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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 XNUMX상 - 전력 손실 없음. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
다양한 아마추어 전자 기계 및 장치에서 농형 로터가 있는 XNUMX상 비동기 모터가 가장 자주 사용됩니다. 불행히도 일상 생활에서 XNUMX 상 네트워크는 극히 드문 현상이므로 아마추어는 엔진의 전력 및 시동 특성을 완전히 실현할 수없는 기존 전기 네트워크에서 전원을 공급하기 위해 위상 변이 커패시터를 사용합니다. . 기존 트리니스터 "위상 변이" 장치는 모터 샤프트의 전력을 더욱 감소시킵니다. 전력 손실없이 1 상 전동기를 시동하는 장치 다이어그램의 변형이 그림 XNUMX에 나와 있습니다. XNUMX.
220/380V 모터의 권선은 삼각형으로 연결되고 커패시터 C1은 평소와 같이 그 중 하나와 병렬로 연결됩니다. 커패시터는 다른 권선에 병렬로 연결된 인덕터 L1에 의해 "도움"됩니다. 커패시터 C1의 커패시턴스, 인덕터 L1의 인덕턴스 및 부하 전력의 특정 비율로 정확히 120 °와 동일한 부하의 세 가지 전압 사이의 위상 편이를 얻을 수 있습니다. 무화과에. 도 2는 도 1에 도시된 장치에 대한 벡터 전압 다이어그램을 도시한다. 3, 각 분기에 순수 저항성 부하 R이 있습니다. 벡터 형태의 선형 전류 ll은 전류 l2과 IXNUMX의 차이와 같고 절대 값은 If√의 값에 해당합니다.3, 여기서 lf=l1=I2=l3=Un/R - 부하 위상 전류. Un=U1=U2=U3=220 V - 네트워크의 라인 전압.
전압 UC1=U1가 커패시터 C2에 인가되고 이를 통과하는 전류는 lc1과 같고 전압보다 위상이 90° 앞선다. 유사하게, 전압 UL1=U1이 인덕터 L3에 인가되고, 이를 통과하는 전류 IL1은 전압보다 90° 뒤쳐진다. 전류 IC1과 IL1의 절대 값이 같으면 커패시턴스와 인덕턴스를 올바르게 선택한 벡터 차이는 In과 같을 수 있습니다. 전류 IC1과 IL1 사이의 위상 편이는 60°이므로 벡터 Il, lC1, IL1의 삼각형은 등변이고 그 절대값은 IC1=IL1=Il=If√3 차례로 위상 부하 전류 If \u3d P / 1Ul. 여기서 P는 총 부하 전력입니다. 즉, 커패시터 C1의 커패시턴스와 인덕터 L220의 인덕턴스가 1V의 전압이 인가되었을 때 이들을 통과하는 전류는 lC1=ILXNUMX=P/(√3울)=P/380. 그림에 나와 있습니다. 1 회로 L1C1은 위상 편이를 정확히 준수하여 부하에 XNUMX상 전압을 제공합니다. 테이블에서. 도 1은 순수한 활성 부하의 총 전력의 다양한 값에 대한 커패시터 C1의 커패시턴스 및 인덕터 L1의 인덕턴스의 전류 lC1=lL1의 값을 나타낸다.
전기 모터 형태의 실제 부하는 상당한 유도 성분을 가지고 있습니다. 결과적으로, 선형 전류는 능동 부하 전류에서 20...40° 정도의 각도 φ만큼 위상이 뒤떨어집니다. 전기 모터의 명판에는 일반적으로 표시된 각도가 아니라 코사인 - 잘 알려진 cosφ는 선형 전류의 활성 구성 요소와 전체 값의 비율과 같습니다. 그림에 표시된 장치의 부하를 통해 흐르는 전류의 유도 성분. 1은 부하의 활성 저항과 병렬로 연결된 일부 인덕터를 통과하는 전류로 나타낼 수 있습니다(그림 3, a). 또는 동등하게 C1과 평행합니다. L1 및 네트워크 와이어.
무화과에서. 3b 인덕턴스를 통과하는 전류는 커패시턴스를 통과하는 전류와 역상이므로 인덕터 Lн는 위상 편이 회로의 용량 분기를 통해 전류를 줄이고 유도 회로를 통해 전류를 증가시키는 것을 볼 수 있습니다. 따라서 위상 편이 회로의 출력에서 전압 위상을 유지하려면 커패시터 C1을 통과하는 전류가 코일을 통해 증가 및 감소해야 합니다. 유도 성분이 있는 부하의 벡터 다이어그램은 더욱 복잡해집니다. 필요한 계산을 수행할 수 있게 해주는 조각이 그림 4에 나와 있습니다. XNUMX.
총 선형 전류 Il은 여기에서 활성 Ilsosφ 및 반응성 llsinφ의 두 가지 구성 요소로 분해됩니다. 커패시터 C1과 코일 L1을 통해 필요한 전류 값을 결정하기 위해 방정식 시스템을 푼 결과 lС1sin30°+ILsin30°=lсosφ, lС1sin30°-ILsin30°=llsinφ 우리는 이러한 전류의 다음 값을 얻습니다. lС1=2/√3 llin(φ+60°), IL1=2/√3Lcos(φ+30°), 순전히 활성 부하(φ=0)에서 공식은 이전에 얻은 결과를 제공합니다. lC1=IL1=Il. 무화과에. 그림 5는 이러한 공식을 사용하여 계산된 cosφ에 대한 IL에 대한 전류 lC1 및 lL1의 비율의 종속성을 보여줍니다. f=30°의 경우(cosφ=√3/2\u0,87d 1) 커패시터 C2의 전류는 최대이며 XNUMX / √3일\u1,15d 1 Il이고 인덕터 전류 L0,85은 절반입니다. 0,9 ... XNUMX와 같은 일반적인 cosφ 값에 대해 우수한 정확도로 동일한 비율을 사용할 수 있습니다.
테이블에서. 도 2는 부하의 총 전력의 다양한 값에서 커패시터 C1 및 인덕터 L1을 통해 흐르는 전류 IC1, IL1의 값을 나타내며, 상기 값은 cosφ=√3/2.
이러한 위상 편이 회로에는 MBGO 커패시터가 사용됩니다. 최소 42V 또는 MBGCH의 작동 전압을 위한 MBGP, MBGT, K4-600. 최소 42V의 전압에 대한 K19-250. 초크를 만드는 가장 쉬운 방법은 오래된 튜브 TV의 막대 모양 전원 변압기를 사용하는 것입니다. 220V 전압에서 이러한 변압기의 100차 권선의 무부하 전류는 일반적으로 0.2mA를 초과하지 않으며 인가된 전압에 비선형적으로 의존합니다. 그러나 1 ... XNUMXmm 정도의 간격이 자기 회로에 도입되는 경우. 전류가 크게 증가하고 전압에 대한 의존성이 선형이 됩니다. 변압기 TS의 네트워크 권선은 다음과 같이 연결할 수 있습니다. 공칭 전압은 220V입니다 (단자 2와 2 * 사이의 점퍼). 237V(핀 2와 3* 사이의 점퍼*) 또는 254V(핀 3과 3* 사이의 점퍼). 주전원 전압은 대부분 단자 1과 1*에 적용됩니다. 연결 유형에 따라 권선의 인덕턴스와 전류가 변경됩니다. 테이블에서. 3은 변압기 TS-200-2의 220차 권선에 XNUMXV의 전압이 자기 회로의 다양한 갭과 권선 부분의 다른 스위칭에 적용될 때의 전류 값을 보여줍니다.
표의 데이터 비교. 3과 2를 통해 지정된 변압기를 약 300 ~ 800W의 전력으로 위상 변이 모터 회로에 설치할 수 있으며 갭과 권선 스위칭 회로를 선택하여 필요한 전류 값을 얻을 수 있다는 결론을 내릴 수 있습니다. 인덕턴스는 또한 네트워크의 동위상 또는 역상 연결과 변압기의 저전압(예: 백열등) 권선에 따라 달라집니다. 최대 전류는 작동 시 정격 전류를 약간 초과할 수 있습니다. 이 경우 열 체계를 용이하게하기 위해 변압기에서 모든 XNUMX 차 권선을 제거하는 것이 좋습니다. 저전압 권선의 일부는 전기 모터가 작동하는 장치의 자동화 회로에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 테이블에서. 4는 다양한 TV [1, 2] 변압기의 XNUMX 차 권선 전류의 공칭 값과 사용하는 것이 바람직한 모터 전력의 대략적인 값을 보여줍니다.
전기 모터의 가능한 최대 부하에 대해 위상 편이 LC 회로를 계산해야 합니다. 부하가 작으면 필요한 위상 편이가 더 이상 유지되지 않지만 단일 커패시터를 사용할 때보다 시동 성능이 향상됩니다. 순전히 활성 부하와 전기 모터를 사용하여 실험적 검증을 수행했습니다. 능동 부하 기능은 장치의 각 부하 회로에 포함된 60W 및 75W의 전력을 가진 두 개의 병렬 연결된 백열 램프에 의해 수행되었습니다(그림 1 참조). 이는 400와트의 총 전력에 해당합니다. 표에 따라. 커패시터 C1의 1 커패시턴스는 15uF였습니다. 변압기 TS-200-2(0,5mm)의 자기 회로 간격과 권선 연결 방식(237V)은 1.05A의 필요한 전류를 제공하기 위해 선택되었습니다. 전압 U1, U2, U3은 부하 회로는 2상 전압의 높은 대칭성을 확인하는 3...XNUMXV만큼 서로 달랐습니다. 실험은 또한 22W의 출력을 가진 농형 회전자 AOL43-400F가 있는 3상 비동기 모터로 수행되었습니다[1]. 그는 용량이 20μF 인 커패시터 C0,7 (그런데 엔진이 단 하나의 위상 변이 커패시터로 작동 중일 때와 동일)과 권선의 간격과 연결이 선택된 변압기로 작업했습니다. XNUMXA의 전류를 얻기위한 조건. 그 결과 시동 커패시터없이 엔진을 빠르게 시동 할 수 있었고 모터 샤프트의 풀리를 제동 할 때 느껴지는 토크가 눈에 띄게 증가했습니다. 불행히도 아마추어 조건에서는 엔진에 정규화 된 기계적 부하를 제공하는 것이 거의 불가능하기 때문에보다 객관적인 점검을 수행하는 것은 어렵습니다. 위상 편이 회로는 50Hz의 주파수로 튜닝된 직렬 발진 회로(순수 활성 부하 옵션의 경우)이며 이 회로는 부하 없이 네트워크에 연결할 수 없다는 점을 기억해야 합니다. 문학
저자: S. Biryukov, 모스크바
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