5. Jak obliczany jest kondensator w obwodzie Steinmetza?
Wzór na kondensator roboczy w obwodzie Steinmetza
Dla Obwód Steinmetza obwód silnika, połączenie w gwiazdę lub trójkąt, musi być dopasowany do istniejącego napięcia sieciowego, które w Europie wynosi zwykle 230 V. Jako kondensator roboczy dozwolony jest kondensator metalowo-papierowy zgodny z normą DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8:2011-10), który jest podłączony do trzeciego wolnego przyłącza silnika i, w zależności od pożądanego kierunku obrotów, do przewodu fazowego lub neutralnego. Jeśli kondensator jest podłączony do przewodu fazowego, silnik obraca się w prawo; jeśli kondensator jest podłączony do przewodu neutralnego, obraca się w lewo. W różnych książkach technicznych i na forach, w odniesieniu do normy DIN 48501, która została wycofana wiele lat temu, zalecana jest wartość ok. 70 µF na 1 kW mocy silnika dla napięcia roboczego 230 V. Ogólny wzór do obliczania kondensatora roboczego o pojemności C i mocy P silnika elektrycznego przy napięciu znamionowym U jest następujący:
z częstotliwością kątową
W układzie Steinmetza silnik może pracować w konfiguracji w trójkąt lub w gwiazdę, w zależności od napięcia cewki. Preferowane jest połączenie w trójkąt.
Połączenie w trójkąt
Połączenie w trójkąt - zmiana kierunku
Połączenie w gwiazdę
Połączenie w pół gwiazdę
Faza pomocnicza jest generowana przez kondensator. Jednak zamiast 120° ma ona przesunięcie fazowe mniejsze niż 90°. Oznacza to, że generowane jest tylko eliptyczne pole wirujące, ale jest to wystarczające do nadania silnikowi kierunku obrotów, aby mógł on uruchomić się niezależnie. Daje to jednak silnikowi eliptyczną charakterystykę pracy. W układzie Steinmetza silnik może pracować w trójkącie lub w gwieździe, w zależności od napięcia cewki. Preferowany jest układ w trójkąt. Kondensator i cewka silnika tworzą szeregowy obwód rezonansowy. Podczas pracy, napięcie szczytowe do 330 V jest generowane na kondensatorze przy napięciu sieciowym 230 V. Aby zapobiec zniszczeniu kondensatora, musi on być przystosowany do najwyższego występującego napięcia. Ponieważ używane kondensatory metalowo-papierowe starzeją się z biegiem lat, dodawany jest margines bezpieczeństwa wynoszący od 70 V do 80 V. Przy napięciu sieciowym 230 V stosuje się zatem kondensator o wytrzymałości dielektrycznej co najmniej 400 V. Ze względu na kondensator, prądy w poszczególnych łańcuchach są różne. Prąd rozruchowy silnika zależy od wymaganego momentu obrotowego i jest wielokrotnością prądu znamionowego. Ponieważ działanie większych silników powoduje zwiększone obciążenia jednofazowe, działanie silników z przełączaniem Steinmetza jest ograniczone do 1,5 kW do maksymalnie 2 kW, w zależności od dostawcy.