для конденсаторов с параллельными обкладками «бесконечного размера» приведена ниже. Большинство конденсаторов с параллельными пластинами ведут себя почти идеально, потому что их размеры (длина и ширина) намного больше, чем расстояние между пластинами.Обычно нет необходимости учитывать окаймляющие поля, если вы не работаете с очень маленькими конденсаторами (возможно, менее 1 пикофарада).

Это тот случай, когда микроволновая техника предпочитает метрическую систему, потому что диэлектрическая проницаемость свободного пространства всегда выражается в фарадах на метр, а не в фарадах на дюйм. Поскольку практические микроволновые схемы намного меньше метров и фарадов, мы перепишем формулу емкости, используя миллиметры и пикофарады:

Емкость листа

Листовая емкость — полезное упрощение формулы конденсатора, если вы всегда используете заданный диэлектрик и толщину для создания конденсаторов (например, на MMIC):

Таким образом, если вы работаете с литейным предприятием MMIC, предлагающим 2000 ангстрем (0.2 мкм) нитрид кремния (er = 7,5) для тонкопленочных конденсаторов, емкость листа:

7,5 x 0,00885 / 0,0002 = 332 пФ / мм ²

Если вы сконструируете конденсатор 100 x 100 микрон (0,1 x 0,1 мм), он будет иметь значение 3,3 пФ.

Резонансы конденсатора

Первый резонанс конденсатора — это последовательная резонансная частота. Что касается модели ниже, это частота, при которой емкостное реактивное сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление из-за L _S отменяются.

Последовательная резонансная частота (SRF)
Частота, при которой последовательная индуктивность конденсатора равна, но противоположна его емкости. Щелкните здесь для объяснения последовательного резонанса на нашей странице фильтров. Здесь конденсатор ведет себя как резистор низкого номинала (равный значению ESR).

Большинство производителей конденсаторов указывают последовательную резонансную частоту, а не индуктивность L _S . Чтобы определить L _S в нано-Генри, используйте следующее уравнение (исправлено 3 февраля 2006 г.!):

Параллельная резонансная частота (PRF)
Обычно это происходит на двойной частоте SRF.Щелкните здесь для объяснения параллельного резонанса на нашей странице фильтров. Обычно у вас нет никакого дела до эксплуатации конденсатора на или рядом с PRF, потому что в этом случае он действует как разомкнутая цепь!

На этом пока все!

Калькулятор коэффициента мощности

Калькулятор коэффициента мощности. Вычислить коэффициент мощности, полную мощность, реактивную мощность и емкость корректирующего конденсатора.

Калькулятор предназначен для образовательных целей.

Конденсатор коррекции коэффициента мощности должен быть подключен параллельно каждой фазной нагрузке.

При вычислении коэффициента мощности не различаются опережающие и запаздывающие коэффициенты мощности.

Расчет коррекции коэффициента мощности предполагает индуктивную нагрузку.

Расчет однофазной цепи

Расчет коэффициента мощности:

PF = | cos φ | = 1000 × P _(кВт) / ( V _(V) × I _(А) )

Расчет полной мощности:

| S _(кВА) | = В _(В) × I _(А) /1000

Расчет реактивной мощности:

Q _(кВАр) = √ ( | S _(кВА) | ² — P _(кВт) ² )

Расчет емкости конденсатора коррекции коэффициента мощности:

S _{с поправкой (кВА)} = P _(кВт) / PF _{с поправкой}

Q _{с поправкой (кВАр)} = √ ( S _{с поправкой (кВА)} ² — P _(кВт) ² )

Q _{c (кВАр)} = Q _(кВАр) — Q _{с поправкой (кВАр)}

C _(F) = 1000 × Q _{c (кВАр)} / (2π f _(Гц) × V _(V) ² )

Расчет трехфазной цепи

Для трех фаз со сбалансированной нагрузкой:

Расчет при межфазном напряжении

Расчет коэффициента мощности:

PF = | cos φ | = 1000 × P _(кВт) / ( √ 3 × V _{L-L (В)} × I _(A) )

Расчет полной мощности:

| S _(кВА) | = √ 3 × В _{L-L (В)} × I _(A) /1000

Расчет реактивной мощности:

Q _(кВАр) = √ ( | S _(кВА) | ² — P _(кВт) ² )

Расчет емкости конденсатора коррекции коэффициента мощности:

Q _{c (кВАр)} = Q _(кВАр) — Q _{с поправкой (кВАр)}

C _(F) = 1000 × Q _{c (кВАр)} / (2π f _(Гц) × V _{L-L (В)} ² )

Расчет с линейным напряжением

Расчет коэффициента мощности:

PF = | cos φ | = 1000 × P _(кВт) / (3 × V _{L-N (V)} × I _(A) )

Расчет полной мощности:

| S _(кВА) | = 3 × В _{L-N (В)} × I _(A) /1000

Расчет реактивной мощности:

Q _(кВАр) = √ ( | S _(кВА) | ² — P _(кВт) ² )

Расчет емкости конденсатора коррекции коэффициента мощности:

Q _{c (кВАр)} = Q _(кВАр) — Q _{с поправкой (кВАр)}

C _(F) = 1000 × Q _{c (кВАр)} / (3 × 2π f _(Гц) × V _{LN (V)} ² )

Калькулятор мощности ►

---

См.