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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Filtro para alimentação do motor elétrico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Motores elétricos Na vida cotidiana, muitas vezes é necessário alimentar aparelhos elétricos de uma bateria por meio de um conversor CC para CA. A maioria dos dispositivos projetados para uma tensão senoidal também funciona normalmente a partir de pulsos retangulares gerados por tais conversores. Infelizmente, eles não incluem motores assíncronos, como os que acionam bombas de circulação em sistemas de aquecimento. Uma proporção significativa dos componentes harmônicos, ricos em tensão não senoidal, em tais motores é inutilmente convertida em calor, o restante viola a uniformidade da rotação do campo magnético. Para suprimir harmônicos, é necessário um filtro, cujo esquema e método de cálculo é proposto pelo autor do artigo publicado. Para alimentar um motor assíncrono a partir de uma fonte de tensão retangular, o filtro é mais adequado, cujo circuito é mostrado na fig. 1. Transmite o primeiro harmônico para a carga com pouca ou nenhuma atenuação, atenuando bastante os harmônicos superiores.
O circuito equivalente do filtro carregado no motor elétrico é mostrado na fig. 2. O motor é representado por uma conexão paralela da resistência ativa Rd e sua própria indutância Ld. R1 também é levado em consideração - a resistência ativa do indutor (choke) L1. Ambos os circuitos oscilatórios - serial L1C1 e paralelo LDS2 - são sintonizados na frequência de repetição do pulso da tensão de entrada.
Vamos calcular os elementos de um filtro projetado para um motor assíncrono, em cuja placa de identificação são fornecidos os seguintes parâmetros: tensão U - 220 V, frequência F - 50 Hz, potência P - 75 W, cos<φ - 0,6. Cálculos posteriores também exigirão o valor da frequência circular Ω = 2πF = 6,28 50 = 314s-1 e o valor de sinφ =√1-cos2φ = 0,8. O componente ativo da corrente consumida pelo motor lR = P / U = = 75/220 = 0,341 A, reativo - LL = IR (sinφ / cosφ) - 0,341 0,8 / 0,6 = 0,454 A, de onde Rd = U / IR = 220 / 0,341 \u645d 220 ohms; Xl \u0,454d U / IL \u484d 484 / 314 \u1,51d 2 ohms; Ld \u50d XL / φ \u2d \u106d 2/106 \u3142d 1,51 Gn. Para que a frequência de ressonância do circuito LdС6,58 seja de XNUMX Hz, é necessário um capacitor com capacitância СXNUMX = = XNUMX / (φXNUMXLd) = XNUMX / (XNUMX XNUMX) = XNUMX μF. Suponha que o filtro tenha um estrangulamento de uma lâmpada com lâmpadas fluorescentes com potência de 1 W como L80. Os seguintes dados podem ser encontrados na placa de identificação do acelerador: tensão de alimentação U - 220 V, frequência F-50 Hz, corrente operacional nominal IH - 0,84 A, cosφ - 0,5 (sinφ = √1-cos2φ= 0,866) Na ressonância do circuito CS2, o componente reativo da corrente do motor é compensado pela corrente do capacitor C2. O componente ativo da corrente do motor (0,341 A) que flui através do indutor é muito menor que 0,84 A, portanto, o regime de temperatura do indutor não causa preocupação A potência consumida pela lâmpada da rede é igual a РСв - UIн = 220 0,84 0,5 = 92,4 W, dos quais 80 caem sobre sua lâmpada e os 12,4 restantes são dissipados por R1 - a resistência ativa do indutor. A resistência ativa de toda a lâmpada RCв \u220d U / IH cosφ \u0,84d \u0,5d 131 / (1 12,4) \u92,4d 131 Ohm é distribuída entre a lâmpada e o indutor na mesma proporção que a potência, portanto R0,134 \u17,60d RCB ( XNUMX / XNUMX) \uXNUMXd XNUMX-XNUMX \uXNUMXd XNUMXm. A resistência indutiva da lâmpada Хсв = U/In·sinφ = (220/0,84)∙0,866 = = 227 Ohm pode ser totalmente atribuída ao indutor, cuja indutância L1 = Хсвφ = 227/314 = 0,723 H. O circuito oscilatório L1C1 será sintonizado em uma frequência de 50 Hz se C1 \u106d 2 / ( φ1 L106) \u3142d \u0,723d 14 / (XNUMX - XNUMX) \uXNUMXd XNUMX microfarads. Levando em consideração a igualdade das reatâncias do indutor L1 e do capacitor C1 na ressonância, calculamos que a amplitude da tensão no capacitor durante a operação do motor aumenta várias vezes. Em proporção à corrente, a tensão também aumenta. Portanto, este capacitor deve ser selecionado com uma tensão permitida dez vezes ou mais calculada acima. Os coeficientes de supressão pelo filtro de harmônicos da tensão de impulso de entrada podem ser calculados pela fórmula obtida a partir da dada em [1]: dn = 1 - L1/Ld(1 - 1/n2)2, onde n é o número harmônico. Com os valores de L1 e Ld encontrados acima, o terceiro harmônico (frequência 150 Hz) será suprimido em 3,4, o quinto (250 Hz) - em 11, o sétimo (350 Hz) - em 22,5 e o nono (450 Hz). Hz) - em 37,8, 3 vezes. Harmônicos pares na forma de onda da tensão de entrada mostrada na fig. 1 (curva XNUMX) estão ausentes e não faz sentido calcular seus coeficientes de supressão.
A amplitude do primeiro harmônico da tensão de entrada (curva 2 da Fig. 3) é Um1 = 1,27Um, onde Um é a amplitude dos pulsos. O coeficiente 1,27 para pulsos de formato diferente será diferente, seus valores podem ser encontrados, por exemplo, em [2]. A tensão efetiva do primeiro harmônico U1 = 0,707Um1 = 0,9Um, onde Um = 1.1U1 A tensão na saída do filtro é menor pela queda na resistência ativa do indutor, portanto, para o motor operar no modo nominal , o conversor deve gerar pulsos retangulares ("meandro") com amplitude Um \u1,1d 1 U1 Rd / (Rd + R1,1) \u220d 645 645 17,6 / (236 + XNUMX) \uXNUMXd XNUMX V. A exatidão dos cálculos foi verificada por simulação computacional do filtro desenvolvido utilizando o programa Electronics Workbench. O gráfico da tensão de saída obtido no modelo (ver curva 3 na Fig. 3) difere de uma senóide devido à presença de harmônicos superiores não totalmente suprimidos e corresponde ao que é realmente observado na tela do osciloscópio quando o motor está operando com um filtro. No filtro fabricado, como C1 e C2, foram utilizados grupos de capacitores KBG-MN, MBGCH, MBGP, MBM conectados em paralelo para obter a capacitância desejada para uma tensão de no mínimo 1000 V (C1) e no mínimo 400 V (C2 ). A bobina de uma lâmpada fluorescente pode ser substituída por qualquer outra indutância semelhante que suporte a corrente consumida pelo motor sem superaquecer. Um estrangulamento caseiro é enrolado em um circuito magnético de aço USh 16x30. Seu enrolamento é de 870 voltas de fio PEV-2 0,3. A prática mostrou que o filtro requer ajuste e é melhor ajustar seus ramos seriais e paralelos independentemente. Isso exigirá uma lâmpada incandescente de 220 V, 75 W e um voltímetro CA. Como "fonte de sinal", observando todos os cuidados necessários, você pode usar a rede elétrica. O circuito serial L1C1 é configurado de acordo com o circuito mostrado na fig. 4. A lâmpada EL1 serve como carga equivalente e ao mesmo tempo como indicador de sintonia. A capacitância inicial do capacitor C1 é ligeiramente menor que a calculada. É gradualmente aumentado conectando capacitores adicionais de menor capacidade em paralelo com o principal. O objetivo é atingir o maior brilho da lâmpada ou a leitura mínima do voltímetro.
O circuito paralelo é configurado de acordo com o esquema mostrado na fig. 5, alcançando o menor brilho da lâmpada ou leituras máximas do voltímetro.
Durante o ajuste, o eixo do motor deve girar sem carga mecânica. Literatura
Autor: V.Volodin, Odessa, Ucrânia
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