5. Hvordan beregnes kondensatoren i et Steinmetz-kredsløb?

Formel for driftskondensatoren i Steinmetz-kredsløbet

For Steinmetz-kredsløb motorkredsløbet, stjerne- eller trekantforbindelse, skal tilpasses den eksisterende netspænding, som normalt er 230 V i Europa. Som driftskondensator er en metalpapirkondensator i henhold til DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8:2011-10) tilladt, som er forbundet med motorens tredje frie tilslutning og, afhængigt af den ønskede omdrejningsretning, med faselederen eller nullederen. Hvis kondensatoren er tilsluttet faselederen, roterer motoren til højre; hvis kondensatoren er tilsluttet nullederen, roterer den til venstre. I forskellige tekniske bøger og fora anbefales med henvisning til DIN 48501, som blev trukket tilbage for mange år siden, en vejledende værdi på ca. 70 µF pr. 1 kW motoreffekt ved en driftsspænding på 230 V. Den generelle formel til beregning af driftskondensatoren med kapacitansen C og en effekt P fra den elektriske motor ved den nominelle spænding U er:

$C=\frac {2 P} {\sqrt{3} \, \omega \, U^2}$

med $\omega$ vinkelfrekvensen

I Steinmetz-kredsløbet kan motoren drives enten i delta- eller stjernekonfiguration, afhængigt af spolespændingen. Deltaforbindelsen foretrækkes.

Delta-forbindelse

Delta-forbindelse - retningsændring

Stjerneforbindelse

Halv stjerneforbindelse

En ekstra fase genereres af kondensatoren. Men i stedet for 120° har den kun en faseforskydning på mindre end 90°. Det betyder, at der kun genereres et elliptisk roterende felt, men det er tilstrækkeligt til at give motoren en rotationsretning, så den kan starte selvstændigt. Det giver dog motoren elliptiske driftsegenskaber. Med Steinmetz-kredsløbet kan motoren drives enten i delta- eller stjernekonfiguration, afhængigt af spolespændingen. Deltakredsløbet foretrækkes. Kondensatoren og motorens spole danner tilsammen et serieresonanskredsløb. Under drift genereres der en spidsspænding på op til 330 V på kondensatoren ved 230 V netspænding. For at forhindre, at den bliver ødelagt, skal den være beregnet til den højeste spænding, der forekommer. Da de anvendte metalpapirkondensatorer ældes med årene, tilføjes en sikkerhedsmargin på 70 V til 80 V. Ved en netspænding på 230 V anvendes derfor en kondensator med en dielektrisk styrke på mindst 400 V. På grund af kondensatoren er strømmene i de enkelte strenge forskellige. Motorens startstrøm afhænger af det krævede drejningsmoment og er et multiplum af den nominelle strøm. Da driften af større motorer resulterer i øget enfaset belastning, er driften af motorer med Steinmetz-kobling begrænset til 1,5 kW til maksimalt 2 kW, afhængigt af leverandøren.