СХЕМЫ---->
СХЕМЫ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ статьи № 1-50---->
СХЕМЫ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ статьи № 51-100---->
СХЕМЫ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ статьи №101-150
Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.
Б. ПОРОХНЯВЫЙ, г. Красноярск
В моей статье "Стабилизатор и "сторож" для вибрационного насоса" ("Радио", 2002, № 3, с. 25, 26) было предложено устройство, поддерживающее производительность вибрационного водяного насоса "Малыш" близкой к номинальной при характерных для сельских электросетей значительных отклонениях напряжения от 220 В. Эквивалентная схема насоса со стабилизатором показана на рис. 1.
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_1.jpg)
Применить подобный стабилизатор можно и с другими
насосами, но для этого потребуется рассчитать новые параметры элементов стабилизирующего контура Lст Cст.
Исходные данные для расчета — зависимости активной Rн и реактивной
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form1.jpg)
составляющих сопротивления насоса от приложенного к нему напряжения Uн. Активное сопротивление Rн характеризует расход энергии на перемагничивание магнитопровода и перемещение подвижных частей насоса, на нагрев обмоточных и соединительных проводов. Реактивное сопротивление Хн характеризует энергию, запасаемую в магнитном поле обмотки насоса.
Зная напряжение Uн, потребляемые насосом ток Iн и активную мощность Рн, нужные значения находят по формулам:
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form2_3.jpg)
Однако для измерения мощности Рн необходим ваттметр — довольно редкий в радиолюбительской практике прибор. Предлагаемым ниже способом можно определить параметры эквивалентной схемы, имея лишь вольтметр и амперметр.
Испытательную установку собирают по схеме, приведенной на рис. 2.
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_2.jpg)
Сопротивление резистора R1 должно быть по возможности близким к ожидаемому значению модуля полного сопротивления насоса |Zн| и соответствующей мощности. Им может служить, например, конфорка электроплиты или ТЭН любого электронагревательного прибора.
Насос испытываем погруженным в воду, приложенное к нему и резистору R1 напряжение регулируем с помощью автотрансформатора Т1. Измерения начинаем при минимально допустимом для насоса напряжении. Допустим, это 180 В.
Замкнув выключатель S1, измеряем ток насоса Iн. Далее, замкнув и выключатель S2, измеряем суммарный ток Iсуммарный, потребляемый насосом вместе с резистором R1. Разомкнув S1, но оставив S2 замкнутым, измеряем ток резистора Ir1,
отдельно. Теперь можно разомкнуть выключатель S2, вычислить коэффициент мощности по формуле
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form4.jpg)
а составляющие полного сопротивления насоса — по формулам (1—3). Описанную процедуру повторяем при номинальном (220 В) и максимальном (например, 240 В) напряжениях.
Реактивное сопротивление стабилизирующего контура, включаемого последовательно с насосом, равно
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form5.jpg)
Чтобы стабилизировать производительность насоса при колебаниях напряжения сети U, значение Xк должно зависеть от напряжения по закону
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form6.jpg)
Здесь Iн0 — ток, потребляемый насосом при номинальном напряжении сети U0=220 В. Подставляя в формулу найденные на предыдущем этапе значения, находим минимальное Хк min и максимальное Хк mах сопротивления контура при изменении напряжения в заданном интервале.
Реактивное сопротивление конденсатора Сст должно удовлетворять условию
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form7.jpg)
Выбираем конденсатор номинальной емкостью, ближайшей к значению, определенному по формуле
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form8.jpg)
и обратным пересчетом уточняем величину Хс. Конденсатор должен выдерживать переменное напряжение, эффективное значение которого достигает
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form9.jpg)
Приступая к расчету дросселя Lст, найдем максимальный текущий через него ток
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form10.jpg)
и диаметр провода обмотки
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form11.jpg)
Сечение Ш-образного стального магнитопровода дросселя выбираем из условия
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form12.jpg)
Для определения числа витков обмотки используем известный способ экспериментальной оценки характеристик магнитопровода. Монтажным проводом сечением 1... 1,5 мм2 наматываем на нем пробную обмотку из Wnp=50...200 витков, подключаем ее через амперметр к регулируемому автотрансформатору и, постепенно повышая напряжение, снимаем вольт-амперную характеристику, подобную изображенной на рис. 3.
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_3.jpg)
По вертикальной оси здесь отложена ЭДС самоиндукции, рассчитываемая по формуле
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form13.jpg)
где r — сопротивление пробной обмотки, измеренное омметром.
Определив по графику ЭДС насыщения Енас, число витков обмотки дросселя находим по формуле
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form14.jpg)
Проверяем возможность размещения обмотки в окне магнитопровода шириной b и высотой h. Если условие
![Расчет стабилизатора для вибрационного насоса.](/ch_byt/ch_byt_raschet_stab_vibrac_nasosa_form15.jpg)
не выполнено, придется взять магнитопровод большего размера. Для удобства настройки стабилизатора рекомендую предусмотреть от обмотки дросселя несколько отводов.
Журнал Радио №1 2004 год.
|