У моїй статті "Стабілізатор і "сторож" для вібраційного насоса" ("Радіо", 2002, № 3, с. 25, 26) було запропоновано пристрій, що підтримує продуктивність вібраційного водяного насоса "Малюк" близькій до номінальної при характерних для сільських електромереж значних відхиленнях напруги від 220 В. Еквівалентна схема насоса зі стабілізатором показана на рис. 1. Застосувати подібний стабілізатор можна і з іншими насосами, але для цього потрібно розрахувати параметри елементів стабілізуючого контуру LстСст.
Вихідні дані для розрахунку залежності активної RH і реактивної Хн = 2πFLH (F=50 Гц) складових опору насоса від прикладеної до нього напруги UH. Активний опір RH характеризує витрата енергії на перемагничивание магнітопровода і переміщення рухомих частин насоса, на нагрів і обмотувальних з'єднувальних проводів. Реактивне опір Хн характеризує енергію, запасаемую в магнітному полі обмотки насоса.
Знаючи напругу UH, споживана насосом струм Ін і активну потужність Рн потрібні значення знаходять за формулами:
Проте для вимірювання потужності Рн необхідний ватметр - досить рідкісний у радіоаматорський практиці прилад. Запропонованим нижче способом можна визначити параметри еквівалентної схеми, маючи лише вольтметр і амперметр.
Випробувальну установку збирають за схемою, наведеною на рис. 2. Опір резистора R1 повинно бути по можливості близьким до очікуваному значенню модуля повного опору насоса |Zн| і відповідної потужності. Їм може служити, наприклад, конфорка електроплити або ТЕН будь-якого електронагрівального приладу.
Насос відчуваємо зануреним у воду, прикладена до нього і резистору R1 напруга регулюємо за допомогою автотрансформатора Т1. Вимірювання починаємо при мінімально допустимому для насоса напрузі. Припустимо, це 180 Ст.
Замкнувши вимикач S1, вимірюємо струм насоса lH. Далі, замкнувши і вимикач S2, вимірюємо сумарний струм I∑ споживається насосом разом з резистором R1. Разомкнув S1, але залишивши S2 замкнутим, вимірюємо струм резистора lR1
окремо. Тепер можна розімкнути вимикач S2, обчислити коефіцієнт потужності за формулою
а складові повного опору насоса - за формулами (1-3). Описану процедуру повторюємо при номінальному (220 В) і максимальній (наприклад, 240 В) напругах.
Реактивне опір стабілізуючого контуру, що включається послідовно з насосом, одно
Щоб стабілізувати продуктивність насоса при коливаннях напруги мережі U, значення Гк має залежати від напруги за законом
Тут Ін0 - струм, споживаний насосом при номінальній напрузі мережі U0=220 В. Підставляючи в формулу знайдені на попередньому зтапе значення, знаходимо мінімальне Хк min і максимальне Хк max опору контуру при зміні напруги в заданому інтервалі.
Реактивний опір конденсатора Сст повинно задовольняти умові
Вибираємо конденсатор номінальною місткістю, найближчій до значенням, визначеним за формулою
і зворотним перерахунком уточнюємо величину Хс. Конденсатор повинен витримувати змінна напруга, ефективне значення якого сягає
Приступаючи до розрахунку дроселя Lст, знайдемо максимальний поточний через нього струм
і діаметр проводу обмотки
Перетин Ш-образного сталевого магнітопроводу дроселя аыбираем з умови
Для визначення числа витків обмотки використовуємо відомий спосіб експериментальної оцінки характеристик магнітопровода. Монтажним проводом перетином 1 ...1,5 мм2 намотуємо на ньому пробну обмотку з wnp=50...200 витків, підключаємо її через амперметр до регульованого автотрансформаторів і, поступово підвищуючи напругу, знімаємо вольт-амперну характеристику, подібну зображеної на рис. 3.
По вертикальній осі тут відкладена ЕРС самоіндукції, яка розраховується за формулою
де r - опір пробної обмотки, виміряний омметром.
Визначивши за графіком ЕРС насичення Енас, число витків обмотки дроселя знаходимо за формулою
Перевіряємо можливість розміщення обмоток у вікні магнітопровода шириною b і висотою п. Якщо умова
не виконано, доведеться взяти магнітопровід більшого розміру. Для зручності налаштування стабілізатора рекомендую передбачити від обмотки дроселя кілька відводів.
Автор: Б. Порохнявый, Красноярськ р.