Rezonanční elektromotor

[Akord]

Na rezonanci by se mel motor více rozpištet. Hlavne proto, že menič počítá s indukční složkou, která delá strední hodnotu z privádených pulsu, a tato pri rezonanci chybí. Pokud se kapacitní a induktivní reaktance vynulují, nebo stačí, když klesne induktivní složka pod určitou hodnotu, tak nemá co filtrovat proudové pulsy a silne stoupnou ztráty. Mužete zvýšit frekvenci spínání na vyšší hodnotu, ale pokud se to preklopí až do kapacitní oblasti, tak i více trpí spínací prvky. Má to smysl pouze než dojde k rezonanci. Spodní frekvence se nekdy nastavují pri dlouhém kabelu treba kolem 100m.
S meničem nevím co bych delal, pokud neavizuje nadproud, tak je to skoro jedno. Menič špatne podporuje rezonanci, protože pri vypnutí proudu do motoru tuto impedanci neuzavírá k nule. Tedy nemá jako zdroj dostatečne malý vnitrní odpor v jednom smeru. Na tohle je mnohem lepší použít regulovatelné trafo 50-100V, a tím napájet motor, protože uvedenou nevýhodou netrpí. Nejde ale regulovat frekvenci. Pokud by se zapojilo trafo za menič, tak to trafo ztransformuje vstupní impedanci opet špatne, ne jakoby bylo pripojeno k tvrdé síti, takže dávat trafo za menič za tímhle účelem je nesmysl, jenom pridává další problémy.

[talmar]

Taky se mi zdá že lepších výsledků jsem dosáhl s fázovou regulací na jednofázovém motoru.

[talmar]

Tak jsem znovu začal experimentovat se sériovou rezonancí elektromotoru.Není to bohužel zdroj volné energie ale dá se tímto způsobem ušetřit asi 1/3 elektrické energie což by u větších výkonů mohla být již významná úspora.
Testovaná sestava se skládala z jednofázového motoru 0,25KW ,alternátoru a 45W žárovky. Alternátor je přímo napojen na motor.
Spolu s 45W žárovkou tvoří konstantní zátěž pro elektromotor,který pracoval ve čtyřech různých režimech.V těchto režimech jsem měřil příkon motoru.Rezonanční kapacita byla složena s více kondenzátorů a celková hodnota byla 96 mikrofaradů.
V prvním měření je motor zapojen standartně,ve druhém přes kondenzátor a fázovou regulaci tak aby proud byl stejný jako při standartním zapojení. Ve třetím a čtvrtém měření je nadstaveno minimální napěti tak aby motor ještě táhnul a nevypadnul z otáček.
V tabulce jsou výsledky přehledně zobrazeny.Na osciloskopu je napěti ta větší rozsekaná sinusovka.Ta menší zobrazuje průběh proudu.Je zajímavé že průběh proudu je přesně sinusový a ve fázi s napětím v obou případech.To si neumím vysvětlit. Podle mne by tvar proudové sinusovky měl kopírovat tvar napěťové sinusovky.

Testovaná sestava.docx

[django1]

čím jsi motor zatížil a jakou brzdou jsi měřil kroutící moment ?

dík
D.

[talmar]

Smyslem pokusu bylo porovnat příkon a potažmo účinnost elektromotoru v normálním chodu a v rezonanci.Účinnost jako takovou nezměřím ale mohu porovnat rozdíl v příkonu motoru v klasickém zapojeni a v rezonanci za předpokladu že motor pracuje do konstantní zátěže.Tuto konstantní zátěž představuje alternátor který napájí žárovku.Z výsledku měření je patrno že v rezonanci stoupne účinnost motoru asi o 1/3 oproti klasickému zapojeni.

[Slavek Krepelka]

Smyslem pokusu bylo porovnat příkon ... Tuto konstantní zátěž představuje alternátor který napájí žárovku.

Za předpokladu, že otáčky alternátoru byly v obou případech stejné. Ahoj, Slávek.

[talmar]

Otáčky se u jednofázového motoru s jeho zatížením mění jen v malém rozsahu a nemají proto zásadní vliv na přesnost měření.Pokud je motor přetížen tak se zastaví.Spíše mne udivila ta skutečnost že v normálním zapojení motor spotřebuje na pohon altíku se 45W žárovkou 600W výkonu ze sítě.Jsou to nízké otáčky pro alternátor.To ale nevadí protože mne zajímal rozdíl příkonu motoru v různých režimech napájeni elektromotoru který pracoval do stejné mechanické zátěže.Taky s těchto pokusů plyne že dnešní elektromotory nejsou ani zdaleka ideální stroje a i na nich je co vylepšovat. :)Tímto dávám za pravdu panu Kopeckému a mohu potvrdit že jev rezonance elektromotoru opravdu existuje.Z jeho materiálu jsem taky hlavně čerpal.

[Akord]

dá se tímto způsobem ušetřit asi 1/3 elektrické energie což by u větších výkonů mohla být již významná úspora....Z výsledku měření je patrno že v rezonanci stoupne účinnost motoru asi o 1/3 oproti klasickému zapojeni...motor spotřebuje na pohon altíku se 45W žárovkou 600W výkonu ze sítě

Tato tvrzení si zatím ničím nedoložil. Tvuj popis odpovídá merení príkonu, a ani to jsi ješte neuvedl, zda si to udelal dobre, pokud meríš príkon indukčního motoru jen ampérmetrem a voltmetrem, tak nameríš príkon kolikrát o 50% vetší, a tím "účinnost" zdánlive nižší.

Rezonancí se nemá jak zmenšit odpor vinutí, ani magnetizační ztráty, které naopak stoupnou. Protože účinnost je závislá prevážne od techto ztrát, tak ji rezonance nemá jak zlepšit.

Rezonancí pouze navýšíš proud motorem, nebo napetí na motoru a pretížíš vinutí proudove i napeťove. Pokud motor opatríš tepelnou ochranou nastavenou standardne na nominální proud, tak ta ti motor ochrání a zamezí neplánovaným stavum. Není totiž problém pomocí rezonance dostat do vinutí místo 1A nominálního proudu 10A, pokud se motor provozuje trvale, tak odejde už pri 2násobku nominálního proudu, standardne dovolené pretížení vinutí bývá projektováno na 1.2násobek. Kopecký neví o čem mluví, své výsledky v žádném dokumentu co zatím vím ani primerene nepopsal, netož že by neco prokazoval prakticky.
Jev rezonance není objevený Kopeckým, "rezonanční" motory jako konstrukce jsou známé jako parametrické generátory, z roku kolem 1950, jejichž autorem byl Papalexi, a kterých základem je promenná indukčnost, nebo kapacita.
Účinnost podobných motoru, jako jsi vyfotil se pohybuje reálne nekde mezi 50 - 70%. Z toho také plyne, že nekterou veličinu meríš špatne, když uvádíš 600W (viz výše). Príkon toho motoru na obrázku a posaném v dokumentu by nemel presáhnout 400W. Alternátor má pri techto otáčkách účinnost zhruba 50% včetne usmerňovače (70% nad aspoň 2000/min, včetne buzení). 200W mechanických na hrídeli motoru dá 100W elektriny z alternátoru,
takže i tam je nesrovnalost. Rozumné vysvetlení je, že alternátor pro tu žárovku bere mechanický príkon na hrídeli kolem 100W, a motor bere elektrický príkon 200, nanejvýš 300W v tomhle nevytíženém režimu, takže si ty merení zkontroluj.
Samozrejme, pokud nechceš, nebo nemáš jak merit mechanický výkon (co v prípade upnutí do soustruhu za hrídel není nejmenší problém), tak mužeš porovnávat režimy pomocí konstantní záteže pri zhruba stejných otáčkách i takhle.

To, že je proud sinusový jen dokládá, že motor se chová jako indukčnost a filtruje harmonické složky. Stejne pri nesinusovém prubehu napetí nejde hovorit o fázovém posunu mezi napetím a proudem, ten se dá určit pouze pro sinusové prubehy. Zákmity pri buzení jsou takové, jako když se pulsne budí indukčnost, nebo treba motor, znám z konstrukce meniču, takže mi je jasné, že merení odpovídá popisu. Protože ani na osciloskopu nejde určit fáze (fázový posun odpovídá pruchodu nulou opet jenom pri sinusovém prubehu, jinak ne), tak mi stále chybí metoda reálného merení činného príkonu celé soustavy. Ve skutečnosti tam ten fázový posuv je, ale jeho odečtení není možné provést pomocí pruchodu nulou ani približne.

Normálne jsi mne vytočil tímhle více a poota mi to odstranil, zkus také své závery koncipovat dusledneji a uvážene. Elektromotory nenavrhují žádní pitomci, sotva by obstáli v konkurenci. Takže zkus dát svá merení do porádku. Kdyby sis porídil frekvenční menič namísto fázové regulace, a meril na jeho vstupu, tam ti stačí i RMS ampérmetr a voltmetr, protože príkon meniče je vždy činný.

[talmar]

Za svým měřením si stojím. Při rezonanci se jasně navýší účinnost motoru což je doloženo tabulkou. O nízké účinnosti v klasickém zapojení není pochyb. Stačí se podívat na štítkové údaje motoru.
0,25kW=250W= mechanický výkon na hřídeli motoru. Při tomto výkonu motor odebírá ze sítě podle štítku U=220V I=2,8A P=616W.
O nízké účinnosti motoru svědčí i fakt že kdyby nebyl soustavně chlazen ventilátorem tak by za chvíli bylo po něm.
Navýšení účinnosti při rezonanci se dá právě tímto poměrně snadno dokázat. Zkusím zacpat sání vzduchu a budu měřit oteplení motoru v závislosti na čase v normálním provozu a v rezonanci. Těch 193W což je rozdíl mezi prvním a druhým měřením by se mělo projevit menším oteplením motoru.
Jediné chyby které jsem se dopustil je měření proudu osciloskopem.Přikládám opravené měření.

[Akord]

Za svým měřením si stojím. Při rezonanci se jasně navýší účinnost motoru což je doloženo tabulkou. O nízké účinnosti v klasickém zapojení není pochyb. Stačí se podívat na štítkové údaje motoru.
0,25kW=250W= mechanický výkon na hřídeli motoru. Při tomto výkonu motor odebírá ze sítě podle štítku U=220V I=2,8A P=616W.

Toto, co uvádíte je zdánlivý príkon. Činný, tedy to, co namerí elektromer a který vchází také do výpočtu pro účinnost dostanete vynásobením účinníkem, tedy kosinusem úhlu mezi proudem a napetím. Jsem si jistý, že ten výkon bude menší. Typický účinník je 0.85, pro tento motor muže být i nižší, kolem 0.8, takže dostanete príkon približne 500W.

Pokud se chcete vyhnout merení fáze, nebo účinníku, tak kompenzujte motor paralelním kondem tak, aby jste nameril nejnižší celkový proud odebíraný ze síte. Príkon takové soustavy pak bude približne činný.
Jsou však v nem zahrnuty ztráty v kondu, pokud je kvalitní, a na dotyk se po chvíli neotepluje, jde je zanedbat. Ten kond nelze považovat za rezonanční výhodu, protože elektromer stejne merí činný príkon, a induktivní složky se na místech distribuce stejne kompenzují oddávna, s tím Kopecký nic nemá. I prenos energie v jednofázové soustave lze klidne chápat jako rezonanční, ve 3fázové stejne tak, navíc má vlastnosti prenosu konstantního momentu na dálku.

Moment motoru je pri daných otáčkách úmerný prakticky jen proudu.

[Slavek Krepelka]

.... ta skutečnost že v normálním zapojení motor spotřebuje na pohon altíku se 45W žárovkou 600W výkonu ze sítě.

Mluvíme-li o normálním zapojení, hádám že kondík je nepřítomen a vsadím se, že harmonické zkreslení příkonu bude čistě induktivně podstatně menší než s kondíkem. Přesto naměřeno 600W oproti řekněme Talmarovým 428W a Akordovým řekněme 500W. Váhal jsem jestli se mám opřít do

... To, že je proud sinusový jen dokládá, že motor se chová jako indukčnost a filtruje harmonické složky.

Momentálmě sepisuju na filtraci harmonických proudů patent pro docela borce, který to namyslel a nemá ani na právníka ani anglinu. Ne, že bych tomu kór moc hověl, ale tvrdí mi, že jakákoliv capacitace a jakákoliv indukčnost motoru a s tím reaktivita udělá ze sínusu střídavého proudu harvánky a to jak na proudu, tak na napětí, o fázových posuvech ani nemluvě. Velice by mne tedy zajímalo Akorde, jak by měla indukčnost toho motorku odfiltrovat harmonické frekvence střídavého proudu. Dost jsem si stejně lámal makovici nad tím, že ačkoliv napětí bylo príma rozházené, proud ukazoval na původní fotce osciloskopu sinusoidu. Ale že vím prd, držel jsem radši zobák. Tím, že Talmar přiznal, že to bylo se sinusoidou proudu jinak, což oceňuji mám ten proud vysvětlený. Ale

Toto, co uvádíte je zdánlivý príkon. Činný .... Jsem si jistý, že ten výkon bude menší. Typický účinník je 0.85 ... 500W ....

S tím bych si dovolil docela souhlasit. Čím větší fázový posuv a harvánky, tím větší rozdíl ve skutečném a zdánlivém příkonu a tím obvykle menší skutečný příkon. Jenže, Talmar tvrdí a nemám důvod mu to nevěřit, že otáčky alťáku jsou v obou zapojeních bratru stejné při stejném zatížení. Pokud by se zvýšily, což moc nevidím, při harvánkách na příkonu motoru s kondem by to bylo dost divný a stejně tak při závislosti motorku na frekvenci, definitivně by se dalo pak říct, že výkon motorku vylezl hodně nahoru jednak díky otáčkám a jednak díky harvánkám což by se mělo projevit na příkonu. Pokud jsou otáčky jak Talmar tvrdí bratru stejné, právě rozdíl mezi skutečným a zdánlivým proudem také nasvědčuje, že se zvýšil výkon motorku, protože se zvětšuje rozdíl mezi zdánlivým a skutečným příkonem. Pokud by otáčky spadly, pak je to sporné a nezbývá než nejak jinak.

Jenže, ono je při těch harvánkách děsná fuška skutečný příkon nějak zjišťovat a není to závislé jenom na posuvu mezi proudem a napětím. Tam je třeba ještě analýzovat obě křivky a ačkoliv tady to podle osciloskopu těžko bude ten případ, skutečný příkon může mnohonásobně převýšit udaný maximální příkon (když se to povede )

Talmare, s tím ucpaným větrákem a teplotou je to ale dobrá metoda, jak na to vyzrát, i když ne moc přesně. Jó, ještě k měření těch otáček. Pokud by byla elektronická ladička, třeba na kytáru, dá se použít na rozlišení zvýšení, či snížení otáček zařízení bez tachometru.

Ahojte, Slávek.

[talmar]

Kolega má ten digi wattmetr tak si ho pújčím a zkusím to přeměřit ještě wattmetrem.Myslím že výsledky budou podobné.Otáčky motoru se příliš nemění a myslím že nemají na přesnost měření tak velký vliv.Hodně napoví měření oteplení motoru za určitý časový úsek.To je jednoduché a není tam co zkazit.

[Akord]

Slávek - sinusový proud pri nesinusovém napetí indukčností:
Nesinusové napetí lze chápat jako součet sinusových násobku frekvencí(Fourierova analýza).
Je známo, že pri stejném napetí je proud indukčností závislý na frekvenci. Proud vyšších frekvenčních složek proto klesá víc, než základní složky 50Hz pri zachovaném napetí. Ta indukčnost má pro každou vyšší frekvenci vyšší impedanci. Proto dojde k filtraci. Čím vyšší indukčnost, tím vetší vliv, krome toho 90 stupňový posun v indukčnosti je samo známkou toho, že se indukčnost pokouší "filtrovat" již základní harmonickou. Kilikrát vyšší harmonická složka, tolikrát vyšší impedance. V motorech se bežne vyskytují relativne velké amplitudy po treba 11. 13. harmonickou, skalnatý prubeh z osciloskopu je na tom podobne.

Než navrhnu pro motor/generátor vinutí, tak predtím udelám harmonickou analýzu, jaký dostanu prubeh v režimu generátor a optimalizuju. Je to dost práce, ale výsledek je pak v porádku. Je docela sranda si zmerit ruzné amatérské generátory, kde se to predem neudelá, místo sinusu kopce zarostlé hrubou trávou(ne z drážkování, ale špatným prekrytím cívek, obvykle 6., nebo 12. harmonická, pak samozrejme nepárné 5.,7., 9., 11.
3.harmonická se ve hvezde vyruší). Vetšinou lidí ani neví, že náhodou udelali správné vinutí, nebo pokud opakují nejakou úspešnou konstrukci. Nesprávných možností je o dost více, než správných.

talmar - souhlasím s tím, že otáčky pri tomhle typu motoru zásadní vliv na výsledky nemají. Oteplení motoru udá aktuální ztráty, ale o momentech a výkonech nerekne nic. Teplota je ale hodne neurčitý a nepresný parametr, vetšinou málo verohodný.

[Slavek Krepelka]

Slávek - sinusový proud pri nesinusovém napetí indukčností:
Nesinusové napetí lze chápat jako součet sinusových násobku frekvencí(Fourierova analýza) ........

Děkuju Akorde. +1

[talmar]

Měřil jsem oteplení motoru a vychází to přibližně stejně. Za 30 minut provozu teplota vzrostla u klasického zapojeni o 30°C a u rezonance o 35°C. Ztráty jsou tam tedy přibližně stejné,ale v rezonanci je celkový odběr nižší. Jen pro představu pokud jmenovaný motor s výše uvedenými parametry zapojím do rezonance bez regulace tj.naprudko tak jeho životnost je v řádu vteřin. Proud se pohybuje kolem 11A! a napěti na svorkách nakmitá na nějakých 380V! Motor silně vrčí,vibruje a skáče po stole jak žába.
Zkusím to ještě s třífázovými motory.Mám jeden nápad tak uvidím co z toho bude.