三相 - 无功率损耗。方案、说明

三相 - 无功率损耗。无线电电子电气工程百科全书

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在各种业余机电设备中，最常使用的是鼠笼式转子的三相异步电动机。不幸的是，日常生活中的三相网络是极其罕见的现象，因此，业余爱好者使用移相电容器从传统的电网为他们供电，这不允许他们充分认识发动机的功率和启动特性。现有的三极管“移相”装置进一步降低了电机轴上的功率。

用于无功率损耗启动三相电动机的装置图的变体如图1所示。 XNUMX.

三相 - 无功率损耗

220/380V电机的绕组呈三角形连接，电容器C1照常与其中一个绕组并联。电容器由与另一个绕组并联的电感器 L1“帮助”。

在电容器C1的电容、电感器L1的电感和负载功率的一定比率的情况下，可以获得负载的三个支路上的电压之间的相移，恰好等于120°。上图。图2示出了图1所示装置的矢量电压图。 3、每个支路带有纯阻性负载R。矢量形式的线性电流 ll 等于电流 l2 和 IXNUMX 之间的差值，其绝对值对应于 If√ 的值3，其中 lf=l1=I2=l3=Un/R - 负载相电流。 Un=U1=U2=U3=220 V - 网络线电压。

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在电容器C1上施加电压UC1=U2，流过电容器C1的电流等于lc90，并且相位超前于电压1°。类似地，在电感L1上施加电压UL3=U1，流过电感L90的电流IL1滞后于电压1°。如果电流 IC1 和 IL1 的绝对值相等，则在正确选择电容和电感的情况下，它们的矢量差可以等于 In。电流IC60和IL1之间的相移为1°，因此矢量Il、lC1和IL1的三角形是等边的，它们的绝对值为ICXNUMX=ILXNUMX=Il=If√3

反过来，各相负载电流If≤P/3Ul。其中 P 是总负载功率。换句话说，如果选择电容器C1的电容和电感L1的电感，使得当向它们施加220V电压时，通过它们的电流将等于lC1=IL1=P/(√3Ul)=P/380。如图所示1 电路 L1C1 将向负载提供三相电压，并精确遵守相移。

在表中。图1示出了对于纯有源负载的总功率的各种值，电容器C1的电容和电感器L1的电感的电流lC1=lL1的值。

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电动机形式的实际负载具有显着的感性分量。结果，线性电流在相位上滞后于有源负载电流约20...40°的角度φ。在电动机的铭牌上，通常标明的不是角度，而是其余弦——众所周知的cosφ，等于线性电流的有功分量与其满值的比值。

流经器件负载的电流的感性分量如图所示。图1可以表示为流过一些与负载有源电阻并联的电感器的电流（图3，a）。或者，等效地，与 C1 平行。 L1 和网络线。

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从图。从图3b可以看出，由于流经电感的电流与流经电容的电流反相，因此电感器Ln减少流经移相电路的电容支路的电流并增加流经感性支路的电流。因此，为了维持移相电路输出端的电压相位，必须通过线圈增大和减小流过电容器C1的电流。

具有感性分量的负载的矢量图变得更加复杂。它的片段可以执行必要的计算，如图 4 所示。 XNUMX.

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总线性电流 Il 在此分解为两个分量：有功 Ilsosφ 和无功 llsinφ。通过求解方程组来确定通过电容器 C1 和线圈 L1 的电流所需值

lС1sin30°+ILlsin30°=lсosφ,

lС1sin30°-ILsin30°=llsinφ

我们得到这些电流的以下值：

lС1=2/√3 llsin(φ+60°),

IL1=2/√3 lcos(φ+30°),

对于纯有源负载（φ=0），公式给出了先前获得的结果：lC1=IL1=Il。上图。图 5 显示了使用这些公式计算得出的电流 lC1 和 lL1 与 IL 之比对 cosφ 的依赖性。对于 f=30° (cosφ=√3/2≥0,87) 电容C1的电流最大，等于2/√3Il1,15 Il，电感电流 L1 为一半。对于等于 0,85 ... 0,9 的典型 cosφ 值，可以使用相同的比率且具有良好的精度。

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在表中。图2示出了负载总功率不同值时流经电容C1和电感L1的电流IC1、IL1的值，有上述值cosφ=√3/2.

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对于这种移相电路，使用MBGO电容器。 MBGP、MBGT、K42-4，工作电压至少为 600 V 或 MBGCH。 K42-19 的电压至少为 250 V。制作扼流圈的最简单方法是使用旧显像管电视上的杆状电源变压器。这种变压器的初级绕组在220V电压下的空载电流通常不超过100mA，并且对所施加的电压具有非线性依赖性。然而，如果在磁路中引入 0.2 ... 1 mm 量级的间隙。电流将显着增加，并且其对电压的依赖性将变为线性

变压器TS的网络绕组可以如下连接。它们的标称电压为 220 V（端子 2 和 2* 之间的跳线）。 237 V（插脚 2 和 3* 之间的跳线）或 254 V（插脚 3 和 3* 之间的跳线）。电源电压最常施加到端子 1 和 1*。根据连接类型，绕组的电感和电流会发生变化。

在表中。图3所示为变压器TS-200-2的初级绕组在磁路不同间隙和绕组段不同导通状态下施加220V电压时的电流值。

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表中数据比较。由图3和图2可知，指定的变压器可以安装在功率约为300至800W的移相电机电路中，通过选择间隙和绕组切换电路，可以获得所需的电流值。电感还根据网络的同相或反相连接以及变压器的低压（例如白炽）绕组而变化。运行时最大电流可能略超过额定电流。在这种情况下，为了促进热状态，建议从变压器中移除所有次级绕组，部分低压绕组可用于为电动机在其中运行的设备的自动化电路供电。

在表中。图4显示了各种电视机[1, 2]变压器初级绕组电流的标称值以及建议使用它们的电机功率的近似值。

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应针对电动机的最大可能负载来计算移相 LC 电路。负载较小时，将不再维持必要的相移，但与使用单个电容器相比，启动性能将会提高。

使用纯有源负载和电动机进行了实验验证。有源负载功能由器件的每个负载电路中包含的两个功率分别为 60 和 75 W 的并联白炽灯执行（见图 1）。相当于总功率为 400 瓦。依照表。 1 电容C1的电容为15uF。选择变压器 TS-200-2 磁路间隙（0,5 mm）和绕组连接方案（237 V 时）是为了提供所需的 1.05 A 电流。电压 U1、U2、U3 在负载电路彼此相差 2 ...3 V，这证实了三相电压的高度对称性。

还用功率为22 W的鼠笼式转子AOL43-400F三相异步电机进行了实验[3]。他使用容量为 1 μF 的电容器 C20（顺便说一句，与仅使用一个移相电容器的发动机运行时相同）和变压器，其绕组的间隙和连接选自获得0,7A电流的条件。因此，无需启动电容器即可快速启动发动机，并显着增加制动电机轴上皮带轮时感受到的扭矩。不幸的是，很难进行更客观的检查，因为在业余条件下几乎不可能在发动机上提供标准化的机械负载。

应该记住，移相电路是一个调谐到 50 Hz 频率的串联振荡电路（对于纯有源负载选项），并且该电路不能在没有负载的情况下连接到网络。

文学

Kuzinets L.M.，Sokolov V.S. 电视接收器的结。 - M.：无线电和通信。 1987年。
Sidorov I.N.、Binnatov M.F.、Vasiliev E.A. 家用 REA 电源设备。 - M.：无线电和通信。 1991年。
Biryukov S. 自动泵站。 - 收音机。 1998 年，第 5 期。 45.46。

作者：S. Biryukov，莫斯科

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