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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Filtro para alimentación del motor eléctrico. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Los motores eléctricos En la vida cotidiana, a menudo se hace necesario alimentar los aparatos eléctricos desde una batería a través de un convertidor de CC a CA. La mayoría de los dispositivos diseñados para un voltaje sinusoidal también funcionan con bastante normalidad a partir de pulsos rectangulares generados por tales convertidores. Desafortunadamente, no incluyen motores asíncronos, como los que impulsan las bombas de circulación en los sistemas de calefacción. Una proporción significativa de los componentes armónicos, que son ricos en voltaje no sinusoidal, en tales motores se convierte inútilmente en calor, el resto viola la uniformidad de la rotación del campo magnético. Para suprimir los armónicos, se necesita un filtro, cuyo esquema y método de cálculo propone el autor del artículo publicado. Para alimentar un motor asíncrono desde una fuente de voltaje rectangular, el filtro es el más adecuado, cuyo circuito se muestra en la fig. 1. Transmite el primer armónico a la carga con poca o ninguna atenuación, atenuando bastante los armónicos más altos.
El circuito equivalente del filtro cargado en el motor eléctrico se muestra en la fig. 2. El motor está representado por una conexión en paralelo de la resistencia activa Rd y su propia inductancia Ld. También se tiene en cuenta R1: la resistencia activa del inductor (estrangulador) L1. Ambos circuitos oscilatorios, L1C1 en serie y LDS2 en paralelo, están sintonizados a la frecuencia de repetición del pulso de voltaje de entrada.
Calculemos los elementos de un filtro diseñado para un motor asíncrono, en cuya placa de identificación se dan los siguientes parámetros: voltaje U - 220 V, frecuencia F - 50 Hz, potencia P - 75 W, cos<φ - 0,6. Otros cálculos también requerirán el valor de la frecuencia circular Ω = 2πF = 6,28 50 = 314s-1 y el valor de sinφ =√1-cos2φ = 0,8. El componente activo de la corriente consumida por el motor lR = P / U = = 75/220 = 0,341 A, reactivo - LL = IR (sinφ / cosφ) - 0,341 0,8 / 0,6 = 0,454 A, de donde Rd = U / IR = 220 / 0,341 \u645d 220 ohmios; Xl \u0,454d U / IL \u484d 484 / 314 \u1,51d 2 ohmios; Ld \u50d XL / φ \u2d \u106d 2/106 \u3142d 1,51 Gn. Para que la frecuencia de resonancia del circuito LdС6,58 sea de XNUMX Hz, se requiere un capacitor con una capacitancia СXNUMX = = XNUMX / (φXNUMXLd) = XNUMX / (XNUMX XNUMX) = XNUMX μF. Suponga que el filtro tiene un estrangulador de una lámpara con lámparas fluorescentes con una potencia de 1 W como L80. Los siguientes datos se pueden encontrar en la placa de identificación del acelerador: tensión de alimentación U - 220 V, frecuencia F-50 Hz, corriente nominal de funcionamiento IH - 0,84 A, cosφ - 0,5 (sinφ = √1-cos2φ0,866 =) En resonancia en el circuito CS2, el componente reactivo de la corriente del motor es compensado por la corriente del capacitor C2. El componente activo de la corriente del motor (0,341 A) que fluye a través del inductor es mucho menor que 0,84 A, por lo que el régimen de temperatura del inductor no es motivo de preocupación. La potencia consumida por la lámpara de la red es igual a РСв - UIн = 220 0,84 0,5 = 92,4 W, de los cuales 80 caen en su lámpara, y los 12,4 restantes se disipan en R1, la resistencia activa del inductor. La resistencia activa de toda la lámpara RCв \u220d U / IH cosφ \u0,84d \u0,5d 131 / (1 12,4) \u92,4d 131 Ohm se distribuye entre la lámpara y el inductor en la misma proporción que la potencia, por lo tanto, R0,134 \u17,60d RCB ( XNUMX / XNUMX) \uXNUMXd XNUMX-XNUMX \uXNUMXd XNUMXm. La resistencia inductiva de la lámpara Хсв = U/In·sinφ = (220/0,84)∙0,866 = = 227 Ohm se puede atribuir completamente al estrangulador, cuya inductancia L1 = Хсвφ = 227/314 = 0,723 H. El circuito oscilatorio L1C1 se sintonizará a una frecuencia de 50 Hz si C1 \u106d 2 / ( φ1 L106) \u3142d \u0,723d 14 / (XNUMX - XNUMX) \uXNUMXd XNUMX microfaradios. Teniendo en cuenta la igualdad de las reactancias del inductor L1 y el condensador C1 en resonancia, calculamos que la amplitud del voltaje a través del condensador durante el funcionamiento del motor aumenta muchas veces. En proporción a la corriente, el voltaje también aumenta. Por lo tanto, este capacitor debe seleccionarse con un voltaje permisible que sea diez veces o más calculado anteriormente. Los coeficientes de supresión por el filtro de armónicos de la tensión de impulso de entrada se pueden calcular mediante la fórmula obtenida a partir de la dada en [1]: dn = 1 - L1/Ld(1 - 1/n2)2, donde n es el número armónico. Con los valores de L1 y Ld encontrados arriba, se suprimirá el tercer armónico (frecuencia 150 Hz) en 3,4, el quinto (250 Hz) - en 11, el séptimo (350 Hz) - en 22,5 y el noveno (450 Hz) Hz) - a las 37,8, 3 veces. Los armónicos pares en la forma de onda del voltaje de entrada que se muestra en la fig. 1 (curva XNUMX) están ausentes y no tiene sentido calcular sus coeficientes de supresión.
La amplitud del primer armónico del voltaje de entrada (curva 2 en la Fig. 3) es Um1 = 1,27Um, donde Um es la amplitud de los pulsos. El coeficiente 1,27 para pulsos de diferente forma será diferente, sus valores se pueden encontrar, por ejemplo, en [2]. La tensión efectiva del primer armónico U1 = 0,707Um1 = 0,9Um, por lo que Um = 1.1U1 La tensión a la salida del filtro es menor por la caída de la resistencia activa del inductor, por lo tanto, para que el motor funcione en modo nominal , el convertidor debe generar pulsos rectangulares ("meandro") con amplitud Um \u1,1d 1 U1 Rd / (Rd + R1,1) \u220d 645 645 17,6 / (236 + XNUMX) \uXNUMXd XNUMX V. La exactitud de los cálculos se verificó mediante simulación por computadora del filtro desarrollado utilizando el programa Electronics Workbench. El gráfico de tensión de salida obtenido en el modelo (ver curva 3 en la Fig. 3) difiere de una sinusoide debido a la presencia en ella de armónicos superiores no completamente suprimidos y corresponde a lo que realmente se observa en la pantalla del osciloscopio cuando el motor está funcionando con un filtro. En el filtro fabricado, como C1 y C2, se utilizaron grupos de capacitores KBG-MN, MBGCH, MBGP, MBM conectados en paralelo para obtener la capacitancia deseada para un voltaje de al menos 1000 V (C1) y al menos 400 V (C2 ). El estrangulador de una lámpara fluorescente puede ser reemplazado por cualquier otra inductancia similar que pueda soportar la corriente consumida por el motor sin sobrecalentarse. Un estrangulador casero está enrollado en un circuito magnético de acero USh 16x30. Su bobinado es de 870 vueltas de cable PEV-2 0,3. La práctica ha demostrado que el filtro requiere ajuste, y es mejor ajustar sus ramas en serie y paralelo de forma independiente. Esto requerirá una lámpara incandescente de 220 V, 75 W y un voltímetro de CA. Como "fuente de señal", observando todas las precauciones necesarias, puede utilizar la red eléctrica. El circuito serial L1C1 está configurado de acuerdo con el circuito que se muestra en la fig. 4. La lámpara EL1 sirve como equivalente de carga y al mismo tiempo como indicador de sintonización. La capacitancia inicial del capacitor C1 se toma un poco menos que la calculada. Se aumenta gradualmente conectando condensadores adicionales de menor capacidad en paralelo con el principal. El objetivo es lograr el brillo más alto de la lámpara o la lectura mínima del voltímetro.
El circuito paralelo está configurado de acuerdo con el esquema que se muestra en la fig. 5, logrando el brillo más bajo de la lámpara o las lecturas máximas del voltímetro.
Durante el ajuste, el eje del motor debe girar sin carga mecánica. Literatura
Autor: V.Volodin, Odessa, Ucrania
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