5. Hur beräknas kondensatorn i en Steinmetz-krets?

Formel för driftkondensatorn i Steinmetz-kretsen

För Steinmetz-kretsen måste motorkretsen, stjärn- eller deltakoppling, anpassas till den befintliga nätspänningen, som i Europa vanligtvis är 230 V. Som driftkondensator är en metallpapperskondensator enligt DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8:2011-10) tillåten, som ansluts till motorns tredje fria anslutning och, beroende på önskad rotationsriktning, till fasledaren eller neutralledaren. Om kondensatorn är ansluten till fasledaren roterar motorn åt höger; om kondensatorn är ansluten till neutralledaren roterar den åt vänster. I olika tekniska böcker och forum rekommenderas, med hänvisning till DIN 48501, som drogs tillbaka för flera år sedan, ett riktvärde på ca 70 µF per 1 kW motoreffekt för en driftspänning på 230 V. Den allmänna formeln för att beräkna driftkondensatorn med kapacitansen C och en effekt P för elmotorn vid märkspänningen U är:

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

med $\omega$ vinkelfrekvensen

I Steinmetz-kretsen kan motorn drivas antingen i delta- eller stjärnkonfiguration, beroende på spolspänningen. Delta-anslutningen är att föredra.

Delta-anslutning

Delta-anslutning - omvänd riktning

Stjärnanslutning

Halv stjärnanslutning

En extra fas genereras av kondensatorn. Istället för 120° har denna dock bara en fasförskjutning på mindre än 90°. Detta innebär att endast ett elliptiskt roterande fält genereras, men det är tillräckligt för att ge motorn en rotationsriktning så att den kan starta självständigt. Detta ger dock motorn elliptiska driftsegenskaper. Med Steinmetz-kretsen kan motorn drivas antingen i delta- eller stjärnkonfiguration, beroende på spolspänningen. Deltakretsen är att föredra. Kondensatorn och motorns spole bildar tillsammans en resonanskrets i serie. Under drift genereras en toppspänning på upp till 330 V i kondensatorn vid 230 V nätspänning. För att förhindra att den förstörs måste den vara dimensionerad för den högsta spänning som uppstår. Eftersom de metallpapperskondensatorer som används åldras med åren läggs en säkerhetsmarginal på 70 V till 80 V till. Vid en nätspänning på 230 V används därför en kondensator med en dielektrisk hållfasthet på minst 400 V. På grund av kondensatorn är strömmarna i de enskilda strängarna olika. Motorns startström beror på det erforderliga vridmomentet och är en multipel av märkströmmen. Eftersom driften av större motorer leder till ökade enfasbelastningar är driften av motorer med Steinmetz-omkoppling begränsad till 1,5 kW till maximalt 2 kW, beroende på leverantör.