Споры о том, нужен конденсатор в автозвуке или нет, не утихают и не утихнут наверное никогда. 12 лет назад, когда я только начинал заниматься автозвуком, считалось, что это практически самая необходимая часть аудиосистемы, что без "накопителя" аккумулятор садится очень быстро, а с ним музыку на природе можно слушать минимум часа 2 и даже дольше, а потом машина без проблем заводится и можно ехать.

То есть считалось, что конденсатор - это что-то типа дополнительного аккумулятора. Сейчас, конечно всем известно, что это миф и емкость конденсатора на несколько порядков меньше емкости аккумулятора. В нынешнее время считается, что конденсатор вообще вещь не нужная, бесполезная и служит только для законного отъёма денег у населения, сейчас это самая распространенная точка зрения благодаря известным видеообзорам на ютубе. Между тем конденсатор включенный в цепи питания мощных аудиосистем как был простым банальным сглаживающим фильтром, так им и остался. Емкость, включенная параллельно нагрузке в принципе ничем другим быть и не может.
Нужен конденсатор в системе или не нужен, каждый решает для себя сам. Но чтобы это сделать необходимо понимать ту функцию, которую он выполняет в системе, а так же критерии подбора его емкости.

Функции конеденсатора

Итак, сначала о функции. Как уже говорилось выше, конденсатор выполняет роль сглаживающего фильтра в цепи питания усилителей, и как у любого фильтра питания у него одна задача - улучшить звучание системы. Если в питании есть какие-то помехи, они обязательно появятся на выходе усилителя, какой-бы он не был замечательный и какие бы эффективные методы борьбы с помехами не применялись в его схеме. Хочешь хороший звук - чисть питание, это аксиома. Применение емкостного фильтра - это самое простое, но эффективное решение в борьбе с помехами. Эффективность работы сглаживающего фильтра очень сильно зависит как и от емкости конденсатора, так и от мощности нагрузки - чем больше мощность системы, тем больше потребуется емкость, чтобы уменьшить пульсации напряжения питания до приемлемого уровня.
В этот момент обычно встает вопрос: какие пульсации? у нас в машине постоянное напряжение. Это не совсем так. Когда работает генератор, пульсации присутствуют в любом случае, это связано с принципом работы выпрямителя в генераторе. В генераторе установлен сглаживающий фильтр в виде конденсатора небольшой емкости, который эффективно справляется только с высокочастотными пульсациями и только на небольших нагрузках. При больших нагрузках, эффективность его работы очень сильно падает и помехи от генератора могут пройти по питанию и сильно подпортить звук. Если генератор не работает (двигатель выключен), то высокочастотных пульсаций нет, но появляются всеми нами "любимые" падения напряжение в системе - "просады". Появляются они в момент басовой атаки. Какой бы аккумулятор не стоял в машине и каким бы кабелем не подключались бы усилители, просады все равно есть - большие или совсем маленькие, которые вольтметр не успевает отловить, но они есть. Если вы слушаете ритмичную музыку, скажем с ритмом 4/4 - четыре четверти(4 бита в секунду), то просады так же появляются с интервалом 1/4 секунды, то есть в питании системы появляются пульсации с частотой 4 Гц и амплитудой где-то 0.5 - 1.5 В, у кого как. То есть система при больших громкостях и ритмичной музыке сама становится источником помех. Для того чтобы погасить эти довольно сильные и низкочастотные пульсации и применяют конденсатор большой емкости - "накопитель", "буферная емкость" и т.д., названий может быть очень моного. Если вы слушаете негров самых низких и страшных, то пульсации в питании возникают реже или вообще не возникают, потому, что эти ребята очень часто используют почти стационарные сигналы, когда басовый тон может звучать по несколько секунд не меняясь.

Подбор емкости конденсатора

Теперь о подборе емкости. Методику выбора сглаживающего конденсатора подробно можно изучить перейдя по этой ссылке - http://www.meanders.ru/sglazg_filters.shtml.
При выборе емкости конденсатора принято пользоваться эмпирическим правилом - 1Ф на 1 кВт потребляемой мощности. Из
методики, на которую я сослался ранее мы знаем, что сглаживающий фильтр работает эффективно, если выполняется неравенство: 1/(2pi*F*C)«R где
R - сопротивление нагрузки фильтра, в нашем случае некоторое обобщенное входное сопротивление всей нашей звуковой системы,
F - частота пульсаций, с которыми надо бороться, зависит от характера музыкального сигнала
C - емкость сглаживающего конденсатора. знак "«" означает "значительно меньше", понятие не совсем конкретное, означает что одна величина должна быть меньше другой примерно на порядок, если не ошибаюсь.
Обобщенное сопротивление R измерить конечно нельзя, но его можно оценить: если система потребляет 1 кВт, то источник "видит" её как нагрузку 0.15 Ом. Можно оценить сопротивление, если вам известен потребляемый ток.
Чтобы не парится с оценкой сопротивления и если известна мощность системы, можно преобразовать выражение к виду C»P/(2pi*F*U 2) где

U - напряжение бортовой сети
P - мощность системы. По последней формуле можно подобрать емкость конденсатора, который в мощной системе будет нивелировать негативное влияние "просадов" на качество звучания.
Например для системы мощностью 1 кВт (P=1000 Вт), при напряжении в бортовой сети 12В(U=12В), если мы слушаем музыку с ритмом четыре четверти (4 бита в секунду, F=4Гц), то для устранения негативного влияния на звук возникающих просадов нам нужен конденсатор с ёмкостью C»0,27Ф. Считается, что достаточно емкости 1Ф, но лично я считаю, что условию удовлетворяет 2.5-3Ф.

Выводы

Из всего можно выделить несколько моментов:
1. Конденсатор нужен для того, чтобы бороться с помехами, возникающими в результате "просадов" напряжения питания,
которые генерирует сама система в процессе работы. Конденсатор ни в коем случае не устраняет "просады" и не стабилизирует напряжение и не увеличивает емкость аккумулятора.
2. Если система воспроизводит стационарный сигнал, например синусоиду во время замера давления, то пульсаций напряжения питания не возникает, следовательно конденсатор в таких режимах бесполезен.
3. Если звуковую систему питает источник состоящий из очень мощного генератора и нескольких параллельно соединённых AGM-аккумуляторов, то такой источник имеет очень низкое выходное сопротивление, в следствии чего "просады" в системе могут быть ничтожно малы. В этих случаях применение конденсатора также не даст заметного результата.

Многие владельцы довольно часто оказываются в ситуации, когда требуется подключить в гараже или на даче такое устройство, как трехфазный асинхронный двигатель к различному оборудованию, в качестве которого может выступать наждачный или сверлильный станок. При этом возникает проблема, поскольку источник рассчитан на однофазное напряжение. Что же здесь делать? На самом деле эту проблему решить довольно легко путем подключения агрегата по схемам, используемым для конденсаторных. Чтобы реализовать этот замысел, потребуются рабочее и пусковое устройство, часто именуемые как фазосдвигающие.

Для обеспечения правильной работы электродвигателя нужно рассчитать определённые параметры.

Для рабочего конденсатора

Чтобы подобрать эффективную емкость устройства, необходимо выполнить расчеты по формуле:

• I1 – номинальный показатель тока статора, для измерения которого применяют специальные клещи;
• Uсети – напряжение сети с одной фазой, (В).

После выполнения расчетов получится емкость рабочего конденсатора в мкФ.

Возможно для кого-то будет затруднительно рассчитать этот параметр по приведенной выше формуле. Однако в этом случае можно воспользоваться и другой схемой расчета емкости, где не нужно проводить столь сложных операций. Этот метод позволяет достаточно просто определить необходимый параметр на основании только мощности асинхронного двигателя.

Здесь достаточно помнить о том, что 100 Ватт мощности трехфазного агрегата должно соответствовать около 7 мкФ емкости рабочего конденсатора.

При расчётах нужно следить за током, который поступает на фазную обмотку статора в выбранном режиме. Недопустимым считается, если ток имеет большее значение, нежели номинальный показатель.

Для пускового конденсатора

Бывают ситуации, когда электродвигатель приходится включать в условиях большой нагрузки на валу. Тогда одного рабочего конденсатора будет недостаточно, поэтому к нему придется добавить пусковой конденсатор. Особенностью его работы является то, что он будет работать лишь в период пуска аппарата не более 3 секунд, чего используется ключ SA. Когда же ротор выйдет на уровень номинальной частоты вращения, прибор отключается.

Если по недосмотру владелец оставил включенными пусковые устройства, это приведет к образованию существенного перекоса по токам в фазах. В таких ситуациях высока вероятность перегрева двигателя. При определении емкости следует исходить из того, что величина этого параметра должна в 2,5-3 раза превосходить емкость рабочего конденсатора. Действуя подобным образом, можно добиться того, что пусковой момент двигателя достигает номинального показателя, в результате чего во время его запуска не возникает осложнений.

Для создания требуемой емкости конденсаторы могут подключаться по параллельной и последовательной схеме. Следует иметь в виду эксплуатация трехфазных агрегатов мощностью не более 1 кВт допускается в том случае, если их подключение осуществляется к однофазной сети при наличии исправного устройства. Причем здесь можно обойтись и без пускового конденсатора.

Тип

После расчетов нужно определить, какой тип конденсатора может использоваться для выбранной схемы

Наилучший вариант, когда применяется аналогичный тип для обоих конденсаторов. Обычно работу трехфазного двигателя обеспечивают бумажные пусковые конденсаторы, облаченные в стальной герметичный корпус типа МПГО, МБГП, КБП или МБГО.

Большая часть этих устройств выполнена в виде прямоугольника. Если взглянуть на корпус, то там приведены их характеристики:

• Емкость (мкФ);
• Рабочее напряжение (В).

Применение электролитических устройств

Используя бумажные пусковые конденсаторы, нужно помнить о следующем негативном моменте: они имеют довольно большие размеры, обеспечивая при этом небольшую емкость. По этой причине для эффективной работы трехфазного двигателя небольшой мощности приходится использовать достаточно большое количество конденсаторов. При желании бумажные можно заменить и электролитическими. В этом случае их необходимо подключать несколько иным способом, где обязательно должны присутствовать дополнительные элементы, представленные диодами и резисторами.

Однако специалисты не советуют использовать электролитические пусковые конденсаторы. Это связано с наличием у них серьезного недостатка, который проявляется в следующем: если диод не справится со своей задачей, на устройство начнет продаваться переменный ток, а это уже чревато его нагревом и последующим взрывом.

Другая причина состоит в том, что сегодня на рынке можно встретить улучшенные с металлизированным покрытием полипропиленовые пусковые модели переменного тока типа СВВ.

Чаще всего они рассчитаны на работу с напряжением 400-450 В. Как раз им и следует отдать предпочтение, учитывая, что они неоднократно показывали себя с хорошей стороны.

Напряжение

Рассматривая различные типы пусковых выпрямителей трехфазного двигателя, подключаемого к однофазной сети, следует принимать во внимание и такой параметр, как рабочее напряжение.

Ошибкой будет использование выпрямителя, показатель напряжения которого превышает на порядок требуемый. Помимо высоких затрат на его приобретение придется выделить для него больше места из-за его больших габаритов.

В то же время не стоит рассматривать модели, в которых напряжение имеет меньший показатель, нежели напряжение сети. Устройства с такими характеристиками не смогут эффективно выполнять свои функции и довольно скоро выйдут из строя.

Чтобы свести к не ошибиться при выборе рабочего напряжения, следует придерживаться следующей схемы расчета: итоговый параметр должен соответствовать произведению фактического напряжения сети и коэффициента 1,15, при этом расчетное значение должно составлять не менее 300 В.

В том случае, если выбираются бумажные выпрямители для работы в сети переменного напряжения, то их рабочее напряжение нужно разделить на 1,5-2. Поэтому рабочее напряжение для бумажного конденсатора, для которого производитель указал напряжение в 180 В, в условиях работы в сети переменного тока составит 90-120 В.

Дабы понять, как на практике реализуется идея подключение трехфазного электродвигателя к однофазной сети, выполним эксперимент с использованием агрегата АОЛ 22-4 мощностью 400 (Вт) . Главная задача, которая должна быть решена – запуск двигателя от однофазной сети с напряжением 220 В.

Используемый электродвигатель имеет следующие характеристики:

Помня о том, что используемый электродвигатель имеет небольшую мощность, при подключении его к однофазной сети можно купить лишь рабочий конденсатор.

Расчет емкости рабочего выпрямителя:

Пользуясь приведенными формулами, возьмем за среднее значение емкости рабочего выпрямителя показатель 25 мкФ. Здесь была выбрана несколько большая емкость, равная 10 мкФ. Так мы попытаемся выяснить, как влияет такое изменение на пуск аппарата.

Теперь нам необходимо купить выпрямители, в качестве последних будут использоваться конденсаторы типа МБГО. Далее на основе подготовленных выпрямителей выполняется сборка требуемой емкости.

В процессе работы следует помнить, что каждый такой выпрямитель имеет емкость 10 мкФ.

Если взять два конденсатора и соединить их друг с другом по параллельной схеме, то итоговая емкость составит 20 мкФ. При этом показатель рабочего напряжения будет равен 160В. Для достижения требуемого уровня в 320 В необходимо взять эти два выпрямитель и подключить их еще к такой же паре, конденсаторов, соединенных параллельно, но уже применив последовательную схему. В итоге суммарная емкость составит 10 мкФ. Когда батарея рабочих конденсаторов будет готова, подключаем ее к двигателю. Далее останется только запустить его в однофазной сети.

В процессе проведенного эксперимента с подключением двигателя к однофазной сети работа потребовала меньше времени и сил. Используя подобный агрегат с выбранной батареей выпрямителей, следует учесть, что его полезная мощность будет находиться на уровне до 70-80 % от номинальной мощности, при этом частота вращения ротора будет соответствовать номинальному показателю.

Важно: если используемый двигатель рассчитан на сеть напряжением 380/220 В, то при подключении к сети следует использовать схему «треугольник».

Обращайте внимание на содержание бирки: бывает так, что там приведено изображение звезды с напряжением 380 В. В этом случае правильную работу двигателя в сети можно обеспечить, выполнив следующие условия. Сперва придется «распотрошить» общую звезду, после чего соединить с клеммником 6 концов. Искать общую точку следует в лобовой части двигателя.

Видео: подключение однофазного двигателя в однофазную сеть

Решение об использовании пускового конденсатора следует принимать исходя из конкретных условий, чаще всего оказывается достаточно рабочего. Однако если используемый двигатель подвергается повышенной нагрузке, то эксплуатацию рекомендуется остановить. В этом случае необходимо правильно определить необходимую емкость устройства, чтобы обеспечить эффективную работу агрегата.

Или токарный, с питанием на 380 Вольт. Его можно было бы установить в домашней мастерской или на даче. Да вот беда, в этих помещениях есть только обычные розетки.

В тех случаях, когда необходимо подключить трехфазный электродвигатель, а доступен лишь однофазный источник напряжения, выйти из положения можно, запитав одну из обмоток через фазосдвигающий элемент - конденсатор пусковой. Так можно получить замену третьей, сдвинутой на 120 градусов фазы напряжения.

В идеальном случае для разгона мотора требуется большая величина емкости, а по достижении номинальной угловой скорости - другая, меньшая. Чтобы этого добиться, применяют схему, которая дает возможность отключать избыточную емкость как в ручном, так и в автоматическом режиме, оставляя только ее рабочее значение.

В том случае, если обмотки соединены звездой, рабочая емкость рабочего конденсатора определяется по формуле:

Ср = 2800 (I/U)

В случае соединения треугольником зависимость другая:

Ср = 4800 (I/U)

Однако соединение обмоток двигателя треугольником нежелательно, ведь в этом случае напряжение должно составлять 380 вольт на каждой из них, а в бытовой сети - лишь 220.

Для простоты расчета величины емкости конденсатора можно использовать формулу, согласно которой

Р - мощность, Ватт;

Сп - емкость конденсатора пускового, мФ;

Сп - емкость конденсатора пускового, мФ.

Таким образом, емкость пускового конденсатора должна быть в полтора-два с половиной раза больше рабочей.

Напряжение в стандартной сети переменного тока составляет 220 вольт. Возникает вопрос о том, как определить величину тока, фигурирующую в приведенной формуле.

Это несложно. двигателя известна, она указана на табличке, закрепленной на его корпусе и служащей ему своеобразным паспортом.

I = P / (1,73 U cos φ),

I - величина тока, Ампер;

U - напряжение (220 Вольт);

φ - угол сдвига фаз.

Правильно рассчитав и подобрав пусковой конденсатор для электродвигателя, можно подключить к однофазной сети практически все типы трехфазных электромоторов. Некоторые из них будут работать лучше, то есть их характеристики окажутся более близки к паспортным при их штатном включении (например, серии АОЛ, УАД, АПН). Серия МА, отличающаяся тем, что в их конструкции применена схема двойной клетки короткозамкнутого ротора, будет показывать худшие результаты.

Подбирая конденсатор пусковой, следует учитывать тот факт, что в момент старта возникнут величины тока, многократно превышающие номинальное значение. Таким образом, следует помнить о том, что сечение проводников, обеспечивающих питание двигателя, должно быть выбрано с запасом.

Теперь о том, какой конденсатор пусковой можно использовать для подключения Электролитические емкости применять можно, но наличие в схеме выпрямительных диодов усложнит ее и понизит общую надежность всей системы. Еще Генри Форд справедливо утверждал, что чем меньше деталей, тем ниже вероятность поломки.

Проще и надежнее установить бумажный конденсатор пусковой. Напряжение, указанное на его корпусе, должно превышать 220 Вольт.

31 пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ 2014

Зачем нужен конденсатор?

Единственная цель применения конденсаторов в автомобильных аудиосистемах - это борьба с просадками напряжения, т.е. стабилизация напряжения.

Просадки напряжения убили звук? Заряжай конденсатор!

Рис. 1. Конденсаторы - снаряды с электроэнергией.

Что плохого в просадках напряжения?

Наилучшее качество звучания и максимальную мощность усилители звука демонстрируют при стабильном напряжении 13,5 - 14 В. Но на практике, без применения конденсаторов, напряжение в системе питания далеко от идеала, а главное, совершенно не стабильно и проседает чуть ли не в такт музыке. При этом у любого усилителя звука значительно снижается эффективность работы, качество звучания и мощность.

Эффективности работы, т.е. уровень мощности и звуковых искажений любого усилителя звука напрямую зависит от напряжения на питающих клеммах.

Почему появляются просадки напряжения?

Во-первых , штатный автомобильный аккумулятор не способен отдавать большие токи достаточно быстро из-за своего большого внутреннего сопротивления (от 30мОм). В результате, вместо 13,5 - 14 В даже при работающем двигателе, особенно в моменты пиковой мощности, например, ударов по барабанам или другого басового импульса, напряжение может проседать на несколько вольт. Такое падение напряжения однозначно приводит к значительному снижению мощности и появлению звуковых искажений, ощутимых на слух даже неопытному слушателю.

Во-вторых , значительная удаленность аккумулятора от усилителей требует применения довольно длинных силовых кабелей. Любой кабель, даже если он сделан из меди и самого подходящего сечения имеет свое, пусть и небольшое сопротивление. Чем длиннее кабель, тем больше его сопротивление, тем больше он препятствует мгновенной передаче больших токов.

В-третьих , в электрической цепи присутствует множество соединительных элементов: держателей предохранителей, разветвителей питания, клемм и др. Каждый из этих элементов соединяет разные металлы, создавая так называемое переходное сопротивление. Конечно, качественные латунные соединительные элементы незначительно влияют на общие просадки напряжения. Однако, как правило, в погоне за ценой многие используют соединительные элементы из низкокачественных сплавов на основе цинка. Это приводит к энергетическим потерям на данных участках цепи.

Как конденсатор решает эту проблему?

Конденсатор или накопитель - это источник питания, который обладает мгновенной скоростью отдачи электроэнергии. Когда штатный аккумулятор и кабели “не успевают предоставить” очередную порцию энергии, усилитель мгновенно получает ее от конденсатора. Отдав частично или полностью свой заряд, конденсатор также мгновенно заряжается. Таким образом, конденсатор стабилизирует напряжение в системе питания.

Проведем аналогию. Представим, что электрический ток - это вода. Для максимально эффективной работы усилителям звука нужно много энергии, т.е. воды. Тогда штатный аккумулятор - это большая бутылка с узким горлышком. Через горлышко не может вылиться много воды сразу, которую требуют усилители звука для обработки мощного широкополосного сигнала или басового импульса. В таком случае, конденсатор - это ведро. Ведром можно быстро черпать и выливать большое количество воды. Таким образом и конденсатор мгновенно отдает и получает снова свой заряд, стабилизируя напряжение на питающих кабелях усилителя.

Рис. 2. Конденсаторы и штатный АКБ как ведро и бутылка.

Конденсатор конденсатору - рознь!

Подавляющее большинство автомобильных аудиосистем просто не может раскрыть свой потенциал ввиду отсутствия конденсаторов в системе питания. Однако, почему же так много споров и мифов по поводу необходимости их применения? К большому сожалению, значительное множество компаний производят низкокачественные конденсаторы, которые не имеют заявленных емкостей и тем более низкого сопротивления. Такие конденсаторы не снижают просадки напряжения, зато имеют красивую упаковку и низкую цену. Доступный товар всегда становится массовым. Отсюда и армия недовольных, считающих, что от конденсаторов нет толку. Подробнее о "пустышках", затмивших рынок caraudio, читайте в статье

Асинхронные двигатели получили широкое применение в промышленности. Но электрические агрегаты небольшой мощности с успехом могут быть использованы и в быту. Для его функционирования необходимо вращающееся магнитное поле.

Однако однофазные двигатели не будут вращаться без созданного сдвига фаз, который организуется при помощи дополнительной обмотки и фазосдвигающим элементом. В качестве последнего подойдут конденсаторы MAL2118 .

Конденсатор можно подключить различными методами. Существует три различные схемы:

• пусковая;
• рабочая;
• смешанная.

Стоит отметить, что наиболее распространённой схемой является первая (пусковая). Её отличительная особенность заключается в том, что конденсатор включается в сеть двигателя только на момент его старта.

Затем электрический агрегат самостоятельно поддерживает своё вращение. Подобная схема включения позволяет не только экономить средства на установке комплектации (провода меньшего сечения), но и экономить на электроэнергии.

Не нужно забывать о том, что существует весьма вероятная угроза перегрева, которая в большинстве случаев зависит от местности в которой используется двигатель. В качестве защиты рекомендуется установить термореле.

Означенная схема выгодна в первую очередь тем, что позволяет исправлять искажения магнитного поля, тем самым сокращая потери на вихревые токи и повышая коэффициент полезного действия.

Конденсатор остаётся включённым весь период работы двигателя. Однако и в этом методе есть ложка дёгтя. Включение с рабочим конденсатором значительно ухудшает пусковые характеристики асинхронной машины.

Именно по этой причине инженеры советуют прийти к компромиссу и использовать сразу две схемы, объединённые в одну.

Благодаря использованию сразу двух схем, пусковые характеристики будут средними (вполне приемлемыми с точки зрения использования ресурсов).

Помните! Перед тем, как выполнять включение при помощи конденсатора, необходимо в обязательно порядке при помощи мультиметра оценить работоспособность электрического элемента (даже если он абсолютно новый).

Александр Шенрок наглядно продемонстрирует методы пуска асинхронного двигателя при помощи конденсатора: