Dobry dzień, wita was #konstruktorelektrykamator
Chcecie przeczytać coś ciekawego z rodziny #elektryka?
No to siadajcie i czytajcie.
Jest sobie instalacja nawodnienia, zbudowana przez kogoś nieudolnego.
Słaby projekt, cienkie rurki, skrzynka z elektrozaworami ciężka w serwisie bo jest ich 8 w jednej skrzynce gdzie 5 to już dużo.
Na trawniku żółte ślady, czyli miejsca gdzie woda nie dolatuje.
Pompa o mocy 1,5kW nie dawała rady zasilić jej w pełni. Jako rozwiązanie tego problemu wybrano dołożenie drugiej identycznej pompy oraz sterownika IBO IVR-02M
Jest to sterownik który ma wbudowane zabezpieczenie przed suchobiegiem, kontrolę ciśnienia poprzez zmianę częstotliwości zasilania jednej z pomp. Druga pompa jest załączana bezpośrednio do sieci przez przekaźnik.
Jak to działa? Ustawiamy ciśnienie np 4 bary i startujemy od 0, odpalają się obie pompy, w miarę zbliżania się do zadanego ciśnienia jedna z pomp zmniejsza obroty. Gdy zejdzie już do minimalnych to druga pompa jest wyłączana i działa tylko ta z regulowanymi obrotami. Gdy ciśnienie wzrośnie ponad próg wyłączenia to pompa się wyłączy. Regulacja częstotliwości jest od 25 do 50Hz.
W czasie kilku lat pracy tego układu były 3 sterowniki i dwie pompy. Dwa sterowniki faktycznie uszkodzone. Jeden przez wykroploną wode, drugi przez przepalenie się uzwojenia pierwotnego transformatora w przetwornicy. Trzeci działa, nie widać uszkodzeń.
Dlaczego uszkodziły się pompy?
Są to proste konstrukcje z kondensatorową fazą pomocniczą. Prąd płynący w tej fazie jest przesunięty o kąt między 0 a 90° względem prądu płynącego w głównym uzwojeniu, wynika to z tego że idealny kondensator przesuwa fazę sygnału AC o 90°. Jest taki prosty sposób żeby to zapamiętać.
CIUL, i nie jest to obrażanie kogokolwiek.
C to kondensator, I to prąd, U to napięcie, L to cewka. Odkodowanie polega na czytaniu po literkach, od przodu brzmi:
W kondensatorze prąd płynie przed napięciem.
Od tyłu:
W cewce napięcie płynie przed prądem.
Nie jest to idealny opis, ale ułatwia zapamiętanie. [Rys.1]
Teraz musimy poznać kolejny wzór, wzór na reaktancję, czyli odpowiednik rezystancji ale w elementach indukcyjnych i pojemnościowych. Oznacza się ją symbolem X, czasami XC lub XL. Wzór na reaktancję kondensatora to XC=1/(2πfC), jak widać im większa częstotliwość tym niższa reaktancja tego samego kondensatora. Czyli może płynąć przez niego większy prąd AC.
Jak widać na filmie na wyjściu z falownika nie mamy ładnego sinusa 25-50Hz, tylko niezłą sieczkę, serię impulsów o różnym czasie trwania. Częstotliwość nośna takiego sygnału to kilka(naście) kHz.
Teraz porównajcie sobie XC dla f=50Hz czyli takiej jak został zaprojektowany oraz dla np 5kHz. Wiadomo że XL uzwojenia nie pozwala na płynięcie prądu o pełnych wartościach bo XL ma wzór XL=2πfL, czyli reaktancja rośnie liniowo z częstotliwością (nie zagłębiamy się w pojemność własną i rezonanse).
Do czego nas to prowadzi? W momencie gdy pompa jest zasilana z falownika to prąd płynący przez część z kondensatorem [Rys.2] jest znacznie ponad to co przewiduje producent. To prowadzi do przegrzania się uzwojenia, straty w rdzeniu też są większe, jest też kolejna kwestia. Straty w dielektryku, czyli substancji oddzielającej dwie okładziny kondensatora, te straty też są zależne od częstotliwości. Im wyższa częstotliwość tym wyższe straty (bo zmiana ładunku na okładzinach jest częściej), im wyższe straty tym więcej ciepła, im więcej ciepła tym większe straty i koło się zamyka na takim poziomie na ile ciepła ucieka do otoczenia. Takie przegrzewanie kondensatora może prowadzić do dwóch opcji, okładziny ulegną uszkodzeniu, lub ich wyprowadzenia i pojemność znacząco spadnie. Lub druga opcja, chyba gorsza, czyli przegrzany dielektryk zmniejszy swoją grubość a to prowadzi do zwiększenia pojemności i większego prądu, a w skrajnych przypadkach może dojść do zwarcia wewnętrznego kondensatora, sytuacja znana z elektroniki i kondensatorów ceramicznych.
Jak to rozwiązać? Stosując dławiki przystosowane do pracy z falownikami [Rys.3]. Na wyjściu z takiego dławika jest niemal idealna sinusoida (sytuacja z filmu), wtedy taki silnik nie piszczy, kondensator nie dostaje po d⁎⁎ie. Jest znacząco niższa emisja zakłóceń elektromagnetycznych (sygnał prostokątny składa się z setek harmonicznych sygnału sinusoidalnego, a to powoduje zakłócenia w całym paśmie radiowym).
Zobaczymy co właściciel instalacji sobie zażyczy.
Dławiki do takiego silnika to ok 500zł, chociaż tutaj by się przydał w wersji hermetycznej a o to raczej ciężko.
Jest co cena znacznie niższa niż nowy sterownik czy nowa pompa.
https://youtu.be/6i4-SMVgpcU?si=eG9687-gGIHdGIDv
