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 LстСст.

Исходные данные для расчета - зависимости активной RH и реактивной Хн = 2πFLH (F=50 Гц) составляющих сопротивления насоса от приложенного к нему напряжения UH. Активное сопротивление RH 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 UH, 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 lH. Далее, замкнув и выключатель S2, измеряем суммарный ток I∑ потребляемый насосом вместе с резистором R1. Разомкнув S1, но оставив S2 замкнутым, измеряем ток резистора lR1

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 Хk должно зависеть от напряжения по закону

Здесь Iн0 - ток, потребляемый насосом при номинальном напряжении сети U0=220 В. Подставляя в формулу найденные на предыдущем зтапе значения, находим минимальное Хk min и максимальное Хk max 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 аыбираем 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 Eнас, число витков обмотки дросселя находим по формуле

Проверяем возможность размещения обмотки в окне магнитопровода шириной b и высотой п. Если условие

не выполнено, придется взять магнитопровод большего размера. Для удобства настройки стабилизатора рекомендую предусмотреть от обмотки дросселя несколько отводов.

Автор: Б.Порохнявый, г.Красноярск