Статья: Радикальная экономия электроэнергии переменного тока

Рис.7

Номиналы силовых элементов зависят от мощности и типа применяемого двигателя и поэтому не указаны.

Схема содержит:

Резонансный колебательный контур – L1, L2, C1, RС;

Д9, Д10 – тиристоры, подключающие нагрузку L3 (при подключенной сети) к колебательному контуру два раза за период в заданные моменты времени относительно начала периода;

Времязадающие цепочки - Д1, R1, R2, Д4, С3 для положительной и Д2, R1, R2, Д3, С2 для отрицательной плуволн генератора – элементарные управляемые интегрирующие цепочки;

Д6, Д7 – динисторы, пороговые ключевые элементы с напряжением пробоя от 6 до 15В типа КН102 с буквой определяющей высоту порога.

R3, R4 – резисторы, ограничивающие ток через управляющие электроды тиристоров;

Д5, Д8 – диоды, позволяющие обойти запертые тиристоры при обратной полуволне.

Время заряда С2, С3 до напряжения пробоя Д6, Д7 определяет угол открытия тиристоров – величину мощности возвращаемую с генератора в сеть и в двигатель.

Для симметричной работы схемы необходимо стремиться выполнить два условия: емкости С2 и С3 равны по величине и пороги пробоя динисторов Д6 и Д7 должны быть на одном уровне напряжения. Из практики – пара Д6, Д7 всегда требует подбора.

Исходное положение перед переключением:

Движок переменного резистора RС должен находиться в крайнем верхнем положении – максимальное сопротивление в цепи перезаряда емкости С1. Иначе, во время накопления энергии в колебательном контуре L1, L2, C1 двигателю не хватает энергии, и он останавливается – факт, проверенный практикой.

Движок резистора R2 в крайнем правом положении - максимальное сопротивление в цепи заряда емкостей С2, С3. Установлен максимальный угол открытия тиристоров Д9, Д10, чтобы минимизировать нагрузку на колебательный контур L1, L2, C1 во время переходных процессов после переключения.

Итак, схема включена, ротор двигателя устойчиво вращается на номинальных оборотах.

При идеальных параметрах элементов и без учета скольжения:

на зажимах L3 (двигателя) напряжение сети 220В, из сети потребляется ток Iхх;

сопротивление резистора RС равно бесконечности – емкость С1 не перезаряжается, на зажимах генератора Г1-Г2 напряжение порядка 380В;

сопротивление резистора R2 равно бесконечности – связь генератора с нагрузкой L3 отсутствует.

Вводим контур L1, L2, C1 в резонансный режим медленным перемещением ползунка реостата вниз по схеме движка резистора RС. Энергия, запасаемая в контуре, потребляется из сети, ток в двигателе (L3) кратковременно растет, затем возвращается к прежнему уровню.

Наступает второй критический момент – с одной стороны необходимо генератор загнать в резонанс, для чего следует поднимать напряжение, с другой – ограничение по электрической прочности изоляции обмоток генератора.

В это время необходимо следить за напряжением на зажимах генератора Г1-Г2 и не допускать его до напряжения пробоя изоляции в L1, L2.

Пробой изоляции обмоток в резонансном режиме – вторая причина вывода двигателей из строя. Здесь надо копать и искать решение, удовлетворяющее обоим условиям. Один из перспективных, на мой взгляд, путей – повышение рабочее частоты.

При рабочей частоте 50 герц величина емкости С1 должна быть подобрана такой, чтобы при закороченном резисторе RС напряжение на зажимах генератора Г1-Г2 не поднималось выше определенного порога.

Возможно, напряжение на емкости С1 и измерял дядя Вася перед подключением нагрузки. Видимо, с учетом различных гармоник, не стоит поднимать напряжение на генераторе выше 1000В. Емкости на такое напряжение тоже не везде валяются, хотя емкости для увеличения напряжения соединяют последовательно.

Скорее всего, при различных ограничениях, колебательный контур войдет в “околорезонансный” режим. Какую то энергию контур запас, да и напряжение на нем в несколько раз превышает напряжение на двигателе (в сети).

Теперь, самое интересное – начинаем загонять энергию, запасенную в колебательном L-C контуре, обратно в двигатель и в питающую сеть.

Рассматриваем положительный полупериод, при этом помним, что генератор и двигатель сфазированы.. Медленно двигаем влево движок резистора R2, уменьшая сопротивление цепочки Г1-Д1-R1-R2-Д4-С3-Г2.