Меню

Стабилизатор напряжения для насоса малыш

Стабилизатор напряжения для насоса малыш

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.

Источник

Стабилизатор напряжения для насоса малыш

Существенный недостаток широко распространенного погружного вибрационного водяного насоса «Малыш» — резкая зависимость его производительности от питающего напряжения. Опасна для него и работа «всухую» — потребляемый ток значительно возрастает , и насос выходит из строя.

Во многих сельских и дачных сетях электроснабжения напряжение сильно отличается от номинального 220 В, обычно в сторону понижения.

А практика эксплуатации насоса «Малыш» показывает, что при напряжении менее 190В подъем воды из скважины уже невозможен. Существует способ повысить и стабилизировать производительность насоса.

Для этого необходимо поддерживать неизменным потребляемый им ток независимо от питающего напряжения.

Эквивалентную схему насоса можно представить последовательно соединенными индуктивностью Lн и активным сопротивлением Rн. Обе величины, как показано на графиках рис. 1, нелинейно зависят от напряжения, составляя Rн = 17,5 Ом, L н = 0,18 Гн (индуктивное сопротивление на частоте 50 Гц — 56,1 Ом) при напряжении 220 В. Номинальный ток насоса Iн = 3,75 А.

Читайте также:  Стабилизатор хонда цивик 2005

Увеличить ток в цепи насоса до номинального при пониженном напряжении можно, скомпенсировав часть индуктивного сопротивления емкостным.

Для этого достаточно включить последовательно с насосом конденсатор С1, как показано на рис. 2.

Его реактивное сопротивление Xc1 должно быть равно: а емкость где U — напряжение в сети.

Расчеты показывают, что при колебаниях сетевого напряжения в пределах 190. 240В емкость конденсатора С1 следует изменять от 30,1 до 27,9 мкФ.

Делать это вручную очень неудобно, а неожиданное повышение напряжения может привести к выходу насоса из строя. Поэтому пользоваться рассмотренным способом имеет смысл лишь при пониженном, но неизменном сетевом напряжении. Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не менее 500В и зашунтирован резистором номиналом 100. 200 кОм. Недопустимо применять оксидные конденсаторы.

Поддерживать ток насоса постоянным при колебаниях напряжения удается, подключив параллельно конденсатору С1 дроссель L1 со стальным магнитопроводом, как показано на рис. 3.

Так как токи, текущие через конденсатор и дроссель, противофазны, через насос протекает их разность: I н = I с — IL. Благодаря насыщению магнитопровода реактивное сопротивление дросселя зависит от приложенного напряжения.

Суммарное сопротивление контура L1C1 также изменяется, оставаясь емкостным и поддерживая ток насоса приблизительно равным номинальному.

Для наилучшей стабилизации емкость конденсатора С1 следует выбрать на 10. 15 % больше рассчитанной по приведенным выше формулам для минимального напряжения U, а параметры дросселя L1 подобрать экспериментально.

В качестве конденсатора применен набор из металлопленочных конденсаторов суммарной емкостью 33,3 мкФ на напряжение 600 В. Дроссель — 1500 витков провода ПЭВ-2 0,8 на магнитопроводе ШЛМ 25×25 мм. На рис. 4 показаны зависимости от сетевого напряжения тока, потребляемого насосом «Малыш» со стабилизатором по схеме рис. 3 и без него.

В некоторых ситуациях ток, потребляемый вибрационным насосом, может превысить допустимое значение даже при наличии стабилизатора. Так случается, например, когда воды в емкости, откуда ее выкачивают, уже не осталось, а насос продолжает работать «всухую». Если упустить этот момент, выход насоса из строя неизбежен.

Устройство, схема которого показана на рис. 5, послужит своеобразным сторожем, отключая насос от сети при превышении допустимого тока.

При соответствующей регулировке порога срабатывания можно не следить за остатком воды. Когда она закончится, насос будет выключен автоматически.

Эта функция особенно важна при откачке воды из малодебетных скважин и водоемов.

«Сторож» выполнен на базе интегрального таймера КР1006ВИ1 и работает следующим образом.

Последовательно с нагрузкой (насосом со стабилизатором или без него) включены электронный ключ на оптотиристорах U1 и U2 и первичная обмотка трансформатора тока Т2, вторичная обмотка которого нагружена резистором R4.

Напряжение вторичной обмотки, пропорциональное току нагрузки, выпрямляет диод VD2 и сглаживает конденсатор С4. Через резистивный делитель R1R2 часть его поступает на вывод 6 DA2 — прямой вход одного из имеющихся в микросхеме компараторов.

На его инверсный вход поступает образцовое напряжение, задаваемое последовательно соединенными резисторами R6 и R8. Источник питания микросхемы DA2 выполнен по стандартной схеме на элементах Т1, VD1, С1, С2 и DA1.

При включении устройства в сеть цепь R3C3 формирует импульс, устанавливающий внутренний триггер микросхемы DA2 в состояние, при котором на выводе 3 — лог. 1. Транзистор VT1 открыт, через светодиоды фототиристорой U1 и U2 течет ток, электронный ключ соединяет нагрузку с сетью. Зажжен светодиод HL2.

Если ток нагрузки увеличится до значения, при котором напряжение на выводе 6 DA2 превысит образцовое, компаратор внутри микросхемы сработает, и триггер изменит состояние. Транзистор VT1 и электронный ключ будут закрыты, обесточив нагрузку. Светодиод HL2 погаснет, a HL1 начнет светиться. Вновь включить нагрузку можно нажатием на кнопку SB1, что переведет триггер микросхемы DA2 в исходное состояние.

Трансформатор тока Т2 изготавливают из любого трансформатора питания мощностью 10. 20 Вт. Все имеющиеся вторичные обмотки трансформатора удаляют, а вместо них многожильным изолированным монтажным проводом сечением не менее 1 мм2 наматывают одну новую, с числом витков в 400. 600 раз меньше, чем в сетевой. Новая обмотка становится первичной (ее включают последовательно в цепь нагрузки), в бывшая сетевая — вторичной. Работа трансформатора тока без нагрузочного резистора R4 недопустима.

Читайте также:  При замене втулок стабилизатору развал делают

При налаживании «сторожа» вместо насоса «Малыш» желательно использовать другую нагрузку, например, электроплиту с регулируемой мощностью конфорок. В отрегулированном устройстве напряжение на выводе 5 микросхемы DA2 должно немного превышать напряжение на ее выводе 6 при номинальном токе нагрузки (насоса). Входное сопротивление измерительных приборов, подключаемых к выводам DA2, должно быть не менее 100 кОм.

Чтобы убедиться в правильности регулировки, насос погружают в воду на небольшую глубину, включают и ожидают, когда он окажется выше уровня воды. Автоматическое отключение насоса должно произойти спустя 1 . 5 с.

Источник

Стабилизатор напряжения для насоса малыш

Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Архив статей и поиск
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте

Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(500000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Викторина онлайн
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Голосования
▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua


сделано в Украине

Стабилизатор и сторож для вибрационного насоса

Существенный недостаток широко распространенного погружного вибрационного водяного насоса «Малыш» — резкая зависимость его производительности от питающего напряжения. Опасна для него и работа «всухую» — потребляемый ток значительно возрастает и насос выходит из строя. Автору публикуемой статьи удалось найти решение этих проблем.

Во многих сельских и дачных сетях электроснабжения напряжение сильно отличается от номинального 220 В, обычно в сторону понижения. А практика эксплуатации насоса «Малыш» показывает, что при напряжении менее 190 В подъем воды из скважины уже невозможен. Существует способ повысить и стабилизировать производительность насоса. Для этого необходимо поддерживать неизменным потребляемый им ток независимо от питающего напряжения.

Эквивалентную схему насоса можно представить последовательно соединенными индуктивностью Lн и активным сопротивлением Rн. Обе величины, как показано на графиках рис. 1, нелинейно зависят от напряжения, составляя Rн=17,5 Ом, Lн=0,18 Гн (индуктивное сопротивление на частоте 50 Гц — 56,1 Ом) при напряжении 220 В. Номинальный ток насоса lн=3,75 А.

Увеличить ток в цепи насоса до номинального при пониженном напряжении можно, скомпенсировав часть индуктивного сопротивления емкостным. Для этого достаточно включить последовательно с насосом конденсатор С1, как показано на рис. 2.

Его реактивное сопротивление Xc1 должно быть равно:

Расчеты показывают, что при колебаниях сетевого напряжения в пределах 190. 240 В емкость конденсатора С1 следует изменять от 30,1 до 27,9 мкФ. Делать это вручную очень неудобно, а неожиданное повышение напряжения может привести к выходу насоса из строя. Поэтому пользоваться рассмотренным способом имеет смысл лишь при пониженном, но неизменном сетевом напряжении. Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не менее 500 В и зашунтирован резистором номиналом 100. 200 кОм. Недопустимо применять оксидные конденсаторы.

Читайте также:  Стабилизатор гелеон 125 с

Поддерживать ток насоса постоянным при колебаниях напряжения удается, подключив параллельно конденсатору С1 дроссель L1 со стальным магнитопроводом, как показано на рис. 3.

Так как токи, текущие через конденсатор и дроссель, противофазны, через насос протекает их разность:

Благодаря насыщению магнитопровода реактивное сопротивление дросселя зависит от приложенного напряжения. Суммарное сопротивление контура L1C1 также изменяется, оставаясь емкостным и поддерживая ток насоса приблизительно равным номинальному.

Для наилучшей стабилизации емкость конденсатора С1 следует выбрать на 10. 15% больше рассчитанной по приведенным выше формулам для минимального напряжения U, а параметры дросселя L1 подобрать экспериментально. Автор применил набор металлопленочных конденсаторов суммарной емкостью 33,3 мкФ на напряжение 600 В. Дроссель — 1500 витков провода ПЭВ-2 0,8 на магнитопроводе ШЛМ 25×25 мм. На рис. 4 показаны зависимости от сетевого напряжения тока, потребляемого насосом «Малыш» со стабилизатором по схеме рис. 3 и без него.

В некоторых ситуациях ток, потребляемый вибрационным насосом, может превысить допустимое значение даже при наличии стабилизатора. Так случается, например, когда воды в емкости, откуда ее выкачивают, уже не осталось, а насос продолжает работать «всухую». Если упустить этот момент, выход насоса из строя неизбежен.

Устройство, схема которого показана на рис. 5, послужит своеобразным сторожем, отключая насос от сети при превышении допустимого тока.

При соответствующей регулировке порога срабатывания можно не следить за остатком воды. Когда она закончится, насос будет выключен автоматически. Эта функция особенно важна при откачке воды из малодебетных скважин и водоемов.

«Сторож» выполнен на базе интегрального таймера КР1006ВИ1 и работает следующим образом. Последовательно с нагрузкой (насосом со стабилизатором или без него) включены электронный ключ на оптотиристорах U1 и U2 и первичная обмотка трансформатора тока Т2, вторичная обмотка которого нагружена резистором R4. Напряжение вторичной обмотки, пропорциональное току нагрузки, выпрямляет диод VD2 и сглаживает конденсатор С4. Через резистивный делитель R1R2 часть его поступает на вывод 6 DA2 — прямой вход одного из имеющихся в микросхеме компараторов. На его инверсный вход поступает образцовое напряжение, задаваемое последовательно соединенными резисторами R6 и R8. Источник питания микросхемы DA2 выполнен по стандартной схеме на элементах Т1, VD1, С1, С2 и DA1.

При включении устройства в сеть цепь R3C3 формирует импульс, устанавливающий внутренний триггер микросхемы DA2 в состояние, при котором на выводе 3 — лог. 1. Транзистор VT1 открыт, через светодиоды фототиристоров U1 и U2 течет ток, электронный ключ соединяет нагрузку с сетью. Зажжен светодиод HL2.

Если ток нагрузки увеличится до значения, при котором напряжение на выводе 6 DA2 превысит образцовое, компаратор внутри микросхемы сработает, и триггер изменит состояние. Транзистор VT1 и электронный ключ будут закрыты, обесточив нагрузку. Светодиод HL2 погаснет, a HL1 начнет светиться. Вновь включить нагрузку можно нажатием на кнопку SB1, что переведет триггер микросхемы DA2 в исходное состояние.

Трансформатор тока Т2 изготавливают из любого трансформатора питания мощностью 10. 20 Вт. Все имеющиеся вторичные обмотки трансформатора удаляют, а вместо них многожильным изолированным монтажным проводом сечением не менее 1 мм2 наматывают одну новую, с числом витков в 400. 600 раз меньше, чем в сетевой. Новая обмотка становится первичной (ее включают последовательно в цепь нагрузки), в бывшая сетевая — вторичной. Работа трансформатора тока без нагрузочного резистора R4 недопустима.

При налаживании «сторожа» вместо насоса «Малыш» желательно использовать другую нагрузку, например, электроплиту с регулируемой мощностью конфорок. В отрегулированном устройстве напряжение на выводе 5 микросхемы DA2 должно немного превышать напряжение на ее выводе 6 при номинальном токе нагрузки (насоса). Входное сопротивление измерительных приборов, подключаемых к выводам DA2, должно быть не менее 100 кОм.

Чтобы убедиться в правильности регулировки, насос погружают в воду на небольшую глубину, включают и ожидают, когда он окажется выше уровня воды. Автоматическое отключение насоса должно произойти спустя 1. 5 с.

Смотрите другие статьи раздела Дом, приусадебное хозяйство, хобби.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Владимир, froldts@yandex.ru
Как впихнуть 1500 витков пэв 0.8 в шлм 25 на 25?

Константин Евгеньевич Степанов
Толковая статья, спасибо автору, побольше бы грамотных людей, а не болтунов.

Источник