5. Hvordan beregnes kondensatoren i en Steinmetz-krets?

Formel for driftskondensatoren i Steinmetz-kretsen

For Steinmetz-kretsen må motorkretsen, stjerne- eller trekantkobling, tilpasses den eksisterende nettspenningen, som i Europa vanligvis er 230 V. Som driftskondensator er det tillatt med en metallpapirkondensator i henhold til DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8:2011-10), som kobles til motorens tredje frie tilkobling og, avhengig av ønsket rotasjonsretning, til faselederen eller nøytrallederen. Hvis kondensatoren er koblet til faselederen, roterer motoren til høyre; hvis kondensatoren er koblet til nøytrallederen, roterer den til venstre. I ulike tekniske bøker og fora, med henvisning til DIN 48501, som ble trukket tilbake for mange år siden, anbefales en veiledende verdi på ca. 70 µF per 1 kW motoreffekt for en driftsspenning på 230 V. Den generelle formelen for beregning av driftskondensatoren med kapasitansen C og en effekt P for den elektriske motoren ved nominell spenning U er:

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

med $\omega$ vinkelfrekvensen

I Steinmetz-kretsen kan motoren drives enten i delta- eller stjernekonfigurasjon, avhengig av spolens spenning. Deltakoblingen er å foretrekke.

Deltakobling

Deltakobling - reversering av retning

Stjernekobling

Halv stjernekobling

En ekstra fase genereres av kondensatoren. I stedet for 120° har denne imidlertid bare en faseforskyvning på mindre enn 90°. Det betyr at det bare genereres et elliptisk roterende felt, men dette er tilstrekkelig til å gi motoren en rotasjonsretning slik at den kan starte av seg selv. Dette gir imidlertid motoren elliptiske driftsegenskaper. Med Steinmetz-kretsen kan motoren drives enten i trekant eller i stjerne, avhengig av spolens spenning. Deltakretsen er å foretrekke. Kondensatoren og motorens spole danner sammen en serieresonanskrets. Under drift genereres det en toppspenning på opptil 330 V på kondensatoren ved 230 V nettspenning. For å unngå at den ødelegges, må den være dimensjonert for den høyeste spenningen som oppstår. Etter hvert som metallpapirkondensatorene som brukes, eldes med årene, legges det til en sikkerhetsmargin på 70 V til 80 V. Ved en nettspenning på 230 V brukes derfor en kondensator med en dielektrisk styrke på minst 400 V. På grunn av kondensatoren er strømmen i de enkelte strengene forskjellig. Motorens startstrøm avhenger av det nødvendige dreiemomentet og er et multiplum av merkestrømmen. Siden driften av større motorer fører til økt enfasebelastning, er driften av motorer med Steinmetz-kobling begrenset til 1,5 kW til maksimalt 2 kW, avhengig av leverandør.