Три фази – без втрати потужності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електропостачання

 Коментарі до статті

У різних аматорських електромеханічних верстатах та пристосуваннях найчастіше використовуються трифазні асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором. На жаль, трифазна мережа в побуті - явище вкрай рідкісне, тому для їх живлення від звичайної електричної мережі любителі застосовують фазозсувний конденсатор, що не дозволяє в повному обсязі реалізувати потужність та пускові характеристики двигуна. Існуючі триністорні "фазозсувні" пристрої ще більшою мірою знижують потужність на валу двигунів.

Варіант схеми запуску трифазного електродвигуна без втрати потужності наведено на рис. 1.

Обмотки двигуна 220/380 з'єднані трикутником, а конденсатор С1 включений, як зазвичай, паралельно одній з них. Конденсатору "допомагає" дросель L1, включений паралельно до іншої обмотки.

При певному співвідношенні ємності конденсатора С1, індуктивності дроселя L1 і потужності навантаження можна отримати зсув фаз між напругами на трьох гілках навантаження, що дорівнює точно 120 °. На рис. 2 наведена векторна діаграма напруги для пристрою, представленого на рис. 1 при чисто активному навантаженні R в кожній гілки. Лінійний струм lл у векторному вигляді дорівнює різниці струмів l3 та I2, а за абсолютним значенням відповідає величині Iф√3де lф=l1=I2=l3=Un/R - фазний струм навантаження. Un = U1 = U2 = U3 = 220 В - лінійна напруга мережі.

До конденсатора С1 прикладено напругу UC1=U2, струм через нього дорівнює lc1 і фазою випереджає напругу на 90°. Аналогічно до дроселя L1 прикладена напруга UL1=U3 струм через нього IL1 відстає від напруги на 90 °. При рівні абсолютних величин струмів IC1 і IL1 їх векторна різниця при правильному виборі ємності та індуктивності може бути рівною In. Зсув фаз між струмами IС1 та IL1 становить 60°, тому трикутник із векторів Iл, lC1 та IL1 - рівносторонній, а їх абсолютна величина становить IC1=IL1=Iл=Iф√3

Натомість, фазний струм навантаження Iф=P/3Uл. де Р – сумарна потужність навантаження. Іншими словами, якщо ємність конденсатора С1 і індуктивність дроселя L1 вибрати такими, щоб при надходженні на них напруги 220 В струм через них дорівнював lC1=IL1=P/(√3Uл)=P/380. показана на рис. 1 ланцюг L1C1 забезпечить на навантаженні трифазну напругу з точним дотриманням зсуву фаз.

У табл. 1 наведено значення струму lC1=lL1 ємності конденсатора С1 та індуктивності дроселя L1 для різних величин повної потужності суто активного навантаження.

Реальне навантаження як електродвигуна має значну індуктивну складову. В результаті лінійний струм відстає по фазі від струму активного навантаження на деякий кут порядку 20 ... 40 °. На шильдиках електродвигунів зазвичай вказують не кут, яке косинус - широко відомий cosφ, рівний відношенню активної складової лінійного струму до його повного значення.

Індуктивну складову струму, що протікає через навантаження пристрою, показаного на рис. 1, можна подати у вигляді струмів, що проходять через деякі котушки індуктивності, підключені паралельно активним опорам навантаження (рис. 3,а). або, що еквівалентно, паралельно С1. L1 та мережним проводам.

З рис. 3,б видно, що оскільки струм через індуктивність протифазен струму через ємність, котушки індуктивності Lн зменшують струм через ємнісну гілка фазозсувного ланцюга і збільшують через індуктивну. Тому для збереження фази напруги на виході фазозсувного ланцюга струм через конденсатор С1 необхідно збільшити і через котушку зменшити.

Векторна діаграма навантаження з індуктивною складовою ускладнюється. Її фрагмент, що дозволяє зробити необхідні розрахунки, наведено на рис. 4.

Повний лінійний струм Iл розкладений тут на дві складові: активну Iлсos і реактивну lssin. В результаті розв'язання системи рівнянь для визначення необхідних значень струмів через конденсатор С1 та котушку L1

lС1sin30°+ILlsin30°=lлcosφ,

lС1sin30°-ILlsin30°=lлsinφ

отримуємо такі значення цих струмів:

lС1=2/√3·lлsin(φ+60°),

IL1=2/√3·lлcos(φ+30°),

При чисто активному навантаженні (φ=0) формули дають отриманий результат: lС1=IL1=Iл. На рис. 5 наведено залежності відношень струмів lC1 і lL1 до IЛ від соsφ, розраховані за цими формулами. Для ф=30° (cosφ=√3/2=0,87) струм конденсатора С1 максимальний і дорівнює 2/√3Iл= 1,15Iл, а струм дроселя L1 вдвічі менший. Цими ж співвідношеннями з гарним ступенем точності можна використовувати для типових значень соsφ, рівних 0,85...0,9.

У табл. 2 наведено значення струмів IC1, IL1, що протікають через конденсатор С1 і дросель L1 при різних величинах повної потужності навантаження, що має вказане вище значення cosφ=√3/2.

Для такого фазозсувного ланцюга використовують конденсатори МБГО. МБГП, МБГТ, К42-4 на робочу напругу не менше 600 або МБГЧ. К42-19 на напругу не менше 250 В. Дросель найпростіше виготовити із трансформатора живлення стрижневої конструкції від старого лампового телевізора. Струм холостого ходу первинної обмотки такого трансформатора при напрузі 220 В зазвичай не перевищує 100 мА і має нелінійну залежність від прикладеної напруги. Якщо ж магнітопровід ввести зазор порядку 0.2... 1 мм. Струм істотно зросте, а залежність його від напруги стане лінійною

Мережеві обмотки трансформаторів ТС можуть бути з'єднані так. що номінальна напруга на них складе 220 (перемичка між висновками 2 і 2 *). 237 (перемичка між висновками 2 і 3*) або 254 (перемичка між висновками 3 і 3*). Мережева напруга найчастіше подають на висновки 1 та 1*. Залежно від виду з'єднання змінюються індуктивність та струм обмотки.

У табл. 3 наведені значення струму в первинній обмотці трансформатора ТС-200-2 при подачі на неї напруги 220 при різних зазорах в магнітопроводі і різному включенні секцій обмоток.

Зіставлення даних табл. 3 і 2 дозволяє зробити висновок, що зазначений трансформатор можна встановити у фазосдвігаючу ланцюг двигуна з потужністю приблизно від 300 до 800 Вт і, підбираючи зазор і схему включення обмоток, отримати необхідну величину струму. Індуктивність змінюється також залежно від синфазного або протифазного з'єднання мережевої та низьковольтних (наприклад, розжарювальних) обмоток трансформатора. Максимальний струм може дещо перевищувати номінальний струм у робочому режимі. В цьому випадку для полегшення теплового режиму доцільно зняти з трансформатора всі вторинні обмотки, частину низьковольтних обмоток можна використовувати для живлення ланцюгів автоматики пристрою, в якому електродвигун працює.

У табл. 4 наведено номінальні величини струмів первинних обмоток трансформаторів різних телевізорів [1, 2] та орієнтовні значення потужності двигуна, з якими їх доцільно використовувати.

Фазозсувний LC-ланцюг слід розраховувати для максимально можливого навантаження електродвигуна. При меншому навантаженні необхідний зсув фаз вже не витримуватиметься, але пускові характеристики порівняно з використанням одного конденсатора покращаться.

Експериментальна перевірка проводилася як із суто активним навантаженням, так і з електродвигуном. Функції активного навантаження виконували по дві паралельно з'єднані лампи розжарювання потужністю 60 і 75 Вт, включені в кожну ланцюг навантаження пристрою (див. рис. 1). що відповідало загальній потужності 400 Вт. Відповідно до табл. 1 ємність конденсатора С1 становила 15 мкф. Зазор у магнітопроводі трансформатора ТС-200-2 (0,5 мм) та схема з'єднання обмоток (на 237 В) були обрані з міркувань забезпечення необхідного струму 1.05 А. Виміряні на ланцюгах навантажень U1, U2, U3 відрізнялися один від одного на 2 ...3 Ст що підтверджувало високу симетрію трифазної напруги.

Експерименти проводилися також із трифазним асинхронним двигуном із короткозамкненим ротором АОЛ22-43Ф потужністю 400 Вт [3]. Він працював з конденсатором С1 ємністю 20 мкФ (до речі, такий же, як і при роботі двигуна тільки з одним фазозсувним конденсатором) і з трансформатором, зазор та з'єднання обмоток якого обрані з умови отримання струму 0,7 А. В результаті вдалося швидко запустити двигун без пускового конденсатора і помітно збільшити момент, що крутить, що відчувається при гальмуванні шківа на валу двигуна. На жаль, провести об'єктивнішу перевірку важко, оскільки в аматорських умовах практично неможливо забезпечити нормоване механічне навантаження на двигун.

Слід пам'ятати, що фазозсувний ланцюг - це послідовний коливальний контур, налаштований на частоту 50 Гц (для варіанта чисто активного навантаження), і без навантаження підключати до мережі цей ланцюг не можна.

література

1. Кузинець Л. М., Соколов В. С. Вузли телевізійних приймачів. - М: Радіо і зв'язок. 1987.
2. Сидоров І. Н., Біннатов М. Ф.. Васильєв Є. А. Пристрої електроживлення побутової РЕА. - М: Радіо і зв'язок. 1991.
3. Бірюков С. Автоматична водокачка. - Радіо. 1998. № 5. с. 45.46.

Автор: С.Бірюков, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Електропостачання.

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 Сп'яніння без алкоголю 24.09.2019 Людина може п'яніти, навіть не вживаючи алкоголю. Такі незвичайні результати дослідження одержали японські вчені. Виявилося, що головною причиною сп'яніння без алкоголю є штами кишкової бактерії Klebsiella pneumonia. За даними вчених, саме вони можуть підвищувати рівень алкоголю в крові людини вище за норму. Внаслідок чого навіть ті, хто зовсім не вживає алкогольних напоїв, можуть почуватися п'яними. "Ми здивувалися, що бактерії можуть виготовляти стільки алкоголю", - прокоментував автор дослідження Цзін Юань. Зазначається, що у Пекіні стався незвичайний випадок із чоловіком, який зовсім не вживає алкоголю, але його печінка була запалена, як у затятого алкоголіка. З'ясувалося, що чоловік так званий "синдром внутрішньої пивоварні" або, як його ще називають - "синдром автоброження". Вони виникають саме через роботу бактерій цього виду, кількість яких в організмі пекінця перевищувала норму в 900 разів.

Інші цікаві новини:

▪ Роботи можуть допомогти у реабілітації пацієнтів

▪ Смак жиру

▪ Автомобіль KIA на паливних елементах

▪ LDC0851 – компаратор індуктивності високої точності

▪ Електронна книга PocketBook Viva

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Електрика для початківців. Добірка статей

▪ стаття Явление Христа народу. Крилатий вислів

▪ стаття Хто винайшов косметику? Детальна відповідь

▪ стаття Дуріан. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Автомобільні охоронні системи Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Автоматика та телемеханіка. Галузь застосування. Загальні вимоги. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

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