Как работает конденсатор в цепи двигателя переменного тока 120 В?

Попытка запустить однофазный двигатель только с одной обмоткой будет немного похожа на попытку запустить велосипед с помощью только одной педали. Это нормально, как только вы запустите его, но пытаться выбрать правильное начальное направление и начинать с верхней или нижней мертвой точки неудобно.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Асинхронный двигатель с квадратным ротором, потому что в редакторе схем нет инструмента окружности.

Однофазный асинхронный двигатель аналогичен. Для решения проблемы к двигателю добавляют вспомогательную, обычно более слабую обмотку, смещенную от основной, скажем, на 30°. Конденсатор включен последовательно с этой катушкой, и он вызывает сдвиг фазы тока во вспомогательной обмотке по отношению к фазе тока в основной обмотке. В результате магнитное поле в одной обмотке опережает другую, и это придает вращательную силу ротору, достаточную для:

• заставить его начать.
• начать в правильном направлении.

Некоторые двигатели оснащены центробежным переключателем, который отключает вспомогательную обмотку, когда скорость двигателя превышает определенную скорость, поскольку она больше не требуется. Это экономит немного энергии и снижает нагрев двигателя.

Понимание тока конденсатора

Но не могли бы вы разъяснить мне эту часть? Когда крышка полностью заряжена, когда напряжение 120 В пересекает ноль, что происходит с накопленным отрицательным зарядом на пластине насыщенной крышки? Пульсирует ли он вверх по течению против предыдущего потока напряжения или просто сидит там? - Скотт

Обычно мы узнаем о конденсаторах в цепях постоянного тока, где легко представить, как конденсатор заряжается, а затем разряжается, а напряжение на конденсаторе соответствует кривой заряда/разряда RC. Обычно в этих сценариях приложенное напряжение не колеблется выше и ниже нуля вольт. Такой образ мышления не очень помогает нам в анализе цепей переменного тока.

Рассмотрим снова пусковую обмотку. Для простоты мы будем игнорировать индуктивность обеих обмоток и думать о них как о резисторах. Используя нашу простую модель:

• Ток в основной обмотке будет следовать за напряжением LN и будет с ним в фазе.
• Мы хотим, чтобы фазовый сдвиг тока в ветви L2-C1 генерировал вращение.

Ток конденсатора находится по правилу$I = \frac{dQ}{dt}$где Q — заряд. Это просто говорит нам о том, что ток будет наибольшим, когда скорость движения заряда будет наибольшей. Заряд конденсатора определяется выражением$Q = C \cdot V$и объединяя два мы получаем$I = C \frac {dV}{dt}$. Все, что мы здесь говорим, это то, что ток конденсатора пропорционален скорости изменения напряжения .

^{смоделируйте эту схему}

Упрощение : снова мы игнорируем индуктивность и рассматриваем обмотки как резисторы с малым сопротивлением (относительно импеданса конденсатора).

При 270° напряжение (красный) максимально отрицательное. Конденсатор заряжен полностью отрицательным, и, поскольку напряжение перестало падать (становится отрицательным), ток упал до нуля (синяя кривая находится на нуле).

От 270° до 0° напряжение будет увеличиваться. Скорость изменений будет становиться все быстрее и быстрее по мере приближения к нулю. По этой причине ток будет увеличиваться от нуля, достигая максимального тока при 0°.

При 0° конденсатор полностью разряжен, но скорость изменения напряжения самая высокая (самая крутая на кривой). Это зарядит конденсатор и, поскольку скорость заряда — ток — пропорциональна скорости изменения напряжения, ток здесь достигает максимума.

Для следующих от 0° до 90° скорость изменения напряжения уменьшается, а ток уменьшается до нуля.

Та же картина повторяется, но в противоположных направлениях на следующих 180°.

Примечания:

• При таком расположении формы сигналов напряжения и тока всегда синусоидальны. Нет резких зарядов/разрядов или скачкообразных изменений напряжения или тока.
• Единственная «бесконечная пауза» возникает, когда напряжение или ток меняют направление. Это не больше паузы, чем поршень двигателя, достигающего верхней точки хода. Скорость = 0 на мгновение, но ускорение в этот момент самое высокое (если я правильно думаю).
• То, что приходит на провод под напряжением/горячим проводом на этой ноге, должно выходить на нейтраль на этой ноге.
• C1 и коммутатор могут идти по обе стороны от L2.

Я думаю, что вы упускаете суть ответов. Нет максимального заряда конденсатора, который просто «сидит» там, ожидая разрядки. Фактически, изменяющееся напряжение эффективно «сбрасывает» заряд, накопленный при изменении полярности. Это нормальная часть цепи переменного тока. Вы думаете о конденсаторе и его использовании в цепи постоянного тока, где он будет заряжаться и зависеть либо от изменения полярности «вверх по течению» от конденсатора, либо от разряда через компонент или серию компонентов ниже по потоку. Важным моментом в отношении конденсатора является то, что он подобен небольшому устью, которое все время наполняется или опорожняется, а не находится на полном уровне.