|
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.
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
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:
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.
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
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
Чтобы стабилизировать производительность насоса при колебаниях напряжения сети U, значение Xк должно зависеть от напряжения по закону
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
Выбираем конденсатор номинальной емкостью, ближайшей к значению, определенному по формуле
и обратным пересчетом уточняем величину Хс. Конденсатор должен выдерживать переменное напряжение, эффективное значение которого достигает
Приступая к расчету дросселя Lст, найдем максимальный текущий через него ток
и диаметр провода обмотки
Сечение Ш-образного стального магнитопровода дросселя выбираем из условия
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.
По вертикальной оси здесь отложена ЭДС самоиндукции, рассчитываемая по формуле
где r — сопротивление пробной обмотки, измеренное омметром.
Определив по графику ЭДС насыщения Енас, число витков обмотки дросселя находим по формуле
Проверяем возможность размещения обмотки в окне магнитопровода шириной b и высотой h. Если условие
не выполнено, придется взять магнитопровод большего размера. Для удобства настройки стабилизатора рекомендую предусмотреть от обмотки дросселя несколько отводов.
Журнал Радио №1 2004 год.
|
