Bagaimana Kapasitor Mula Berfungsi? Prinsip Teras, Saiz dan Gejala Kegagalan

Kapasitor permulaan berfungsi dengan mencipta anjakan fasa 60 hingga 120 darjah antara arus dalam belitan tambahan dan arus dalam belitan utama motor satu fasa. Anjakan fasa ini menghasilkan medan magnet berputar yang menjana tork permulaan yang mencukupi untuk memutar pemutar. Kapasitor kekal dalam litar selama beberapa saat sahaja, sehingga motor mencapai kira-kira 75% daripada kelajuan terkadarnya, dan kemudiannya diputuskan oleh suis emparan. Jika suis gagal dibuka, kapasitor mengeluarkan arus yang berlebihan dan biasanya bolong atau pecah dalam beberapa minit, mengikut prinsip reka bentuk kapasitor motor AC standard yang diterangkan dalam IEC 60252-1.

Apa a Mulakan Kapasitor Sebenarnya Adakah

Motor aruhan fasa tunggal adalah mudah dan lasak, tetapi mereka mempunyai had yang wujud: mereka tidak boleh membangunkan tork permulaan sendiri. Satu belitan yang disuap oleh arus ulang alik menghasilkan medan magnet berdenyut yang tidak berputar, jadi pemutar kekal diam. Kapasitor permulaan menyelesaikannya dengan menambahkan belitan kedua, yang dikenali sebagai belitan tambahan atau mula, yang dialihkan fasa dengan sengaja.

Apabila kapasitor berada dalam litar, ia menjadikan arus dalam belitan permulaan mendahului arus dalam belitan utama sebanyak kira-kira 60 hingga 120 darjah, bergantung pada saiz kapasitor dan reka bentuk belitan. Perbezaan fasa ini menjadikan medan berdenyut menjadi medan berputar, yang mendorong arus dalam bar pemutar dan menjana tork yang diperlukan untuk mengatasi inersia statik dan menggerakkan pemutar.

• Menyediakan elektrik tolak bukannya kuasa berterusan
• Hanya aktif semasa urutan permulaan, biasanya 2 hingga 5 saat
• Dinilai untuk tugas sekejap-sekejap, bukan operasi berterusan
• Dipintas oleh suis emparan atau geganti berpotensi pada kelajuan penuh

Fizik Di Sebalik Anjakan Fasa

Untuk memahami mengapa kapasitor mencipta anjakan fasa, anda perlu melihat hubungan antara voltan dan arus. Dalam litar rintangan semata-mata, voltan dan arus berada dalam fasa. Dalam litar induktif, arus ketinggalan voltan. Dalam litar kapasitif, arus membawa voltan. Penggulungan motor adalah induktif, jadi ia secara semula jadi menyebabkan ketinggalan. Sebaliknya, kapasitor memaksa arus untuk memimpin voltan.

Apabila anda meletakkan kapasitor secara bersiri dengan belitan permulaan, kapasitor bertindak sebagai a peranti kemajuan fasa . Arus yang mengalir melalui belitan permulaan menjadi kira-kira 90 darjah lebih awal daripada arus dalam belitan utama. Sudut tepat bergantung kepada jumlah galangan kapasitor dan belitan. Untuk kapasitor permulaan praktikal, sudut fasa kekal dalam julat 60 hingga 120 darjah, dan ini cukup untuk mencipta medan berputar yang boleh digunakan.

Urutan Kerja Langkah demi Langkah

Mari ikuti urutan dari hidupkan kuasa kepada kelajuan penuh.

1. Kuasa digunakan pada belitan utama terus dari talian AC. Penggulungan utama mula menarik arus dan mewujudkan medan magnetnya sendiri.
2. Pada masa yang sama, voltan digunakan merentasi gabungan siri kapasitor permulaan dan belitan permulaan.
3. Kapasitor mengecas dengan cepat dan mengalihkan arus dalam belitan permulaan supaya ia membawa arus belitan utama kira-kira 60 hingga 120 darjah.
4. Kedua-dua belitan itu kini menghasilkan medan magnet berputar. Rotor mula berputar dan memecut dengan pantas.
5. Sebaik sahaja motor mencapai kira-kira 75% daripada kelajuan disegerakkannya, suis emparan terbuka, mengeluarkan kapasitor permulaan daripada litar.
6. Motor kini berjalan pada belitan utamanya sahaja, dengan belitan tambahan dinyahtenagakan. Medan berputar kekal kerana belitan tunggal boleh mengekalkan putaran sebaik sahaja pemutar bergerak.
7. Apabila motor dimatikan, suis emparan ditutup semula, mempersenjatai semula litar permulaan untuk permulaan seterusnya.

Perincian kritikal: kapasitor permulaan direka untuk tugas terputus-putus, bermakna ia harus bertenaga tidak lebih daripada 3 hingga 5 saat setiap permulaan. Jika ia kekal dalam litar, bahan dielektrik akan menjadi panas dengan cepat. Dalam kapasitor pemula AC 250V biasa, kekal bersambung selama lebih daripada 10 saat boleh menyebabkan suhu dalaman melebihi 85 darjah Celsius, yang membawa kepada bengkak, pengudaraan dan kegagalan akhir.

Mulakan Kapasitor vs Larian Kapasitor: Perbezaan Utama

Mulakan kapasitor dan jalankan kapasitor adalah kedua-dua kapasitor motor, tetapi mereka melakukan kerja yang berbeza dan dinilai mengikut piawaian yang berbeza. Jadual di bawah meringkaskan perbezaan utama.

Kapasitansi dan kitaran tugas adalah dua perbezaan yang paling penting. Kapasitor permulaan menyimpan lebih banyak tenaga untuk menyampaikan tork permulaan yang tinggi, tetapi ia tidak dibina untuk mengendalikan arus berterusan. Kapasitor larian menyimpan kurang tenaga tetapi berjalan secara berterusan, selalunya ditambah dengan hanya satu belitan untuk menambah baik sudut fasa. Menggunakan kapasitor larian sebagai ganti kapasitor permulaan tidak akan menghasilkan tork yang mencukupi untuk menghidupkan motor. Menggunakan kapasitor permulaan sebagai ganti kapasitor larian akan membakarnya dalam beberapa minit kerana kapasitor permulaan direka untuk tugas terputus-putus.

Cara Saiz Kapasitor Mula

Memilih kapasitor permulaan yang betul adalah tugas kejuruteraan, tetapi terdapat peraturan am yang digunakan untuk kebanyakan motor fasa tunggal kecil.

Kapasitansi

Kapasiti yang diperlukan bergantung kepada keperluan tork pemutar terkunci motor. Sebagai panduan kasar, motor 1/2 kuasa kuda yang berjalan pada 120V/60Hz lazimnya memerlukan kapasitor mula 200 hingga 300 mikrofarad. Motor 1 kuasa kuda mungkin memerlukan 400 hingga 500 mikrofarad. Nilai melebihi 1000 mikrofarad biasanya hanya muncul pada motor yang lebih besar melebihi 3 kuasa kuda.

Penilaian Voltan

Penarafan voltan kapasitor mestilah sekurang-kurangnya 1.5 kali voltan talian AC . Untuk bekalan 230V, pilih kapasitor 370V atau 450V. Untuk bekalan 115V, kapasitor 250V biasanya mencukupi. Kapasitor yang dinilai terlalu rendah mungkin tidak gagal serta-merta, tetapi dielektrik dalamannya akan ditekankan, dan hayat kegunaannya akan memendekkan dengan ketara.

Toleransi

Kapasitor permulaan standard biasanya mempunyai toleransi tambah atau tolak 10% atau 20%. Sesetengah pengeluar menentukan tambah atau tolak 5% untuk aplikasi khas. Jika anda menggantikan kapasitor, kemuatan gantian hendaklah dalam lingkungan 10% daripada nilai asal. Melebihi kapasiti asal lebih daripada 20% akan meningkatkan tork permulaan tetapi juga meningkatkan daya tarikan semasa semasa permulaan, yang boleh memanaskan belitan tambahan.

Nilai ini adalah petunjuk dan bukan pengganti untuk memeriksa papan nama motor. Sentiasa sahkan cadangan daripada pengeluar motor, terutamanya apabila menggantikan kapasitor. Nilai adalah berdasarkan amalan reka bentuk biasa dalam IEC 60252 dan NEMA MG1.

Tanda Kegagalan dan Ujian

Kapasitor permulaan boleh gagal secara tiba-tiba atau beransur-ansur. Tanda-tanda kegagalan yang biasa termasuk motor berdengung tanpa membelok, bau terbakar, bengkak atau pengaliran yang boleh dilihat, dan kapasitor yang membaca kapasiti secara mendadak lebih rendah daripada nilai papan nama.

Menguji dengan Multimeter

1. Putuskan kuasa dan tunggu sekurang-kurangnya 2 minit untuk kapasitor dinyahcas. Kebanyakan kapasitor permulaan mempunyai perintang yang mengeluarkan cas, tetapi anda masih harus menggunakan alat nyahcas.
2. Tetapkan meter kepada mod kemuatan dan sambungkan probe merentasi terminal.
3. Bandingkan bacaan dengan nilai undian. Bacaan di bawah 80% daripada kapasitans yang ditanda menunjukkan kapasitor terdegradasi.
4. Jika menggunakan ohmmeter pada kapasitor mula tidak terkutub, anda akan melihat pendek ringkas kemudian bacaan terbuka. Bacaan yang terbuka atau terpendek secara kekal menandakan kerosakan dalaman.

Satu nota praktikal: banyak kapasitor permulaan adalah elektrolitik dan boleh kering dari masa ke masa. Jangka hayat biasa ialah 4,000 hingga 8,000 kitaran permulaan , iaitu bilangan kali motor dihidupkan, bukan jumlah waktu operasi. Dalam aplikasi isi rumah standard di mana motor dihidupkan 5 kali sehari, kapasitor dinilai untuk 6,000 kitaran mungkin bertahan 3 hingga 4 tahun. Dalam pemampat komersial dengan 50 permulaan setiap hari, kapasitor yang sama mungkin gagal dalam 4 hingga 5 bulan. Inilah sebabnya mengapa anda mesti memadankan kapasitor dengan kitaran tugas aplikasi.

Aplikasi Biasa

Kapasitor mula digunakan dalam pelbagai aplikasi motor fasa tunggal di mana tork permulaan yang tinggi diperlukan. Aplikasi yang paling biasa termasuk:

• Pemampat penyaman udara, selalunya dengan geganti berpotensi dalam unit yang lebih besar
• Motor mesin basuh, terutamanya dalam model pemacu terus
• Pam air dan pam telaga yang bermula dengan kepala tekanan penuh
• Pengisar dan mesin kerja kayu kecil dengan bilah berat
• Pembuka pintu garaj yang mesti mengangkat pintu berat dari rehat
• Kipas dan peniup dengan rintangan saluran yang besar

Dalam setiap aplikasi ini, motor menghadapi beban yang ketara pada kelajuan sifar. Pemampat menahan gerakan kerana bahagian penyejuk bertekanan. Drum mesin basuh dimuatkan dengan air dan pakaian basah. Sebuah pam direndam dalam air. Kapasitor permulaan memberikan motor ini daya tolakan tambahan untuk menggerakkan segala-galanya.

Nota Keselamatan dan Pengendalian

Kapasitor menyimpan tenaga walaupun selepas kuasa dikeluarkan. Kapasitor permulaan boleh menahan cas berbahaya selama beberapa minit. Sentiasa nyahcas kapasitor dengan perintang berkadar betul atau pemutar skru dengan pemegang berpenebat sebelum menyentuhnya. Jangan sekali-kali memendekkan terminal dengan objek logam sebelum memastikan kapasitor dinyahcas sepenuhnya.

Juga, gunakan kapasitor yang dinilai dengan pengudaraan keselamatan. Kapasitor vented ialah kapasitor yang boleh melepaskan tekanan dalaman dengan selamat semasa kegagalan dan bukannya meletup. Ini penting dalam peralatan tertutup seperti kabin pemampat dan perumah mesin basuh.

Nota praktikal: jika kapasitor pernah rosak secara visual, seperti bahagian atas yang membonjol, jangan cuba menggunakannya semula. Gantikan dengan unit baharu yang mempunyai kapasiti setanding, voltan, penarafan suhu dan konfigurasi terminal.

Soalan Lazim

Apakah yang berlaku jika kapasitor permulaan tidak pernah terputus?

Kapasitor kekal dalam litar dan terus menarik arus. Memandangkan ia direka untuk tugas terputus-putus, elektrolit atau filem dalaman menjadi panas dengan cepat. Dalam beberapa saat, tekanan dalaman meningkat, bolong terbuka, dan kapasitor gagal. Dalam sesetengah kes, motor mungkin terus berjalan tetapi pada arus yang lebih tinggi dan dengan denyutan tork yang ketara.

Bolehkah motor berjalan tanpa kapasitor permulaan?

Untuk motor kecil dengan beban permulaan yang rendah, kadangkala motor boleh dimulakan dengan putaran tangan atau dengan kawalan permulaan khas. Tetapi dalam kes umum, motor fasa tunggal tanpa kapasitor mula hanya berdengung kerana tiada medan berputar dihasilkan.

Berapa lama kapasitor mula bertahan?

Kehidupan diukur dalam kitaran permulaan, bukan waktu operasi. Kapasitor permulaan biasa bertahan 4,000 hingga 8,000 permulaan. Dalam penghawa dingin kediaman yang berkitar 8 kali sehari, boleh jadi 1.5 hingga 2.5 tahun. Dalam unit komersial dengan 50 permulaan setiap hari, ia mungkin hanya 3 hingga 5 bulan.

Bagaimanakah saya boleh mengetahui sama ada kapasitor permulaan adalah masalah dan bukan motor?

Cuba putar aci motor dengan tangan atau dengan tuil kecil semasa kuasa digunakan. Jika motor mula berputar serta-merta, kapasitor berkemungkinan buruk. Jika ia masih berdengung walaupun dengan bantuan putaran, masalahnya mungkin suis permulaan, belitan atau kapasitor. Anda perlu mengukur kapasitor dengan meter.

Bolehkah saya menggunakan kapasitor permulaan yang lebih besar untuk mendapatkan lebih banyak tork permulaan?

Meningkatkan kapasiti sehingga kira-kira 20% melebihi nilai asal boleh meningkatkan tork, tetapi ia juga akan meningkatkan arus dan haba dalam belitan permulaan, yang memendekkan hayat motor. Melangkah 30% melebihi nilai undian boleh menyebabkan penggulungan menjadi terlalu panas dalam beberapa permulaan sahaja.

Apakah kapasitor voltan yang saya perlukan untuk motor 230V?

Pemilihan selamat ialah kapasitor berkadar 370V atau 450V. Peraturannya ialah penarafan voltan kapasitor hendaklah sentiasa sekurang-kurangnya 1.5 kali voltan talian.

Apakah perbezaan antara kit mula keras dan kapasitor mula?

Kit permulaan keras biasanya menggabungkan kapasitor permulaan dengan geganti berpotensi untuk memberikan pemampat rangsangan permulaan yang lebih kuat. Ia direka untuk pemampat yang berada di bawah beban semasa permulaan. Kapasitor permulaan biasa berfungsi dengan suis emparan, yang biasa digunakan pada motor yang lebih kecil.

Ringkasan

Kapasitor permulaan berfungsi dengan mengalihkan sementara arus dalam belitan tambahan motor, mewujudkan medan magnet berputar supaya motor boleh menghasilkan tork permulaan. Ia adalah komponen tugas pendek yang dikeluarkan oleh suis emparan sebaik sahaja motor mencapai kira-kira 75 hingga 80% kelajuan penuh.

Amalan praktikal utama ialah:

• Gunakan kapasitor yang direka untuk tugas terputus-putus, dan padankan kapasiti dan voltan dengan betul.
• Jangan sekali-kali menggantikan kapasitor permulaan dengan kapasitor larian.
• Periksa tanda-tanda kegagalan biasa: dengung, bengkak, pengudaraan, dan bacaan kapasitans rendah.
• Sentiasa nyahcas kapasitor sebelum mengendalikan.

Dengan mengikuti peraturan ini, anda akan memanjangkan hayat motor anda dan mengelakkan kegagalan berkaitan kapasitor yang paling biasa.