Для получения синусоиды от инвертора нами был применен самодельный силовой резонансный фильтр. Вы его тоже можете сделать самостоятельно, своими руками (10+)
Получаем синусоиду от инвертора — Расчет силового резонансного фильтра
Используем силовой резонансный фильтр для получения синусоиды от инвертора
Нами был применен резонансный фильтр. Хотя на первый взгляд казалось, что сделать такой фильтр невозможно, но детальные расчеты показали, что такой фильтр приемлемого качества с приемлемым уровнем потерь можно сделать.
Схема фильтра
Вашему вниманию подборка материалов:
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Схема приведена на предыдущей странице.
Схема фильтра проста. Тонкости в расчете его элементов. Надо понимать, что это силовой фильтр. Он должен быть рассчитан на большие токи, его массогабаритные характеристики должны быть выбраны с учетом требований к его мощности. В фильтре используются два совершенно одинаковых колебательных контура, настроенных в резонанс на 50 Гц, только один из них — последовательный, а другой — параллельный. Элементы этих контуров рассчитываются, подбираются и изготавливаются совершенно одинаково, только потом соединяются по-разному.
Конденсаторы. Не полярные на 100 мкФ. Мы собрали каждый из двух фазосдвигающих конденсаторов от электродвигателей по 50 мкФ, соединили их параллельно.
Расчет катушек индуктивности
Катушки индуктивности. Их придется рассчитать под параметры сердечника, имеющегося у Вас. Сердечник используется из трансформаторного железа. Чтобы получить нужный нам дроссель, в сердечнике придется сделать зазор.
Индуктивность катушки рассчитаем по приведенной формуле. f — частота в Герцах (50 Гц), C — емкость в Фарадах, получим индуктивность в Генри. Итого нам нужна индуктивность 0.1 Гн.
Формула (1) — формула индуктивности катушки в Генри, число в скобках — абсолютная магнитная проницаемость вакуума (Гн/мм), S — площадь сечения сердечника (мм2), N — число витков, g — зазор в сердечнике (мм). Нам необходимо, чтобы индуктивность была равна 0.1 Гн.
Формула (2) — формула магнитной индукции в Тесла, число в скобках — абсолютная магнитная проницаемость вакуума (Гн/мм), умноженная на миллион, I — максимальный ток через катушку (А)(для нужной нам мощности I = 10А), N — число витков, g — зазор в сердечнике (мм). Эта формула должна давать 1 Тесла — максимальная индукция, которую может выдержать сердечник из трансформаторного железа.
Формула (3) — простое преобразование дает нам формулу для вычисления числа витков. Используем ее. Я брал сердечник с размером зуба 100 мм на 50 мм. То есть S = 5000 мм2. Число витков получилось 200.
Формула (4) — зазор (мм), формула получена из предыдущих. У меня нужный зазор получился 2.5 мм.
Мы реализовали он-лайн расчет этого фильтра. Вы можете получить результат, просто введя Ваши параметры в форму.
Не забудьте, что если Вы хотите получить зазор толщиной в 1 мм, то в Ш -образный сердечник подкладывать надо прокладку 0.5 мм, так как она попадет в магнитную линию дважды.
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.
Опыт повторения конструкции фильтра Практический опыт повторения конструкции преобразователя меандра в синусоиду на основе резонансного фильтра. Читать дальше.
1.Спасибо за статью. 2.У меня проблема с бензогенератором, который покупался для аварийного питания газового котла. Генератор однофазный, щеточный, 0.9/1.1квт. Одно время он даже работал с котлом, я имею ввиду систему проверки пламени. Но потом котел перестал распознавать горение. 5 циркуляционных насосов по звуку работают нормально. Осциллографа у меня нет, поэтому точно при Читать ответ.
Здравствуйте! Скажите, пожалуйста, можно ли использовать Ваш силовой резонансный фильтр для инвертора, у которого на выходе переменный прямоугольный сигнал (меандр) напряжением 12 Вольт? Если да, то как его правильно рассчитать. С уважением, Леонид Григорьевич. Читать ответ.
Делаю резонансный фильтр, 400 Вт для котла, на сердечниках от трансформатора ТСА-180, конденсаторы 25х450в. Можно ли сделать обмотку как на трансформаторе состоящую из двух обмоток? По расчету для последовательного контура мне нужно 1436 витков, соответственно 1436/2=718 витков на каждую катушку и соединить их последовательно. Читать ответ.
Здравствуйте. Спасибо большое за нужную мне информацию.Вопрос таков : вы писали :’Чтобы получить нужный нам дроссель, в сердечнике придется сделать зазор’ . Если есть подходящая индуктивность в виде трансформатора, обязательно ли делать зазор если контур можно настроить подбором конденсатора? Спасибо. Читать ответ.
Касательно расчетов. В исходных данных вводится сечение одного магнитопровода, в результате расчета онлайн имеем параметры для двух дросселей, для меня непонятна логика расчета. Что принимать за исходный параметр: сечение одного из магнитопроводов, если их два, могут ли быть не одинаковыми, если да, то что вводить, меньшее, большее, среднеарифметическое, суммарное. Читать ответ.
Я собрал киловаттный фильтр (последовательный контур) на базе дросселя Днат400, расчеты и экспериментальные данные могу предоставить. Хочу проконсультироваться у Вас по вопросу параллельного контура. Если я правильно понял, то ток через дроссель и емкость параллельного контура ограничивается сопротивлением дросселя (полным). Можно использовать первичную обмотку трансформат Читать ответ.
Импульсный преобразователь, источник. Синус, синусоида, синусоидальное.
Импульсный силовой преобразователь напряжения в чисто синусоидальное. Принципиал.
Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники.
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы.
Силовой импульсный преобразователь, источник синуса, синусоиды, синусо.
Принцип работы, самостоятельное изготовление и наладка импульсного силового прео.
Понижающий импульсный источник питания. Применение трансформатора тока.
Как проектировать понижающий импульсный преобразователь напряжения. Шаг 3. Как п.
Пушпульный импульсный преобразователь напряжения, источник питания. Ко.
Как сконструировать пуш-пульный импульсный преобразователь. В каких ситуациях пр.
Транзисторный УМЗЧ высокого качества. Усилитель мощности низкой, звуко.
Высококачественный УМЗЧ на биполярных транзисторах. Схема для сборки своими рука.
Для получения синусоиды от инвертора нами был применен самодельный силовой резонансный фильтр. Вы его тоже можете сделать самостоятельно, своими руками (10+)
Получаем синусоиду от инвертора — Расчет силового резонансного фильтра
Используем силовой резонансный фильтр для получения синусоиды от инвертора
Нами был применен резонансный фильтр. Хотя на первый взгляд казалось, что сделать такой фильтр невозможно, но детальные расчеты показали, что такой фильтр приемлемого качества с приемлемым уровнем потерь можно сделать.
Схема фильтра
Вашему вниманию подборка материалов:
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Схема приведена на предыдущей странице.
Схема фильтра проста. Тонкости в расчете его элементов. Надо понимать, что это силовой фильтр. Он должен быть рассчитан на большие токи, его массогабаритные характеристики должны быть выбраны с учетом требований к его мощности. В фильтре используются два совершенно одинаковых колебательных контура, настроенных в резонанс на 50 Гц, только один из них — последовательный, а другой — параллельный. Элементы этих контуров рассчитываются, подбираются и изготавливаются совершенно одинаково, только потом соединяются по-разному.
Конденсаторы. Не полярные на 100 мкФ. Мы собрали каждый из двух фазосдвигающих конденсаторов от электродвигателей по 50 мкФ, соединили их параллельно.
Расчет катушек индуктивности
Катушки индуктивности. Их придется рассчитать под параметры сердечника, имеющегося у Вас. Сердечник используется из трансформаторного железа. Чтобы получить нужный нам дроссель, в сердечнике придется сделать зазор.
Индуктивность катушки рассчитаем по приведенной формуле. f — частота в Герцах (50 Гц), C — емкость в Фарадах, получим индуктивность в Генри. Итого нам нужна индуктивность 0.1 Гн.
Формула (1) — формула индуктивности катушки в Генри, число в скобках — абсолютная магнитная проницаемость вакуума (Гн/мм), S — площадь сечения сердечника (мм2), N — число витков, g — зазор в сердечнике (мм). Нам необходимо, чтобы индуктивность была равна 0.1 Гн.
Формула (2) — формула магнитной индукции в Тесла, число в скобках — абсолютная магнитная проницаемость вакуума (Гн/мм), умноженная на миллион, I — максимальный ток через катушку (А)(для нужной нам мощности I = 10А), N — число витков, g — зазор в сердечнике (мм). Эта формула должна давать 1 Тесла — максимальная индукция, которую может выдержать сердечник из трансформаторного железа.
Формула (3) — простое преобразование дает нам формулу для вычисления числа витков. Используем ее. Я брал сердечник с размером зуба 100 мм на 50 мм. То есть S = 5000 мм2. Число витков получилось 200.
Формула (4) — зазор (мм), формула получена из предыдущих. У меня нужный зазор получился 2.5 мм.
Мы реализовали он-лайн расчет этого фильтра. Вы можете получить результат, просто введя Ваши параметры в форму.
Не забудьте, что если Вы хотите получить зазор толщиной в 1 мм, то в Ш -образный сердечник подкладывать надо прокладку 0.5 мм, так как она попадет в магнитную линию дважды.
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.
Опыт повторения конструкции фильтра Практический опыт повторения конструкции преобразователя меандра в синусоиду на основе резонансного фильтра. Читать дальше.
1.Спасибо за статью. 2.У меня проблема с бензогенератором, который покупался для аварийного питания газового котла. Генератор однофазный, щеточный, 0.9/1.1квт. Одно время он даже работал с котлом, я имею ввиду систему проверки пламени. Но потом котел перестал распознавать горение. 5 циркуляционных насосов по звуку работают нормально. Осциллографа у меня нет, поэтому точно при Читать ответ.
Здравствуйте! Скажите, пожалуйста, можно ли использовать Ваш силовой резонансный фильтр для инвертора, у которого на выходе переменный прямоугольный сигнал (меандр) напряжением 12 Вольт? Если да, то как его правильно рассчитать. С уважением, Леонид Григорьевич. Читать ответ.
Делаю резонансный фильтр, 400 Вт для котла, на сердечниках от трансформатора ТСА-180, конденсаторы 25х450в. Можно ли сделать обмотку как на трансформаторе состоящую из двух обмоток? По расчету для последовательного контура мне нужно 1436 витков, соответственно 1436/2=718 витков на каждую катушку и соединить их последовательно. Читать ответ.
Здравствуйте. Спасибо большое за нужную мне информацию.Вопрос таков : вы писали :’Чтобы получить нужный нам дроссель, в сердечнике придется сделать зазор’ . Если есть подходящая индуктивность в виде трансформатора, обязательно ли делать зазор если контур можно настроить подбором конденсатора? Спасибо. Читать ответ.
Касательно расчетов. В исходных данных вводится сечение одного магнитопровода, в результате расчета онлайн имеем параметры для двух дросселей, для меня непонятна логика расчета. Что принимать за исходный параметр: сечение одного из магнитопроводов, если их два, могут ли быть не одинаковыми, если да, то что вводить, меньшее, большее, среднеарифметическое, суммарное. Читать ответ.
Я собрал киловаттный фильтр (последовательный контур) на базе дросселя Днат400, расчеты и экспериментальные данные могу предоставить. Хочу проконсультироваться у Вас по вопросу параллельного контура. Если я правильно понял, то ток через дроссель и емкость параллельного контура ограничивается сопротивлением дросселя (полным). Можно использовать первичную обмотку трансформат Читать ответ.
Импульсный преобразователь, источник. Синус, синусоида, синусоидальное.
Импульсный силовой преобразователь напряжения в чисто синусоидальное. Принципиал.
Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники.
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы.
Силовой импульсный преобразователь, источник синуса, синусоиды, синусо.
Принцип работы, самостоятельное изготовление и наладка импульсного силового прео.
Понижающий импульсный источник питания. Применение трансформатора тока.
Как проектировать понижающий импульсный преобразователь напряжения. Шаг 3. Как п.
Пушпульный импульсный преобразователь напряжения, источник питания. Ко.
Как сконструировать пуш-пульный импульсный преобразователь. В каких ситуациях пр.
Транзисторный УМЗЧ высокого качества. Усилитель мощности низкой, звуко.
Высококачественный УМЗЧ на биполярных транзисторах. Схема для сборки своими рука.
В. ВОЛОДИН, г. Одесса, Украина
Для питания асинхронного электродвигателя от источника напряжения прямоугольной формы наилучшим образом подходит фильтр, схема которого показана на рис. 1. Он передает в нагрузку первую гармонику практически без ослабления, достаточно сильно ослабляя высшие. Эквивалентная схема фильтра, нагруженного на электродвигатель, показана на рис. 2. Двигатель представлен параллельным соединением активного сопротивления Rд и собственной индуктивности Lд. Учтено также R1 ≈ активное сопротивление катушки индуктивности (дросселя) L1. Оба колебательных контура ≈ последовательный L1C1 и параллельный LДС2 ≈ настроены на частоту повторения импульсов входного напряжения.
Рассчитаем элементы фильтра, предназначенного для асинхронного двигателя, на шильдике которого приведены следующие параметры: напряжение U ≈ 220 В, частота F ≈ 50 Гц, мощность Р ≈ 75 Вт, cos -1 и величина sinφ =√1- cos 2 φ = 0,8.
Активная составляющая потребляемого двигателем тока lR = P/U = = 75/220 = 0,341 А, реактивная ≈ LL= IR(sinφ/соsφ) — 0,341╥ 0,8/0,6 = 0,454 А, откуда Rд = U/IR = 220/0,341 = 645 Ом; Xl= U/IL = 220/0,454 = 484 Ом; Lд = XL /φ = = 484/314 = 1,51 Гн. Чтобы резонансная частота контура LдС2 равнялась 50 Гц, необходим конденсатор емкостью С2 = = 10 6/(φ 2 Lд) = 10 6 /(314 2 ╥1,51) = 6,58 мкФ.
Предположим, что в качестве L1 в фильтре установлен дроссель от светильника с лампами дневного света мощностью 80 Вт. На шильдике дросселя можно найти следующие данные: напряжение питания U ≈ 220 В, частота F≈50 Гц, номинальный рабочий ток IH ≈ 0,84 А, соsφ ≈ 0,5 (sinφ =√1-cos 2 φ= 0,866)
При резонансе в контуре ЦС2 реактивная составляющая тока двигателя скомпенсирована током конденсатора С2. Активная составляющая тока двигателя (0,341 А), протекающая через дроссель, значительно меньше 0,84 А, поэтому температурный режим дросселя не вызывает опасений
Мощность, потребляемая светильником от сети, равна РСв — UIн = 220 ╥0,84 ╥0,5 = 92,4 Вт, из которых 80 приходится на его лампу, а остальные 12,4 рассеивает R1 ≈ активное сопротивление дросселя. Активное сопротивление всего светильника RCв = U/IH ╥соsφ = = 220/(0,84╥0,5) = 131 Ом распределяется между лампой и дросселем в той же пропорции, что и мощность, поэтому R1=RCB (12,4/92,4)=131-0,134= 17,60м.
Индуктивное сопротивление светильника Хсв = U/Iн╥sinφ = (220/0,84)∙0,866 = = 227 Ом может быть полностью отнесено к дросселю, индуктивность которого L1 = Хсвφ = 227/314 = 0,723 Гн. Колебательный контур L1C1 будет настроен на частоту 50 Гц, если С1 = 10 6 /( φ 2 ╥L1) = = 10 6 /(314 2 — 0,723) = 14 мкФ.
Учитывая равенство реактивных сопротивлений дросселя L1 и конденсатора С1 при резонансе, подсчитаем амплитуду напряжения на конденсаторе во время работы двигателя Umc1≈1,41ХсвIн = 1,41∙227∙ 0,341 — 88 В. Однако в пусковом режиме потребляемый двигателем и протекающий через конденсатор С1 ток многократно возрастает. Пропорционально току растет и напряжение. Поэтому выбирать этот конденсатор следует с допустимым напряжением, превышающим рассчитанное выше в десять и более раз.
Коэффициенты подавления фильтром гармоник входного импульсного напряжения можно подсчитать по формуле, полученной из приведенной в [1]:
dn = 1 — L1/Lд(1 — 1/n 2 ) 2 , где n ≈ номер гармоники.
При найденных выше значениях L1 и Lд третья гармоника (частота 150 Гц) будет подавлена в 3,4, пятая (250 Гц) ≈ в 11, седьмая (350 Гц) ≈ в 22,5 и девятая (450 Гц) ≈ в 37,8 раза. Гармоники с четными номерами во входном напряжении формы, показанной на рис. 3 (кривая 1), отсутствуют, и рассчитывать коэффициенты их подавления нет смысла.
Амплитуда первой гармоники входного напряжения (кривая 2 на рис. 3) ≈ Um1 = 1,27Um, , где Um ≈ амплитуда импульсов. Коэффициент 1,27 для импульсов другой формы будет иным, его значения можно найти, например, в [2]. Действующее напряжение первой гармоники U1 = 0,707Um1 = 0,9Um, откуда Um = 1.1U1 Напряжение на выходе фильтра меньше на величину падения на активном сопротивлении дросселя, поэтому для работы двигателя в номинальном режиме преобразователь должен генерировать прямоугольные импульсы ("меандр") амплитудой Um=1,1╥U1╥Rд/(Rд+R1)=1,1╥220╥645/(645+ 17,6) = 236 В.
Правильность расчетов проверена компьютерным моделированием разработанного фильтра с помощью программы Electronics Workbench. Полученный на модели график выходного напряжения (см. кривую 3 на рис. 3) из-за присутствия в нем не до конца подавленных высших гармоник отличается от синусоиды и соответствует реально наблюдаемому на экране осциллографа при работе электродвигателя с фильтром.
В изготовленном фильтре в качестве С1 и С2 были применены группы соединенных параллельно для получения нужной емкости конденсаторов КБГ-МН, МБГЧ, МБГП, МБМ на напряжение не менее 1000 В (С1) и не менее 400 В (С2). Дроссель от люминесцентного светильника можно заменить любым другим близкой индуктивности, способным выдержать без перегрева потребляемый двигателем ток. Самодельный дроссель мотают на стальном магнитопроводе УШ 16×30. Его обмотка ≈ 870 витков провода ПЭВ-2 0,3.
Практика показала, что фильтр требует настройки, причем его последовательную и параллельную ветви лучше настраивать независимо. Для этого потребуются лампа накаливания 220 В, 75 Вт и вольтметр переменного тока. В качестве "источника сигнала", соблюдая все необходимые меры предосторожности, можно воспользоваться электросетью.
Последовательный контур L1C1 настраивают по схеме, показанной на рис. 4. Лампа EL1 служит эквивалентом нагрузки и одновременно ≈ индикатором настройки. Исходную емкость конденсатора С1 берут немного меньше расчетной. Ее постепенно увеличивают, подключая параллельно основному дополнительные конденсаторы меньшей емкости. Цель ≈ добиться наибольшей яркости свечения лампы или минимальных показаний вольтметра.
Параллельный контур настраивают по схеме, показанной на рис. 5, добиваясь наименьшей яркости свечения лампы или максимальных показаний вольтметра. Во время настройки вал двигателя должен вращаться без механической нагрузки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чаки Ф. и др. Силовая электроника- -М.: Энергоиздат, 1982.
2. Бессоноа Л. Теоретические основы электротехники. ≈ М.: Высшая школа, 1973.