Awaria kondensatorów w obwodzie sprężarki klimatyzatora nie jest tak rzadka. Dlaczego potrzebujemy kondensatora i dlaczego on tam jest?
Klimatyzatory domowe o małej mocy są zasilane głównie przez sieć jednofazowa 220 V. Najczęstsze silniki stosowane w klimatyzatorach o takiej mocy są asynchroniczne z uzwojeniem pomocniczym, nazywa się je dwufazowe silniki elektryczne lub kondensator.
Klimatyzacja, która nie działa w upalny letni dzień, jest bardzo denerwująca, a nawet potencjalnie niebezpieczna. Jeśli możesz stwierdzić, że sprężarka może zostać naprawiona przez wymianę kondensatora, jest to prosty proces, aby go wyeliminować. Musisz jednak upewnić się, że masz prawidłowy rozmiar kondensatora. Jeśli wybierzesz zbyt duży lub mały, skraplacz będzie się palił i może rozpylić znajdujący się w nim płyn na inne elementy klimatyzatora. Na szczęście istnieją trzy sposoby określenia wielkości skraplacza dla Twojej sprężarki.
Wybierz odpowiedni rozmiar skraplacza, aby naprawić klimatyzator. Zapoznaj się z instrukcją obsługi klimatyzatora, aby dowiedzieć się, czy zawiera on wymagany rozmiar kondensatora. Jeśli tak nie jest, skontaktuj się z producentem i zapytaj, jakiego rozmiaru potrzebuje.
W takich silnikach oba uzwojenia są nawijane tak, że ich bieguny magnetyczne znajdują się pod kątem 90 stopni. Uzwojenia te różnią się między sobą liczbą zwojów i prądy znamionowe, odpowiednio, i wewnętrzny opór. Ale jednocześnie są tak zaprojektowane, aby podczas pracy miały taką samą moc.
Obwód jednego z tych uzwojeń, którego producenci nazywają początkowym (rozruchowym), obejmuje kondensator roboczy, który jest stale w obwodzie. Kondensator ten nazywany jest również przesunięciem fazowym, ponieważ przesuwa fazę i tworzy okrągłe wirujące pole magnetyczne. Uzwojenie robocze lub główne jest podłączone bezpośrednio do sieci.
Pomnożyć wzmacniacze pełnego obciążenia przez 2, podzielić tę liczbę przez napięcie zasilania. Wzmacniacz o pełnym obciążeniu i napięcie zasilania można znaleźć w instrukcji obsługi. Możesz zaokrąglić lub obniżyć o 10 procent, aby dopasować liczbę dostępną dla wielkości kondensatora. Pomnóż moc roboczą silnika przez współczynnik mocy w tabeli 1 zawartej w poniższym Zasobie. Daje to dokładną wielkość wymaganego kondensatora.
Kondensatory są jednymi z najważniejszych elementów pasywnych, które pomagają w wykonywaniu szerokiej gamy kombinacji napięć i prądów w zasilaczach. Chociaż każdy typ kondensatora przechowuje energia elektrycznatechnologia dielektryczna odgrywa kluczową rolę w wyborze kondensatora do konkretnego zastosowania.
Kondensator roboczy jest na stałe podłączony do obwodu uzwojenia, przez który przepływa prąd równy bieżącemu w uzwojeniu roboczym. Kondensator rozruchowy jest podłączony w momencie rozruchu sprężarki - nie dłużej niż 3 sekundy (w nowoczesnych klimatyzatorach stosowany jest tylko kondensator roboczy, rozruch nie jest używany)
Kiedy patrzymy na każdy obszar, użyj załączonego diagramu, aby zobaczyć, jak każda technologia dielektryczna konkuruje lub uzupełnia się nawzajem w odniesieniu do aplikacji. Energooszczędne kondensatory zbierają swój ładunek przez prostowniki i dostarczają zgromadzoną energię przez nogi falownika do wyjścia źródła zasilania.
Jednak wybierając kondensator elektrolityczny do tego zastosowania, należy wziąć pod uwagę następujące parametry. Prąd tętnienia kondensatora w typowym źródle zasilania jest kombinacją prądów tętnień przy różnych częstotliwościach. Średnia wartość prądu tętnień decyduje o nagrzewaniu kondensatora.
Obliczenia są zredukowane do wyboru takiej zdolności, że przy nominalnym obciążeniu zapewnione jest okrągłe pole magnetyczne, ponieważ przy wartości mniejszej lub wyższej niż nominalna pole magnetyczne zmienia kształt na eliptyczny, co obniża wydajność silnika i zmniejsza moment rozpoczęcia. W podręcznikach inżynierskich podano formułę obliczania pojemności kondensatora:
Typowym błędem jest obliczenie obciążenia rms przez dodanie kwadratów prądów tętnień przy różnych częstotliwościach. Prawidłową procedurą jest skalowanie prądu tętnień z wyższą częstotliwością do 100 Hz za pomocą wykresu częstotliwości tętnień. Użyj kwadratu skalowanych prądów, aby określić prąd tętnienia. To jest rzeczywiste obciążenie prądem.
Ponieważ temperatura otoczenia determinuje żywotność kondensatora w warunkach obciążenia, renomowani producenci zapewniają dobrze zdefiniowaną zależność pomiędzy obciążeniem prądem wiązki, temperaturą otoczenia i oczekiwaną żywotnością. Użyj bieżącego obciążenia tętnień i temperatury otoczenia, aby określić oczekiwaną długość życia w rzeczywistych warunkach pracy, a opublikowana oczekiwana długość życia jest liczbą bezwzględną.
Śr. =Isinφ / 2πfUn 2
I i sinφ - prąd i przesunięcie fazowe między napięciem a prądem w obwodzie z wirującym polem magnetycznym bez kondensatora
f- częstotliwość prądu przemiennego
U - napięcie zasilania
n jest współczynnikiem transformacji uzwojenia, zdefiniowanym jako stosunek zwojów uzwojenia zi bez kondensatora.
Napięcie na kondensatorze jest obliczane według wzoru
Nowoczesne półprzewodniki mocy, które przełączają się na wysokie częstotliwości, podlegają potencjalnie szkodliwym skokom napięcia. Wartości prądu i napięcia półprzewodnika wraz z jego częstotliwością przełączania prowadzą do wyboru kondensatora tłumiącego.
Współczynnik dyssypacji określa rozproszenie mocy wewnątrz kondensatora. Dlatego wybierz alternatywę, która oferuje niższy współczynnik szkodowości. Podłączenie bezpośrednio do głównej linii wejściowej naraża je na przepięcia i przejściowe uszkodzenia.
Uc =U√ (1 + n 2)
U c - napięcie robocze kondensatora
U - napięcie zasilania silnika
n - stosunek transformacji uzwojeń
Z wzoru wynika, że napięcie robocze kondensatora zmieniającego fazę jest wyższe niż napięcie zasilania silnika.
W przydziałach do obliczenia przybliżonej kalkulacji ołowiu - 70-80 mikrofaradów pojemności kondensatora na 1 kW mocy silnika, a napięcie nominalne kondensatora dla sieci 220 V jest zwykle ustawione - 450 V.
Impedancja kondensatora tłumiącego maleje z częstotliwością, a prąd o wysokiej częstotliwości przechodzi przez kondensator. Wybierz odpowiednią klasę kondensatorów przeciwzakłóceniowych na podstawie napięć szczytowych występujących podczas ładowania obciążenia. W obwodzie sterowania mocą stosowane są różne kondensatory, w tym tantal, ceramika, folia i aluminium. Jeśli nie są używane w trudnych warunkach, urządzenia te są komponentami ogólnego przeznaczenia o niskim napięciu i stratach.
W przypadku zasilaczy stosowanych w trudnych warunkach otoczenia zwykle wybiera się elementy wysokotemperaturowe. Jednak niektórzy inżynierowie często wybierają technologię mieszaną, aby wykorzystać znacznie niższe koszty niektórych elementów, takich jak kondensatory filmowe, które są również bardziej niezawodne.
Ponadto kondensator rozruchowy jest podłączony równolegle do kondensatora roboczego przez około trzy sekundy, w momencie rozruchu, po którym przekaźnik jest aktywowany i odłącza kondensator rozruchowy. Obecnie nie stosuje się obwodu klimatyzacji z dodatkowym kondensatorem rozruchowym.
Mocniejsze klimatyzatory wykorzystują sprężarki trójfazowe. silniki asynchroniczneDla takich silników nie są wymagane żadne kondensatory rozruchowe ani robocze.
Dlatego konieczne jest, aby wszystkie części obwodu spełniały te wymagania. Kondensatory ceramiczne w tego rodzaju obwodzie mogą podlegać wysokim napięciom i warunkom, w przeciwieństwie do tych powszechnie spotykanych w urządzeniach gospodarstwa domowego. Warunki te mogą negatywnie wpłynąć na żywotność. kondensatory ceramiczne, co może oznaczać, że nie działają, dopóki nie zostanie osiągnięty minimalny okres użytkowania produktu końcowego.
Typowym napięciem roboczym na tych kondensatorach jest prostokątny kształt fali o pełnej długości fali pokazany na rysunku. Problem polega na tym, że gdy kondensatory o wysokiej stałej dielektrycznej, takie jak te, są poddawane całkowicie prostowanym napięciom, są poddawane działaniu elektrostrykcyjnemu, które może prowadzić do śmiertelnych pęknięć w materiale dielektrycznym.
Podczas wyboru kondensatora jest kluczowy krok. Dokonuje się tego po selekcji, sprężarce i określeniu całkowitej wydajności chłodzenia istniejących parowników. ΣJaka także całkowita ilość energii elektrycznej ΣNelktóry jest niezbędny do działania wszystkich silników sprężarkowych.
Rozważmy przykład najczęstszej maszyny chłodniczej (Schemat 1a), zachowania temperatur wokół i wchodzącego do niej czynnika chłodniczego.
Działanie elektrostrykcyjne dotyczy wszystkich materiałów dielektrycznych. Mechaniczne zniekształcenia i napięcia koncentrują się wokół krawędzi zewnętrznej elektrody kondensatora. Wpływ działania elektrostrykcyjnego. Łagodzenie działania elektrostrykcyjnego.
Istnieje kilka sposobów na złagodzenie efektu elektrostrykcji za pomocą specjalnie zaprojektowanej konstrukcji kondensatora. Wpływa to bezpośrednio na wielkość zjawiska elektrostrykcji. Dlatego przy budowie kondensatorów wysokonapięciowych konieczne jest zapewnienie wystarczającego poziomu warstwy dielektrycznej w celu zmniejszenia wewnętrznego napięcia mechanicznego kondensatora układu scalonego.
Ryc.1. Schemat i konwencjonalny agregat chłodniczy
Punkt W znamienne takimi wartościami ciśnienia i temperatury, w których czynnik chłodniczy nie może przejść w stan ciekły. Cięcie krzywej Słońce wyświetla czynnik chłodniczy w nasyconym stanie ciekłym. Jego temperatura odpowiada końcowej temperaturze skraplania. Udział pary wodnej wynosi 0%, a chłodziwo chłodnicze jest bliskie zeru. Po lewej stronie łuku Słońce stan czynnika chłodniczego odpowiada przechłodzonej cieczy (RV) - jego temperatura jest niższa niż temperatura wrzenia.
Po drugie, struktura elektrod wewnętrznych może przyczyniać się do efektu elektrostrykcji. Typową strukturę elektrody wewnętrznej pokazano na rysunku 4. Dla porównania, na rysunku 4 pokazano jeden z kilku typów kondensatorów wysokonapięciowych. Centralny obszar tej struktury jest nieaktywny, a zatem wolny od skutków zjawiska elektrostrykcyjnego. Jest to jeden z kilku sposobów ochrony kondensatorów przed wewnętrznymi naprężeniami mechanicznymi.
Ponadto grubość zewnętrznej warstwy dielektrycznej może wpływać na powstawanie pęknięć. Warstwa ta zwykle zaczyna się od pęknięć, więc zwiększenie jej grubości, aw konsekwencji jej wytrzymałości mechanicznej może pomóc w wydłużeniu okresu użytkowania tych produktów. Wreszcie właściwości samego materiału dielektrycznego mogą odgrywać pewną rolę, ponieważ są to tylko materiały o wysokiej jakości stała dielektrycznaktóre doświadczają tego efektu.
Wewnątrz krzywej ABC stan czynnika chłodniczego odpowiada stanowi mieszaniny par i cieczy (P + G). udział pary wodnej jest równy 100% - krzywa AB , do 0% - krzywa Słońce .
W dalszej części rozważymy skraplacz chłodzony powietrzem, ponieważ jest to najczęstszy rodzaj urządzenia spośród jego własnych, wykorzystywany w maszynach chłodniczych sprężających parę. Zakłada się, że ma on jeden lub kilka wentylatorów, które zapewniają przepływ powietrza do niego i jest rurowo-żebrowym wymiennikiem ciepła (ryc. 2).
Z mojego doświadczenia wynika, że wybór niewłaściwego kondensatora może negatywnie wpłynąć na żywotność produktu końcowego z powodu powstawania pęknięć w materiale dielektrycznym tych kondensatorów. Opracowując ten rodzaj produktu, twórcy powinni upewnić się, że stosują odpowiednio wycenione kondensatory ceramiczne o doskonałej strukturze, aby złagodzić efekt elektrostrykcji opisany powyżej.
Wprowadzenie Istnieje wiele różnych typów kondensatorów w elektronice. Ten samouczek jest praktyczny przewodnik wybór właściwego kondensatora dla dowolnego obwodu. W zależności od rodzaju kondensatora może nie być dostępna dla każdej wartości.
Rys.2 Schemat i parametry temperaturowe odzwierciedlające ogrzewanie powietrza w skraplaczu.
Różnica temperatur w powietrzu na skraplaczu ΔTak = Ta4-Ta3. Jeśli działanie agregatu chłodniczego jest stabilne, wówczas ΔТак dla rurowych skraplaczy chłodzonych powietrzem z wymuszonym przepływem powietrza, zwykle w granicach 3-9K. Innymi słowy, powietrze przechodzące przez skraplacz musi mieć temperaturę co najmniej 3K i nie przekraczać znaku 9K. Jeżeli temperatura powietrza przechodzącego przez skraplacz z wymuszonym przepływem powietrza jest mniejsza niż 3 K, oznacza to zmniejszenie przepływu ciepła czynnika chłodniczego (może to być spowodowane zanieczyszczeniem zewnętrznej powierzchni żebra kondensatora), co prowadzi do wzrostu temperatury, a w konsekwencji ciśnienia. Wyższe wartości ΔТак (\u003e 10К) w porównaniu z nominalną, wskazują one, że natężenie przepływu powietrza przechodzącego przez skraplacz (z powodu niestabilnej pracy wentylatora, prowadzi do wzrostu temperatury i, odpowiednio, do wzrostu ciśnienia skraplania.
Napięcie robocze Ogólną zasadą jest zawsze stosowanie kondensatora o wyższym napięciu pracy niż obwód, w którym jest używany. Jest to szczególnie ważne w obwodach mocy z kondensatory elektrolityczne z wysoką wartością. Napięcie robocze musi zawsze przekraczać szczytowe napięcie robocze obwodu o co najmniej 20%.
Spolaryzowane kondensatory, spolaryzowane, mają zaciski dodatnie i ujemne. Nigdy nie powinny być podłączane w niewłaściwy sposób lub używane w obwodzie, w którym napięcie może zmienić polaryzację. Niektóre elektrolity mogą wybuchnąć, jeśli nie są prawidłowo połączone.
Maksymalna temperatura głowicy ΔTmax = Tk-Ta3. Ten wskaźnik jest używany przy wyborze kondensatora, ponieważ w większości przypadków jest to wartość wydajności Qkond zależy od wskaźnika DTmax. Tak więc dla wszystkich rurowych chłodzonych powietrzem skraplaczy, obliczona wartość DTmax uważa się za 15 ± 3K (niezależnie od marki używanego czynnika chłodniczego i celu agregatu chłodniczego). W ten sposób widzimy, że dla stabilnej pracy każdej jednostki chłodniczej, w której używane są czynniki chłodnicze, temperatura kondensacji Tk w kondensatorach rurowych powinien przekraczać temperaturę zewnętrzną (nie mniej niż 12K i nie więcej niż 18K).
Tolerancja Niektóre schematy, na przykład. czas lub generatory mogą wymagać wysoce precyzyjnego kondensatora. Jeśli zastosowany kondensator nie ma takiej samej tolerancji, jak wskazano na liście części, obwód może nie dać pożądanych rezultatów lub może nie działać.
Współczynnik temperaturowy Jest to zmiana pojemności z temperaturą. Prąd upływowy W niektórych kondensatorach prąd upływowy przepływa przez dielektryk i może nie utrzymywać ładunku przez długi czas. Czasami są one pakowane w kolorowe paski, które pasują do kodu koloru rezystora, a czasami są równe.
Czynnik chłodniczy (krzywa oznaczona na czerwono na Rys. 2b) - ma postać przegrzanej pary na wlocie do skraplacza i temperatury równej temperaturze rozładowania Tygnan. W rozdziale 2-3 czynnik chłodniczy jest próbkowany i przesyłany do otoczenia. W przedziale 3-4, proces kondensacji zachodzi w stabilnej temperaturze. Tk. Proces przechładzania ciekłego czynnika chłodniczego rozpoczyna się w punkcie 4, a kończy się w punkcie 5. W wyniku tego temperatura czynnika chłodniczego spada z Tk do Tzh. Ciśnienie czynnika chłodniczego, jeśli nie uwzględnia się jego strat w skraplaczu, pozostaje stałe i równe ciśnieniu skraplania Pk. Przechodzenie na wylocie skraplacza skrapla się Tk i płyny opuszczające go Tzh:
ΔТпереохл = Тk - Тж
Ilość dochładzania nie zależy od zastosowanego czynnika chłodniczego i rodzaju skraplacza normalna praca agregat chłodniczy (ten wskaźnik powinien znajdować się w przedziale 3-6K).
Jeśli do chłodzenia skraplacza używana jest woda (ryc. 3), parametry temperatury będą takie same jak dla skraplaczy chłodzonych powietrzem. Jednak cyfrowe wartości temperatury wody chłodzącej, które powinny być używane podczas pracy agregatu chłodniczego, będą się różnić od wartości dla skraplaczy chłodzonych powietrzem.
Rysunek 3 - Schemat i parametry temperatury, odzwierciedlające proces podgrzewania wody w skraplaczu chłodzonym wodą, gdzie:
Jeśli mówimy o skraplaczach chłodzonych wodą, nie powinniśmy utrzymywać maksymalnego ciśnienia, ale minimum: DTmin = Tk-Te4 - różnica między temperaturą skraplania czynnika chłodniczego w skraplaczu a temperaturą otoczenia na wyjściu z niego. W przypadku normalnej pracy instalacji wskaźnik ten powinien znajdować się w zakresie 4-5K.
W przykładach opisano zachowanie się temperatur wokół skraplacza i czynnika chłodniczego, które wpływają do skraplacza jednostki sprężającej sprężarkę par. Teraz rozważmy podstawowe parametry wyboru skraplacza chłodzonego powietrzem. Po pierwsze, zauważamy, że skraplacz jest przede wszystkim urządzeniem wymiany ciepła, które służy do odprowadzania ciepła, które czynnik chłodniczy absorbuje ze środowiska. Może to być powietrze lub woda, jeśli proces chłodzenia czynnika chłodniczego odbywa się za pomocą wież chłodniczych lub za pomocą skraplacza chłodzonego wodą.
Konstrukcja skraplaczy chłodzonych powietrzem może być różna (rys. 4). Rysunek 5 przedstawia ich klasyfikację. Tak więc, przed przystąpieniem do wyboru charakterystyk kondensatora, konieczne jest wybranie jednej lub drugiej odmiany, która będzie zależeć od warunków ich umiejscowienia i działania. Po określeniu rodzaju kondensatora wybierz żądaną wydajność.
Ryc. 5 Wybór skraplacza chłodzonego powietrzem, w zależności od konstrukcji Wymagane wskaźniki wybrać skraplacz chłodzony powietrzem:
DTmax = 15K, Ta3 = 25C, Tk = 40C, ΔTpereohl≥3K, Tygn = Tk + 25K (2)
Zatem, określając pojemność kondensatora za pomocą wzoru (1), jego wartość będzie odpowiadać indeksowi w katalogu, ale pod warunkiem, że powyższe wymagania (2) zostaną spełnione podczas działania kondensatora. Jeśli parametry pracy są różne, należy wprowadzić współczynniki korekcyjne w celu określenia wydajności kondensatora.
Następujące czynniki mają największy wpływ na deklinację wartości wydajności kondensatora ze wskaźnika podanego w katalogu: temperatura powietrza na wlocie do skraplacza Ta3, przegrzana temperatura pary na wlocie skraplacza Tygnan i miejsce instalacji względem poziomu morza. Wielkość współczynników korekcyjnych określa się z tabeli. 1. Jest on mnożony przez wielkość wydajności, która jest określona wzorem (1), w celu obliczenia rzeczywistej wartości wydajności.
Pojemność kondensatora w zależności od rozmiaru DTktóry jest w zasięgu 10K≤DT≤20Kjest zdefiniowany w następujący sposób:
Qkond = Q * cond x 15 / DT (3),
gdzie Q * kond - Wydajność kondensatora z DT = 15K.
Szczególną uwagę przy wyborze kondensatora należy zwrócić na wymagania dotyczące dopuszczalnego poziomu hałasu pochodzącego od wentylatorów. Zgodnie z normami sanitarnymi dopuszczalny poziom hałasu powinien być następujący:
Dlatego, jeśli kondensator jest odpowiednio dobrany, ale nie spełnia wymagań dotyczących poziomu hałasu. To powinno podjąć środki, aby je zmniejszyć (instalowanie mniej hałaśliwych wentylatorów, ekranów, zwiększenie powierzchni wymiany ciepła, itp.).
