Фільтр для електродвигуна. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електродвигуни

 Коментарі до статті

У побуті нерідко виникає потреба живити електроприлади від акумуляторної батареї через перетворювач постійної напруги змінну. Більшість приладів, розрахованих на напругу синусоїдальної форми, цілком нормально працює і від прямокутних імпульсів, що генеруються подібними перетворювачами. На жаль, до них не належать асинхронні електродвигуни, наприклад, циркуляційні насоси систем опалення, що приводять в дію. Значна частка гармонійних складових, якими багата несинусоїдальна напруга, в подібних двигунах марно перетворюється на тепло, інші - порушують рівномірність обертання магнітного поля. Щоб придушити гармоніки, необхідний фільтр, схему та методику розрахунку якого пропонує автор статті, що публікується.

Для живлення асинхронного електродвигуна від джерела напруги прямокутної форми найкраще підходить фільтр, схема якого показана на рис. 1. Він передає у навантаження першу гармоніку практично без послаблення, досить сильно послаблюючи вищі.

Еквівалентна схема фільтра, навантаженого на електродвигун, показано на рис. 2. Двигун представлений паралельним з'єднанням активного опору Rд та власної індуктивності Lд. Враховано також R1 – активний опір котушки індуктивності (дроселя) L1. Обидва коливальні контури - послідовний L1C1 і паралельний LДС2 - налаштовані на частоту повторення імпульсів вхідної напруги.

Розрахуємо елементи фільтра, призначеного для асинхронного двигуна, на шильдику якого наведені наступні параметри: напруга U – 220 В, частота F – 50 Гц, потужність Р – 75 Вт, cos<φ – 0,6. Для подальших розрахунків знадобляться значення кругової частоти Ω = 2πF = 6,28·50 = 314с-1 і величина sinφ =√1- cos2φ = 0,8.

Активна складова струму, що споживається lR = P/U = = 75/220 = 0,341 А, реактивна - LL = IR (sinφ/соsφ) - 0,341 · 0,8/0,6 = 0,454 А, звідки Rд = U/IR = 220/0,341 = 645 Ом; Xl = U / IL = 220/0,454 = 484 Ом; Lд = XL /φ = = 484/314 = 1,51 Гн. Щоб резонансна частота контуру LдС2 дорівнювала 50 Гц, необхідний конденсатор ємністю С2 = 106/(φ2Lд) = 106/(3142·1,51) = 6,58 мкФ.

Припустимо, що L1 у фільтрі встановлений дросель від світильника з лампами денного світла потужністю 80 Вт. На шильдику дроселя можна знайти такі дані: напруга живлення U – 220 В, частота F-50 Гц, номінальний робочий струм IH – 0,84 А, соsφ – 0,5 (sinφ =√1-cos2φ= 0,866)

При резонансі в контурі ЦС2 реактивна складова струму двигуна компенсована струмом конденсатора С2. Активна складова струму двигуна (0,341 А), що протікає через дросель, значно менше 0,84 А, тому температурний режим дроселя не викликає побоювань

Потужність, споживана світильником від мережі, дорівнює РСв - UIн = 220 · 0,84 · 0,5 = 92,4 Вт, у тому числі 80 посідає його лампу, інші ж 12,4 розсіює R1 - активний опір дроселя. Активний опір всього світильника RCв = U/IH · соsφ = = 220/(0,84·0,5) = 131 Ом розподіляється між лампою та дроселем у тій же пропорції, що і потужність, тому R1=RCB (12,4/ 92,4) = 131-0,134 = 17,60м.

Індуктивний опір світильника Хсв = U/Iн·sinφ = (220/0,84)∙0,866 = = 227 Ом може бути повністю віднесено до дроселя, індуктивність якого L1 = Хсвφ = 227/314 = 0,723 Гн. Коливальний контур L1C1 буде налаштований на частоту 50 Гц, якщо С1 = 106/(φ2·L1) = 106/(3142 - 0,723) = 14 мкФ.

Враховуючи рівність реактивних опорів дроселя L1 і конденсатора С1 при резонансі, підрахуємо амплітуду напруги на конденсаторі під час роботи двигуна Umc1-1,41ХсвIн = 1,41∙227∙ 0,341 - 88 В. Однак у пусковому режимі С1 багаторазово зростає. Пропорційно току зростає і напруга. Тому вибирати цей конденсатор слід з допустимою напругою, яка перевищує розраховане вище в десять і більше разів.

Коефіцієнти придушення фільтром гармонік вхідної імпульсної напруги можна підрахувати за формулою, отриманою з наведеної в [1]:

dn = 1 - L1/Lд(1 - 1/n2)2, де n - номер гармоніки.

При знайдених вище значеннях L1 і Lд третя гармоніка (частота 150 Гц) буде пригнічена 3,4, п'ята (250 Гц) - 11, сьома (350 Гц) - 22,5 і дев'ята (450 Гц) - 37,8, 3 разів. Гармоніки з парними номерами у напрузі форми, показаної на рис. 1 (крива XNUMX) відсутні, і розраховувати коефіцієнти їх придушення немає сенсу.

Амплітуда першої гармоніки вхідної напруги (крива 2 на рис. 3) – Um1 = 1,27Um, де Um – амплітуда імпульсів. Коефіцієнт 1,27 для імпульсів іншої форми буде іншим, його значення можна знайти, наприклад, [2]. Діюча напруга першої гармоніки U1 = 0,707Um1 = 0,9Um, звідки Um = 1.1U1 Напруга на виході фільтра менша на величину падіння на активному опорі дроселя, тому для роботи двигуна в номінальному режимі перетворювач повинен генерувати прямокутні імпульси ("меандр") = 1,1 · U1 · Rд / (Rд + R1) = 1,1 · 220 · 645 / (645 + 17,6) = 236 В.

Правильність розрахунків перевірена комп'ютерним моделюванням розробленого фільтра за допомогою програми Electronics Workbench. Отриманий на моделі графік вихідної напруги (див. криву 3 на рис. 3) через присутність в ньому не до кінця пригнічених вищих гармонік відрізняється від синусоїди і відповідає осцилографа, що реально спостерігається на екрані при роботі електродвигуна з фільтром.

У виготовленому фільтрі як С1 і С2 були застосовані групи з'єднаних паралельно для отримання потрібної ємності конденсаторів КБГ-МН, МБГЧ, МБГП, МБМ на напругу не менше 1000 (С1) і не менше 400 (С2). Дросель від люмінесцентного світильника можна замінити будь-яким іншим близьким індуктивності, здатним витримати без перегріву струм, що споживається двигуном. Саморобний дросель мотають на сталевому магнітопроводі УШ 16x30. Його обмотка – 870 витків дроту ПЕВ-2 0,3.

Практика показала, що фільтр вимагає налаштування, причому його послідовну та паралельну гілки краще налаштовувати незалежно. Для цього потрібно лампа розжарювання 220 В, 75 Вт і вольтметр змінного струму. Як "джерело сигналу", дотримуючись всіх необхідних запобіжних заходів, можна скористатися електромережею.

Послідовний контур L1C1 налаштовують за схемою, показаною на рис. 4. Лампа EL1 служить еквівалентом навантаження та одночасно - індикатором налаштування. Вихідну ємність конденсатора С1 беруть трохи менше за розрахункову. Її поступово збільшують, включаючи паралельно основному додаткові конденсатори меншої ємності. Мета - досягти найбільшої яскравості свічення лампи або мінімальних показань вольтметра.

Паралельний контур налаштовують за схемою, показаною на рис. 5, домагаючись найменшої яскравості світіння лампи чи максимальних показань вольтметра.

Під час налаштування вал двигуна повинен обертатись без механічного навантаження.

література

1. Чаки Ф. та ін. Силова електроніка. - М: Енерговидав, 1982.
2. Безсонов Л. Теоретичні основи електротехніки. - М: Вища школа, 1973.

Автор: В.Володін, м.Одеса, Україна

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Альтернативна енергія різко подешевшала 18.06.2012 Згідно з дослідженням Міжнародного агентства з відновлюваної енергії Абу-Дабі (IRENA), енергія з відновлюваних джерел з кожним роком стає дешевшою. Цей висновок суперечить поширеному переконанню у тому, що екологічно чиста енергетика є надто дорогою для впровадження на етапі. За даними дослідження, вартість отримання енергії від сонячних панелей впала на цілих 60% лише за кілька останніх років. При цьому також знижується вартість виробництва електроенергії з інших відновлюваних джерел енергії, включаючи вітряки, гідроелектростанції, концентратори сонячної теплової енергії та паливо з біомаси. "Один із міфів, який підтримується лобістами промислових груп, - це непомірна ціна відновлюваних джерел енергії, - розповідає глава IRENA Аднан Амін. - Водночас цифри свідчать про інше. Витрати знижуються експоненційно, і альтернативна енергія продовжить дешевшати. Вже сьогодні екологічно чисте виробництво електроенергії може конкурувати з багатьма традиційними технологіями використання викопних видів палива. Слід зазначити, що інвестиції в альтернативну енергетику також зростають дуже швидко: у 2011 році вони склали близько 260 млрд дол. Крім очевидних вигод від виробництва енергії, це дозволить створити у виробничому секторі сільських регіонів країн, що розвиваються, не менше чотирьох мільйонів нових робочих місць. Перспективи альтернативної енергетики нещодавно наочно продемонструвала Німеччина. У цій країні сонячні панелі 25 та 26 травня 2012 року виробили рекордні 22 ГВт*год електроенергії. Це еквівалентно роботі 20 атомних електростанцій.

Інші цікаві новини:

▪ Термометр для смартфона

▪ Штучний стейк із м'язових волокон

▪ Квіткова маска

▪ Власники собак живуть довше

▪ Заряджання електромобілів від McDonald's

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Обмежувачі сигналу, компресори. Добірка статей

▪ стаття Захоплення для збирання фруктів із землі. Поради домашньому майстру

▪ стаття Навіщо два століття тому спеціальні люди в Англії плювалися горохом у вікна будинків? Детальна відповідь

▪ стаття Анациклус лікарський. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Укорочена антена діапазону 160 метрів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Рослини перекачують воду від коріння до листя. Хімічний досвід

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024