Warum haben Motorkondensatoren eine enorme physikalische Größe, obwohl ihre Werte im uF-Bereich liegen?

Wenn ich im Internet einige Abbrüche von Einphasen-Induktionsmotoren sehe, sehe ich, dass ihre Kondensatoren wie folgt aussehen:

Warum sind sie im Vergleich zu anderen Kappen so groß, obwohl ihr Wert im µF-Bereich liegt?

Motorkondensatoren sind keine reine Elektrolyse, da sich die Spannung an ihnen mit der Netzfrequenz umkehrt.

Die größeren Werte sind Startkondensatoren - normalerweise bipolar elektrolytisch und auf die maximale Netzspannung ausgelegt -, jedoch nicht für den Dauerbetrieb. Sie werden normalerweise durch einen Fliehkraftschalter im Motor getrennt, der arbeitet, wenn der Motor auf Drehzahl ist. Bedenken Sie, dass nicht nur die Spannung hoch ist und sich kontinuierlich umkehrt, sondern auch der Welligkeitsstrom hoch ist (insbesondere wenn der Motor noch auf niedriger Drehzahl steht), und Sie werden sehen, dass der Kondensator ungewöhnlich hohe Leistung verarbeiten muss.

Kleinere Werte (10 s uF) werden als Laufkondensatoren in kleineren Motoren (weniger als 1 PS) verwendet. Diese Phasenverschiebung des Stroms zur Startwicklung bleibt jedoch während des Betriebs verbunden und muss daher für den Dauerbetrieb ausgelegt sein. Dies sind normalerweise Filmkondensatoren (oder, wenn alt genug, Papier in Öl), die pro Mikrofarad viel größer sind als ein Elektrolyt.

Nach meiner Erfahrung ist die physikalische Größe eines Kondensators proportional zur Kapazität mal seiner Spannung. Verdoppeln Sie die Spannung, verdoppeln Sie die Größe.

In der Praxis ist die Spannung noch höher.

• Die Wechselspannung ist RMS (Sinuswellenspitzen sind etwas höher als die angegebene Spannung).
• Wenn ein Motor von der Last getrennt wird, sehen seine Wicklungen einen induktiven "Kick" mit möglicherweise noch höherer Spannung. Das heißt, ein Motorkondensator muss zum Beispiel viel mehr als 220 V aushalten.
• Einige Motoren können mit 120 V oder 240 V über Kreuz verdrahtet werden. Daher muss der Kondensator für 240 ausgelegt sein, auch wenn Sie ihn mit 120 V verwenden.

Es gibt mehrere Gründe, nicht alle sind rein technisch.

1. Die Nennspannung ist sehr wichtig. Da der Motor Strom zurückgibt (regeneriert), nehmen sie (i) Spannungsspannen ein.
2. Der von den Bulk-Kappen gepumpte Strom erfolgt in Impulsen mit hoher Frequenz. Wenn Sie sich das Datenblatt der Kappe ansehen, werden Sie sehen, dass es für einen bestimmten Welligkeitsstrom ausgelegt ist - nicht genug für einen ernsthaften Motor.
3. Aufgrund des ESR wird am Kondensator Wärme erzeugt, daher kann der ESR bei größeren Kondensatoren niedriger sein. Oder in mehreren kleineren Kappen ...
4. Nicht zuletzt wichtig: Sie müssen immer Ersatz für größere Motoren nehmen und Platz für noch größere Kondensatoren vorbereiten, falls Sie sich verrechnen.

Die Größe eines Kondensators hängt von einer Reihe von Faktoren ab.

1. Spannungswert. Je höher die Nennspannung, desto dicker muss das Dielektrikum sein, um einen Durchschlag zu vermeiden. Schlimmer noch, ein dickeres Dielektrikum bedeutet, dass Sie für eine bestimmte Kapazität mehr Plattenfläche benötigen. Verdoppeln Sie also die Nennspannung und vervierfachen Sie die Lautstärke des Kondensators.
2. Kapazität, um die Kapazität zu verdoppeln, bedeutet, dass Sie die Plattenfläche verdoppeln müssen, was (für eine bestimmte Nennspannung) das Doppelte des Volumens bedeutet.
3. Art des Kondensators. Es gibt einen Kompromiss zwischen der Kapazitätsdichte und der Idealität des Kondensators. Filmkondensatoren haben ein nahezu ideales Kondensatorverhalten, sind jedoch sperrig. Elektrolyse bietet Ihnen eine viel bessere Kapazitätsdichte, ist jedoch alles andere als ideal. In ihrer Grundform arbeiten sie nur in einer Polarität. Sie können dies umgehen, indem Sie zwei in Reihe schalten. In einem Wechselstromsystem treten jedoch hohe Verluste auf.

Warum Elektrolytkappen bei 230V AC Probleme haben würden

Grundsätzlich kommt es darauf an, wie Elektrolytkondensatoren funktionieren. Elektrolytkondensatoren verwenden einen Elektrolyten als eine der Platten und eine Oxidschicht als Dielektrikum. Das Schlaue ist, dass die dielektrische Schicht vom Kondensator selbst elektrochemisch erzeugt wird, so dass eine Beschädigung der Schicht selbst heilt. Dies ermöglicht eine viel dünnere Isolierschicht für eine gegebene Arbeitsspannung als eine herkömmliche Kondensatorkonstruktion. Das Dielektrikum kann auch eine raue Plattenoberfläche gleichmäßig bedecken, wodurch die effektive Fläche weiter vergrößert wird.

Dies hat jedoch seinen Preis: Erstens ist der Elektrolyt ein relativ schlechter Leiter, was zu einem hohen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) führt. Dies erzeugt Wärme in Abhängigkeit davon, wie viel Strom in den Kondensator hinein und aus ihm heraus fließt. In einem System, in dem der Kondensator in jedem Zyklus vollständig entladen ist, fließt viel mehr Strom in den Kondensator hinein und aus ihm heraus als in einem System, in dem der Kondensator zum Glätten eines Zwischenkreises verwendet wird.

Zweitens verhalten sich Elektrolytkondensatoren überhaupt nicht mehr wie Kondensatoren, wenn die Spannung deutlich negativ wird. Dies liegt daran, dass der elektrochemische Prozess, der das Dielektrikum erzeugt, durch Anlegen einer Sperrspannung umgekehrt wird. Sie können dies umgehen, indem Sie zwei in umgekehrte Reihen setzen, aber dann haben Sie eine noch schlechtere ESR.

warum größere Größe hilft

Die Folienkondensatoren verwenden Metallplatten und Kunststofffolien. Dies ergibt eine gute Linearität, eine niedrige ESR und einen biopolaren Betrieb, kann jedoch nicht von Selbstheilung oder mikroskopischer Rauheit profitieren.

Man kann sie sich nicht einfach als "größere Version derselben Sache" vorstellen. Sie sind eine völlig andere Konstruktion mit unterschiedlichen Kompromissen.