Filtr zasilania silnika elektrycznego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Silniki elektryczne

 Komentarze do artykułu

W życiu codziennym często konieczne jest zasilanie urządzeń elektrycznych z akumulatora przez przetwornicę DC-AC. Większość urządzeń zaprojektowanych na napięcie sinusoidalne również działa całkiem normalnie z prostokątnych impulsów generowanych przez takie przetworniki. Niestety nie zalicza się do nich silników asynchronicznych, takich jak te napędzające pompy obiegowe w systemach grzewczych. Znaczna część składowych harmonicznych, które są bogate w napięcia niesinusoidalne, jest w takich silnikach bezużytecznie zamieniana na ciepło, reszta narusza równomierność wirowania pola magnetycznego. Do tłumienia harmonicznych potrzebny jest filtr, którego schemat i sposób obliczania proponuje autor opublikowanego artykułu.

Do zasilania silnika asynchronicznego z prostokątnego źródła napięcia najlepiej nadaje się filtr, którego obwód pokazano na ryc. 1. Przekazuje pierwszą harmoniczną do obciążenia z niewielkim tłumieniem lub bez tłumienia, dość mocno tłumiąc wyższe harmoniczne.

Równoważny obwód filtra obciążonego na silniku elektrycznym pokazano na ryc. 2. Silnik jest reprezentowany przez równoległe połączenie rezystancji czynnej Rd i własnej indukcyjności Ld. Uwzględniany jest również R1 - rezystancja czynna cewki indukcyjnej (dławika) L1. Oba obwody oscylacyjne - szeregowy L1C1 i równoległy LDS2 - są dostrojone do częstotliwości powtarzania impulsów napięcia wejściowego.

Obliczmy elementy filtra przeznaczonego do silnika asynchronicznego, na którego tabliczce znamionowej podane są następujące parametry: napięcie U - 220 V, częstotliwość F - 50 Hz, moc P - 75 W, cos<φ - 0,6. Dalsze obliczenia będą również wymagały wartości częstotliwości kołowej Ω = 2πF = 6,28 · 50 = 314s-1 oraz wartości sinφ =√1-cos2φ = 0,8.

Składowa czynna prądu pobieranego przez silnik lR = P / U = = 75/220 = 0,341 A, reaktywna - LL = IR (sinφ / cosφ) - 0,341 · 0,8 / 0,6 = 0,454 A, skąd Rd = U / IR = 220/0,341 \u645d 220 omów; Xl \u0,454d U / IL \u484d 484 / 314 \u1,51d 2 omów; Ld \u50d XL / φ \u2d \u106d 2/106 \u3142d 1,51 Gn. Aby częstotliwość rezonansowa obwodu LdС6,58 wynosiła XNUMX Hz, wymagany jest kondensator o pojemności СXNUMX = = XNUMX / (φXNUMXLd) = XNUMX / (XNUMX · XNUMX) = XNUMX μF.

Załóżmy, że filtr ma dławik od lampy ze świetlówkami o mocy 1 W jako L80. Na tabliczce znamionowej przepustnicy podane są następujące dane: napięcie zasilania U - 220 V, częstotliwość F - 50 Hz, znamionowy prąd pracy IH - 0,84 A, cosφ - 0,5 (sinφ = √1-cos2φ= 0,866)

Przy rezonansie w obwodzie CS2 składowa reaktywna prądu silnika jest kompensowana prądem kondensatora C2. Składowa czynna prądu silnika (0,341 A) przepływającego przez wzbudnik jest znacznie mniejsza niż 0,84 A, więc reżim temperaturowy wzbudnika nie budzi obaw

Moc pobierana przez lampę z sieci jest równa РСв - UIн = 220 0,84 0,5 = 92,4 W, z czego 80 przypada na jego lampę, a pozostałe 12,4 jest rozpraszane przez R1 - rezystancję czynną cewki indukcyjnej. Rezystancja czynna całej lampy RCв \u220d U / IH cosφ \u0,84d \u0,5d 131 / (1 12,4) \u92,4d 131 omów jest rozdzielana między lampę a cewkę indukcyjną w tej samej proporcji co moc, dlatego R0,134 \u17,60d RCB ( XNUMX / XNUMX) \uXNUMXd XNUMX-XNUMX \uXNUMXd XNUMX m.

Rezystancję indukcyjną lampy Хсв = U/In·sinφ = (220/0,84)∙0,866 = = 227 Ohm można w pełni przypisać dławikowi, którego indukcyjność L1 = Хсвφ = 227/314 = 0,723 H. Obwód oscylacyjny L1C1 zostanie dostrojony do częstotliwości 50 Hz, jeśli C1 \u106d 2 / ( φ1 L106) \u3142d \u0,723d 14 / (XNUMX - XNUMX) \uXNUMXd XNUMX mikrofaradów.

Biorąc pod uwagę równość reaktancji cewki indukcyjnej L1 i kondensatora C1 w rezonansie, obliczamy, że amplituda napięcia na kondensatorze podczas pracy silnika wzrasta wielokrotnie. Proporcjonalnie do prądu rośnie również napięcie. Dlatego ten kondensator powinien być wybrany z dopuszczalnym napięciem, które jest dziesięciokrotnie lub więcej obliczone powyżej.

Współczynniki tłumienia przez filtr harmonicznych wejściowego napięcia impulsowego można obliczyć ze wzoru otrzymanego z podanego w [1]:

dn = 1 - L1/Ld(1 - 1/n2)2, gdzie n jest liczbą harmoniczną.

Przy wartościach L1 i Ld znalezionych powyżej trzecia harmoniczna (częstotliwość 150 Hz) zostanie stłumiona przy 3,4, piąta (250 Hz) - przy 11, siódma (350 Hz) - przy 22,5 i dziewiąta (450 Hz) Hz) - przy 37,8, 3 razy. Parzyste harmoniczne w przebiegu napięcia wejściowego pokazano na rys. 1 (krzywa XNUMX) są nieobecne i nie ma sensu obliczać ich współczynników tłumienia.

Amplituda pierwszej harmonicznej napięcia wejściowego (krzywa 2 na rys. 3) wynosi Um1 = 1,27Um, gdzie Um jest amplitudą impulsów. Współczynnik 1,27 dla impulsów o innym kształcie będzie inny, jego wartości można znaleźć np. w [2]. Napięcie skuteczne pierwszej harmonicznej U1 = 0,707Um1 = 0,9Um, skąd Um = 1.1U1 Napięcie na wyjściu filtra jest mniejsze o spadek rezystancji czynnej cewki indukcyjnej, a więc aby silnik pracował w trybie nominalnym , konwerter musi generować prostokątne impulsy („meander”) o amplitudzie Um \u1,1d 1 U1 Rd / (Rd + R1,1) \u220d 645 645 17,6 / (236 + XNUMX) \uXNUMXd XNUMX V.

Poprawność obliczeń zweryfikowano poprzez symulację komputerową opracowanego filtra z wykorzystaniem programu Electronics Workbench. Uzyskany na modelu wykres napięcia wyjściowego (patrz krzywa 3 na rys. 3) różni się od sinusoidy obecnością w niej niecałkowicie wytłumionych wyższych harmonicznych i odpowiada temu, co faktycznie obserwuje się na ekranie oscyloskopu, gdy silnik pracuje z filtr.

W wykonanym filtrze jako C1 i C2 zastosowano równolegle połączone grupy kondensatorów KBG-MN, MBGCH, MBGP, MBM w celu uzyskania pożądanej pojemności dla napięcia co najmniej 1000 V (C1) i co najmniej 400 V (C2 ). Induktor z lampy fluorescencyjnej można zastąpić dowolną inną podobną indukcyjnością, która może wytrzymać prąd pobierany przez silnik bez przegrzania. Domowy dławik jest uzwojony na stalowym obwodzie magnetycznym USh 16x30. Jego uzwojenie to 870 zwojów drutu PEV-2 0,3.

Praktyka pokazała, że ​​filtr wymaga dostrojenia i lepiej jest dostroić niezależnie jego gałęzie szeregową i równoległą. Będzie to wymagało żarówki 220 V, 75 W i woltomierza AC. Jako „źródło sygnału”, przestrzegając wszystkich niezbędnych środków ostrożności, możesz korzystać z sieci.

Obwód szeregowy L1C1 jest skonfigurowany zgodnie z obwodem pokazanym na ryc. 4. Lampka EL1 służy jako ekwiwalent obciążenia i jednocześnie jako wskaźnik strojenia. Początkowa pojemność kondensatora C1 jest nieco mniejsza niż obliczona. Stopniowo zwiększa się poprzez podłączenie dodatkowych kondensatorów o mniejszej pojemności równolegle z głównym. Celem jest osiągnięcie jak największej jasności lampy lub minimalnego wskazania woltomierza.

Obwód równoległy jest skonfigurowany zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 5, osiągając najniższą jasność lampy lub maksymalne odczyty woltomierza.

Podczas strojenia wał silnika musi obracać się bez obciążenia mechanicznego.

literatura

1. Chucky F. i wsp. Energoelektronika. - M.: Energoizdat, 1982.
2. Bessonov L. Teoretyczne podstawy elektrotechniki. - M.: Szkoła Wyższa, 1973.

Autor: V.Volodin, Odessa, Ukraina

Zobacz inne artykuły Sekcja Projektant radioamatorów.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum latające skyrmiony 09.11.2021 Optyka topologiczna i fotonika topologiczna stały się „gorącymi” dziedzinami nauki od lat 1980. po odkryciu osobliwości w polach magnetycznych. A stosunkowo niedawna Nagroda Nobla, przyznana za odkrycie i badanie cech topologicznych w fizyce materii skondensowanej, dodatkowo wzbudziła zainteresowanie społeczności naukowej, ponieważ wszystko to otwiera perspektywy realizacji nietrywialnych rodzajów oddziaływań elektromagnetycznych fale z materią. To z kolei może być wykorzystane w wielu nowych technologiach do przesyłania informacji i energii na duże odległości. Grupa fizyków z Wielkiej Brytanii i Singapuru ogłosiła odkrycie nowej „rodziny” impulsów elektromagnetycznych o topologii toroidalnej. Impulsy te są idealnymi fizycznymi ucieleśnieniami rozwiązań równań Maxwella, co pozwala kontrolować ich złożoność topologiczną i uzyskać tzw. topologię supertoroidalną. Pola elektromagnetyczne takich supertoroidalnych impulsów tworzą struktury, które niemal całkowicie pokrywają się ze strukturą skyrmionów, które w normalnych warunkach są "wirami" pól magnetycznych w ośrodku niektórych materiałów magnetycznych. Dopiero teraz skyrmiony supertoroidalnych impulsów lecą w kosmosie niemal z prędkością światła. Skyrmiony, złożone topologiczne quasi-cząstki, zostały odkryte przez Tony'ego Skyrme'a w 1962 roku, próbując stworzyć zunifikowany model nukleonu. Jak wspomniano powyżej, skyrmiony to nanometryczne wiry magnetyczne o uporządkowanej strukturze. Te kwazicząstki zostały już dobrze zbadane w wielu układach materii skondensowanej, w tym w egzotycznych, takich jak kondensat Bosego-Einsteina, magnesy chiralne, nadprzewodniki i ciekłe kryształy. Ale jeśli skyrmiony potrafią latać, otworzy to nieskończony wachlarz nowych możliwości dla kolejnych generacji urządzeń informacyjnych. Impuls supertoroidalny, zwany przez naukowców „latającym pączkiem”, zawiera rekurencyjne toroidalne struktury topologiczne, dzięki którym konfiguracja jego pola elektromagnetycznego przypomina gniazdującą lalkę. A złożoność topologiczną takiego impulsu można dość łatwo kontrolować, liczbę osadzonych w nim impulsów toroidalnych można zwiększyć lub zmniejszyć, można kontrolować kierunek skręcania wiru magnetycznego itp. Topologiczne cechy impulsów supertoroidalnych zapewniają dodatkowe „stopnie swobody”, które mogą być wykorzystywane jako nośniki informacji dla optycznych systemów kodowania-dekodowania, różnego rodzaju systemów pomiarowych, systemów wyświetlania informacji o ultrawysokiej rozdzielczości i oczywiście systemów do transmisji bezprzewodowej informacji i energii na duże odległości.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Smartfon Honor Play4 Pro z funkcją termometru

▪ Komputer bez przewodów i baterii

▪ miedziany wyświetlacz

▪ Jednorazowy telefon komórkowy

▪ Ultrazimny molekularny gaz kwantowy

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Życie niezwykłych fizyków. Wybór artykułów

▪ artykuł Promieniowanie jonizujące a zapewnienie bezpieczeństwa radiacyjnego. Podstawy bezpiecznego życia

▪ artykuł Gdzie wprowadzono podatek od uszu? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Personel oddziałów patoanatomicznych i kostnic. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Mydło piaskowe. Proste przepisy i porady

▪ artykuł Linie elektroenergetyczne napowietrzne o napięciu powyżej 1 kV. Zbliżenie linii napowietrznych z lotniskami i lądowiskami dla śmigłowców. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

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

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024