Конденсаторные электромоторы – это подвид асинхронных двигателей, отличительной особенностью которых является наличие включенного в схему конденсатора. Его предназначение – сдвиг фазы тока, обычно на 90°. Конденсаторный двигатель можно использовать только в однофазных сетях. В зависимости от числа фаз статора конденсаторные электродвигатели подразделяются на двухфазные и трехфазные. Первые достаточны просты в изготовлении и являются наиболее распространенными. Трехфазные конденсаторные двигатели (КД) могут использоваться в однофазных сетях посредством переделки схемы. Таких схем существует немало ввиду распространенности трехфазных электромоторов и однофазных сетей. Они различаются количеством и видовым составом дополнительных компонентов, но главное – методами соединения обмоток КД. В любом случае даже самые простые схемы содержат конденсатор, что и дало название целой группе асинхронных электродвигателей. Отметим, что в последнее время все активнее используется конденсаторное торможение асинхронного электродвигателя, но это немного другая задача, к конденсаторным КД не имеющая прямого отношения.
Сфера применения
Поскольку однофазные асинхронные электродвигатели могут работать от обычной бытовой сети 220 В, они весьма популярны и используются в быту повсеместно, ими оснащают:- вентиляторы бытовые;
- холодильники;
- соковыжималки;
- стиральные машины активаторного типа;
- кухонные комбайны, миксеры;
- пылесосы;
- электрические швейные машинки;
- электродрели, шуруповерты;
- водяные насосы;
- триммеры;
- вытяжки;
- бустеры;
- кусторезы.
Принцип работы конденсаторного электродвигателя
Для начала давайте попробуем разобраться в устройстве и принципе функционирования конденсаторных двигателей, подключаемых к однофазной сети. В целом их конструкция схожа с двух- и трехфазными электромоторами, модифицированными для работы в однофазной бытовой электросети номиналом 220 В. Отметим лишь, что включение конденсатора в электрическую схему делает невозможным использование таких двигателей в трехфазных сетях с номиналом напряжения 380 В. Как мы уже отмечали выше, конденсаторный двигатель является разновидностью асинхронного электромотора, поэтому его схематика и принцип работы практически идентична родительскому, за единственным, но важным исключением. Дело в том, что здесь в цепи обмоток присутствует конденсатор, необходимый для создания электродвижущей силы посредством формирования переменного магнитного поля. Асинхронный КД состоит из двух основных элементов:- закрепленного в корпусе статора с двумя обмотками, пусковой и рабочей;
- находящегося на вращающемся валу ротора, который приводится в движение создаваемой статором электромагнитной силой.
На этом рисунке представлены диаграммы токов асинхронного трехфазного мотора (а) и конденсаторного (б) электродвигателя. Классический асинхронный мотор вначале, в момент пуска, задействует пусковую обмотку. По мере раскручивания ротора до номинальных оборотов вступает в действие рабочая обмотка, а первичная отключается. Главным недостатком такого двигателя является момент пуска, когда для набора оборотов ротором требуется повышенная электродвижущая сила. Любая внешняя нагрузка вы этот момент недопустима. В итоге по сравнению с трехфазными аналогами у однофазного пусковой момент будет намного меньшим. В случае КД в схему включается фазосдвигающий конденсатор, необходимый для того, чтобы в момент включения в работу ротора его крутящий момент был максимальным. Что делает этот конденсатор? Он обеспечивает сдвиг фаз во второй обмотке, который теоретически составляет 90°, а на самом деле – чуть меньше. 
В этом случае условие недопущения пуска мотора под нагрузкой не является обязательным, что дает конденсаторному двигателю заметное преимущество перед обычным асинхронным. В старых советских стиральных машинах, да и в некоторых современных моделях, стоят именно КД. При включении стиралки мотору необходимо сразу начинать вращать барабан с водой, а это серьезная нагрузка. Без пускового конденсатора электромотор будет сильно гудеть и греться, но без вращения.Схемы подключения однофазных КД
Обычный однофазный асинхронный электромотор (их еще называют бифилярными) отличается от конденсаторного тем, что у него имеется пусковая обмотка, работающая только на фазу пуска – как только ротор раскручивается до номинальных оборотов, она отключается. Обычно – посредством срабатывания центробежного выключателя, реже – с помощью пускозащитного реле (такой способ реализован в холодильниках). Если не сделать такого переключения на рабочую обмотку, КПД мотора заметно снизится. У конденсаторных моторов обмотки тоже две, основная и вспомогательная, но они в работе постоянно, причем смещены друг относительно друга на 90°, что позволяет легко реализовать реверс. Как правило, конденсатор на КД монтируется на корпус, что позволяет легко его идентифицировать чисто внешне. На практике получили распространение три варианта однофазных конденсаторных моторов:
В схеме с конденсатором, включенным в цепь к стартовой обмотке, получаем уверенный пуск, но потери мощности при выходе на номинальный режим работы. Такие двигатели должны обеспечивать хороший старт под усиленной нагрузкой, типичный пример – бетономешалка. Вариант с конденсатором, используемым с подключением к рабочей обмотке, демонстрирует противоположный эффект: слабый пуск и отличные рабочие параметры. Такие моторы хороши, если к пуску не предъявляются завышенные требования. Пример – самодельная циркулярка. Промежуточный вариант – схема с двумя конденсаторами, обеспечивающая неплохой пуск и относительно хорошие рабочие характеристики. Особенность таких изделий заключается в необходимости использования в момент старта только пускового конденсатора, при выходе на рабочий режим работают уже обе обмотки. Поскольку этот тип объединяет достоинства первых двух, он и встречается чаще их. Некоторые советуют использовать частотник для КД. В схемах с частотником обычно указывается, что конденсатор не нужен, его применение даже вредно, поскольку частотник будет испытывать перезаряд емкости и будет часто уходить в защиту. А может и не успеть. Стоит ли его в таком случае подключать?Схема подключения трехфазного электромотора к сети 220 В
Трехфазные асинхронники весьма распространены, и они обладают повышенной мощностью. Было бы неразумным не использовать их в бытовых целях в сетях 220 В, благо для этого их схема усложняется весьма незначительно – добавлением конденсаторов. Обычная схема предполагает разделение цепи на две обмотки, подключенные последовательно и рассчитанные на 220 вольт каждая. Но в таком случае потери мощности – почти двукратные, и теряется одно из важнейших достоинств трехфазного электромотора. Включение в схему конденсатора позволят обойтись минимальными потерями по мощности, особенно при подключении треугольником. В этом случае каждая обмотка рассчитана на свое рабочее напряжение, поэтому и управление более точное, и мощность высокая, и обороты практически паспортные. При подключении асинхронного трехфазного 380-вольтового эл. мотора через конденсатор к сети 220В нужно придерживаться ряда правил. Во-первых, подходят только бумажные (пусковые) конденсаторы. Во-вторых, их номинальное напряжение не должно быть меньше напряжения сети, рекомендуется двукратное его превышение. Правила определения емкости будут описаны ниже. Как известно, обмотки любых электромоторов подключаются с использованием двух схем: «звезда» (символьная идентификация – Y) и «треугольник» (Δ, «дельта»). Для работы в сети 220 В обычно используется подключение треугольником. Схема подключения (по крайней мере, на моторах отечественного производства, например, 4АМАТ80А2УЗ, 4АМАТ8А2, АИР71А4 У5) указывается на шильдике двигателя:
Если он отсутствует, аналогичная информация присутствует в паспортных данных, в крайнем случае, тип схемы можно узнать из интернета. В данном случае наличие фрагмента «Δ/Y 220/380V» нужно интерпретировать следующим образом: для работы в сети 220В обмотки должны быть соединены треугольником, в сети 380В – звездочкой. Второй важный момент, который нужно выяснить до начала работ – параметры пуска мотора (на холостых оборотах или под нагрузкой). В первом случае в схему добавляется только рабочий конденсатор, если мотору предстоит работать с нагрузкой прямо со старта, добавляется пусковой конденсатор, работающий только на начальном этапе, пока ротор не раскрутится. Рассмотрим схемы, используемые для подключения моторов на 380В к бытовой сети в варианте «звезда» и «треугольник».Подключение треугольником, пуск электромотора – без нагрузки
Номинал емкости рабочего конденсатора определяется по следующей формуле: Cраб=4800*Iном/U Здесь Iном – паспортный номинальный ток мотора, U – напряжение сети. Хотя в данной схеме указан однополюсный выключатель, можно обойтись и без него, реализовав питание электродвигателя посредством бытовой штепсельной вилки (как вариант – через кнопочный выключатель).Подключение звездой, пуск электромотора – без нагрузки
Здесь коэффициент в формуле будет другим: Cраб=2800*Iном/U Если предполагается работа КД момент пуска под любой, даже минимальной нагрузкой, в схему нужно включить дополнительный пусковой конденсатор (ПК). При игнорировании этой рекомендации силы момента при запуске будет недостаточно для раскрутки вала ротора. ПК должен включаться в эл. схему параллельно рабочему, а его работа необходима только на этапе запуска – когда двигатель раскрутится, пусковой конденсатор нужно отключить. 
Важно: номинал емкости пускового конденсатора, которому придётся работать с токами повышенного номинала, должен превышать емкость РК в 2.5-3 раза. Для пуска моторов под нагрузкой нужно в момент запуска нажать и удерживать кнопку SB, а когда мотор запустится, нужно подать на него напряжение с помощью автоматического выключателя, отпустив кнопку SB. Вместо кнопочного или иного ручного выключателя предпочтительнее использовать пускатель ПНВС-10, который имеет исполнение с двумя кнопками. При нажатии кнопки «Пуск» (черного цвета) замыкается цепь с пусковым конденсатором, когда мотор запустится, кнопка отпускается, при этом пусковой конденсатор отключается, а рабочий остается включённым. Красная кнопка – для остановки электромотора.Реверс трехфазного электромотора, подключенного к сети 220 В
Рассматривая вышеприведенные схемы, можно прийти к заключению, что независимо от способа соединения пусковой и рабочей обмотки (звездой или треугольником) у нас имеется три клеммных вывода: один идет на ноль, ко второй клемме подключается фаза, на третий тоже подается фаза, но с включением конденсатора. Но как быть, если в результате КД начал вращаться в сторону, противоположную нужной? Реверс на таких схемах осуществляется очень просто: необходимо поменять фазные провода местами, оставив нулевой без изменений.
Рисунок наглядно демонстрирует, как осуществить изменение направления вращения вала электромотора.
