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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Três fases - sem perda de energia. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fonte de alimentação Em várias máquinas e dispositivos eletromecânicos amadores, motores assíncronos trifásicos com rotor de gaiola de esquilo são usados com mais frequência. Infelizmente, uma rede trifásica na vida cotidiana é um fenômeno extremamente raro, portanto, para alimentá-los a partir de uma rede elétrica normal, os amadores usam um capacitor de mudança de fase, que não permite que a potência total e as características de partida do motor sejam realizadas. . Os dispositivos de “mudança de fase” tiristores existentes reduzem a potência no eixo do motor ainda mais. Uma variante do diagrama de circuito para partida de um motor elétrico trifásico sem perda de potência é mostrada na Fig. 1.
Os enrolamentos do motor 220/380 V são conectados em triângulo, e o capacitor C1 é conectado, como de costume, em paralelo com um deles. O capacitor é “ajudado” pelo indutor L1, conectado em paralelo com o outro enrolamento. Com uma certa relação entre o capacitor C1, a indutância do indutor L1 e a potência da carga, é possível obter um deslocamento de fase entre as tensões nos três ramos de carga igual a exatamente 120°. Na Fig. A Figura 2 mostra um diagrama vetorial de tensão para o dispositivo mostrado na Fig. 1, com uma carga puramente ativa R em cada ramo. A corrente linear lл em forma vetorial é igual à diferença entre as correntes l3 e I2, e em valor absoluto corresponde ao valor Iph√3, onde lф=l1=I2=l3=Un/R é a corrente de carga da fase. Un=U1=U2=U3=220 V - tensão linear da rede.
A tensão UC1=U1 é aplicada ao capacitor C2, a corrente através dele é igual a lc1 e está 90° à frente da tensão em fase. Da mesma forma, a tensão UL1 = U1 é aplicada ao indutor L3; a corrente através dele IL1 está atrasada em relação à tensão em 90°. Se os valores absolutos das correntes IC1 e IL1 forem iguais, sua diferença vetorial, com a escolha correta de capacitância e indutância, pode ser igual a In. A mudança de fase entre as correntes IC1 e IL1 é de 60°, portanto o triângulo dos vetores Il, lC1 e IL1 é equilátero, e seu valor absoluto é IC1=IL1=Il=Iph√3 Por sua vez, a corrente de carga de fase Iф=P/3Uл. onde P é a potência total da carga. Em outras palavras, se a capacitância do capacitor C1 e a indutância do indutor L1 forem escolhidas de modo que quando uma tensão de 220 V for aplicada a eles, a corrente através deles seria igual a lC1=IL1=P/(√3Ul)=P/380. mostrado na Fig. 1 circuito L1C1 fornecerá tensão trifásica à carga com mudança de fase precisa. Na tabela 1 mostra os valores da corrente lC1=lL1 do capacitor C1 e da indutância do indutor L1 para vários valores da potência total de uma carga puramente ativa.
Uma carga real na forma de um motor elétrico possui um componente indutivo significativo. Como resultado, a corrente linear está defasada em relação à corrente de carga ativa em um certo ângulo φ da ordem de 20...40°. Nas placas de identificação dos motores elétricos geralmente não é o ângulo que é indicado, mas seu cosseno - o conhecido cosφ, igual à razão entre a componente ativa da corrente linear e seu valor total. A componente indutiva da corrente que flui através da carga do dispositivo mostrado na Fig. 1, pode ser representado na forma de correntes que passam por alguns indutores conectados em paralelo com resistências de carga ativa (Fig. 3, a). ou, equivalentemente, paralelo a C1. L1 e fios de rede.
Da Fig. 3b fica claro que como a corrente através da indutância é antifásica à corrente através da capacitância, os indutores Ln reduzem a corrente através do ramo capacitivo do circuito de mudança de fase e aumentam-na através do indutivo. Portanto, para manter a fase da tensão na saída do circuito de mudança de fase, a corrente através do capacitor C1 deve ser aumentada e diminuída através da bobina. O diagrama vetorial para uma carga com componente indutiva torna-se mais complexo. Seu fragmento, que permite fazer os cálculos necessários, é mostrado na Fig. 4.
A corrente linear total Il é decomposta aqui em dois componentes: Iсosφ ativo e lсinφ reativo. Como resultado da resolução de um sistema de equações para determinar os valores necessários das correntes através do capacitor C1 e da bobina L1 lС1sin30°+ILsin30°=lсosφ, lС1sin30°-ILsin30°=llsinφ obtemos os seguintes valores dessas correntes: euС1=2/√3 llsin(φ+60°), IL1=2/√3 lcos(φ+30°), Com uma carga puramente ativa (φ=0), as fórmulas dão o resultado obtido anteriormente: lС1=IL1=Iл. Na Fig. A Figura 5 mostra as dependências das relações das correntes lC1 e lL1 para IЛ em cosφ, calculadas usando estas fórmulas. Para f=30° (cosφ=√3/2=0,87) a corrente do capacitor C1 é máxima e igual a 2/√3Il= 1,15Il, e a corrente do indutor L1 é a metade. As mesmas relações podem ser usadas com um bom grau de precisão para valores típicos de cosφ iguais a 0,85...0,9.
Na tabela A Figura 2 mostra os valores das correntes IC1, IL1 fluindo através do capacitor C1 e do indutor L1 em vários valores da potência total de carga tendo o valor acima cosφ = √3/2.
Para tal circuito de mudança de fase, são usados capacitores MBGO. MBGP, MBGT, K42-4 para uma tensão operacional de pelo menos 600 V ou MBGCh. K42-19 para uma tensão de pelo menos 250 V. O indutor é mais facilmente feito a partir de um transformador de potência tipo haste de uma TV de tubo antiga. A corrente sem carga do enrolamento primário de tal transformador a uma tensão de 220 V geralmente não excede 100 mA e tem uma dependência não linear da tensão aplicada. Se você introduzir uma folga de cerca de 0.2...1 mm no circuito magnético. a corrente aumentará significativamente e sua dependência da tensão se tornará linear Os enrolamentos de rede dos transformadores de veículos podem ser conectados desta forma. que a tensão nominal neles será de 220 V (jumper entre os pinos 2 e 2*). 237 V (jumper entre pinos 2 e 3*) ou 254 V (jumper entre pinos 3 e 3*). A tensão da rede elétrica é geralmente fornecida aos pinos 1 e 1*. Dependendo do tipo de conexão, a indutância e a corrente do enrolamento mudam. Na tabela A Figura 3 mostra os valores de corrente no enrolamento primário do transformador TS-200-2 quando uma tensão de 220 V é aplicada a ele em diferentes lacunas no núcleo magnético e diferentes acionamentos das seções do enrolamento.
Comparação de dados da tabela. 3 e 2 permitem concluir que o transformador especificado pode ser instalado no circuito desfasador de um motor com potência aproximada de 300 a 800 W e, selecionando o circuito de conexão do gap e do enrolamento, obter o valor de corrente necessário. A indutância também muda dependendo da conexão em fase ou antifásica da rede elétrica e dos enrolamentos de baixa tensão (por exemplo, incandescentes) do transformador. A corrente máxima pode exceder ligeiramente a corrente nominal no modo de operação. Neste caso, para facilitar o regime térmico, é aconselhável retirar todos os enrolamentos secundários do transformador, alguns dos enrolamentos de baixa tensão podem ser utilizados para alimentar os circuitos de automação do dispositivo onde opera o motor elétrico. Na tabela A Tabela 4 mostra os valores de corrente nominal dos enrolamentos primários dos transformadores de diversos televisores [1, 2] e os valores aproximados da potência do motor com a qual é aconselhável utilizá-los.
O circuito LC de mudança de fase deve ser projetado para a carga máxima possível do motor elétrico. Com uma carga mais baixa, a mudança de fase necessária não será mais mantida, mas as características de partida serão melhoradas em comparação com o uso de um único capacitor. Os testes experimentais foram realizados tanto com carga puramente ativa quanto com motor elétrico. As funções de carga ativa foram desempenhadas por duas lâmpadas incandescentes conectadas em paralelo com potência de 60 e 75 W, incluídas em cada circuito de carga do dispositivo (ver Fig. 1). o que correspondeu a uma potência total de 400 W. De acordo com a tabela. 1 capacitância do capacitor C1 era de 15 μF. A folga no núcleo magnético do transformador TS-200-2 (0,5 mm) e o diagrama de ligação dos enrolamentos (em 237 V) foram escolhidos para garantir a corrente necessária de 1.05 A. As tensões U1, U2, U3 medidas em os circuitos de carga diferiam entre si em 2 ...3 V. o que confirmou a alta simetria da tensão trifásica. Também foram realizados experimentos com um motor assíncrono trifásico com rotor de gaiola de esquilo AOL22-43F com potência de 400 W [3]. Ele trabalhou com um capacitor C1 com capacidade de 20 μF (aliás, o mesmo de quando o motor funcionava com apenas um capacitor defasador) e com um transformador, cuja folga e conexão dos enrolamentos foram selecionadas a partir do condição de obtenção de uma corrente de 0,7 A. Com isso, foi possível dar partida rápida no motor sem capacitor de partida e aumentar significativamente o torque sentido ao frear a polia do eixo do motor. Infelizmente, é difícil realizar uma verificação mais objetiva, pois em condições amadoras é quase impossível garantir uma carga mecânica normalizada no motor. Deve-se lembrar que o circuito de mudança de fase é um circuito oscilatório em série sintonizado em uma frequência de 50 Hz (para uma opção de carga puramente ativa), e este circuito não pode ser conectado à rede sem carga. Literatura
Autor: S. Biryukov, Moscou
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