Başlangıç ​​Kondansatörü Nasıl Çalışır? Temel Prensipler, Boyutlandırma ve Arıza Belirtileri

Bir başlatma kapasitörü 60 ila 120 derecelik bir faz kayması yaratarak çalışır Tek fazlı bir motorun yardımcı sargısındaki akım ile ana sargısındaki akım arasındaki. Bu faz kayması, rotoru döndürmek için yeterli başlangıç ​​torkunu üreten dönen bir manyetik alan üretir. Kapasitör, motor nominal hızının kabaca %75'ine ulaşana kadar yalnızca birkaç saniye devrede kalır ve daha sonra bir santrifüj anahtarla bağlantısı kesilir. Anahtar açılmazsa, kapasitör aşırı akım çeker ve IEC 60252-1'de açıklanan standart AC motor kapasitör tasarım ilkelerine göre tipik olarak birkaç dakika içinde hava tahliyesi yapar veya patlar.

ne Kapasitör Başlat Aslında öyle mi

Tek fazlı asenkron motorlar basit ve sağlamdır ancak doğaları gereği bir sınırlamaları vardır: kendi başlarına başlatma torku geliştiremezler. Alternatif akımla beslenen tek bir sargı, dönmeyen titreşimli bir manyetik alan üretir, böylece rotor hareketsiz kalır. Başlatma kapasitörü, yardımcı sargı veya başlatma sargısı olarak bilinen, kasıtlı olarak faz kaydırmalı ikinci bir sargı ekleyerek bu sorunu çözer.

Kapasitör devrede olduğunda, kapasitör boyutuna ve sarım tasarımına bağlı olarak, başlatma sargısındaki akımın ana sargıdaki akımı yaklaşık 60 ila 120 derece yönlendirmesini sağlar. Bu faz farkı, titreşimli alanı dönen bir alana dönüştürür, bu da rotor çubuklarında akımı indükler ve statik ataletin üstesinden gelmek ve rotoru hareket ettirmek için gereken torku üretir.

• Bir elektrik sağlar itmek sürekli güç yerine
• Yalnızca başlatma sırasında etkindir, genellikle 2 ila 5 saniye sürer
• Sürekli çalışma için değil, aralıklı çalışma için derecelendirilmiştir
• Tam hızda bir santrifüj anahtar veya potansiyel röle tarafından atlanır

Faz Kaymasının Arkasındaki Fizik

Bir kapasitörün neden faz kayması yarattığını anlamak için voltaj ve akım arasındaki ilişkiye bakmanız gerekir. Tamamen dirençli bir devrede gerilim ve akım aynı fazdadır. Endüktif bir devrede akım gerilimin gerisinde kalır. Kapasitif bir devrede akım voltajın önündedir. Motor sargısı endüktif olduğundan doğal olarak gecikmeye neden olur. Buna karşılık bir kapasitör, akımı kurşun voltajına zorlar.

Başlangıç sargısına seri olarak bir kondansatör yerleştirdiğinizde, kondansatör bir faz ilerleme cihazı . Başlangıç ​​sargısından akan akım, ana sargıdaki akımın kabaca 90 derece ilerisinde olur. Tam açı, kapasitörün ve sargının toplam empedansına bağlıdır. Pratik başlatma kapasitörleri için faz açısı 60 ila 120 derece aralığında kalır ve bu, kullanılabilir bir dönme alanı oluşturmak için yeterlidir.

Adım Adım Çalışma Sırası

Açılıştan tam hıza kadar sırayı takip edelim.

1. Güç, ana sargıya doğrudan AC hattından uygulanır. Ana sargı akım çekmeye başlar ve kendi manyetik alanını oluşturur.
2. Aynı zamanda, başlatma kapasitörü ve başlatma sargısının seri kombinasyonuna voltaj uygulanır.
3. Kapasitör hızla şarj olur ve başlangıç ​​sargısındaki akımı, ana sargı akımının yaklaşık 60 ila 120 derece ilerisinde olacak şekilde değiştirir.
4. İki sargı artık dönen bir manyetik alan üretiyor. Rotor hızla dönmeye ve hızlanmaya başlar.
5. Motor senkronize hızının kabaca %75'ine ulaştığında, santrifüj anahtarı açılır ve başlatma kapasitörünü devreden çıkarır.
6. Motor artık yardımcı sargının enerjisi kesilmiş haldeyken yalnızca ana sargısıyla çalışır. Dönen alan kalır çünkü tek sargı, rotor hareket ettiğinde dönüşü sürdürebilir.
7. Motor kapatıldığında, santrifüj anahtarı tekrar kapanır ve bir sonraki başlatma için başlatma devresini yeniden devreye alır.

Kritik bir ayrıntı: Başlatma kapasitörü aralıklı görev için tasarlanmıştır; yani başlatma başına yaklaşık 3 ila 5 saniyeden fazla enerji verilmemelidir. Devrede kalması durumunda dielektrik malzeme hızla ısınacaktır. Tipik bir 250V AC başlatma kapasitöründe, 10 saniyeden fazla bağlı kalmak iç sıcaklığın 85 santigrat dereceyi aşmasına neden olabilir, bu da şişmeye, havalandırmaya ve nihai arızaya yol açar.

Başlatma Kapasitörü ve Çalıştırma Kapasitörü: Temel Farklılıklar

Başlatma kapasitörleri ve çalıştırma kapasitörlerinin her ikisi de motor kapasitörleridir, ancak farklı işler gerçekleştirirler ve farklı standartlara göre derecelendirilirler. Aşağıdaki tablo temel farklılıkları özetlemektedir.

Kapasitans ve görev döngüsü en önemli iki farktır. Bir başlatma kapasitörü, yüksek başlatma torkunu sağlamak için daha fazla enerji depolar, ancak sürekli akımı kaldıracak şekilde tasarlanmamıştır. Çalıştırma kapasitörü daha az enerji depolar ancak sürekli olarak çalışır ve genellikle faz açısını iyileştirmek için tek bir sargıyla bağlanır. Başlatma kapasitörü yerine çalıştırma kapasitörü kullanmak, motoru başlatmak için yeterli tork üretmez. Çalıştırma kapasitörü yerine başlatma kapasitörü kullanmak, başlatma kapasitörü aralıklı görev için tasarlandığından dakikalar içinde onu yakacaktır.

Başlatma Kapasitörünün Boyutlandırılması

Doğru başlatma kapasitörünü seçmek bir mühendislik görevidir, ancak çoğu küçük tek fazlı motor için geçerli olan genel kurallar vardır.

Kapasite

Gerekli kapasitans, motorun kilitli rotor tork gereksinimine bağlıdır. Kaba bir kılavuz olarak, 120V/60Hz'de çalışan 1/2 beygir gücündeki bir motorun tipik olarak 200 ila 300 mikrofarad başlatma kapasitörüne ihtiyacı olacaktır. 1 beygir gücündeki bir motor 400 ila 500 mikrofarada ihtiyaç duyabilir. 1000 mikrofaradın üzerindeki değerler genellikle yalnızca 3 beygir gücü üzerindeki daha büyük motorlarda görülür.

Gerilim Değeri

Kapasitör voltaj değeri en az olmalıdır AC hat voltajının 1,5 katı . 230V'luk bir besleme için 370V veya 450V'luk bir kapasitör seçin. 115V'luk bir besleme için genellikle 250V'luk bir kapasitör yeterlidir. Çok düşük değere sahip bir kapasitör hemen arızalanmayabilir ancak dahili dielektrik gerilimine maruz kalacak ve kullanım ömrü önemli ölçüde kısalacaktır.

Hoşgörü

Standart başlatma kapasitörleri tipik olarak artı veya eksi %10 veya %20 toleransa sahiptir. Bazı üreticiler özel uygulamalar için artı veya eksi %5 belirtir. Bir kapasitörü değiştirirseniz, değiştirme kapasitansı orijinal değerin %10'u dahilinde olmalıdır. Orijinal kapasitansın %20'den fazla aşılması, başlatma torkunu artıracak ancak aynı zamanda başlatma sırasında çekilen akımı da artıracak ve bu da yardımcı sargının aşırı ısınmasına neden olabilir.

Bu değerler gösterge niteliğindedir ve motor etiketinin kontrol edilmesinin yerine geçmez. Özellikle kondansatörü değiştirirken daima motor üreticisinin tavsiyelerini doğrulayın. Değerler IEC 60252 ve NEMA MG1'deki tipik tasarım uygulamalarına dayanmaktadır.

Arıza İşaretleri ve Testleri

Bir başlatma kondansatörü aniden veya kademeli olarak arızalanabilir. Yaygın arıza işaretleri arasında motorun dönmeden uğultu, yanık kokusu, gözle görülür şişme veya havalandırma ve isim plakası değerinden önemli ölçüde daha düşük kapasitans okuyan bir kapasitör yer alır.

Multimetre ile test etme

1. Gücü kesin ve kapasitörün boşalması için en az 2 dakika bekleyin. Çoğu başlatma kapasitörünün şarjı boşaltan bir direnci vardır, ancak yine de bir boşaltma aleti kullanmalısınız.
2. Sayacı kapasitans moduna ayarlayın ve probları terminallere bağlayın.
3. Okumayı nominal değerle karşılaştırın. İşaretlenen kapasitansın %80'inin altındaki bir okuma, kapasitörün bozulmuş olduğunu gösterir.
4. Polarize olmayan bir başlatma kapasitöründe bir ohmmetre kullanıyorsanız kısa bir kısa devre ve ardından açık bir okuma görmelisiniz. Kalıcı olarak açık veya kısa devre yapmış bir okuma dahili hasara işaret eder.

Pratik bir not: Birçok başlatma kapasitörü elektrolitiktir ve zamanla kuruyabilir. Tipik yaşam beklentisi 4.000 ila 8.000 başlatma döngüsü , toplam çalışma saati değil, motorun çalışma sayısıdır. Bir motorun günde 5 kez çalıştırıldığı standart bir ev uygulamasında, 6.000 çevrimlik bir kapasitör 3 ila 4 yıl dayanabilir. Günde 50 başlatmalı ticari bir kompresörde aynı kapasitör 4 ila 5 ay içinde arızalanabilir. Bu nedenle kapasitörü uygulamanın görev döngüsüne göre eşleştirmeniz gerekir.

Ortak Uygulamalar

Başlatma kapasitörleri, yüksek başlatma torkunun gerekli olduğu çok çeşitli tek fazlı motor uygulamalarında kullanılır. En yaygın uygulamalar şunları içerir:

• Genellikle daha büyük ünitelerde potansiyel röleye sahip klima kompresörleri
• Çamaşır makinesi motorları, özellikle doğrudan tahrikli modellerde
• Tam basınç yüksekliğine karşı çalışan su pompaları ve kuyu pompaları
• Ağır bıçaklı öğütücüler ve küçük ağaç işleme makineleri
• Ağır bir kapıyı hareketsiz durumdan kaldırması gereken garaj kapısı açıcıları
• Önemli kanal direncine sahip fanlar ve üfleyiciler

Bu uygulamaların her birinde motor sıfır hızda önemli bir yükle karşı karşıyadır. Bir kompresör, soğutucu tarafı basınç altında olduğundan harekete karşı koyar. Bir çamaşır makinesi tamburu su ve ıslak giysilerle doldurulur. Bir pompa suya daldırılır. Başlatma kapasitörü, bu motorlara her şeyin hareket etmesini sağlayacak ekstra itme kuvveti sağlar.

Güvenlik ve Kullanım Notları

Kondansatörler, güç kesildikten sonra bile enerjiyi depolar. Bir başlatma kapasitörü tehlikeli bir yükü birkaç dakika boyunca tutabilir. Dokunmadan önce her zaman uygun değerde bir dirence sahip bir kondansatörün veya yalıtımlı saplı bir tornavidanın yükünü boşaltın. Kapasitörün tamamen deşarj olduğundan emin olmadan terminalleri asla metal bir nesneyle kısa devre yaptırmayın.

Ayrıca güvenlik havalandırmalı kapasitörler kullanın. Havalandırmalı bir kapasitör, bir arıza sırasında patlamak yerine iç basıncı güvenli bir şekilde serbest bırakabilen bir kapasitördür. Bu, kompresör kabinleri ve çamaşır makinesi gövdeleri gibi kapalı ekipmanlarda önemlidir.

Pratik bir not: Eğer kapasitör görsel olarak hasar görmüşse, örneğin üst kısmı şişmişse, onu yeniden kullanmaya çalışmayın. Karşılaştırılabilir kapasitans, voltaj, sıcaklık değeri ve terminal konfigürasyonuna sahip yeni bir üniteyle değiştirin.

Sıkça Sorulan Sorular

Başlatma kapasitörünün bağlantısı asla kesilmezse ne olur?

Kondansatör devrede kalır ve akım çekmeye devam eder. Aralıklı çalışma için tasarlandığından dahili elektrolit veya film hızla ısınır. Birkaç saniye içinde iç basınç yükselir, havalandırma deliği açılır ve kapasitör arızalanır. Bazı durumlarda motor, daha yüksek bir akım çekişiyle ve önemli bir tork titreşimiyle çalışmaya devam edebilir.

Bir motor başlatma kondansatörü olmadan çalışabilir mi?

Düşük başlatma yüküne sahip küçük bir motor için, bazen motor elle döndürülerek veya özel bir başlatma kontrolüyle çalıştırılabilir. Ancak genel durumda, başlatma kapasitörü olmayan tek fazlı bir motor, dönen bir alan oluşmadığından basitçe uğultu yapar.

Bir başlatma kondansatörü ne kadar dayanır?

Yaşam, çalışma saatleriyle değil, başlatma döngüleriyle ölçülür. Tipik bir başlatma kapasitörünün ömrü 4.000 ila 8.000 başlatmadır. Günde 8 kez çalışan bir ev tipi klimada bu süre 1,5 ila 2,5 yıl olabilir. Günde 50 başlatma olan bir ticari ünitede bu süre yalnızca 3 ila 5 ay olabilir.

Sorunun motorda değil de başlatma kondansatöründe olup olmadığını nasıl anlayabilirim?

Güç uygulanırken motor milini elle veya küçük bir kolla döndürmeyi deneyin. Motor hemen dönmeye başlarsa kapasitör arızalı olabilir. Dönme desteğine rağmen hala uğultu sesi çıkarıyorsa sorun başlatma anahtarında, sargıda veya kapasitörde olabilir. Kondansatörü bir metre ile ölçmeniz gerekir.

Daha fazla başlatma torku elde etmek için daha büyük bir başlatma kapasitörü kullanabilir miyim?

Kapasitansın orijinal değerin yaklaşık %20 üstüne kadar arttırılması torku artırabilir, ancak aynı zamanda başlatma sargısındaki akımı ve ısıyı da artırarak motor ömrünü kısaltır. Nominal değerin %30 üzerine çıkmak, birkaç çalıştırmada sargının aşırı ısınmasına neden olabilir.

230V motor için hangi voltaj kapasitörüne ihtiyacım var?

Güvenli seçim 370V veya 450V dereceli bir kapasitördür. Kural, kapasitör voltaj değerinin her zaman hat voltajının en az 1,5 katı olması gerektiğidir.

Sert başlatma kiti ile başlatma kapasitörü arasındaki fark nedir?

Sert başlatma kiti, kompresöre daha güçlü bir başlatma desteği sağlamak için tipik olarak bir başlatma kapasitörünü bir potansiyel röleyle birleştirir. Çalıştırma sırasında yük altında olan kompresörler için tasarlanmıştır. Düz başlatma kapasitörü, daha küçük motorlarda yaygın olan bir santrifüj anahtarla çalışır.

Özet

Başlatma kapasitörü, motorun yardımcı sargısındaki akımı geçici olarak değiştirerek, dönen bir manyetik alan oluşturarak motorun başlatma torku geliştirebilmesini sağlayarak çalışır. Motor tam hızın yaklaşık %75 ila 80'ine ulaştığında santrifüj anahtarının çıkardığı kısa ömürlü bir bileşendir.

Başlıca pratik çıkarımlar şunlardır:

• Aralıklı görev için tasarlanmış bir kapasitör kullanın ve kapasitans ile voltajı doğru şekilde eşleştirin.
• Başlatma kapasitörünü asla çalıştırma kapasitörüyle değiştirmeyin.
• Yaygın arıza işaretlerini inceleyin: uğultu, şişme, havalandırma ve düşük kapasitans okumaları.
• Kullanmadan önce daima kapasitörleri boşaltın.

Bu kurallara uyarak motorunuzun ömrünü uzatacak ve en yaygın kondansatör kaynaklı arızalardan kaçınacaksınız.