Form före förnuft - Bra idéer önskas

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
danei
EF Sponsor
Inlägg: 27461
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Inlägg av danei »

Borde inte en serieinduktas ta bort strömspikarna i ditt fall?
Benign
Inlägg: 2
Blev medlem: 27 maj 2006, 12:07:41
Ort: Stockholm

Inlägg av Benign »

Toppen. Många bra förslag, idéer och funderingar.

Grym: Tack för välkomnandet. Iden med att gå via en lägre likspänning som man modifierar verkar ju bra. Det känns väldigt förståligt också.

Prototypen: Ändring av utväxlingen är ingen dum idé för att slippa skapa 60Hz. Skulle dock ändå bli tvungen att få ner spänningen + det med att den lägre frekvensen kanske leder till mättning i motorns stator och förstärkarens transformator. Om jag på något vis kunde avgöra att det inte fanns ngn risk för mättning skulle det vara en riktigt snygg lösning, kunde kanske tillochmed hitta plats för 230/115-transformatorn i lådan. Överföringen från axel till tallrik är ett d: c:a 4cm gummihjul som, fjäderbelastat, går emot både motorns axel och insidan av tallrikens ytterkant. Att ändra överföringshjulets diameter gör väl ingen skillnad, däremot skulle en förändring av axeldiametern eller tallrikens omkrets där hjulet går emot motsvarande 60/50 hjälpa. Krävs en del noggranhet samtidigt som ev justeringar blir bökiga.

Stinrev: Att häda den gamla klenoden bär mig väl inte direkt emot, däremot känns det litegrann att ta i med återkoppling av varvtalet och så, jag ser en massa mekande och pulande med infästningar, remmar och hjul framför mig. Sannolikheten att jag till sist står med en misslyckad hög med skrot känns stor. Fast det vore ju stiligt att med dc-motorn ha full kontroll.

Xxargs: Det enkla alternativet att köpa 230 - 12 och 12 – 115 som Netrunner så snällt letat reda på (tack) kanske man skulle kika på.
Idén med att göra en förstärkarlösning och få fin-fin sinus låter mycket intressant.
Också faskompensering låter klokt. Jag har inga egentliga data på motorn, finns det något lämpligt sätt att höfta då man dimensionerar kondensatorn?

Det slog mig att jag en gång fått en riktigt krallig op-förstärkare (80W – peak:800W) som jag aldrig använt till något. Den skulle kanske gå att använda i en så’n lösning?.
Datablad

Sedan funderar jag på transformatorer... Tänker jag rätt: med 0,5A på 115V sidan torde jag behöva transformatorer märkta (0,5*115=57,5) minst 60VA, inte sant? Om någon vet någon bra billig transformatorleverantör vore det också bra.
xxargs
Inlägg: 10189
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Inlägg av xxargs »

Den ciggarettpropsomvandlaren som länken visar på, ger förmodligen fyrkantvåg. troligen inte lämpligt här utan extern filtrering.

Motorn går säkert runt (och kanske blir varmare än vanligt) men övertonerna från fyrkantvågen och switcharen kanske går in i pickupens ingång via olika vägar.

Jag skulle fortfarande försöka hitta/trimma om en sinusomvandlare för 60 Hz. - är den 230 Volt så går den alltid att få ned via en standard 230/115 Volt trafo. är den tillräcklig effekt så kan du också driva förstärkaren med den.

Däremot kan du nog glömma att använda en simpel batteriladdare att mata den som föreslaget - måste köras parallellt med batteri alternativ jättekonding som man använder vid billjud - och förståss klara minst den effekten som förbrukas. kör du parallelt med batteri så måste det vara en intelligent laddare som alltid kan vara inkopplad till batteriet utan att köra sönder batteriet (dvs klara underhålladdning)


Är en köpeomvandlare med PIC-styrd kontroller så kan byte av kristall vara medicinen :-) men ha en bilstrålkastarlampa i serie med 12 Volt när du provar...

---

(Edit, Arghh!! snacka om tankelapsus, räknade fram kondingvärden baserat på 50 Hz... omräknat nu för 60 Hz...)


Du anger att motorn drar 0.21 Ampere vid 120 Volt, men har du en aning om hur många Watt den drar???

0.21 ampere * 120 Volt = 25 Watt - tror någon här på detta, knappast, en del av er vet hur varm en kylfläns blir på bara 10 Watt, själva har jag färsk minne av blank aluminiumblock runt 50x150x15mm som blev 75 grader C på bara 6.5 Watt efter ca 1 timme.

Försökte jaga på 'skärmspolemotor' som jag har för mig att denna motortyp brukar kallas, på goggle för att se effektfaktor på en sådan, men med urursel resultat...

Motorn blir förmodligen inte mer än runt 40-45 grader, skönt pinkjummen, lite fläktande från rotorn kyler gör att den går lite lite kallare, men säg att den drar 8 Watt (tror snarare 5 Watt i verkligheten)

Om man blåser bort rosten och dammet från gamla kära Elläran inpräntat för 25 år sedan så kan man ställa upp:

Kända värden:

U = 120 Volt ; det här vet vi
I = 0.21 Ampere ; - "" -

Gissade värde:

P = 8 Watt ; en god gissning på motorn verkliga effektförbrukning.

Ett fullt kompenserat system skulle dra 8 Watt / 120 Volt = 0.066 ampere

66 mA, 120/0.066 = 1818 Ohm, Ok vidare

Skenbara effekten ( som vi felaktigt kallde 'Watt" ovan)

S = U * I = 120 Volt * 0.21 Ampere = 25.20 VA ; det här vet vi och är resultatet när man mäter ström och spänning med en multimeter.

S = 25.2 VA skenbar effekt och upplevda impedansen är

U / I = R = 120Volt /0.21 Ampere = 571.4 Ohm, långt ifrån önskade 1818 Ohm

OK

'S' är känt, 'P' är gissat

Fasvinkeln kan får fram med cos(fi) = P/S

P/S = 8 Watt / 25.20 VA = 0.3175 =cos(fi) = 0.3175 (lysrör ala IKEA arbetslampa utan kompensering har runt cos(fi)=0.4 - 0.48...)

och tar man acos(0.3175) = 79.43 grader => vinkeln fi=79.43 grader

strömmen är 79.43 grader efter spänningen, rejält induktivt om man säger så.


Beloppen då:

Aktiva effekten är gissade 8 Watt

Den reaktiva effekten Q (inte samma sak som skenbar effekt ovan) kan plockas fram med Q = S * sin(fi)

Q = 25.20 VA * sin(79.43 grader) = 25.20 * 0.948.2 = 23.9 VAr

Den reaktiva effekten VAr är nästan lika stor som den uträknade totala skenbara effekten.


I systemet så är strömmen samma oavsett vilken del man pratar om, med formeln Q = X*I^2, så kan den stuvas om till X = Q/I^2, där X är den reaktiva impedansen, Xl för att markera induktiv sådan och med införda värden:

Xl = 23.90 VAr / (0.21 ampere * 0.21 ampere ) = 542 Ohm

R = 8 Watt / (0.21 ampere * 0.21 ampere) = 181.4 Ohm

Induktansens impedans är i kretsen 542 Ohm medans resistiva delen representerar 181.4 Ohm i kretsen som tillsammans ger 574 Ohm impedans [1]. Huvuddelen av strömmen bromsas alltså av induktansen. och bara en mindre del blir resistiv friktionsvärme eller transformeras till mekanisk arbete (dock mest värme...) [2]

För att kompensera bort induktansen så att den utåt sett försvinner så skall man ha en kondensator med exakt samma reaktiva förbrukning VAr men 180 grader omvänd fas när det gäller fasvridning mellan ström och spänning - tillsammans bildas dessa en resonanskrets där kondingen utanför och drosseln inne i motorn precis går i motsatt takt, som en kula(induktans) gungande hängande i en fjäder(kondensator), byter energi med varandra istället att skicka enegin hela vägen till harspråget och dess generatorer med förluster på vägen.

Kondingens impedans skall alltså väljas så att den drar precis samma VAr som drosseln, fast med 180 graders motsatt fas dvs. VArl + VArc = 0, tar ut varandra och jag beteckar det som Q + *Q = 0[3]

Alltså: *Q/U = 23.9 VArc/120 Volt (har ingen resistans i serie...) = 0.1992 Ampere, och med sedvanlig Ohms lag 120 Volt/ 0.1992 ampere = 602 Ohm

Xc = 602 Ohm


med känd lag 'Xc = 1/(2*PI*f*C)' och med omstuvning C = 1/(2*PI*f*Xc)

och med ifyllda siffror C=1/(2 * 3.1415... * 60 Hz * 602 Ohm) = 4.4 uF

Parallellkondingen med elmotorn skall alltså vara 4.4 uF. - då drar motorn bara 0.066 Ampere => 66mA och resistiv impedans vid 50 Hz är 1829 Ohm.


Gör man om ovanstående med gissad 5 Watt förbrukning så skulle ge 4.55 uF resp. 10 Watt skulle det ge 4.26 uF.

Med andra ord inte superkritiskt om man ligger i rätt härard med denna jätteinduktiva motor och om man har 3.3 uF (3.9uF om de går att finna) som startvärde och 1.0, 0.68, 0.47, 0.22, 0.1 uF (alla föstås 230 V klassade) och pusslar det med parallellkoppling så kan man prova sig fram till lägsta strömförbrukningen, mätt med vanlig multimeter, har man hittat minimum så vet man också, med kännedom av spänningen och ström, resistansen, hur mycket effekt motorn drar, och med kännedom om kapacitansernas värde, hur mycket induktans den har samt av detta även räkna ut fasvinkel och effektfaktor på själva motorn.

Resistansen man ser är inte detsamma som mäts upp med Ohm-metern på motorns kopparlindning (den är mycket lägre) utan systemets 'dynamiska' resistans när den är igång och snurrar.

Då så stor del av motorn är induktiv oberoende av resistansen (lasten), och induktansen är löst kopplad mot rotorn så får den också egenskapen att förbrukningen knappt ändras vid olika mekaniska laster (den är så liten del i jämförelse med reaktiva effektflödet) och därmed tål låst rotor utan nämdvärd effektförbrukningsökning. Därför är motortypen populär i pumpar hos tvätt och diskmaskiner, fläktar etc. där det fins risk för blockering.


---

Med ovanstående så har man tagit bort ca 4/5 delar av enegin som förut pumpade mellan motorn och harsprånget med förluster på vägen till att gunga lokalt mot kondensatorn brevid.

Det viktiga med den här övningen är att med faskompenseringens minskade strömbehov, så minskar nödvändig effekapabilitet på både förstärkare och trafo för växelriktaren väldigt mycket, från att hantera minst 25 förstärkarwatt som bara kyfflar ström till att hantera 5-10 resistiva Watt beroende på motorns egentliga effektförbrukning mätt i just Watt. - exakt den här dilemmat har kraftleverantörerna gentemot förbrukarna och deras vilja att hjälpa till med faskorrigering etc.

bygger man växelriktare baserad på förstärkare och trafo så måste trafon också faskompenceras på samma sätt som ovan för att få bort reaktiva strömmarna som annars också drar ström och bara värme förstärkarens kylflänsar...

Det händer mycket på förstärk... eh... generatorsidan om man får till faskompensering eller inte ute hos förbrukaren


---

Överkurs:


[1]

Folk får ofta inte ihop hur '542 Ohm(L) + 181.4 Ohm(R) = 571.4 Ohm', och det stämmer då 542 Ohm är 90 grader fasvinkel från 181.4 Ohm som katetrar i en rätvinklig triangel och man måste nyttja pythagoras sats för att få fram beloppet, som här är hyptenusan med SQRT( (542 * 542) + (181.4 * 181.4)) = 571.4 (med avrundningar)


[2]

Motorns impedans kan alltså representeras som kartetisk/retangulär form som 181.4 + j542 Ohm eller polär form som 571 |_ 79.5 grader Ohm - tar man sagda impedans och pänningen med effektlagen, 120Volt / (571 Ohm |_ 79.5) = 0.210 Ampere |_ 79.5 grader - dvs. strömmen är 79.5 grader efter spänningen - strömmen har precis passerat maxvärdet när spänningen är 0 Volt, och när spänningen är som högst så går det nästan ingen ström alls igenom motorn - en massa ström skyfflas fram och tillbaka i systemet men nästan inget arbete alls uträttas - nästan som byråkrati.


(j = i = imaginära konstanten som är i^2 = -1,' j' för att inte förväxlas med symbolen för strömmen 'i' )



[3] (*) indikerar konjugat - en 'spegelbild' av induktansen/impedansen och den här arragemanget kallas också konjugatlänk för att förbättra tex. en högtalares väldigt dåliga elektriska egenskap som annars kräver en väldigt strömstark slutsteg (ser ni liknelsen...) - metoden har en (allvarlig) nackdel - den ökar systemets Q-värde och blir mer smalbandig och högtalaren blir mindre kontrollerad och följsam mot slutstegets styrning och tenderar att göra lite som den själv vill, dvs. sämre transientsvar och kan upplevas som 'slö' och fladdrig - det är som motorn ovan - harsprånget(förstärkaren) kan inte 'se' den delen av energin som pendlat mellan motorn(högtalaren) och kondensatorn då denna arragemang osynligör just den delen av enegin som pendla där, och kan därmed heller inte kontrolleras utifrån..

Det här var ganska vanligt på 70 och 80-talet för att övh. göra högtalare spelbara med den tidens slutsteg, idag så satsar man mera på slutsteg med enorma strömresurser och mindre på att räta upp högtalare med dåliga elektriska egenskaper..
Skriv svar