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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Trois phases - pas de perte de puissance. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentation Dans diverses machines et appareils électromécaniques amateurs, les moteurs asynchrones triphasés à rotor à cage d'écureuil sont le plus souvent utilisés. Malheureusement, un réseau triphasé dans la vie de tous les jours est un phénomène extrêmement rare, par conséquent, les amateurs utilisent un condensateur déphaseur pour les alimenter à partir d'un réseau électrique conventionnel, ce qui ne permet pas de se rendre pleinement compte de la puissance et des caractéristiques de démarrage du moteur. Les dispositifs "déphaseurs" trinistors existants réduisent encore la puissance sur l'arbre moteur. Une variante du schéma d'un dispositif de démarrage d'un moteur électrique triphasé sans perte de puissance est représentée sur la fig. 1.
Les enroulements du moteur 220/380 V sont connectés en triangle et le condensateur C1 est connecté, comme d'habitude, en parallèle avec l'un d'eux. Le condensateur est "aidé" par l'inductance L1, connectée en parallèle à un autre enroulement. Avec un certain rapport de la capacité du condensateur C1, de l'inductance de l'inductance L1 et de la puissance de charge, il est possible d'obtenir un déphasage entre les tensions sur les trois branches de la charge, égal exactement à 120°. Sur la fig. 2 montre un diagramme de tension vectorielle pour le dispositif montré à la fig. 1, avec une charge purement résistive R dans chaque branche. Le courant linéaire ll sous forme vectorielle est égal à la différence entre les courants l3 et I2, et en valeur absolue il correspond à la valeur de If√3, où lf=l1=I2=l3=Un/R - courant de phase de charge. Un=U1=U2=U3=220 V - tension de ligne du réseau.
Une tension UC1=U1 est appliquée au condensateur C2, le courant qui le traverse est égal à lc1 et est en avance sur la tension de 90° en phase. De même, une tension UL1 = U1 est appliquée à l'inductance L3, le courant qui la traverse IL1 est en retard de 90° sur la tension. Si les valeurs absolues des courants IC1 et IL1 sont égales, leur différence vectorielle, avec le bon choix de capacité et d'inductance, peut être égale à In. Le déphasage entre les courants IC1 et IL1 est de 60°, donc le triangle des vecteurs Il, lC1 et IL1 est équilatéral, et leur valeur absolue est IC1=IL1=Il=If√3 À son tour, le courant de charge de phase Si \u3d P / 1Ul. où P est la puissance de charge totale. Autrement dit, si la capacité du condensateur C1 et l'inductance de l'inductance L220 sont choisies telles que lorsqu'on leur applique une tension de 1 V, le courant qui les traverse soit égal à lC1=ILXNUMX=P/(√3Ul)=P/380. illustré à la fig. 1 circuit L1C1 fournira une tension triphasée à la charge en respectant exactement le déphasage. En tableau. La figure 1 montre les valeurs du courant lC1=lL1 de la capacité du condensateur C1 et de l'inductance de l'inductance L1 pour différentes valeurs de la puissance totale d'une charge purement active.
La charge réelle sous la forme d'un moteur électrique a une composante inductive importante. En conséquence, le courant linéaire est en retard de phase par rapport au courant de charge actif d'un certain angle φ de l'ordre de 20...40°. Sur les plaques signalétiques des moteurs électriques, ce n'est généralement pas l'angle qui est indiqué, mais son cosinus - le cosφ bien connu, égal au rapport de la composante active du courant linéaire à sa valeur totale. La composante inductive du courant traversant la charge de l'appareil illustré à la fig. 1 peut être représenté comme des courants traversant des inductances connectées en parallèle avec les résistances actives de la charge (Fig. 3, a). ou, de manière équivalente, parallèle à C1. Fils L1 et réseau.
De la fig. 3b on peut voir que puisque le courant traversant l'inductance est en opposition de phase avec le courant traversant la capacité, les inductances Lí réduisent le courant traversant la branche capacitive du circuit déphaseur et l'augmentent à travers la branche inductive. Par conséquent, afin de maintenir la phase de tension à la sortie du circuit déphaseur, le courant à travers le condensateur C1 doit être augmenté et réduit à travers la bobine. Le diagramme vectoriel pour une charge avec une composante inductive devient plus compliqué. Son fragment, qui permet d'effectuer les calculs nécessaires, est illustré à la Fig. 4.
Le courant linéaire total Il se décompose ici en deux composantes : Ilsosφ active et llsinφ réactive. À la suite de la résolution d'un système d'équations pour déterminer les valeurs requises des courants à travers le condensateur C1 et la bobine L1 lС1sin30°+ILlsin30°=lсosφ, lС1sin30°-ILsin30°=llsinφ on obtient les valeurs suivantes de ces courants : lС1=2/√3 llsin(φ+60°), IL1=2/√3 lcos(φ+30°), Avec une charge purement active (φ=0), les formules donnent le résultat obtenu précédemment : lC1=IL1=Il. Sur la fig. La figure 5 montre les dépendances des rapports des courants lC1 et lL1 à IL sur cosφ, calculés à l'aide de ces formules. Pour f=30° (cosφ=√3/2\u0,87d 1) le courant du condensateur C2 est maximum et égal à XNUMX / √3Il\u1,15d 1 Il, et le courant d'inductance L0,85 est moitié moins. Les mêmes rapports peuvent être utilisés avec une bonne précision pour des valeurs de cosφ typiques égales à 0,9 ... XNUMX.
En tableau. La figure 2 montre les valeurs des courants IC1, IL1 traversant le condensateur C1 et l'inductance L1 à différentes valeurs de la puissance totale de la charge, qui a pour valeur ci-dessus cosφ=√3/2.
Pour un tel circuit de déphasage, des condensateurs MBGO sont utilisés. MBGP, MBGT, K42-4 pour une tension de fonctionnement d'au moins 600 V ou MBGCH. K42-19 pour une tension d'au moins 250 V. Le moyen le plus simple de fabriquer un starter est d'utiliser un transformateur de puissance en forme de tige d'un vieux téléviseur à tube. Le courant à vide de l'enroulement primaire d'un tel transformateur à une tension de 220 V ne dépasse généralement pas 100 mA et a une dépendance non linéaire à la tension appliquée. Si toutefois un entrefer de l'ordre de 0.2...1 mm est introduit dans le circuit magnétique. le courant augmentera considérablement et sa dépendance à la tension deviendra linéaire Les enroulements de réseau des transformateurs TS peuvent être connectés comme suit. que la tension nominale sur ceux-ci sera de 220 V (cavalier entre les bornes 2 et 2*). 237 V (cavalier entre les broches 2 et 3*) ou 254 V (cavalier entre les broches 3 et 3*). La tension secteur est le plus souvent appliquée aux bornes 1 et 1*. Selon le type de connexion, l'inductance et le courant de l'enroulement changent. En tableau. 3 montre les valeurs du courant dans l'enroulement primaire du transformateur TS-200-2 lorsqu'une tension de 220 V lui est appliquée à différents intervalles du circuit magnétique et différentes activations des sections d'enroulement.
Comparaison des données du tableau. 3 et 2 nous permettent de conclure que le transformateur spécifié peut être installé dans un circuit de moteur déphaseur d'une puissance d'environ 300 à 800 W et, en sélectionnant l'entrefer et le circuit de commutation d'enroulement, la valeur de courant requise peut être obtenue. L'inductance varie également en fonction de la connexion en phase ou en opposition de phase du réseau et des enroulements basse tension (par exemple, à incandescence) du transformateur. Le courant maximum peut légèrement dépasser le courant nominal en fonctionnement. Dans ce cas, pour faciliter le régime thermique, il est conseillé de supprimer tous les enroulements secondaires du transformateur, une partie des enroulements basse tension pouvant être utilisée pour alimenter les circuits d'automatisation de l'appareil dans lequel fonctionne le moteur électrique. En tableau. 4 montre les valeurs nominales des courants des enroulements primaires des transformateurs de divers téléviseurs [1, 2] et les valeurs approximatives de la puissance du moteur avec lesquelles il est conseillé de les utiliser.
Le circuit LC de déphasage doit être calculé pour la charge maximale possible du moteur électrique. Avec une charge plus faible, le déphasage nécessaire ne sera plus maintenu, mais les performances de démarrage s'amélioreront par rapport à l'utilisation d'un seul condensateur. La vérification expérimentale a été effectuée à la fois avec une charge purement active et avec un moteur électrique. Les fonctions de charge active étaient assurées par deux lampes à incandescence connectées en parallèle d'une puissance de 60 et 75 W, incluses dans chaque circuit de charge de l'appareil (voir Fig. 1). ce qui correspondait à une puissance totale de 400 watts. Conforme au tableau. 1 capacité du condensateur C1 était de 15 uF. L'écart dans le circuit magnétique du transformateur TS-200-2 (0,5 mm) et le schéma de connexion des enroulements (à 237 V) ont été choisis pour fournir le courant requis de 1.05 A. Les tensions U1, U2, U3 mesurées sur les circuits de charge différaient les uns des autres de 2 ... 3 V., ce qui confirmait la haute symétrie de la tension triphasée. Des expériences ont également été réalisées avec un moteur asynchrone triphasé à rotor à cage d'écureuil AOL22-43F d'une puissance de 400 W [3]. Il a travaillé avec un condensateur C1 d'une capacité de 20 microfarads (soit dit en passant, le même que lorsque le moteur fonctionnait avec un seul condensateur déphaseur) et avec un transformateur dont l'écart et la connexion des enroulements ont été choisis parmi la condition pour obtenir un courant de 0,7 A. En conséquence, il a été possible de démarrer rapidement le moteur sans condensateur de démarrage et d'augmenter sensiblement le couple ressenti lors du freinage de la poulie sur l'arbre du moteur. Malheureusement, il est difficile d'effectuer un contrôle plus objectif, car dans des conditions amateurs, il est presque impossible de fournir une charge mécanique normalisée sur le moteur. Rappelons que le circuit déphaseur est un circuit oscillant série accordé sur une fréquence de 50 Hz (pour l'option charge purement active), et ce circuit ne peut pas être connecté au réseau sans charge. littérature
Auteur : S. Biryukov, Moscou
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