¿Por qué los capacitores de los motores son grandes en tamaño físico a pesar de que sus valores están en el rango de uF?

Los condensadores del motor no son electrolíticos simples, porque la tensión a través de ellos se invierte a la frecuencia de la red.

Los de mayor valor son los condensadores de arranque, generalmente electrolíticos bipolares y con una tensión de red máxima, pero no para funcionamiento continuo. Por lo general, se desconectan mediante un interruptor centrífugo en el motor, que funciona cuando el motor está a la velocidad. Tenga en cuenta que no solo el voltaje es alto y se invierte continuamente, sino que la corriente de rizado también es alta (especialmente cuando el motor todavía está a baja velocidad) y verá que el apacitor debe manejar una potencia inusualmente alta.

Los de valor más pequeño (10s de uF) se utilizan como condensadores de funcionamiento en motores más pequeños (menos de 1 hp). Estos cambios de fase cambian la corriente al devanado de inicio, pero permanecen conectados durante la operación, por lo que deben estar clasificados para una operación continua. Por lo general, estos son condensadores de película (o, si tienen la edad suficiente, papel en aceite) que son mucho más grandes por microfaradios que un electrolítico.

En mi experiencia, el tamaño físico de un capacitor es proporcional a la capacitancia por su voltaje. Doble el voltaje, doble el tamaño.

En términos prácticos, el voltaje es aún mayor.

• El voltaje de CA es RMS (los picos de onda sinusoidal son algo más altos que el voltaje establecido).
• Cuando un motor se desconecta de la carga, sus devanados verán una "patada" inductiva de un voltaje potencialmente incluso más alto. Eso significa que un capacitor de motor tiene que soportar mucho más de 220V, por ejemplo.
• Algunos motores pueden tener cableado cruzado para ser de 120 V o 240 V, por lo que el capacitor debe tener una capacidad nominal de 240, incluso si lo está usando 120.

Hay varias razones, no todas estrictamente técnicas.

1. La clasificación de voltaje es muy importante. Dado que el motor devuelve la corriente (se regenera), (i) toman márgenes en el voltaje.
2. La corriente bombeada desde mayúsculas está en pulsos, con alta frecuencia. Si observa la hoja de datos de la tapa, verá que está clasificada para cierta corriente de rizado, no suficiente para un motor serio.
3. El calor se genera en el condensador debido a la ESR, por lo que en un condensador más grande, la ESR puede ser menor. O en varias tapas más pequeñas ...
4. No menos importante: siempre tiene que ahorrar para motores más grandes y preparar espacio para capacitores aún más grandes en caso de que calcule mal.

El tamaño de un condensador depende de varias cosas.

1. Clasificación de voltaje. Cuanto más alta sea la clasificación de voltaje, más grueso debe ser el dieléctrico para evitar la ruptura. Peor aún, un dieléctrico más grueso significa que necesita más área de placa para una capacitancia determinada. Entonces, duplique la tensión nominal y cuadruplique el volumen del capacitor.
2. Capacitancia, para duplicar la capacitancia significa que necesita duplicar el área de la placa, lo que significa que (para una clasificación de voltaje dada) duplicar el volumen.
3. Tipo de condensador. Hay una compensación entre la densidad de la capacitancia y lo cerca que está el ideal del capacitor. Los condensadores de película tienen un comportamiento casi ideal, pero son voluminosos. Los electrolíticos le dan una densidad de capacitancia mucho mejor, pero distan mucho de ser ideales, en su forma básica, solo funcionan en una polaridad, puede solucionarlo colocando dos en serie, pero aún así tendrán grandes pérdidas en un sistema de CA.

  

¿Por qué las tapas electrolíticas tendrían problemas en 230 VCA?

Básicamente, se trata de cómo funcionan los condensadores electrolíticos. Los condensadores electrolíticos utilizan un electrolito como una de las placas y una capa de óxido como el dieléctrico. Lo más inteligente es que la capa dieléctrica se genera electroquímicamente por el propio condensador, por lo que el daño a la capa se autocura. Esto permite una capa aislante mucho más delgada para un voltaje de trabajo dado que una construcción de condensador convencional. Además, el dieléctrico puede cubrir uniformemente una superficie rugosa de la placa, lo que aumenta aún más el área efectiva.

Sin embargo, esto tiene un precio, en primer lugar, el electrolito es un conductor relativamente pobre que conduce a una alta resistencia en serie equivalente (ESR). Esto genera calor según la cantidad de corriente que entra y sale del capacitor. Un sistema en el que el capacitor está completamente descargado en cada ciclo tendrá mucha más corriente que fluye dentro y fuera del capacitor que un sistema donde el capacitor se usa para suavizar un bus de CC.

En segundo lugar, los condensadores electrolíticos dejan de comportarse como condensadores si la tensión se vuelve significativamente negativa. Esto se debe a que el proceso electroquímico que crea el dieléctrico se invierte aplicando un voltaje inverso. Puedes solucionar esto poniendo dos en series inversas, pero luego tienes un ESR aún peor.

  

por qué el tamaño más grande ayuda

Los condensadores de película utilizan placas de metal y películas de plástico. Esto proporciona una buena linealidad, baja ESR y operación biopolar, pero no puede beneficiarse de la auto curación o la rugosidad microscópica.

No puedes simplemente pensar en ellos como una "versión más grande de lo mismo". Son una construcción totalmente diferente con diferentes compromisos.