Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Секретные материалы

Тема эта очень интересная по ней очень много всяких устройств и она очень противоречива. Познакомившись с работой Мандельштама и Папалекси о параметрическом резонансе, стал глубже вникать в эту проблему. Хотя резонанс последовательный и параллельный мной изучен досконально, так как по образованию электронщик, обнаружил много интересного.Хотя никаких больших тайн в явлении резонанса ранее не замечал, все же все время было ощущение, что что-то не договорено и непонятно.

Первый вопрос, который все время крутился - система введенная в резонанс, способна отдавать излишек, связанный с добротностью колебательной системы? Вот тут изрядно напаявшись всяких устройств, осенила мысль, все бросить и найти теоретическое нормальное объяснение резонансным явлениям, а если путь верный, то и другим не менее загадочным фактам. Формулировка для резонанса дает понять, на что способен тот или иной принцип резонанса.

 

Параллельный резонанс, образованный индуктивностью и емкостью это замкнутая система, в которой все параметры фиксированы, и энергия в системе замкнута, попытка прямым путем снять излишки колебательного процесса приведет к затуханию колебаний. Поняв, наконец, это, стал исследовать последовательный - пришел к тому же выводу.

Поговорив с друзьями, опытными электронщиками, посвятившими жизнь электроприводу, услышал от них много интересного.…Как развивался электропривод, в каких годах произошло изменение в направлении конструкции электропривода, и с чем это было связанно. Появилось много моментов подсказки, то есть, до 80-х годов асинхронные двигатели имели массивный ротор, очень большой инерционный момент и беличья клетка была прямой, что, при пуске, придавало жесткость. Где-то в восьмидесятых привод стал, коренным образом, манятся, связанно это с бурным ростом машиностроения, потребовались компактные мощные двигатели с мягкими параметрами пуска и быстрой остановкой. Роторы таких машин стали делать длинными, чтобы уменьшить выбег двигателя после остановки для мягкости характеристики пуска применили скошенную магнитную систему ротора. Это расследование натолкнуло на мысль проверить правильность одной возникшей мысли. Набрав общим счетом 27 асинхронных двигателей, разных годов и параметров принялся их разбирать и пересчитывать число полюсов ротора и статора. А также искать массивный ротор без скоса роторных полюсов. Из 27 двигателей попался только один очень старой конструкции, на нем только удалось рассмотреть, что он 7,5 кВт, обороты путем замера оказались почти 3000об/мин. Сопротивление обмоток 1,3 Ом, число полюсов статора 36, ротора 34 (индуктивность не меряю принципиально - с расчетом резонанс не сходится). Единственный недостаток этого двигателя, все-таки скошенные магнитные полюса ротора. Запускаю двигатель по схеме ротовертера или классической, с фазосдвигающим конденсатором. Рабочую емкость настраиваю в резонанс. Напряжение подбираю рабочим конденсатором до 380 вольт. Останавливаю, от мощного звукового генератора по всем правилам снятия АЧХ, снимаю характеристику, и резонанс приходится на частоту выше 120 герц. Вынимаю ротор частота еще герц на двадцать выше. Если при снятии АЧХ произвести подстройку конденсаторами на 50 герц и включить, то он довольно быстро сгорит. Если запитать через латр, постепенно снижая напряжение, то он будет вращаться даже при 30 вольтах. Но на синусе резонансных обмоток, на вершине синуса, есть прогиб осциллограммы, один в один как у феррорезонансных стабилизаторов. Это убедило меня в том, что резонансные обмотки с рабочим конденсатором не работают на основной частоте, а только настраиваются на гармонику кратную ей. Возникает закономерный вопрос - а что собственно интересного, нового в моем повествовании. А всего то искал условие возникновения

параметрического резонанса.

Так какое соотношение искать в асинхронных двигателях? Первое, что удалось понять, что рассматривать в работе двигателя нужно всего две обмотки, которые работают в резонансе. Третья применяется для нагрузок потребителей.

Разгонять можно двигатель любым способом. По достижению им номинальных оборотов, одна обмотка путем переключения должна быть электрически отсоединена.

Применял для разгона классическую схему - соединение звездой, две обмотки в резонансе через фазосдвигающую емкость. После достижения оборотов, нужно на ходу быстро перекинуть выводы одной обмотки местами.

Двигатель еще не отсоединен от сети, до переключения обмоток, резонансное напряжение должно быть подобрано не ниже 380 вольт. После перекидки полярности, двигатель не меняя внешне ничего, продолжает также работать, но замер резонанса показывает, что напряжение упало почти до 170 вольт.

Подобрав емкость нужно вернуть первоначальное напряжение, то есть 380 вольт, емкость увеличится, примерно в три-четыре раза. Вот тут и начинается весь фокус - если инерционная масса достаточна, конденсаторы имеют хорошую добротность малую утечку. Надо позаботиться о наличие маховика, возможно, поняв все нюансы, можно от него избавиться, но на начальном этапе лучше перестраховаться, чтоб выбег был с массой несколько десятков минут. В своей конструкций использовал пилораму. Установил на ней отрезные круги большого размера 4-5 штук, стянув их планшайбой. Даже без эффекта крутится очень долго!…

Если обмотка двигателя качественная, обладает хорошей добротностью, правильно выбрано соотношение статорных и роторных полюсов, то двигатель переходит в режим параметрической генерации, на синусоидальной обмотке возникает плоскость, точно такая, как у феррорезонансных стабилизаторов. И можно смело отсоединять от сети, если все параметры двигателя удачны он, как бы чуть на слух ускоряется, и продолжает работать, при этом незначительно греется. Можно потихоньку пробовать нагружать.

Конденсаторы,для резонанса,нужно набирать из небольших - по 2 мкФ. Их несколько суток желательно продержать в тепле, после зарядить от источника вольт на 220 и оставить, на другой день вольтметром с высокоомным входом промерять и выбрать удерживающие максимально большое напряжение. Провода для спайки конденсаторов и подводу к двигателю лучше сделать из самодельного литцендрата. Литцендрат применяю очень давно, когда еще занимался звукотехникой у него очень низкое волновое сопротивление. При передаче импульсных сигналов, повышении добротности колебательных систем, выполняю, не задумываясь, для меня это правило. Но можно и простым медным проводом, но желательно толстым 2,5- 3 мм .

Литцендрат можно набрать из провода марки ПЭЛ – 0,2 жилок 8-12. Все же, самое главное, это сам двигатель мне так и не удалось найти такой, какой именно вытекает из теоретических рассуждений, все современные двигатели имеют косые полюса на роторе маленький диаметр, а нужно большого диаметра ротор и прямые магнитные полюса.

Такие двигатели сданы давно на металлолом. C соотношение, двух роторных полюсов, сдвинутых на сто двадцать градусов, относительно статора, должно выполняться строго.

Если верхний полностью совмещен, то левый полюс только собирается входить в статорный полюс. Это обмотки, работающие в резонансе, правая обмотка для нагрузки и ее положение не имеет значения.

Эта схема имеет очень интересные свойства для исследований. Преимущества ее, что она почти в полной мере использует резонанс, питаясь от сети всего через одну обмотку. Две обмотки с резонансной емкостью также вырабатывают магнитный поток, участвующий в работе. Это позволяет снять повышенную механическую мощность. Мной переделаны все станки на этот режим токарный, фрезерный, сверлильный, наждак, циркулярка, все прекрасно работает от однофазной сети. Собираюсь переделать компрессор. Все оборудование как бы работает на полную мощность и ощущение, что от трехфазной сети. В схеме применяются для пуска электролиты в неполярном включении, а рабочая обмотка, настроенная в резонанс с конденсатором типа МБГЧ с допустимым напряжением не менее 600 В.

Автор: неизвестен

Другие материалы по теме: Резонансный усилитель мощности тока промышленной частоты
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ГЕНЕРИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.Сергей Зацаринин


Содержание

Резонанс шагового двигателя - статья

Шаговым двигателям свойственен нежелательный эффект, называемый резонансом. Эффект проявляется в виде внезапного падения момента на некоторых скоростях. Это может привести к пропуску шагов и потере синхронности. Эффект проявляется в том случае, если частота шагов совпадает с собственной резонансной частотой ротора двигателя.

Когда двигатель совершает шаг, ротор не сразу устанавливается в новую позицию, а совершает затухающие колебания. Дело в том, что систему ротор – магнитное поле – статор можно рассматривать как пружинный маятник, частота колебаний которого зависит от момента инерции ротора (плюс нагрузки) и величины магнитного поля. Ввиду сложной конфигурации магнитного поля, резонансная частота ротора зависит от амплитуды колебаний. При уменьшении амплитуды частота растет, приближаясь к малоамплитудной частоте, которая более просто вычисляется количественно. Эта частота зависит от угла шага и от отношения момента удержания к моменту инерции ротора. Больший момент удержания и меньший момент инерции приводят к увеличению резонансной частоты.

Резонансная частота вычисляется по формуле:

F0 = (N*TH/(JR+JL))0.5/4*pi,

где F0 – резонансная частота,
N – число полных шагов на оборот,
TH – момент удержания для используемого способа управления и тока фаз,
JR – момент инерции ротора,
JL – момент инерции нагрузки.

Необходимо заметить, что резонансную частоту определяет момент инерции собственно ротора двигателя плюс момент инерции нагрузки, подключенной к валу двигателя. Поэтому резонансная частота ротора ненагруженного двигателя, которая иногда приводится среди параметров, имеет маленькую практическую ценность, так как любая нагрузка, подсоединенная к двигателю, изменит эту частоту.

На практике эффект резонанса приводит к трудностям при работе на частоте, близкой к резонансной. Момент на частоте резонанса равен нулю и без принятия специальных мер шаговый двигатель не может при разгоне пройти резонансную частоту. В любом случае, явление резонанса способно существенно ухудшить точностные характеристики привода.

В системах с низким демпфированием существует опасность потери шагов или повышения шума, когда двигатель работает вблизи резонансной частоты. В некоторых случаях проблемы могут возникать и на гармониках частоты основного резонанса.

Когда используется не микрошаговый режим, основной причиной появления колебаний является прерывистое вращение ротора. При осуществлении шага ротору толчком сообщается некоторая энергия. Этот толчок возбуждает колебания. Энергия, которая сообщается ротору в полушаговом режиме, составляет около 30% от энергии полного шага. Поэтому в полушаговом режиме амплитуда колебаний существенно меньше. В микрошаговом режиме с шагом 1/32 основного при каждом микрошаге сообщается всего около 0.1% от энергии полного шага. Поэтому в микрошаговом режиме явление резонанса практически незаметно.

Для борьбы с резонансом можно использовать различные методы. Например, применение эластичных материалов при выполнении механических муфт связи с нагрузкой. Эластичный материал способствует поглощению энергии в резонансной системе, что приводит к затуханию паразитных колебаний. Другим способом является применение вязкого трения. Выпускаются специальные демпферы, где внутри полого цилиндра, заполненного вяДля борьбы с резонансом можно использовать различные методы. Например, применение эластичных материалов при выполнении механических муфт связи с нагрузкой. Эластичный материал способствует поглощению энергии в резонансной системе, что приводит к затуханию паразитных колебаний. Другим способом является применение вязкого трения. Выпускаются специальные демпферы, где внутри полого цилиндра, заполненного вязкой кремнийорганической смазкой, может вращаться металлический диск. При вращении этой системы с ускорением диск испытывает вязкое трение, что эффективно демпфирует систему.

Существуют электрические методы борьбы с резонансом. Колеблющийся ротор приводит к возникновению в обмотках статора ЭДС. Если закоротить обмотки, которые на данном шаге не используются, это приведет к демпфированию резонанса.

И, наконец, существуют методы борьбы с резонансом на уровне алгоритма работы драйвера. Например, можно использовать тот факт, что при работе с двумя включенными фазами резонансная частота примерно на 20% выше, чем с одной включенной фазой. Если резонансная частота точно известна, то ее можно проходить, меняя режим работы.

Если это возможно, при старте и остановке нужно использовать частоты выше резонансной. Увеличение момента инерции системы ротор-нагрузка уменьшает резонансную частоту.

Самой эффективной мерой для борьбы с резонансом является применение микрошагового режима.

Расчеты преобразователя частоты для асинхронных двигателей

Зачастую приходится понижать скорость вращения двигателя, выполняющего определенные задачи в механизме. Уменьшение числа оборотов элеткродвигателя можно добиться с помощью самодельных приборов, управляющих схем стандартного изготовления.

Электродвигатели переменного тока часто используются в деятельности человека, на металлообрабатывающих станках, транспорта, крановых механизмов и другого оборудования. Двигатели превращают энергию переменного тока питания во вращение вала и агрегатов. Используются в основном асинхронные двигатели переменного тока.

Ротор, а также и статор двигателя состоят из катушек провода, уложенного в сердечник, изготовленный из специальной стали. Классификация электродвигателей следует от способа закладки обмотки.

Обмотка из латунных и медных стержней вставляется в сердечник, по краям устанавливаются кольца. Такая катушка провода называется короткозамкнутым (КР) ротором. Электродвигатели небольшой мощности имеют стержни, а также диски, которые были отлиты вместе. Для электродвигателей с мощным моментом детали отливаются отдельно, затем свариваются. Обмотка статора может быть подключена двумя методами: треугольником, звездой.

Фазный ротор состоит из 3-фазной роторной обмотки, подключенной контактными кольцами и щетками к питанию. Обмотка соединена «звездой».

Расчет количества оборотов асинхронного двигателя

Распространенным двигателем на станках и подъемных устройствах является двигатель с короткозамкнутым ротором, поэтому пример для расчета следует брать для него. Сетевое напряжение поступает на статорную обмотку. Обмотки смещены друг от друга на 120 градусов. Возникшее поле электромагнитной индукции возбуждает электрический ток в обмотке. Ротор начинает работать под действием ЭМС.

Основной характеристикой работы двигателя является число оборотов в минуту. Рассчитываем это значение:

n = 60 f / p, обор / мин;

где f – частота сети, герц, р – количество полюсов статора (в парах).

На корпусе электродвигателя имеется табличка с техническими данными. Если ее нет, то можно самому рассчитать число оборотов вала оборудования по другим имеющимся данным. Расчет производится тремя способами.

  1. Расчет числа катушек, которое сравнивается с нормами для разного напряжения, следует по таблице:

  1. Расчет скорости работы по шагу диаметра обмотки по формуле:

2 p = Z1 / y, где 2р – количество полюсов, Z1 – число пазов в статоре, у – шаг обмотки.

Выбираем из таблицы подходящие обороты двигателя:

  1. Высчитываем количество полюсов по параметрам сердечника по формуле:

2p = 0,35 Z1 b / h или 2 p = 0,5 Di / h,

где 2р – количество полюсов, Z1 – число пазов, b – размер зуба, см, h – высота спинки, см, Di – диаметр по зубцам, см.

По результатам расчета и индукции следует число витков обмотки, сравнивается со значениями мотора по паспорту.

Как изменить скорость работы двигателя?

Изменять скорость вращающего момента механизма оборудования можно различными способами, например, механическими редукторами с переключением передач, муфтами и другими устройствами. Но это не всегда возможно. Практически используется 7 способов коррекции частоты вращения регулируемых приводов. Все способы разделены на два основных направления.

  1. Коррекция магнитного поля путем воздействия на частоту тока, уменьшение или увеличение числа пар полюсов, коррекция напряжения. Направление характерно моторам с короткозамкнутым (КР) ротором.
  2. Скольжение корректируется напряжением питания, добавлением еще одного резистора в цепь схемы ротора, установкой двойного питания, использованием каскада вентилей. Такое направление используется для роторов с фазами.

Регулировка частоты и напряжения с помощью частотного преобразователя, путем создания дополнительной катушки с переключением полюсов пар, являются самыми востребованными способами.

Распространенные схемы регуляторов

Существует множество частотных преобразователей для асинхронных двигателей, а также различных регуляторов для них. Самостоятельно возможно изготовить прибор для регулировки частоты, применяя транзисторы или тиристоры. Прибор работает как в быту, так и для станочного оборудования, крановых механизмов, различных регулируемых приводов агрегатов.

Мощный регулятор частоты и напряжения показан на схеме. Прибор плавно изменяет параметры привода, экономит энергию, снижает расходы на обслуживание.

Для применения этой схемы в быту, она сложная. Если использовать симистор рабочим элементом, то схема упрощается, и выглядит иначе.

Регулировка будет происходить работой потенциометра, определяюцим фазу импульса входа, и открывающего симистор.

Эффект эксплуатации станков, обрабатывающих металл, подъемных устройств также следует из вращения двигателя, как и сами его эксплуатационные параметры. В продаже имеется множество приборов для регулировки частоты, однако можно вполне собрать такой прибор собственными силами.

Как выбрать частотный преобразователь?

Если проанализировать цены и функции преобразователей частоты, то можно понять, что по цене определяется количество встроенных функции частотного преобразователя. Дорогие модели обладают большой функциональностью. Но для выбора прибора лучше руководствоваться требуемыми условиями применения.

  • Частотники бывают с двумя видами управления: скалярное, векторное. При скалярном управлении прибор действует при определенных значениях выходной разности потенциалов и частотой, работают в примитивных домашних приборах, например, вентиляторах. При векторном управлении сила тока устанавливается достаточно точно.
  • При выборе прибора параметры мощности играют определяющую роль. Величина мощности расширяет сферу использования, упрощает обслуживание.
  • При выборе устройства учитывается интервал рабочего напряжения сети, что снижает опасность выхода его из строя из-за резких перепадов разности потенциалов. При чрезмерном повышении напряжения конденсаторы сети могут взорваться.
  • Частота – немаловажный фактор. Его величина определяется требованиями производства. Наименьшее значение говорит о возможности использования скорости в оптимальном режиме работы. Для получения большего интервала частоты применяют частотники с векторным управлением. В реальности часто используются инверторы с интервалом частот от 10 до 10 Гц.
  • Частотный преобразователь, имеющий много разных выходов и входов удобен в пользовании, но стоимость его выше, настройка сложнее. Разъемы частотников бывают трех типов: аналоговые, дискретные, цифровые. Связь обратного вида вводных команд производится через аналоговые разъемы. Цифровые клеммы производят ввод сигналов от датчиков цифрового типа.
  • Выбирая модель частотного преобразователя, нужно дать оценку управляющей шине. Ее характеристика подбирается под схему инвертора, что обуславливает число колодок. Наилучшим выбором работает частотник с запасом количества разъемов для дальнейшей модернизации прибора.
  • Частотники, выдерживающие большие перегрузки (на 15% выше мощности мотора), при выборе имеют предпочтения. Чтобы не ошибиться при покупке преобразователя частоты, ознакомьтесь с инструкцией. В ней имеются главные параметры эксплуатации оборудования. Если нужен прибор для максимальных нагрузок, то необходимо выбирать частотник, сохраняющий ток на пике работы выше, чем на 10% от номинала.

Как подключить частотный преобразователь

Если кабель для подключения на 220 В с 1-й фазой, применяется схема «треугольника». Нельзя подключать частотник, если выходной ток выше 50% от номинального значения.

Если кабель питания на три фазы 380 В, то делается схема «звезды». Чтобы проще было подключать питание, предусмотрены контакты и клеммы с буквенными обозначениями.

  • Контакты R, S, T предназначены для подключения сети питания по фазам.
  • Клеммы U , V , W служат соединением электродвигателя. Для реверса достаточно изменить подключение двух проводов между собой.

В приборе должна быть колодка с клеммой подключения к земле. Подробней, как подключить, здесь.

Как обслуживать частотные преобразователи?

Для долгосрочной эксплуатации инвертора требуется контроль за его состоянием и выполнение предписаний по обслуживанию:

  1. Очищать от пыли внутренние элементы. Можно использовать компрессор для удаления пыли сжатым воздухом. Пылесос для этих целей не подходит.
  2. Периодически контролировать состояние узлов, производить замену. Срок службы электролитических конденсаторов составляет пять лет, предохранительных вставок – десять лет. Охлаждающие вентиляторы работают до замены 3 года. Шлейфы проводов используются шесть лет.
  3. Контроль напряжения шины постоянного тока и температура механизмов является необходимым мероприятием. При повышенной температуре термопроводящая паста засыхает и выводит из строя конденсаторы. Каждые 3 года на силовые клеммы наносят слой токопроводящей пасты.
  4. Условия и режим работы необходимо соблюдать в строгом соответствии. Температура окружающей среды не должна превышать 40 градусов. Пыль и влажность отрицательно влияют на состояние рабочих элементов прибора.

Окупаемость преобразователя частоты

Электроэнергия постоянно дорожает, руководители организаций вынуждены экономить разными путями. В условиях промышленного производства большая часть энергии расходуется механизмами, имеющими электродвигатели.

Изготовители устройств для электротехнических машин и агрегатов предлагают специальные устройства и приборы для управления электромоторами. Такие устройства экономят энергию электрического тока. Они называются инверторами или частотными преобразователями.

Финансовые затраты на покупку частотника не всегда оправдывают экономию средств, так как стоимость их сопоставима со стоимостью сэкономленной энергии. Не всегда привод механизма можно быстро оснастить инвертором. Какие сложности при этом возникают? Разберем способы запуска асинхронных двигателей для пониманию достоинств инверторов.

Методы запуска двигателей

Можно определить 4 метода пуска двигателей.

  1. Прямое включение, для моторов до 10 кВт. Способ неэффективен для ускорения, увеличения момента, перегрузок. Токи выше номинала в 7 раз.
  2. Включение с возможностью выбора схем «треугольника» и «звезды».
  3. Интегрирование устройства плавного пуска.
  4. Применение инвертора. Способ особенно эффективен для защиты мотора, ускорения, момента, экономии энергии.

Экономическое обоснование эффекта от инвертора

Время окупаемости инвертора рассчитывается отношением затрат на покупку к экономии энергии. Экономия обычно равна от 20 до 40% от номинальной мощности мотора.

Затраты снижают факторы, повышающие производительность частотных преобразователей:

  1. Уменьшение затрат на обслуживание.
  2. Повышение ресурса двигателя.

Экономия рассчитывается:

где Э – экономия денег в рублях;

Рпч – мощность инвертора;

Ч – часов эксплуатации в день;

Д – число дней;

К – коэффициент ожидаемого процента экономии;

Т – тариф энергии в рублях.

Время окупаемости равно отношению затрат на покупку инвертора к экономии денег. Расчеты показывают, что период окупаемости получается от 3 месяцев до 3 лет. Это зависит от мощности мотора.

Модуль №4. Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя


Watch this video on YouTube

АД в резонансе | Из сети | Каталог статей

Работа асинхронного двигателя в резонансном режиме.

Ниже представлена статья работы асинхронного двигателя в резонансном режиме. Автор статьи неизвестен, найдено на сайте www.realstrannik.ru в формате .txt. Корректировка текста моя.

Попробовал резонансом запитать асинхронный движок и ведь заработал!

Потребление электроэнергии снизилось в 1.83 раза!

Работать как бы и должен, а если нагрузить?

И нагружал, и нет, все полностью подтверждается. Характеристика под нагрузкой полностью совпадает с характеристикой питания от сети. Сегодня уже двум фомам неверующим показывал у себя на работе. А вообще-то целую статью уже написать можно, только не поверят же пока не увидят, а самим сделать видать лень. Самое интересное -что с помощью программы SW CAD III экспериментальные данные полностью совпали с симуляцией на этой программе (тютелька в тютельку). двигатель 154 Вт (внутреннее R=173 Ом) имел на обмотке 220 вольт и 0.72 А как и положено по паспорту. А запитан был через конденсатор (набор С) 11.66 мкФ - последовательный резонанс Источник выдавал 120 вольт , 0.72 А (84 Вт).

Да активное сопротивление можно было и не приводить, питание ведь - переменный ток. А как вы сами объясняете возможный эффект? Ни в каких резонансных цепях нет ничего подобного, двигатель в данной ситуации можно рассматривать как обычную индуктивность, номинал которой, к тому же, меняется от нагрузки на валу. Это, кстати, противоречит тому, что двигатель будет находиться в резонансе при переменной нагрузке.

Правильно индуктивность меняется, но добротность контура не высокая и запаса хватает с лихвой. Если бы частоты были выше, тогда пришлось бы подстраивать емкость под нагрузку каждый раз. Почему я указал сопротивление обмотки - потому что если бы сопротивление было ниже, я бы мог получить и больший выигрыш. Это подтверждает и симулятор.

Двигатель Испанский (Барселона) фирма «CAFO» Tipo VE-25

220/240 V 0.72 A 50 Hz RPM 1350.

Внутри четыре обмотки через 90 градусов. В общем обычный однофазный без конденсаторный двигатель используется на вентиляторе в общем второй, который попался под руку.

Первый который пробовал запитать был российский ДВН-8 220в 1965 г «ЯэмК» СТУ14/03-138-64 от настольного вентилятора. Очень старенький такой весь железный. Две обмотки последовательно.

Характеристики его:

Питанеи 220 вольт.

Внутреннее сопротивление R=362 Ом.

Индуктивность обмоток L=1.556 Гн.

При питании 220 вольт, потреблял 143 мА, вращая вентилятор.

При питании 170 вольт, потреблял 104 мА.

Расчетная емкость, при 50 Гц, С=6.51 мкФ.

Дальше схема собиралась как последовательный контур, запитанный от латра (не знаю нужно ли схему рисовать ведь проще некуда – двигатель последовательно с конденсатором на выход латра). Контроль напряжения и тока на выходе латра и контроль напряжения и тока непосредственно на двигателе (даже не обязательно мерить ток в последовательной цепи он и так один и тот же). И даже с таким дерьмовеньким движком получил на выходе латра:

Питание 168 вольт ток 143 мА. 

А на двигателе питание 220 вольт потребляемый ток 143 мА. 

Потребление от сети P1=24.024 Вт.

Мощность на двигателе P2=31.46 Вт.

P2/ P1 = 1.3 или выигрыш в 30 %.

Лучше на данном двигателе не получить т.к. велико внутреннее сопротивление обмоток

(подтверждается программой SW CAD III).

Ну, так вернёмся ко второму движку:

Замеры на двигателе: R=173 Ом

Индуктивность обмоток L=0.220 Гн

При питании 220 вольт потреблял 720 мА вращая вентилятор - проверено.

Расчетная емкость, при 50 Гц, С=46.055 мкФ.

Спаял длинную цепочку конденсаторов. И собрал последовательную цепь как описано выше.

Получил 220 вольт 720 мА на двигателе при потреблении 165 вольт 720 мА от сети.

Но дальше стал экспериментировать с конденсаторами убавляя и добавляя. И получил куда более лучшие результаты на второй гармонике резонанса:

При С=11.66 мкФ.

При тех же параметрах на двигателе питание осуществлялось от 120 вольт 720 мА.

Посчитайте выигрыш 83%.

Спрашивали, что показывает осциллограф на двигателе – ПРАКТИЧЕСКИ РОВНУЮ СИНУСОИДУ (никаких гармоник и всплесков), ТО ЖЕ САМОЕ НА ЛАТРЕ. По-моему всплески могли бы быть при питании от импульсного блока питания (вентильное управление).

На сайте www.linear.com в апреле 2004г. в разделе Software появилась новая версия программы SwCAD III. Несложная и считает быстрее в сравнении с ORCADом или Micro СAPом. Неплохая библиотека моделей. Один недостаток. Нельзя напрямую добавлять модели новых элементов. Нужно потрудится.

http://www.linear.com/software/ LTspice/SwitcherCAD III (4MB) Apr 13, 2004.

А насчет параллельного соединения - есть такая штука, конденсаторный компенсатор (применяется при мощности двигателя до десятков киловатт). Обычный АД потребляет не только активную, но и реактивную мощность. Для того что бы ни гонять по проводам этот самый реактивный балласт, прямо около станка ставят этот самый конденсаторный компенсатор. Последний как раз и представляет батарею конденсаторов, включенных параллельно обмоткам двигателей. И что характерно - никакого резонанса! А если бы он и был, то движок (в идеальном случае постоянства оборотов, внешних магнитных полей и настроения тёщи) просто перестал бы давать полезную мощность (идеальный параллельный LC контур в резонансе ведет себя как разрыв цепи). 

Вот потому и сделал параллельное включение. Давление тоже, а потребление в два раза меньше. И это при том, что как индуктивность он хреновый. 11000 витков тонким проводом. Сопротивление и все такое. А что касается конденсаторов, то их ставят возле генераторов, вырабатывающих энергию для нас с вами. Именно по причине реактивных токов. Чтобы они не гуляли туда-сюда и не разнесли генератор. Получается, что параллельный колебательный контур заложен в саму систему РАО ЕЭС. Только вот счетчик учета стоит не снаружи контура, а внутри, заставляя нас оплачивать не только потребленную нами энергию индукции, но и отдаваемую им обратно энергию самоиндукции... 

Господа я просто собрал схему, как писалось в статье. Никаких научных выкладок не делал, и делать не собираюсь - мне надо просто на просто меньше платить за электричество. Работает и ладно. Пусть теоретики теории создают.

Похоже, что вас взбудоражило - то что собрать такую простую схему просто поленились.

Вопросами просто завалили. Попробую ответить.

В обратной последовательности.

1. L гуляет в нормальных (определенных) пределах и ширины полосы пропускания контура вполне хватает. В конце концов, подбираешь емкость под свою конкретную нагрузку. Когда вентилятор держу за лопасть (двигатель стоит-всё равно коэффициент 1.3 в большую сторону и безопасней для движка ток уменьшается до 0.6 А, а напряжение на латре 120 вольт, а на движке 150 вольт).

2. Еще раз повторяю для непонятливых - двигатель нагружен на лопасти вентилятора (работает не в холостую). Т.Е. Рассчитанная номинальная нагрузка. А перегружать нельзя любой движок. Посмотрите характеристики асинхронников. 

3.Насчет параллельного колебательного контура - МОЖНО но только если питаться не от сети, а от отдельного генератора с ВЫСОКИМ ВНУТРЕННИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ! Иначе не будет у вас резонанса в параллельном контуре.!

4. Про КПД я не писал. Только про разные показания (выигрыш).

Формула расчета частоты вращений

При проектировании оборудования необходимо знать число оборотов электродвигателя. Для расчёта частоты вращения есть специальные формулы, различные для двигателей переменного и постоянного напряжения.

Тахометр

Синхронные и асинхронные электромашины

Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.

Синхронная скорость

Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.

Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение «S». Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается. Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя. Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • f – частота сети,
  • p – число пар полюсов,
  • s – скольжение.

Формула расчёта скорости асинхронного двигателя

Такие устройства есть двух типов:

  • С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
  • С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:

  • Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
  • Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
  • Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Внимание! Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

Двигатели постоянного тока

Кроме машин переменного напряжения есть электродвигатели, подключающиеся к сети постоянного тока. Число оборотов таких устройств рассчитывается по совершенно другим формулам.

Номинальная скорость вращения

Число оборотов аппарата постоянного тока рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

  • n – число оборотов в минуту,
  • U – напряжение сети,
  • Rя и Iя – сопротивление и ток якоря,
  • Ce – константа двигателя (зависит от типа электромашины),
  • Ф – магнитное поле статора.

Эти данные соответствуют номинальным значениям параметров электромашины, напряжению на обмотке возбуждения и якоре или вращательному моменту на валу двигателя. Их изменение позволяет регулировать частоту вращения. Определить магнитный поток в реальном двигателе очень сложно, поэтому для расчетов пользуются силой тока, протекающего через обмотку возбуждения или напряжения на якоре.

Формула расчёта числа оборотов двигателя постоянного тока

Число оборотов коллекторных электродвигателей переменного тока можно найти по той же формуле.

Регулировка скорости

Регулировка скорости электродвигателя, работающего от сети постоянного тока, возможна в широких пределах. Она возможна в двух диапазонах:

  1. Вверх от номинальной. Для этого уменьшается магнитный поток при помощи добавочных сопротивлений или регулятора напряжения;
  2. Вниз от номинальной. Для этого необходимо уменьшить напряжение на якоре электромотора или включить последовательно с ним сопротивление. Кроме снижения числа оборотов это делается при запуске электродвигателя.

Знание того, по каким формулам вычисляется скорость вращения электродвигателя, необходимо при проектировании и наладке оборудования.

Видео

Оцените статью:
Частота асинхронного генератора. Формулы. Расчёт. Теория

Частота асинхронного генератора при холостом ходе и нагрузке

Разница между частотой вращения магнитного поля и ротора в асинхронных генераторах определяется коэффициентом s, называемым скольжением, который выражается соотношением:

s = (n - nr )/n .

Здесь:
n - частота вращения магнитного поля.
nr - частота вращения ротора.

Связь между угловой частотой вращения магнитного поля ω и угловой частотой вращения ротора ωr асинхронной машины можно выразить следующим образом:

ω = ωr /(1 - s) ,

что следует из определения скольжения.
В общем случае угловая частота вращения магнитного поля

ω = 2πn .

Так как частота генерируемых колебаний

f = pn ,

где р - число пар полюсов, то

ω = 2πf /p .

Аналогично угловая частота вращения ротора

ωr = 2πnr или ωr = 2πfr /p ,

где fr = pnr - электрическая частота вращения ротора.
Электрическая угловая частота вращения ротора

ωr p = 2πfr

В режиме автономного асинхронного генератора частота вращения магнитного поля, определяющая частоту генерируемых колебаний, зависит от частоты вращения ротора и от нагрузки, характеризуемой скольжением. Если нагрузка отсутствует, а включенная емкость и частота вращения ротора остаются постоянными, т.е. C = cоnst и ωr = cоnst, то частоту генерируемых колебаний можно выразить через параметры колебательного контура, который образуется собственной индуктивностью статорной обмотки и емкостью конденсатора.

При отмеченных условиях уравнение электрического равновесия, выраженное через мгновенные значения напряжений на синхронном индуктивном сопротивлении XL = ωL и на конденсаторе XC = ωC, принимает вид:

uL + uC = 0 .

После подстановок:

uL = Ldi/dt и di/dt = C d 2u/dt 2

где

i = C duC /dt ,

и преобразований, уравнение примет вид

d 2uC /dt 2 + uC /LC = 0

Примем, что напряжение на конденсаторе изменяется по синусоидальному закону:

uC = UC sinωt ,

тогда

d 2uC /dt 2 = -ω 2UC sinωt ,

С учетом последних соотношений из дифференциального уравнения находим:

ω = 1/√LC ,

откуда

f = 1/2π√LC

Таким образом, частота генерируемых колебаний при холостом ходе автономного асинхронного генератора определяется из условия резонанса емкости конденсатора и собственной индуктивности обмотки статора.
Если принять, что при холостом ходе скольжение s = 0, то получим

ω ≈ ωr

Тогда

f ≈ pnr = fr

Последнее выражение можно представить в виде

fr1/2π√LC

Следовательно, при холостом ходе асинхронного самовозбуждающегося генератора параметры колебательного контура автоматически настраиваются на частоту, равную электрической частоте вращения ротора.

Изменение значения включенной емкости при ωr = cоnst или частоты вращения ротора при С = cоnst не нарушает вышеописанных равенств, если генератор остается в области устойчивой работы. В первом случае мы имеем одну характеристику намагничивания машины, соответствующую данному значению частоты вращения и семейство вольтамперных характеристик возбуждающей емкости, причем каждая из характеристик составляет с положительным направлением оси абсцисс угол

αk = arctg(1/ωCk ) ,

где k = 1, 2, 3 ... Произведение собственных индуктивностей статорной обмотки и емкости конденсаторов остается практически постоянным, т.е.

LkCk = cоnst ,

так как вследствие нелинейности кривой намагничивания происходит соответствующее изменение индуктивности. Так с увеличением емкости ток холостого хода и степень насыщения магнитной цепи возрастают, а индуктивность уменьшается. Значение установившегося напряжения определяется точкой пересечения кривой намагничивания и вольтамперной характеристики конденсаторов.

Во втором случае, т.е. при переходе к новым значениям установившихся частот вращения с емкостью С = cоnst, мы имеем семейство кривых намагничивания и семейство вольтамперных характеристик возбуждающей емкости. Углы наклона последних к положительному направлению оси абсцисс находятся теперь по соотношению

αk = arctg(1/ωC ) ,

Значение установившегося напряжения в каждом случае определяется точкой пересечения кривой намагничивания и вольтампер ной характеристики конденсаторов для данной угловой частоты ωk .

Получим теперь выражение для частоты генерируемых колебаний при нагрузке, полагая, что емкость конденсаторов и частота вращения ротора не изменяются. Выполнив необходимые преобразования из вышеописанных формул, получим:

f = fr /(1 - s ) ,

или

f = pnr /(1 - s ) ,

Заметим, что частота вращения ротора в большинстве случаев выражается в об/мин а не в сек/мин, тогда запишем

f = pnr /60(1 - s ) ,

Частота генерируемых колебаний при постоянной частоте вращения ротора и возрастающей нагрузке несколько уменьшается, так как на устойчивой части механической характеристики асинхронной машины скольжение пропорционально нагрузке. С другой стороны, уменьшение частоты f при С = cоnst объясняется увеличением собственной индуктивности фазы статора вследствие возрастания коэффициента взаимоиндукции. Последнее вызывается размагничивающим действием тока ротора.

Продолжение следует.

Ещё статьи для ознакомления:
Синхронный и асинхронный генератор. Отличия.
Асинхронный генератор. Характеристики.
Дизель-генераторы.


Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Резонансные процессы 2 (продолжение) - Не страшно, если ты один. Страшно, если ты ноль — LiveJournal

При подключении конденсатора в цепь обмотки вентилятора, создаются резонансные условия, поэтому увеличивается напряжение на обмотке вентилятора от 100 Вольт до 120 Вольт, а его обороты растут на 20 %, при неизменном токе потребления от аккумулятора, питающего преобразователь DC/AC. Эксперимент достаточно точный, так как прибором контролируется постоянный ток потребления, а не переменный ток с частотой 50 Гц (применяется обычный инвертер DC/АС и 12В аккумулятор). Споры о фазовом сдвиге и реактивной мощности, в данном случае, неуместны. Резонансный метод увеличивает реальную мощность в нагрузке, определяемую силой тока. Аналогичным образом, можно настроить любой электропривод, имеющий индуктивность, и получить энергосберегающий эффект. К сожалению, обычные электроприводы не могут показать хорошую добротность, так как резонанс в них стараются подавить конструктивно, еще на стадии разработки и проектирования. Это явление может привести к скачкам напряжения и вывести мотор из строя. Для того, чтобы получить электропривод, потребляющий, например, 1 кВт в резонансе, а работающий на все 10 кВт, его надо сконструировать для работы в резонансных условиях. Тем не менее, стандартные асинхронные приводы большой мощности (от 10 кВт и более), особенно крановые электроприводы, подходят для экспериментов в данной области.

Рассмотрим подробно способы получения автономного режима в конструкциях с асинхронными моторами. Сземы и фото взяты из книги Партика Кили, Practical Guide to Free-Energy Devices которая содержит 2500 страниц на сайте www.free-energy-info.com в открытом доступе Широкое развитие в среде энтузиастов альтернативной энергетики получила схема резонансного мотор-генератора с названием «РотоВертер», которая собрана их двух трехфазных электродвигателей. По заявлениям авторов, система производит примерно в 10 раз больше мощности, чем потребляет. Эта система была воспроизведена несколькими независимыми исследователями. Детали схемы показаны на рис. 101.

Рис. 101. Схема мотор-генератора. Подробнее на сайте www.free-energy-info.com

Устройство на выходе представляет собой генератор переменного тока, который приводится в действие трехфазным электродвигателем мощностью от 3 л.с. до 7.5 л.с. Оба этих устройства могут быть стандартными «асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором». Привод запускается в действие не обычным образом, а с помощью резонанса. Поэтому входное напряжение для данного двигателя должно всегда меньше его номинального эксплуатационного напряжения, 110 Вольт на каждую фазу, вместо 220 Вольт. Прирост напряжения даст резонанс. Виртуальная третья фаза создается, за счет использования конденсатора, который создает 90 градусный сдвиг фаз между прикладываемым напряжением и током.

Цель состоит в том, чтобы подобрать нужный конденсатор для обмоток электродвигателя, и получить резонансный режим. Конденсатор запуска подключается, используя кнопочный выключатель, чтобы довести двигатель до скорости, на которой выключатель размыкается, позволяя двигателю работать с конденсатором намного меньшей емкости. Хотя работающий конденсатор показан на схеме, как постоянное значение, сначала конденсатор должен быть отрегулирован во время работы двигателя, чтобы получить резонансный режим. Для этого обычно строится конденсаторный настроечный блок, рис. 102, где каждый конденсатор снабжен собственным выключателем, для того, чтобы различные комбинации дали широкий диапазон различных суммарных значений емкости конденсатора. С этими шестью конденсаторами, показанными выше, может быть быстро подобрано любое значение емкости от 0.5 микрофарад до 31.5 микрофарад, чтобы найти резонанс. Конденсаторы должны быть мощными с масляной изоляцией. Мощность велика, поэтому настройка проходит не без определенной степени опасности.

Рис. 102. Настроечный блок конденсаторов. www.free-energy-info.com

Этот метод может дать эффект автономного режима генерирования энергии, но это опасно в случае точной настройки, быстрого роста напряжения и мощности, вплоть до того, что обмотка двигателя выйдет из строя.

Перейдем к практическим деталям сборки этой системы. Двигатель (переменного тока), который, по мнению американских авторов проекта, считается лучшим для этого устройства, является «Baldor EM3770T» 7.5 л.с. Тип двигателя 07H002X790, напряжение включения 230Вольт или 460Bольт, для выбора рабочего напряжения в конструкции есть шесть независимых обмоток. Их можно соединить попарно последовательно, или парами параллельно.

Ток в обмотках 19 А или 9.5 А, в зависимости от соединения обмоток. Частота вращения 1770 оборотов в минуту, коэффициент мощности 81. Мотор-привод, включаемый на низкое входное напряжение, имеет обмотки, соединенные по две параллельно. Это дает большое омическое сопротивление и возможность выдерживать резонансное повышение напряжения до 460 Вольт, хотя от первичного источника подается всего 110 Вольт с частотой 50Гц.

Рис. 103. Пара мотор и генератор (альтернатор). www.free-energy-info.com

Генератор имеет обмотки, соединенные параллельно, что дает возможность уменьшить активное сопротивление и обеспечить большую силу тока на выходе. Первичный привод может стартовать от DC/AC инвертора, работающего от батареи 12VDC. Система нуждается в настройке, которая заключается в поиске лучшего стартового конденсатора, который используется в течение нескольких секунд при запуске, и точно подобранного для постоянной работы резонансного конденсатора.

Авторы конструкции РОТОВЕРТЕР заявляют: «Это устройство использует вход 110 Вольт, малой мощности, а производит электрический выход более высокой мощности, который может использоваться для того, чтобы снабжать энергией больших по мощности потребителей. Выходная мощность намного больше чем входная. Это и есть свободная энергия, какое бы название Вы бы не употребили».

Авторы не показывали, как они замыкали цепь первичного возбуждения и цепь генерирования мощности, поэтому их устройство можно назвать «усилителем мощности», но не автономным генератором электроэнергии. Преимущество, которое необходимо подчеркнуть, состоит в том, что в проекте РОТОВЕРТЕР очень немного нужно конструировать, так как используются готовые двигатели. Кроме того, не требуется знание электроники, что делает этот проект одним из самых легких по сборке устройств свободной энергии, доступных в настоящее время. Один небольшой недостаток заключается в том, что настройка резонансного режима зависит от величины нагрузки, так как у большинства потребителей существуют различные уровни потребляемой мощности в различное время.

Итак, параллельный резонанс можно применить для уменьшения тока потребления, а последовательный резонанс позволяет во много раз увеличить напряжение в колебательном контуре. Рассмотрим некоторые примеры высоковольтных и других резонансных конструкций.

Имя Римилия Федоровича Авраменко известно всем, кто читал знаменитый журнал «Изобретатель и Рационализатор» в 1994 году и помнит статью о «бластере» Авраменко, который мог произвести мощный луч плазмы, или шаровые молнии, при питании от обычной батарейки. Для такого «генератора плазмы», говоря словами автора, необходимо «определенное сочетание ионизации и движения среды. Тогда образуется канал, своего рода проводник, по которому начинает перетекать энергия».

Исследования Авраменко также показали, что электрической составляющей, о которой пишут в учебниках, в радиоволнах нет, а ток в антенне приемника возбуждают «какие-то совсем другие волны». Возможно, это и есть явления, связанные с продольными волнами в эфире, рассмотренными нами ранее.

«Уже сегодня можно приступить к проектированию электростанций нового типа, абсолютно безвредных для окружающей среды. Постепенно заменим ими тепловые, водяные и атомные станции, и по сути, подключимся к энергетическим запасам Вселенной – неисчерпаемым и экологически чистым», так писал Академик Российской Академии Естественных Наук Римилий Федорович Авраменко – ученый, посвятивший свою жизнь проблеме обороноспособности нашей страны, отдавший много сил фундаментальной физике. Его работы открывают новые пути для решения задач альтернативной энергетики. В 2001 году он написал книгу «Будущее открывается квантовым ключом».

Известный разработчик в области резонансных генераторов энергии – Андрей Анатольевич Мельниченко. Первые статьи о нем появились в 1996 году, в журнале «Техника Молодежи». Он описал случай на даче, когда ему пришлось включать в сеть 110 Вольт инструмент, предназначенный для работы от 220 Вольт. Мельниченко подключил конденсатор, повышая напряжение с помощью резонанса, получил мощность в нагрузке и, в дальнейшем, стал активно развивать данное направление экспериментальных работ. В одной из его патентных заявок от 22 апреля 1996 года, поставлена задача создать «Резонансный трансформатор с усилением выходной мощности». Мельниченко так описывает свое изобретение: «Резонансный трансформатор имеет в первичной цепи настроенные в резонанс при резонансной частоте индуктивность и емкость (резонанс токов или напряжений). при резонансе полная мощность на катушке трансформатора в первичной цепи в Q раз (добротность) превышает полную мощность, подведенную к первичной цепи».

Позже он развивал другие схемы, в том числе, использующие сложение электромагнитных волн разных источников в одной области пространства, где помещается приемная катушка. Мельниченко показал, что энергия волн не складывается, а умножается. Аналогичный метод мы рассмотрим позже, при анализе конструкции Хаббарда, рис. 179.

В 2010–2011 мы обсуждали с ним успешные испытания его генераторов, организованные в Московском Техническом Университете. На данном этапе, получена эффективность на уровне 150–200 %, позволяющая проектировать «усовершенствованные» источники бесперебойного питания с аккумулятором, которые не требуют подзарядки от сети. Одна из схем Мельниченко приведена на рис. 104.

Рис. 104. Одна из схем генератора Мельниченко

Суть данного эффекта в том, что если положить рядом с «открытым электромагнитом» (сердечник которого не замкнут, например, стержень или брусок феррита) другой «открытый электромагнит», то в обмотке второго электромагнита наводится электродвижущая сила, и возможно извлечение некоторой мощности.

Требуется подстройка частоты или регулировка сердечника катушки. В общем, это обычная резонансная взаимоиндукция. Однако, потокосцепление в данном случае слабое, поэтому влияние поля индуцированного тока второго электромагнита на первичный источник незначительное. Первичный источник создает меняющееся поле, а вторичный источник преобразует колебания энергии поля. Можно сказать, что второй электромагнит более похож на детекторный контур или «резонансный приемник колебаний эфира», чем на вторичный контур трансформатора.

В таком случае, есть возможность получать в «приемнике» большее количество энергии, чем тратит передатчик на «возбуждение эфира».

Отметим, что в области переменного магнитного поля первичного источника можно расположить несколько таких «приемных устройств». Исследовательскую работу по данной теме, целесообразно проводить с применением более высоких частот, хотя с увеличением частоты растут потери и усложняется схемотехника.

Поскольку мы рассматриваем резонансные эффекты, то отметим также магнитно-резонансный усилитель Нормана Вутена (MRA, Norman Wootеn), рис. 105. Это устройство маломощное (милливатты), но показывает эффективность 8 к 1, как заявляет автор. Оно состоит из маломощного высоковольтного генератора сигнала синусоидальной формы, примерно 20–40 КГц, к которому последовательно подключается пьезоэлектрический вибратор и первичная катушка 1:1 трансформатора (примерно 150 витков), намотанном на сердечнике из бариевого постоянного магнита.

Рис. 105. Магнито-резонансный усилитель Нормана Вутена

Пьезоэлектрический вибратор, использующий титанат бария, может играть роль конденсатора в резонансной цепи, но его главная роль состоит в создании механических вибраций. В этой схеме мы можем найти признаки эффекта Баркгаузена. При вибрациях сердечника, особенно магнитотвердых материалов, можно наблюдать скачкообразное изменение намагниченности. Впервые аналогичный эффект наблюдался Баркгаузеном (Н. G. Barkhansen), 1919 г.

Отдельное направление исследований, относящееся к резонансам, называется «параметрические резонансы». Классический подход к этой теме детально проработал в 1950-е годы Академик Николай Дмитриевич Папалекси в колебательных контурах (конденсатор и катушка индуктивности), не имеющих источника питания. Это, фактически, один из немногих официальных открытых проектов по свободной энергии.

Параметрический резонанс – это явление возникновения и увеличение амплитуды электрических колебаний в результате изменения параметра элемента физической системы, в котором запасается энергия, происходящего с частотой, вдвое больше собственной резонансной частоты системы. В электрическом колебательном контуре, есть два элемента, в которых запасается энергия и параметры которых можно изменять: емкость и индуктивность.

Рассмотрим пример с индуктивным параметрическим резонансом. Почему электроны начинают двигаться в проводах катушки, если меняется ее индуктивность? При изменении индуктивности катушки путем периодического введения сердечника, который не является магнитом, его движение не создает явление электромагнитной индукции, в данном случае. При этом движении, изменяются условия для запасаемой энергии, то есть величина индуктивности. Аналогично, при емкостном резонансе, механический приводом или другим методом, периодически меняется величина электрической емкости конденсатора, то есть емкости накопителя энергии.

Механическая аналогия данного процесса – периодическое изменение объема некоторой емкости для воды или воздуха. Вывод простой и очень важный: изменение объема емкости накопителя энергии уже приводит в движение среду, в которой всегда есть энергия. Затраты энергии на изменения «объема накопителя», в установившемся резонансном режиме, могут быть намного меньше, чем энергия, получаемая из преобразования этих колебаний среды.

Задача состоит, как писал Папалекси, в «возбуждении электрических колебаний в колебательных системах, в которых отсутствует какой-либо специальный источник тока, путем периодического изменения параметров, производимых механически. Способ этот позволяет, по-видимому, осуществлять новый тип генератора переменного тока, обладающего рядом довольно любопытных сторон. В случае параметрического возбуждения, пока система остается линейной, мы принципиально не имеем пределов для нарастания колебаний. Здесь, помимо новой возможности трансформировать механическую энергию в колебательную электрическую, намечается новый способ получения высоких напряжений». (Н.Д. Папалекси, Собрание трудов, 1948 год).

Резонансный частотный калькулятор

| LC Calculator

Этот калькулятор резонансной частоты использует значения емкости (C) и индуктивности (L) LC-контура (также известный как резонансный контур, контур бака или настроенный контур) для определения его резонансной частоты (f).

Вы можете использовать калькулятор в три простых шага:

  1. Введите любые два параметра для резонансного контура.
  2. Выберите единицы измерения, которые вы хотите использовать.
  3. Нажмите «Рассчитать», и калькулятор резонансной частоты вычислит третий отсутствующий параметр.

Ссылка

В области электроники схема LC используется либо для генерации сигналов на определенной частоте, либо для выбора одного сигнала из более сложного сигнала на конкретной частоте. Цепи LC играют фундаментальную роль в работе многих электронных устройств, включая радиооборудование, и используются в таких цепях, как фильтры, генераторы, тюнеры и смесители частот.

Цепи

LC состоят из двух соединенных электронных компонентов: катушки индуктивности (L) и конденсатора (C).

Когда L и C размещены параллельно или последовательно, они имеют резонансную частоту. Эта резонансная частота представлена ​​следующим уравнением:

f = 1 / (2π √L C)

Где: f - резонансная частота в герцах (Гц), L - индуктивность в Генри (H), C - емкость в Фарадах (F), π - постоянная (3.141592654…)

Пример расчета резонансной частоты

Допустим, мы хотим определить резонансную частоту LC-цепи, которая имеет индуктивность 3 мГн и конденсатор 3 мкФ.(-6)))

f = 1677,64 Гц ≈ 1,687 кГц.

формул

Этот калькулятор резонансной частоты использует следующие формулы:

f = 1 / (2π √L C) Резонансная частота [Гц]

L = 1 / (4π 2 f 2 C) Индуктивность [H]

C = 1 / (4π 2 f 2 L) Емкость [F]

Вас также может заинтересовать наш бесплатный калькулятор кроссовера

,
Изменение частоты питания асинхронного двигателя от 50 до 60 Гц> ENGINEERING.com

Асинхронные двигатели, как однофазные, так и многофазные, предназначены для использования с определенной частотой переменного тока. Иногда мы сталкиваемся с «неправильной» частотой двигателя. В этой статье я помогу вам понять последствия.

Существует большое количество взаимодействующих отношений в конструкции двигателя. Существуют аспекты первого порядка, второго порядка и, возможно, даже третьего порядка, которые сбалансированы для создания надежного двигателя с желаемыми характеристиками.

Я буду обсуждать только аспекты Первого Порядка.

1) Частота вращения является прямой функцией частоты мощности. Очень просто, если вы снизите частоту , двигатель замедлится до . И наоборот, если вы увеличите частоту , двигатель ускорится. Изменение скорости, которое в результате будет пропорционально изменению частоты.

2) Охлаждение является прямой функцией скорости вращения. Вентилятор двигателя прикреплен к вращающемуся ротору двигателя, поэтому он будет испытывать то же ускорение или замедление, что и двигатель. Если двигатель замедляется, его охлаждение падает (и с большей скоростью, чем замедление). Если двигатель ускоряется, его охлаждение будет быстро увеличиваться.

3) Магнитная емкость магнитной (железной) цепи двигателя рассчитана на соотношение: напряжение / частота (V / f). Если частота падает, В / Гц повышается. Это означает, что двигателю требуется большая магнитная цепь.Без этого магнитная цепь может быть перегружена. Это называется насыщением и приводит к быстрому увеличению потребления тока и соответствующему значительному увеличению температуры, главного врага двигателя.

Если частота увеличивается, переменный ток / гц падает без проблем, так как магнитная цепь останется достаточно большой. [Подкрадываясь ко второму порядку, у двигателя может быть худший коэффициент мощности.]

Имея в виду вышеупомянутые аспекты, давайте рассмотрим, что все это значит, когда применяется к тому несчастному двигателю, который есть в вашей машине.

Если двигатель с частотой 50 Гц и вы собираетесь использовать его на 60 Гц, он будет вращаться на 20% быстрее.
Мощность в лошадиных силах (л.с.) пропорциональна числу оборотов в минуту. Так как крутящий момент двигателя не будет заметно изменяться с увеличением частоты, он теперь обеспечит увеличение мощности на 20%. Ваш 8-сильный мотор только что получил звание 10-сильного двигателя. Что-то почти даром!

Но подожди! Более быстрое вращение нагрузки на 20%, скорее всего, увеличит ее энергопотребление как минимум на 20%! Если нагрузка циклически ускоряется или замедляется во время работы, она будет подвергаться большим механическим воздействиям.Перебор? Если двигатель приводит в движение центробежные нагрузки, их спрос может даже возрасти на квадрат увеличения скорости. Центробежные насосы были бы примером этого. Поклонники, в зависимости от их стиля, также могут испытывать увеличение спроса в квадрате.

Ярким пятном этого является то, что охлаждающий вентилятор двигателя представляет собой центробежный вентилятор, который будет перемещать намного больше воздуха.

В / Гц двигателя понижается при повышении частоты двигателя, сообщая нам, что магнитная цепь не будет иметь проблем с переносом увеличенной нагрузки.Нам там хорошо.

Если двигатель работает на частоте 60 Гц, и вы собираетесь использовать его на частоте 50 Гц, он будет вращаться с частотой 20% с-1 - о-с-с-с-с.
Это также переводит на 20% меньше лошадиных сил. С другой стороны, если повернуть нагрузку медленнее, это обычно потребует меньше энергии. Это хорошо, потому что мотор был просто понижен в 20% от его мощности тоже. Все это и охлаждающий вентилятор обеспечивает меньше тоже. Но горилла за 800 фунтов здесь - отношение V / Hz.Это просто выросло на 20%! Не хорошо. Это означает, что во время частей каждого цикла линии электропередачи магнитная структура двигателя, вероятно, будет перегружена.

Когда это происходит, способность двигателя ограничивать ток через реактивное сопротивление теряется. Это приведет к чрезмерному току, протекающему при нагревании двигателя через I квадрат R потерь. Единственным выходом здесь является исправление V / Hz с помощью переменной, которую достаточно легко настроить - V напряжение. Понизьте напряжение с помощью трансформатора, чтобы скорректировать соотношение В / Гц.Я буду обсуждать это в данный момент.

Вернуться к загрузке. Будет ли он работать на более низкой скорости? Насос может больше не иметь напора, необходимого для выполнения своей задачи. Пропускная способность машины, вероятно, упадет на 20%. Будете ли вы обрабатывать достаточно продукта в данный момент времени?

Пример - у вас есть 60 Гц для 50 Гц машины.
Допустим, вы только что получили много на машине. Когда он был подключен, вы поняли, что на его шильдике 50 Гц, а у вас 60 Гц.СТОП.

Машина будет работать на 20% быстрее! Это будет проблемой? Если это так, можно ли вернуть скорость к расчетной скорости, изменив размер шкива, чтобы скорость снизилась на 20% до того уровня, на котором она была?

После того, как эта оценка была сделана, и шкивы изменены или другие изменения сделаны, чтобы помочь смягчить проблемы скорости / мощности, переходите к следующему шагу. Прочитайте паспортную табличку, чтобы получить полную амплитуду нагрузки, обычно известную как номинал FLA для двигателя при напряжении, с которым он будет работать.

Используя зажимной амперметр, запустите машину и убедитесь, что сила тока ниже FLA. Если это так, вы можете продолжить работу машины по желанию. Убедитесь, что он все еще находится под FLA при полной загрузке. Если это более FLA, вы должны сделать какое-то уменьшение нагрузки.

Пример - у вас есть 50 Гц для машины 60 Гц.
Вы получаете машину, и поскольку вы находитесь на земле 50 Гц, ярлык 60 Гц беспокоит вас.Как и положено!

Опять же, понимая, что машина будет работать на 20% медленнее, она выполнит свою работу? В этом случае вы не можете изменить размеры шкива, чтобы скорректировать скорость, потому что двигатель только что потерял 20% своей номинальной мощности в лошадиных силах. Если вы поменяете шкивы, он, вероятно, будет перегружен - серьезно.

Если машина может работать на 20% медленнее, возможно, есть надежда. Несмотря на то, что он будет терять охлаждение, если его внутренний вентилятор будет работать медленнее, работа с нагрузкой будет медленнее, а двигатель с меньшей мощностью на 20%, скорее всего, выровняется.Увеличение V / Hz может все еще получить вас.

На данный момент, если ваша оценка показывает, что вы, вероятно, будете в порядке с более медленной скоростью, снова проверьте табличку с фамилией для FLA. Запустите машину и , быстро , проверьте рабочий ток с помощью амперметра . Если она ниже FLA, продолжайте загружать машину, внимательно следя за вещами. Если вы останетесь ниже FLA, вероятно, все будет в порядке.

Но! Работа на FLA теперь, когда охлаждающий вентилятор имеет пониженную производительность, все еще может стать проблемой.Вы должны следить за температурой двигателя и убедиться, что после продолжительного времени работы под нагрузкой он остается ниже повышения температуры на паспортной табличке.

Если даже без нагрузки вы видите FLA или более, вам нужно уменьшить напряжение, потому что двигатель, вероятно, насыщается. Прежде чем приступить к добавлению понижающих трансформаторов, серьезно подумайте о замене двигателя для правильной версии 50 Гц. Помните, что вам может потребоваться увеличить номинальную мощность, если вы собираетесь изменить передаточные числа, чтобы вернуть машину к ее первоначальной скорости.

Но подождите! А как насчет однофазных двигателей?
Последняя проблема, с которой необходимо столкнуться, - это однофазные двигатели. Все описанное выше относится к ним, но есть несколько добавок "ложка дегтя". Однофазные двигатели имеют пусковую обмотку. Поскольку однофазная мощность не имеет внутренней составляющей вращения, как у трехфазной, пусковая обмотка обеспечивает необходимый большой крутящий момент для вращения двигателя. Пусковая обмотка представляет собой очень большую нагрузку и, как правило, может работать только в течение нескольких секунд.Больше чем несколько секунд и дым начнет выходить вперед.

Центробежный выключатель обычно включается на роторе для управления питанием пусковой обмотки. Он остается закрытым, поэтому при подаче питания на двигатель обе обмотки, ход и пуск под напряжением. Когда двигатель быстро достигает скорости, центробежный аспект выключателя открывает пусковую обмотку, отключая его от дальнейшей работы.

Когда однофазный двигатель 50 Гц доводится до 60 Гц, функцию запуска можно отключить, поскольку двигатель достигает скорости центробежного переключателя на 20% раньше, чем обычно.Когда это происходит, пусковой момент двигателя внезапно уменьшается. Он может не ускориться дальше и никогда не достигнет нормальной скорости движения. Если это произойдет, дым на пути!

И наоборот, когда частота однофазного двигателя 60 Гц понижается, переключатель может не достигнуть скорости размыкания. Учитывая, что заданное значение скорости размыкания переключателя обычно составляет около 80% от скорости движения, вы можете увидеть потенциальную проблему. Помните, что двигатель будет вращаться на 20% медленнее.Если он не достигает скорости переключения, дым определенно находится на пути! Вы увидите это на мгновение.

Однофазные двигатели часто могут иметь два вида конденсаторов, связанных с ними. Первый - это рабочий конденсатор. Рабочий конденсатор увеличивает обычный вращающий момент двигателя. Второй - это пусковой конденсатор, используемый для увеличения пускового момента. Когда частота питания повышается, эти конденсаторы усиливают свои эффекты, что приводит к увеличению крутящего момента. Обычно это не проблема.Но если вы понижаете частоту, они теряют свои эффекты, и пусковые и / или вращающие моменты уменьшаются. Это может быть проблемой. Однако, если нагрузка вращается медленнее, она может выровняться.

Поскольку однофазные двигатели обычно меньше по размеру, часто эффективнее просто заменить их.

т. Теперь вы знаете, почему вы приобрели такую ​​«отличную цену» на покупку вашей машины.

Об авторе
Кит Кресс - консультант «широкого спектра», который занимается всем, от разработки встроенных контроллеров до систем питания пассажирских вагонов.С Китом можно связаться по телефону [email protected]

Кит является членом Гильдии технических писателей по адресу www.eng-tips.com . Он также MVP. Следуйте за Китом (itsmoked) на http://www.eng-tips.com/userinfo.cfm?member=itsmoked

,

формул для асинхронных двигателей с расчетами

Электродвигатели - это машины, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Все двигатели состоят из статора (неподвижная часть) и ротора (вращающаяся часть). Поскольку двигатель работает на электричестве, существуют различные свойства, связанные с его работой. Такие свойства включают в себя число полюсов, скорость, частоту, скольжение, пусковой ток и номинальную мощность. Ранее мы делились книгой по двигателям переменного тока, в которой кратко объясняются все эти свойства, этот пост посвящен формулам асинхронного двигателя и примерам расчетов.

Синхронная скорость, частота и полюсы

Синхронная скорость, частота и полюсы асинхронного двигателя связаны по формуле:

η sync = (120 * f e ) / P

η sync = Синхронная скорость

е е = частота системы

P = Количество полюсов, установленных в машине

Расчет: Найти синхронную скорость 4-полюсного асинхронного двигателя, который работает с частотой 60 Гц.

Решение: η sync = 120 * 60/4 = 1800 об / мин

Motor Slip

Скольжение двигателя можно найти по формуле:

с = (η синхронизация м ) / η синхронизация * 100

η sync = скорость магнитного поля

η м = Механическая частота вращения вала

Расчет: частота вращения 4-полюсного асинхронного двигателя при 50 Гц составляет 1200 об / мин.Рассчитайте его проскальзывание.

Решение: Скорость ротора = η м = 1200 об / мин

, где η , синхронизация = 120 * 50/4 = 1500 об / мин.

с = (1500 - 1200) / 1500 * 100 = 20

Крутящий момент, мощность и скорость

τ ind = P / ω m

τ ind = Индуцированный крутящий момент в Нм

P = мощность в кВт

ω м = скорость в об / мин

Расчет: Найти крутящий момент на валу асинхронного двигателя мощностью 10 л.с., частота вращения которого составляет 1500 об / мин.

Решение: τ ind = (10 л.с. * 746 кВт / л.с.) / (1500 об / мин * 2 π рад / об * 1 мин / 60 с) = 47,49 Нм

Калькулятор пускового тока

I L = S старт / (√3 * V T ),

, где S запуск = номинальная мощность двигателя * кодовый коэффициент

(кодовым коэффициентом является число, зарезервированное для класса). Например, все двигатели класса А имеют фиксированный кодовый коэффициент, который следует умножить на номинальное HP в приведенном выше уравнении.)

В T = Номинальное напряжение

Расчет: Найти пусковой ток 10 л.с. трехфазного двигателя класса 220 В А.

Решение

: максимальная кВА / л.с. для двигателя класса А составляет 3,15 (кодовый коэффициент).

S старт = 10 л.с. * 3,15 = 31,5 кВА

I L = 31,5 кВА / (√3 * 220) = 82,66 A

Возможно, вы захотите узнать: как рассчитать ток от HP

,

Запуск асинхронного двигателя и расчет потерь

Запуск асинхронного двигателя

Основные цели при запуске асинхронного двигателя:

  1. Для обработки пускового тока
  2. Для достижения высокого пускового момента.

Как мы знаем, сопротивление ротора определяет пусковой момент. Обычно это сопротивление ротора мало, что дает небольшой пусковой момент, но хорошие условия работы. Таким образом, короткозамкнутый двигатель может работать только при низких пусковых нагрузках.

Induction motor startup and losses calculation Induction motor startup and losses calculation Расчет запуска и потерь асинхронного двигателя

Если сопротивление ротора каким-либо образом увеличено, то скольжение и скорость, при которых возникает максимальный крутящий момент, могут быть смещены. Для этой цели в цепь ротора может быть введено внешнее сопротивление, что происходит в случае двигателей с контактным кольцом или с намотанным ротором.

При подаче питания на неподвижный ротор излишний ток начнет течь .

Это происходит из-за того, что между обмоткой статора и обмоткой ротора действует трансформатор, а проводники ротора замкнуты накоротко.Это вызывает сильный ток, протекающий через ротор. Если для уменьшения этого сильного пускового тока приложенное пусковое напряжение уменьшается, то это также влияет на пусковой крутящий момент.


Методы запуска двигателя

Чтобы получить все, обычно используется следующий метод запуска:

  1. DOL начиная с
  2. Авто трансформатор пусковой
  3. Звездно-дельта старт.

Расчет убытков

Ниже приведены потери в асинхронном двигателе:

  1. Потери в сердечнике статора и ротора
  2. Статор и ротор медные потери
  3. Потеря трения и ветра.

Потери в сердечнике происходят из-за основного потока и потоков утечки. Поскольку напряжение предполагается постоянным, потери в сердечнике также могут быть аппроксимированы как постоянные. DC может измерить сопротивление статора. Гистерезис и потеря вихревых токов в проводниках увеличивают сопротивление, а эффективное сопротивление берется в 1,2 раза больше сопротивления постоянного тока.

Потери меди в роторе рассчитываются путем вычитания потерь в меди статора из общей измеренной потери или потерь в роторе I 2 R.Потери на трение и обмотку можно считать постоянными, независимо от нагрузки.

  • КПД = Выход ротора / вход статора
  • Выход = Вход - потери

Пример с расчетами

Рассмотрим трехфазный шестиполюсный асинхронный двигатель 440 В, 50 Гц. Мотор потребляет 50 кВт при 960 об / мин для определенной нагрузки. Предположим, что потери в статоре составляют 1 кВт, а потери на трение и обмотку - 1,5 кВт.

Чтобы определить процентное скольжение, потери в меди ротора, мощность ротора и КПД двигателя, выполните следующую функцию:


Процентная квитанция //

Синхронная скорость двигателя = (50 × 120) / 6 = 6000/6 = 1000 об / мин
Скольжение = (Синхронная скорость - Фактическая скорость) = 1000 - 960 = 40 об / мин
% скольжение = [(40/1000) × 100] = 4% = 0.04


Роторная медная потеря //

Вход ротора = 50 1 = 49 кВт
Потеря меди ротора = Вход ротора × скольжение = 49 × 0,04 = 1,96 кВт


Выход ротора //

Выход ротора = Вход ротора - Потеря меди ротора - Потери на трение и перепада давления
= 49 - 1,96 + 1,5
= 49 - 3,46
= 45,54 кВт


КПД двигателя //

КПД двигателя = Выход ротора / Вход двигателя
= 45.54/50 = 0,9108
= 91,08%


Century Electric Отталкивающий пусковой асинхронный двигатель (ВИДЕО)

Ресурс: Практическое устранение неисправностей электрооборудования и цепей управления - Марк Браун, Джавахар Равтани и Динеш Патил (Получить от Amazon)

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о