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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Tres fases - sin pérdida de potencia. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuente de alimentación En varias máquinas y dispositivos electromecánicos de aficionados, los motores asíncronos trifásicos con un rotor de jaula de ardilla se utilizan con mayor frecuencia. Desafortunadamente, una red trifásica en la vida cotidiana es un fenómeno extremadamente raro, por lo tanto, los aficionados usan un condensador de cambio de fase para alimentarlos desde una red eléctrica convencional, lo que no permite aprovechar completamente la potencia y las características de arranque del motor. Los dispositivos de "cambio de fase" trinistor existentes reducen aún más la potencia en el eje del motor. Una variante del diagrama de un dispositivo para arrancar un motor eléctrico trifásico sin pérdida de potencia se muestra en la fig. 1.
Los devanados del motor de 220/380 V están conectados en triángulo, y el condensador C1 está conectado, como de costumbre, en paralelo con uno de ellos. El capacitor es "ayudado" por el inductor L1, conectado en paralelo a otro devanado. Con una cierta relación de la capacitancia del capacitor C1, la inductancia del inductor L1 y la potencia de la carga, es posible obtener un cambio de fase entre los voltajes en las tres ramas de la carga, igual a exactamente 120 °. En la fig. 2 muestra un diagrama de voltaje vectorial para el dispositivo que se muestra en la fig. 1, con una carga puramente resistiva R en cada rama. La corriente lineal ll en forma vectorial es igual a la diferencia entre las corrientes l3 e I2, y en valor absoluto corresponde al valor de If√3, donde lf=l1=I2=l3=Un/R - corriente de fase de carga. Un=U1=U2=U3=220 V - tensión de línea de la red.
Se aplica un voltaje UC1=U1 al capacitor C2, la corriente a través de él es igual a lc1 y está por delante del voltaje en 90° en fase. De manera similar, se aplica un voltaje UL1 = U1 al inductor L3, la corriente a través de él IL1 se retrasa con respecto al voltaje en 90 °. Si los valores absolutos de las corrientes IC1 e IL1 son iguales, su diferencia vectorial, con la elección correcta de capacitancia e inductancia, puede ser igual a In. El desfase entre las corrientes IC1 e IL1 es de 60°, por lo que el triángulo de los vectores Il, lC1 e IL1 es equilátero, y su valor absoluto es IC1=IL1=Il=If√3 A su vez, la corriente de carga de fase Si \u3d P / 1Ul. donde P es la potencia de carga total. En otras palabras, si la capacitancia del capacitor C1 y la inductancia del inductor L220 se eligen de tal manera que cuando se les aplica un voltaje de 1 V, la corriente a través de ellos sería igual a lC1=ILXNUMX=P/(√3ul)=P/380. mostrado en la fig. 1 circuito L1C1 proporcionará voltaje trifásico a la carga con la observancia exacta del cambio de fase. En mesa. 1 muestra los valores de la corriente lC1=lL1 de la capacitancia del capacitor C1 y la inductancia del inductor L1 para varios valores de la potencia total de una carga puramente activa.
La carga real en forma de motor eléctrico tiene un componente inductivo significativo. Como resultado, la corriente lineal se retrasa en fase con respecto a la corriente de carga activa en un ángulo φ del orden de 20...40°. En las placas de identificación de los motores eléctricos, generalmente no se indica el ángulo, sino su coseno, el conocido cosφ, igual a la relación entre el componente activo de la corriente lineal y su valor total. El componente inductivo de la corriente que fluye a través de la carga del dispositivo que se muestra en la fig. 1 se puede representar como corrientes que pasan a través de algunos inductores conectados en paralelo con las resistencias activas de la carga (Fig. 3, a). o, de manera equivalente, paralelo a C1. L1 y cables de red.
De la fig. 3b se puede ver que dado que la corriente a través de la inductancia es antifase a la corriente a través de la capacitancia, los inductores Lн reducen la corriente a través de la rama capacitiva del circuito de cambio de fase y la aumentan a través de la inductiva. Por lo tanto, para mantener la fase de voltaje en la salida del circuito de cambio de fase, la corriente a través del capacitor C1 debe aumentarse y reducirse a través de la bobina. El diagrama vectorial para una carga con un componente inductivo se vuelve más complicado. Su fragmento, que permite realizar los cálculos necesarios, se muestra en la Fig. 4.
La corriente lineal total Il se descompone aquí en dos componentes: la activa Ilsosφ y la reactiva llsinφ. Como resultado de resolver un sistema de ecuaciones para determinar los valores requeridos de corrientes a través del capacitor C1 y la bobina L1 lС1sin30°+ILlsin30°=lсosφ, lС1sin30°-ILsin30°=llsinφ obtenemos los siguientes valores de estas corrientes: lС1=2/√3 llsen(φ+60°), IL1=2/√3 cos(φ+30°), Con una carga puramente activa (φ=0), las fórmulas dan el resultado obtenido anteriormente: lC1=IL1=Il. En la fig. La Figura 5 muestra las dependencias de las proporciones de las corrientes lC1 y lL1 a IL en cosφ, calculadas utilizando estas fórmulas. Para f=30° (cosφ=√3/2\u0,87d 1) la corriente del capacitor C2 es máxima e igual a XNUMX / √3Il\u1,15d 1 Il, y la corriente del inductor L0,85 es la mitad. Las mismas relaciones se pueden utilizar con un buen grado de precisión para valores típicos de cosφ iguales a 0,9 ... XNUMX.
En mesa. 2 muestra los valores de las corrientes IC1, IL1 que fluyen a través del capacitor C1 y el inductor L1 en varios valores de la potencia total de la carga, que tiene el valor anterior cosφ=√3/2.
Para un circuito de cambio de fase de este tipo, se utilizan condensadores MBGO. MBGP, MBGT, K42-4 para una tensión de funcionamiento de al menos 600 V o MBGCH. K42-19 para un voltaje de al menos 250 V. La forma más fácil de hacer un estrangulador es con un transformador de potencia en forma de barra de un televisor de tubo viejo. La corriente sin carga del devanado primario de dicho transformador a un voltaje de 220 V generalmente no excede los 100 mA y tiene una dependencia no lineal del voltaje aplicado. Sin embargo, si se introduce un espacio del orden de 0.2 ... 1 mm en el circuito magnético. la corriente aumentará significativamente y su dependencia del voltaje se volverá lineal Los devanados de red de los transformadores TS se pueden conectar de la siguiente manera. que la tensión nominal en los mismos será de 220 V (puente entre los bornes 2 y 2*). 237 V (puente entre pines 2 y 3*) o 254 V (puente entre pines 3 y 3*). La tensión de red se aplica con mayor frecuencia a los terminales 1 y 1 *. Dependiendo del tipo de conexión, la inductancia y la corriente del devanado cambian. En mesa. 3 muestra los valores de la corriente en el devanado primario del transformador TS-200-2 cuando se le aplica un voltaje de 220 V en varios espacios en el circuito magnético y diferentes encendidos de las secciones del devanado.
Comparación de los datos en la Tabla. 3 y 2 nos permite concluir que el transformador especificado se puede instalar en un circuito de motor desfasador con una potencia de aproximadamente 300 a 800 W y, seleccionando el espacio y el circuito de conmutación de devanado, se puede obtener el valor de corriente requerido. La inductancia también varía según la conexión en fase o antifase de la red y los devanados de bajo voltaje (por ejemplo, incandescente) del transformador. La corriente máxima puede exceder ligeramente la corriente nominal en funcionamiento. En este caso, para facilitar el régimen térmico, es recomendable quitar todos los devanados secundarios del transformador, parte de los devanados de baja tensión se pueden utilizar para alimentar los circuitos de automatización del dispositivo en el que opera el motor eléctrico. En mesa. 4 muestra los valores nominales de las corrientes de los devanados primarios de los transformadores de varios televisores [1, 2] y los valores aproximados de la potencia del motor con los que es recomendable usarlos.
El circuito LC de cambio de fase debe calcularse para la carga máxima posible del motor eléctrico. Con una carga más pequeña, ya no se mantendrá el cambio de fase necesario, pero el rendimiento de arranque mejorará en comparación con el uso de un solo condensador. La verificación experimental se llevó a cabo tanto con una carga puramente activa como con un motor eléctrico. Las funciones de carga activa fueron realizadas por dos lámparas incandescentes conectadas en paralelo con una potencia de 60 y 75 W, incluidas en cada circuito de carga del dispositivo (ver Fig. 1). lo que correspondía a una potencia total de 400 watts. De acuerdo con la tabla. 1 capacitancia del capacitor C1 fue de 15 uF. El espacio en el circuito magnético del transformador TS-200-2 (0,5 mm) y el esquema de conexión del devanado (a 237 V) se eligieron por razones de proporcionar la corriente requerida de 1.05 A. Los voltajes U1, U2, U3 medidos en los circuitos de carga diferían entre sí en 2 ... 3 V., lo que confirmó la alta simetría del voltaje trifásico. También se realizaron experimentos con un motor asíncrono trifásico con rotor en jaula de ardilla AOL22-43F con una potencia de 400 W [3]. Trabajó con un condensador C1 con una capacidad de 20 microfaradios (por cierto, lo mismo que cuando el motor estaba funcionando con un solo condensador de cambio de fase) y con un transformador, cuyo espacio y conexión de devanados se seleccionaron de la condición para obtener una corriente de 0,7 A. Como resultado, fue posible arrancar rápidamente el motor sin un condensador de arranque y aumentar notablemente el par que se siente al frenar la polea en el eje del motor. Desafortunadamente, es difícil realizar una verificación más objetiva, ya que en condiciones de aficionado es casi imposible proporcionar una carga mecánica normalizada en el motor. Cabe recordar que el circuito desfasador es un circuito oscilatorio en serie sintonizado a una frecuencia de 50 Hz (para la opción de carga puramente activa), y este circuito no se puede conectar a la red sin carga. Literatura
Autor: S. Biryukov, Moscú
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