ru
Основы поликонденсаторов: прямой ответ перед подробностями
Поликонденсатор — это металлизированный полипропиленовый пленочный конденсатор, созданный для обеспечения плавной работы двигателя переменного тока после его запуска, поэтому его обычно продают и устанавливают в качестве Рабочий конденсатор . Диэлектрик из полипропиленовой пленки обеспечивает низкие диэлектрические потери, стабильную емкость при перепадах температуры и свойство самовосстановления, которое позволяет ему выдерживать кратковременные скачки напряжения, не выходя из строя. С практической точки зрения, когда техник открывает корпус двигателя кондиционера, скважинного насоса или потолочного вентилятора и обнаруживает круглый или овальный компонент в металлической банке, подключенный к двум клеммам двигателя, эта часть почти всегда представляет собой полипленочный рабочий конденсатор номиналом где-то от 1,5 до 100 микрофарад.
Остальная часть этого руководства посвящена конструкции, номинальным характеристикам, общим номерам деталей, логике выбора, симптомам неисправности, этапам тестирования и правилам установки, которые обеспечивают срок службы замененного конденсатора. Любой, кто ищет конденсаторы для систем отопления, вентиляции и кондиционирования, охлаждения, насосов или обычных однофазных двигателей, найдет сравнительные таблицы и контрольный список для устранения неполадок полезными как для принятия решения о покупке, так и для обслуживания на местах.
Как внутри банки устроен поликонденсат
Снимите алюминиевый или пластиковый корпус, и каждый поликонденсатор представляет собой, по сути, плотно намотанный рулон тонкой полипропиленовой пленки с металлическим слоем, нанесенным в вакууме непосредственно на его поверхность. Эта металлизация, обычно цинк или сплав цинка с алюминием толщиной всего несколько сотен нанометров, действует как электрод. Две такие металлизированные пленки наматываются вместе со смещением металлических слоев в противоположных направлениях, затем сжимаются, подвергаются термофиксации и оснащаются наконечниками для распыления на концах, которые соединяются с внешними выводами или контактами быстрого соединения.
Почему полипропилен превосходит старые диэлектрические материалы
В конденсаторах более старых моделей использовались бумажные или смешанные бумажно-пленочные диэлектрики, пропитанные маслом, которые быстрее разлагались под воздействием тепла и влажности. Полипропиленовая пленка имеет гораздо меньшую скорость поглощения влаги и более стабильную диэлектрическую проницаемость, что означает, что значение емкости меньше дрейфует при повышении окружающей температуры от прохладного весеннего утра до температуры 45 градусов по Цельсию в конденсаторном блоке на крыше в середине лета. Эта стабильность является основной причиной того, что полипропилен стал стандартной пленкой для конденсаторов двигателей, начиная с конца двадцатого века, и с тех пор остается доминирующим.
Объяснение механизма самовосстановления
Если микроскопическое слабое место в диэлектрической пленке разрушается под действием напряжения, образующаяся крошечная дуга испаряет тонкий слой металла, непосредственно окружающий это место. Это изолирует неисправность за доли секунды, и конденсатор продолжает работать с незначительной потерей активной площади. Бумаго-масляные конденсаторы, выпускавшиеся десятилетия назад, не имели этой особенности, и отчасти поэтому они выходили из строя более резко и чаще, чем современные полиэфирные блоки.
Электрические характеристики, которые действительно важны при покупке
Четыре цифры на этикетке определяют, будет ли поликонденсатор правильно работать в данной цепи двигателя: значение емкости, номинальное напряжение, допуск и температурный класс. Любая из этих ошибок сокращает срок службы или, в случае с номинальным напряжением, может привести к вздутию корпуса и выходу воздуха в течение нескольких недель.
| Поле | Общий диапазон | Почему это важно |
|---|---|---|
| Емкость | От 1,5 до 100 микрофарад | Устанавливает сдвинутый по фазе ток, который поддерживает напряжение на вспомогательной обмотке. |
| Номинальное напряжение | 370 В переменного тока или 440 В переменного тока | Должно превышать пиковое линейное напряжение, которое будет видеть цепь двигателя. |
| Толерантность | Плюс-минус 5 процентов, иногда 6 процентов. | Поддерживает рабочий ток в пределах проектного окна производителя двигателя. |
| Температурный класс | От минус 40°С до 70°С или до 85°С. | Определяет живучесть в тесных, плохо вентилируемых моторных отсеках. |
Распространенной ошибкой является предположение, что более высокое номинальное напряжение всегда можно безопасно заменить. А Конденсатор на 370 В можно заменить на блок на 440 В той же емкости. без проблем, поскольку деталь с более высоким рейтингом просто имеет более толстую пленку и больший запас. Обратная замена неприемлема, поскольку конденсатор на 370 В, установленный там, где указано напряжение 440 В, будет подвергаться повторяющимся перенапряжениям и рано выйдет из строя.
Конструкции однофазных двигателей и почему для каждой из них нужна разная установка конденсаторов
Не каждый однофазный асинхронный двигатель использует рабочий конденсатор одинаково, и понимание четырех распространенных конструкций двигателей объясняет, почему номера деталей конденсаторов так сильно различаются в зависимости от марки оборудования, даже если номинальная мощность выглядит одинаково.
PSC Motors: постоянный разделительный конденсатор
В двигателе PSC одиночный конденсатор постоянно подключен к цепи вспомогательной обмотки, с момента подачи питания на двигатель и при непрерывной работе. Это самая простая и распространенная конструкция двигателей вентиляторов, двигателей вентиляторов конденсатора и многих двигателей насосов меньшего размера. Поскольку конденсатор постоянно остается в цепи, значение его емкости выбирается как компромисс между достаточным пусковым моментом и эффективным рабочим током, поэтому двигатели PSC обычно имеют скромный пусковой момент по сравнению с двигателями, в которых используется специальный пусковой конденсатор.
Двигатели CSIR: конденсаторный пуск, индукционный запуск
В двигателе CSIR используется пусковой конденсатор и центробежный переключатель или электронное реле, которое отключает пусковой конденсатор, когда двигатель достигает примерно 75 процентов полной скорости. После отключения двигатель работает только на основной обмотке, без рабочего конденсатора в цепи. Такая конструкция распространена в воздушных компрессорах и некоторых холодильных компрессорах, которым требуется высокий пусковой момент, но не требуется конденсатор для поддержания полной эффективности работы.
Двигатели CSCR: запуск конденсатора, работа конденсатора
Двигатель CSCR сочетает в себе оба типа конденсаторов: пусковой конденсатор для начального скачка крутящего момента, отключаемый реле после запуска, и отдельный рабочий конденсатор, который остается в цепи на протяжении всего времени работы двигателя. Такая конструкция встречается в большинстве компрессоров бытовых кондиционеров и более крупных насосных двигателей, и она объясняет, почему техник часто находит два разных конденсатора или один пусковой узел с двойным номиналом внутри одного и того же оборудования.
Двигатели с экранированными полюсами: вообще без конденсатора
Небольшие двигатели с экранированными полюсами, часто используемые в вентиляторах с низким крутящим моментом, таких как вытяжные вентиляторы для ванных комнат, генерируют фазовый сдвиг, используя закороченную медную петлю вокруг части статора, а не какой-либо конденсатор. Эти двигатели упоминаются здесь главным образом для того, чтобы технический специалист не искал несуществующий рабочий конденсатор на этом типе двигателя.
Стандартные значения емкости и почему производители редко от них отходят
Рабочие конденсаторы производятся с ограниченным набором стандартных шагов емкости, а не с произвольным непрерывным диапазоном, что обеспечивает предсказуемость цепочек поставок и позволяет предприятию иметь на складе управляемое количество номеров деталей. Наиболее распространенные однопроходные значения включают 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 5, 6, 7,5, 10, 12,5, 15, 17,5, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 и 100 микрофарад. Двойные значения создаются путем объединения двух этих стандартных одиночных значений в один случай, при этом большее значение всегда указывается первым, например 40 плюс 5, 45 плюс 7,5 или 55 плюс 7,5 микрофарад.
Такая ступенчатая структура существует потому, что производители двигателей проектируют вспомогательную обмотку на основе ближайшей стандартной емкости, а не на основе точного расчетного значения, поскольку разница в производительности, скажем, между 34,7 и 35 микрофарадами на практике не имеет смысла. Предприятие, которое стандартизирует свое оборудование для нескольких распространенных моделей двигателей, обычно может покрыть большую часть потребностей в замене, имея в наличии от восьми до двенадцати комбинаций емкости и напряжения.
Что происходит с электрической точки зрения, когда емкость неправильная
Понимание основных электрических взаимосвязей помогает объяснить, почему даже небольшое отклонение от заданной емкости оказывает реальное, измеримое влияние на поведение двигателя, а не чисто теоретическое.
Недостаточная емкость
Когда установленная емкость ниже указанной, фазовый угол между токами основной и вспомогательной обмотки сужается, создавая более слабое вращающееся магнитное поле. Практический результат — снижение пускового момента, двигатель, который плохо работает под нагрузкой, более высокий рабочий ток, поскольку двигатель работает усерднее, чтобы обеспечить ту же механическую мощность, и повышенная рабочая температура как в обмотках двигателя, так и в самом конденсаторе.
Негабаритная емкость
Конденсатор слишком большого размера увеличивает ток через вспомогательную обмотку сверх расчетного предела. В краткосрочной перспективе это может привести к несколько более высокому пусковому моменту, поэтому у некоторых технических специалистов возникает соблазн установить большее значение для двигателя с трудным запуском. Однако постоянное превышение номинальных значений приводит к тому, что вспомогательная обмотка нагревается сильнее, чем рассчитан ее класс изоляции, что сокращает срок службы обмотки двигателя, даже если сам конденсатор выживет.
Реактивная мощность и потребление тока
Емкостное реактивное сопротивление уменьшается по мере увеличения емкости, а это означает, что конденсатор большего размера позволяет большему току протекать через ветвь вспомогательной обмотки при том же приложенном напряжении. Именно эта взаимосвязь объясняет, почему номинальное напряжение и емкость не могут учитываться независимо друг от друга во время выбора и почему удвоение значения емкости никогда не является безопасным решением, даже если корпус физически подходит к монтажному кронштейну.
СВВ60 и СВВ61: сравнение двух семейств поликонденсаторов
Любой, кто ищет в каталогах запчастей полигональный конденсатор, встретит два очень похожих обозначения: CBB60 и CBB61. Оба представляют собой металлизированные полипропиленовые пленочные конденсаторы, изготовленные в соответствии с одним и тем же общим китайским национальным стандартом, но они предназначены для разных работ.
CBB60: Однозначный рабочий конденсатор
Устройства CBB60 имеют одно значение емкости и постоянно подключаются ко вспомогательной обмотке однофазного асинхронного двигателя. Они чаще всего встречаются в холодильных компрессорах, вытяжных вентиляторах и небольших насосах. Типичные корпуса представляют собой круглые алюминиевые банки с осевыми или радиальными выводами, размер которых соответствует монтажному кронштейну двигателя.
CBB61: Рабочий конденсатор двойного номинала
Конденсаторы CBB61 выполнены в виде двух конденсаторов в одном корпусе, чаще всего имеют общую маркировку, например, 35,5 микрофарад или 45,7,5 микрофарад. Эта двойная конструкция является стандартной для конденсаторных установок центрального кондиционирования воздуха, где одна секция обслуживает двигатель компрессора, а другая — двигатель вентилятора конденсатора. Замена неисправного CBB61 двумя отдельными блоками CBB60 с совпадающими индивидуальными значениями является приемлемым решением, когда точная замена двойного значения недоступна, при условии, что оба новых конденсатора имеют одинаковое или более высокое номинальное напряжение.
| Особенность | CBB60 | CBB61 |
|---|---|---|
| Емкость sections | Один | Два (двойной ход) |
| Типовые терминалы | 2 лида или 2 вкладки | 3 вкладки (обычная, гермафродитная, веерная) |
| Типичное применение | Один двигатель: насос, вентилятор, компрессор. | Центральный воздушный конденсатор: компрессор плюс вентилятор |
Правильное чтение маркировки клемм на двухходовом конденсаторе
Двойные конденсаторы CBB61 помечают свои три выступа буквами, которые непосредственно соответствуют электрической схеме, напечатанной на панели доступа к оборудованию, и их перепутывание во время замены является одной из наиболее частых ошибок, о которых сообщают специалисты по обслуживанию.
| Маркировка | означает | Подключается к |
|---|---|---|
| C | Общий | Общее подключение со стороны сети для обеих секций конденсаторов |
| ГЕРМ | Герметичный компрессор | Увеличенная емкостная секция, питающая двигатель компрессора. |
| ФАН | Вентиляторный двигатель | Меньшая емкостная секция, питающая двигатель вентилятора конденсатора. |
Изменение местами соединений HERM и FAN на двухходовом конденсаторе не всегда приводит к немедленному разрушению конденсатора, но оно подает неправильное значение емкости на каждый двигатель, что обычно проявляется в том, что компрессор с трудом запускается, или двигатель вентилятора, который вращается медленнее, чем обычно. Сфотографировать исходную проводку перед тем, как что-либо отсоединить, остается самой простой защитой от этой ошибки.
Оценка качества поликонденсатов перед установкой
Не все конденсаторы, продаваемые под одним и тем же обозначением CBB60 или CBB61, работают одинаково, поскольку качество корпуса, толщина пленки и качество изготовления клемм различаются у разных производителей. Несколько визуальных и физических проверок помогут отличить надежную деталь от той, которая может выйти из строя раньше времени.
- Корпус должен ощущаться твердым и не прогибаться при аккуратном нажатии в центре плоской верхней части, поскольку мягкая или гибкая верхняя часть часто означает более тонкий алюминий и меньшую устойчивость к давлению перед вентиляцией.
- Напечатанная маркировка должна быть четкой и устойчивой к размазыванию, поскольку блеклая или некачественная печать иногда связана с углами, срезанными на других этапах производства.
- Клеммные выступы или подводящие провода должны иметь прочное, неподвижное соединение с корпусом без видимых зазоров или ослаблений у основания.
- Монтажная шпилька или кронштейн, если он имеется, не должны иметь сорванной резьбы или погнутого металла в результате предыдущего обращения.
- Вес должен соответствовать заявленной емкости и размеру корпуса; Конденсатор, который кажется необычно легким для своего номинального значения в микрофарадах, может содержать меньше внутренней пленки, чем ожидалось.
Где в повседневном оборудовании появляются рабочие конденсаторы
- Конденсаторные блоки центрального кондиционирования, работающий компрессор и двигатель вентилятора наружного блока.
- Наружные блоки сплит-системы с тепловым насосом
- Холодильные компрессоры в холодильных камерах и коммерческих морозильниках
- Погружные и струйные скважинные насосы
- Потолочные вентиляторы, коробочные вентиляторы и вытяжные вентиляторы.
- Воздушные компрессоры, используемые в мастерских и небольших промышленных предприятиях.
- Моторы для циркуляционных насосов для бассейнов и спа
- Двигатели открывания гаражных ворот и другое оборудование с однофазными асинхронными двигателями
В каждом из этих случаев работа поликонденсатора одна и та же: сместить фазу тока, протекающего через вспомогательную обмотку двигателя, чтобы двигатель создавал постоянное вращающееся магнитное поле вместо слабого пульсирующего. Без рабочего конденсатора правильного размера двигатель с постоянными раздельными конденсаторами потребляет больше тока, нагревается и производит заметно меньший крутящий момент.
Выбор правильного сменного конденсатора шаг за шагом
- Прочтите паспортную табличку двигателя или этикетку старого конденсатора, отметив емкость в микрофарадах и номинальное напряжение в вольтах переменного тока.
- Соответствующая емкость в пределах заявленного допуска; не округляйте до имевшегося значения без предварительной проверки окна допуска.
- Соответствовать или превышать номинальное напряжение; Замена на 440 В всегда приемлема, если было указано 370 В, и никогда наоборот.
- Убедитесь, что размеры корпуса и тип клемм соответствуют существующему монтажному кронштейну и жгуту проводов без приложения усилий к соединениям.
- Проверьте номинальную температуру окружающей среды в зависимости от места установки, особенно для оборудования, установленного на крыше или чердаке, которое подвергается сильному нагреву.
- При замене двухпроводного CBB61 убедитесь, что значения емкости и маркировка клемм (общий, гермо, вентилятор) точно соответствуют схеме подключения.
Покупка емкости чуть выше спецификации иногда делается намеренно техническими специалистами, пытающимися компенсировать использование более старого и менее эффективного двигателя, но такая практика увеличивает рабочий ток и может сократить срок службы обмотки двигателя. Это не является заменой правильного выбора размера, и его следует рассматривать только в соответствии с документированными рекомендациями производителя оригинального оборудования.
Распознавание неисправного рабочего конденсатора до того, как он зацепит двигатель
Поликонденсаторы редко выходят из строя без предупреждающих знаков. Наблюдение за следующими симптомами позволяет выявить большинство неисправностей до того, как они приведут к полной остановке двигателя или затрудненному запуску компрессора.
Физические предупреждающие знаки
Исправный корпус поликонденсатора плоский сверху и снизу. Любой выпуклость, вздутие или корпус, который заметно раскололся на месте предохранительного отверстия, указывает на повышение внутреннего давления из-за газов, разрушающих диэлектрик, и деталь следует заменить независимо от того, показывает ли она по-прежнему правдоподобное значение емкости. Утечка темного маслянистого остатка на основании, присутствующего на некоторых старых или некачественных устройствах, является еще одним явным сигналом о замене.
Предупреждающие знаки производительности
- Мотор гудит, но не вращается или вращается только после подталкивания рукой.
- Компрессор или двигатель вентилятора неоднократно отключают тепловую перегрузку.
- Запуск занимает заметно больше времени, чем раньше, или мотоцикл быстро включается и выключается.
- Измеримое значение емкости отклонилось более чем на 10 процентов ниже указанного значения.
Проверка подозрительного конденсатора с помощью мультиметра
Прежде чем прикасаться к любому конденсатору, безопасно разрядите его, используя изолированный провод резистора или инструмент для разрядки конденсатора, поскольку рабочий конденсатор может сохранять значительный заряд даже после отключения оборудования. После разряда установите цифровой мультиметр с функцией измерения емкости на соответствующий диапазон микрофарад и подключите выводы к клеммам конденсатора.
Конденсатор в пределах допуска будет показывать показания примерно в пределах 5–6 процентов от указанного значения. Показания значительно ниже этикетки, особенно если емкость ниже 70 процентов от номинальной, указывают на то, что конденсатор потерял внутреннюю металлизированную поверхность и его следует заменить. Нулевое значение или разомкнутая цепь указывает на полностью неисправный блок, тогда как показания, которые не стабилизируются или постоянно дрейфуют, часто сигнализируют о частичном внутреннем коротком замыкании.
Правила установки, которые продлевают срок службы
Ориентация монтажа имеет меньшее значение, чем большинство людей думают для поликонденсатора, но безопасность монтажа имеет большое значение. Конденсатор, который слабо вибрирует относительно корпуса компрессора, в течение нескольких месяцев изнашивается свинцовая изоляция, что в конечном итоге приводит к короткому замыканию. Закрепление его в заводском кронштейне или аналогичном зажиме исключает неисправности, связанные с вибрацией, из списка распространенных проблем.
Соединения проводов должны быть чистыми, герметичными и не иметь коррозии, особенно на плоских клеммах, используемых в конденсаторных установках HVAC, подвергающихся воздействию влажности наружного воздуха. Ослабленное или корродированное лопастное соединение создает сопротивление в месте соединения, генерирует локальное тепло и может имитировать симптомы неисправного конденсатора, даже если сам конденсатор в порядке. Диэлектрическая смазка на быстроразъемных клеммах в прибрежных районах или в климате с высокой влажностью — это простая привычка, которая значительно снижает количество обратных вызовов, связанных с коррозией.
Безопасное обращение и процедура разрядки перед работой с конденсатором
Рабочий конденсатор хранит электрический заряд, который может сохраняться в течение длительного времени после отключения питания оборудования, а пропуск этапа разрядки является распространенной причиной сильного удара током во время обычного технического обслуживания.
- Отключите питание от разъединителя или выключателя оборудования, а не только от термостата или контрольного переключателя, и убедитесь в отсутствии напряжения с помощью мультиметра, прежде чем прикасаться к какой-либо проводке.
- Используйте провод резистора с изолированной ручкой, обычно резистор в диапазоне от 20 000 до 25 000 Ом, рассчитанный на мощность не менее 2 Вт, и прикоснитесь к обоим проводам к клеммам конденсатора на несколько секунд.
- Для двухходовых конденсаторов разряжайте каждую пару клемм отдельно, поскольку разряд одной секции не приводит к автоматическому разряду другой.
- Проверьте разряд с помощью мультиметра, настроенного на постоянное напряжение, подтвердив показания, близкие к нулю, прежде чем отсоединять провода или напрямую обращаться с клеммами.
- Избегайте замыкания клемм напрямую с помощью металлической отвертки, так как это создает неконтролируемую искру и может привести к повреждению поверхности клемм.
Эта процедура занимает менее минуты, и ее следует рассматривать как фиксированный шаг при любой замене конденсатора, тестировании или устранении неисправностей двигателя, а не как дополнительную меру предосторожности, предназначенную только для конденсаторов большей емкости.
Хранение запасных конденсаторов, чтобы они были готовы при необходимости
Предприятия, на которых имеются запасные конденсаторы для быстрого ремонта оборудования, должны хранить их в вертикальном положении, в сухом месте, вдали от прямых солнечных лучей и вдали от любых источников постоянной вибрации, например, непосредственно на работающем компрессоре или насосе. Резкие перепады температур во время хранения, особенно повторяющиеся циклы между холодным неотапливаемым складским помещением и теплым цехом, могут ускорить старение уплотнения на конце распылителя, даже если конденсатор не используется.
Конденсатор, пролежавший на хранении несколько лет, заслуживает быстрой проверки емкости с помощью мультиметра перед установкой, поскольку диэлектрическая пленка может испытывать незначительный дрейф характеристик в течение длительных периодов простоя, даже если конденсатор не находится под напряжением. Это простая привычка, позволяющая избежать установки бракованной детали в только что обслуженное оборудование.
Факторы окружающей среды, которые сокращают или продлевают срок службы конденсаторов
Тепло является крупнейшим фактором, сокращающим срок службы поликонденсата. Как правило, согласно данным по проектированию пленочных конденсаторов, каждые 10 градусов Цельсия повышения рабочей температуры выше номинального максимума примерно вдвое сокращают ожидаемый срок службы. Вот почему конденсаторы, установленные непосредственно на горячем корпусе компрессора или внутри плохо вентилируемого конденсаторного шкафа на крыше, выходят из строя раньше, чем идентичная деталь, установленная с зазором для воздушного потока в несколько сантиметров.
Влажность играет второстепенную роль, в основном за счет ускорения коррозии клеммных соединений, а не за счет разрушения самого пленочного диэлектрика, поскольку полипропилен поглощает очень мало влаги по сравнению со старыми бумажными диэлектриками. Частая езда на велосипеде, обычная для насосов и холодильного оборудования, которое запускается и останавливается много раз в день, также увеличивает совокупное тепловое напряжение на краях пленки каждый раз, когда пусковой ток проходит через конденсатор во время запуска двигателя.
Практический контрольный список технического обслуживания для предприятий и сервисных групп
| Тип оборудования | Визуальная проверка | Емкость Check |
|---|---|---|
| Бытовой конденсатор переменного тока | Каждый весенний стартап | Ежегодно |
| Коммерческое охлаждение | Ежемесячно | Каждые 6 месяцев |
| Насосы для колодцев и бассейнов | Каждые 3 месяца | Ежегодно |
Хранение небольшого запаса наиболее распространенных комбинаций емкостей и напряжений, особенно значений двойного цикла, используемых во всем парке конденсаторов предприятия, существенно сокращает время простоя оборудования по сравнению с заказом замены только после возникновения сбоя.
Полипленка в сравнении с другими типами диэлектриков, используемыми в конденсаторах
Рабочие конденсаторы сегодня почти всегда представляют собой полипропиленовую пленку, но стоит понять, чем она отличается от других семейств диэлектриков, которые встречаются в других частях электрооборудования, поскольку путаница между типами конденсаторов распространена среди тех, кто новичок в обслуживании оборудования.
