Трехфазное Напряжение из Однофазной Сети за 3 минуты

Вопросы и ответы

Что такое трехфазная сеть?

Фаза означает смену направления между величинами электрической сети одновременно. При токе 3 f используйте три напряжения, ориентированные в трех разных направлениях. Таким образом, напряжение сети рассчитывается путем сложения векторных величин и не равно алгебраической сумме всех напряжений.

Рассмотрим на примере того же двигателя. При подаче на катушку напряжения 380 В используются разные пары фаз в определенной последовательности для каждой обмотки. Именно поэтому схема характеризуется 380 вольтами, а не скалярным сложением (220+220+220=660) В.

Это объяснение очень упрощенное и не совсем полное, но, надеюсь, хорошо представленное. Да и написано так, чтобы было понятно нам, электрическим «чайникам».

С технической точки зрения, в трехфазной электрической сети цепи проводников несут три переменных значения физических величин, достигающих мгновенных пиков в разное время. Принимая за эталон один проводник, два других тока задерживаются во времени на одну треть и две трети цикла тока.

Эта задержка между фазами приводит к передаче мощности во время каждого цикла, а также позволяет создавать вращающееся магнитное поле.

Схема расщепителя фаз

Как видите, схема невероятно проста. Сначала на мощный двигатель, соединенный по схеме звезда, подается однофазное напряжение. Фазовый сдвиг осуществляется конденсатором (классическая схема, рассмотренная выше). И уже с этого снимаем равномерное трехфазное напряжение.

Как реализовано

Во-первых, подключение идет к мощному двигателю (в корпусе нет пускового конденсатора).
И уже через пакетный выключатель включаем двигатель — нагрузка.

Запуск системы

Система должна быть запущена следующим образом. Сначала подаем напряжение от однофазной сети на мощный двигатель. Вал свободен от нагрузки. Двигатель медленно начинает раскручиваться. Через некоторое время скорость достигнет оптимальной. Только после этого можно включить загрузку, нажав на пакет.

Подключенный двигатель в качестве нагрузки может без проблем раскручиваться даже под нагрузкой.

Что это дает и как работает?

Когда двигатель 5,5 кВт раскрутится, он начнет равномерно распределять всю энергию между фазами. Как только подключается нагрузка (3 кВт), потребляющая огромную мощность в момент запуска. Всю эту нехватку энергии берет на себя мощный мотор, так как напряжение в сети на мгновение падает, а по инерции вал продолжает вращаться.

Естественно, под нагрузкой скорость немного упадет. После раскрутки подключенного двигателя скорость вращения вала мощного двигателя вернется к норме, создавая плавный скачок в сети.

В двух словах, двигатель в разветвителе имеет отличительную роль трехфазного конденсатора или буфера, не допускающего резкого падения напряжения, и равномерно распределяющего сдвиги фаз по фазам без искажений.

Теория

На промышленных электростанциях генераторы вырабатывают трехфазный ток, повышая напряжение до десятков и даже сотен киловольт. Линии электропередач доставляют электроэнергию потребителям. Но перед этим ток подается на силовой трансформатор, который понижает напряжение до 380 В. От распределительного пункта электроэнергия поступает в сеть потребителя.

В трехфазной сети ток подается таким образом, что все три смещены по отношению друг к другу на 120 градусов. Напряжение между фазами 380В, а между фазой и нейтралью 220В (см рис. 1). Именно это напряжение подается в каждую квартиру.

Структура трехфазного тока
Рис. 1. Структура трехфазного тока

Поскольку наша цель получить 380 В от однофазной сети, перейдем к тому, как преобразовать 220 В в 380.

Что важно знать

В трехфазной сети все три фазы имеют смещение, равное 120 градусам. Если нужно было преобразовать трехфазную 220 Вольт в 380В, или однофазную 220 в такую ​​же, но с напряжением 380 В, то это делается очень легко с помощью обычного повышающего трансформатора.

В этой задаче необходимо не просто увеличить значение напряжения, а получить из однофазной полноценную трехфазную сеть.

Есть три основных способа сделать эту манипуляцию:

  • с помощью электронного преобразователя (преобразователя);
  • путем подключения двух дополнительных фаз;
  • за счет использования трехфазного трансформатора, но эффект все же снижается.

Перед преобразованием сетевого напряжения подумайте, можно ли подключить двигатель к стандартной однофазной сети без потери мощности. Для начала нужно посмотреть табличку на самом двигателе, некоторые из них рассчитаны на оба этих напряжения, как показано на первой картинке. Для запуска нужен только конденсатор.

На второй табличке видно, что автомат рассчитан исключительно на соединение обмоток звездой и напряжением 380 вольт соответственно:

Можно, конечно, разобрать двигатель и найти концы обмоток, но это уже проблематично. Остановимся подробнее на создании качественной трехфазной сети 380 В 220.

Способы подключения обмоток

Двигатели в быту и любительской практике приводят в движение самые разные механизмы — циркулярную пилу, электрорубанок, вентилятор, дрель и насосное оборудование. Не зная, как работают электродвигатели, с частотниками в дебри лучше не лезть. Двигатели:

  • твердый
  • и переменный ток (асинхронный и синхронный).

Механизм включает ротор и статор. В основе принципа их работы лежит изученный в школе принцип электромагнитной индукции. Большинство производимых электродвигателей являются «асинхронными».

Откуда взялось это слово? Скорость вращения подвижной части (ротора) всегда отстает от скорости вращения неподвижного магнитного поля (статора). Шкала частот на выходе варьируется — 1000, 1500, 3000. об/мин. А все потому, что ротор способен вращаться на валу с разной скоростью внутри сердечника.

По количеству полюсов устройства бывают одно-, двух-, трехполюсными. В сердечнике статора последнего имеется обмотка для каждой фазы, концы которой подведены к распределительной коробке. Из-за чего можно увеличить скорость асинхронного двигателя (АД) без потери мощности? Путем изменения количества пар полюсов.

Чтобы перейти к другим методам, а их еще два, без символов «звезда» и «треугольник» не обойтись. Три обмотки катушки можно соединить двумя способами: в точку или по кругу, отсюда и названия соединений «звезда», «треугольник».

Что произойдет, если трехфазный двигатель, соединенный треугольником, подключить к сети 380 В? Значения начального тока в этом случае могут увеличиться в семь раз, что приведет к перегрузке сети. При работе с двигателями необходимо быть предельно осторожным.

При покупке изделия не забудьте учесть, изображен ли на шильдике значок треугольника/звезды (а не перевернутая звезда/треугольник) с одинаковым напряжением 220/380 В.

Используя трансформатор

С помощью повышающего трансформатора можно получить любое напряжение, в том числе и 380 В. Но если вас интересует трехфазное напряжение, вам нужен специальный трехфазный трансформатор для преобразования однофазного тока в трехфазный. Такие трансформаторы имеются в продаже.

Обмотки трансформатора соединены в звезду или треугольник. Напряжение однофазной сети подается непосредственно на две первичные обмотки, а на третью через конденсатор. При этом емкость конденсатора выбирается из расчета 7 мкФ на каждые 100 Вт тока.

Обратите внимание, что номинальное напряжение конденсатора должно быть не ниже 400 В. Такой прибор нельзя включать без нагрузки.

Даже если мы получим таким образом необходимые 380 В, все равно будет снижение мощности электродвигателя (если вы планируете подключить его к трансформатору). Следовательно, КПД двигателя также упадет.

Использование 3-х фаз

Если вы живете в многоквартирном доме, к нему уже подключены 3 фазы, которые для оптимального распределения нагрузок разделены на отдельные квартиры. На каждом этаже есть распределительный щит, от которого можно завести недостающие две фазы в квартиру. Но для этого потребуется разрешение.

При желании вы можете получить разрешение в энергоснабжающей компании или согласовать с Энергонадзором обустройство трехфазного электричества в вашей квартире. В этом случае нужно установить трехфазный счетчик тока.

Использование электродвигателя

Вы наверняка знаете, что ротор обычного трехфазного двигателя после запуска продолжает вращаться после отключения одной фазы. Получается, что между выводом отключаемой обмотки и задействованными выводами существует ЭДС.

Сдвиг фаз между обмотками статора зависит только от их расположения. В трехфазном двигателе эти катушки расположены под углом 120º, а это значит, что они обеспечивают одинаковый фазовый угол. Это обстоятельство говорит о том, что асинхронный трехфазный двигатель можно использовать для получения 380 вольт от обычной однофазной сети.

Простая схема подключения электродвигателя показана на рисунке 3. Конденсатор на схеме нужен только для запуска двигателя. После запуска его можно отключить. Берем конденсатор типа МБГО, МБГП, МБГТ или К42-4, рабочее напряжение которого должно быть не менее 600 В. Можно использовать конденсатор К42-19, с рабочим напряжением не менее 250 В.

Пример подключения фазоизменяющего конденсатора см рис. 3.

Подключение пускового конденсатора
Рис. 3. Подключить пусковой конденсатор

Подбираем параметры конденсатора в зависимости от мощности двигателя. Отметим, что параметры фазосдвигающего конденсатора не влияют на качество генерируемого тока. Подключаем нагрузку к обмоткам статора, согласно схеме, представленной на рис. 4.

Трехфазный ток от электродвигателя
Рис. 4. Трехфазный ток от электродвигателя

Скорость вращения ротора практически не зависит от напряжения однофазной сети, поэтому ее можно считать постоянной. Это означает, что частота трехфазного тока при номинальных нагрузках не изменится.

Следует помнить, что мощность трехфазного двигателя, работающего от однофазной сети, уменьшается. Следовательно, номинальная мощность трехфазной нагрузки будет примерно на треть ниже указанной в паспорте электродвигателя.

Электродвигатель в качестве генератора

Еще один способ получить 380 из 220 В — сделать систему мотор-генератор. В качестве двигателя можно взять любой электродвигатель, работающий от сети 220 В, а в качестве генератора — модифицированный трехфазный асинхронный двигатель (см схему установки на рис. 5).

Сразу отметим, что эффективность такой установки вызывает сомнения, но добиться требуемого напряжения в 380 В таким способом можно. В этой схеме необходимо обеспечить такую ​​скорость вращения ротора, чтобы генератор вырабатывал электроэнергию с частотой, равной 50 Гц. Для этого необходимо вращать вал с угловой скоростью 1500 об/мин.

Трехфазный двигатель в качестве генератора
Рис. 5. Трехфазный двигатель в качестве генератора

В домашних условиях в качестве привода можно использовать однофазный двигатель от стиральной машины или другой бытовой техники. Важно лишь обеспечить необходимую угловую скорость вращения ротора.

Так как вращение вала электродвигателей, работающих, например, в стиральной машине, составляет около 12 — 20 тыс об/мин, необходимо применять шкивы, диаметры которых относятся как 1 к 10. То есть для обеспечения вращения ротор генератора с частотой вращения 1500 об/мин мин можно взять шкив уже установленный на электродвигатель от плуга, а на вал трехфазного двигателя надеть шкив в 10 раз большего диаметра.

Схема

Вся схема состоит всего из нескольких элементов: общего главного выключателя, пусковой кнопки, конденсатора на 100 мкФ и самого мощного двигателя.

Как все работает? Сначала подаем однофазный ток на распределительный двигатель, подключаем конденсатор с пусковой кнопкой, тем самым запуская его. Как только двигатель раскрутится до нужной скорости, конденсатор можно отключить. Теперь к выходу делителя фаз можно подключить нагрузку, в моем случае стационарную кольцевую и еще несколько трехфазных нагрузок.

Корпус устройства – рама изготовлена ​​из Г-образных уголков, все оборудование закреплено на куске листа ОСП. Сверху переделаны ручки для переноски всей конструкции, а к выходу подключен трехконтактный разъем.

После подключения пилы через такое устройство получилось значительное улучшение работы, ничего не греется, мощности хватает и не только на пилу. Ничего не рычит, не гудит, как было раньше. Только распределительный двигатель желательно брать мощнее потребителей не менее чем на 1 кВт, тогда заметного снижения мощности при резкой нагрузке не будет.

Всем, кто что-то говорит про не чистый синус или не получится, советую их не слушать. Синус напряжения чистый и обрыв ровно при 120 градусах, в результате подключаемое оборудование получает качественное напряжение, из-за чего не греется.

Другая половина читателей, желающих рассказать о 21 веке и широкой доступности преобразователей частоты трехфазного напряжения, может сказать, что мой выход в разы дешевле, так как старый двигатель найти довольно легко. Можно взять даже неподходящие для нагрузки, со слабыми и почти сломанными подшипниками.

Мой делитель фаз в холостом режиме потребляет не так много: 200 — 400 Вт где-то, мощность подключаемых инструментов вырастает в разы, по сравнению с обычной схемой подключения через пусковые конденсаторы. В заключение хотелось бы обосновать свой выбор этого решения: надежность, невероятная простота, низкая стоимость, высокий эффект.

Читайте также: Таблица удельных сопротивлений проводников и металлов

Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В

Использование трехполюсного АД в однофазной электрической сети интересует многих владельцев частных домов. Устройства пользуются все большим спросом в домашнем хозяйстве. По своей конструкции они достаточно просты и отличаются неприхотливостью в эксплуатации. Но когда дело доходит до подключения двигателя к однофазной сети, не все так просто.

Пульсирующее поле однофазного тока не способно заставить вращаться ротор электродвигателя — такой ток необходимо преобразовать в многофазный и только потом подавать на устройство.

Вы должны игнорировать предложения по рационализации, используя LATR и другие самодельные конструкции. Мы не занимаемся трансцендентной нанотехнологией и научной фантастикой; мы не можем рассчитывать на гонорар для поддержки «лауреатов Нобелевской премии».

На сегодняшний день есть два разумных способа преобразования однофазного тока в многофазный – это подключение устройства через:

  1. фазоизменяющий конденсатор;
  2. преобразователь частоты.

Рассмотрим их по очереди.

  • Фазовый сдвиг с конденсаторами

В трехфазных цепях создать вращающееся магнитное поле не проблема; при выработке электроэнергии в обмотках статора индуцируется ЭДС из-за вращения намагниченного ротора. Некоторые умудряются прибегать к незамысловатым «хитростям».

Используются разные схемы, для составителей основной задачей которых является обеспечение работы электрооборудования без потери мощности. Например, есть способ изменения фаз в обмотках по отношению друг к другу.

Достаточно подключить конденсатор параллельно одной из обмоток, предварительно подобрав номинал устройства таким образом, чтобы обеспечить требуемый фазовый сдвиг. Этот вариант неплох, если следовать старому правилу: чем меньше деталей и они проще, тем надежнее система в целом.

Конденсатор конечно вещь относительно дешевая, делается минутная, но требует особых навыков. А вот второй способ с преобразователем хоть и дорогой, но окупается удобством. Согласитесь, очень важный фактор.

  • Преобразователи частоты, работающие от однофазной сети

Частота в нашей сети постоянна и равна 50 Гц. Преобразователь частоты служит для преобразования однофазного переменного тока частотой 50 Гц в трехфазный, частотой от 1 до 800 Гц. Вся технология процесса сводится к управлению скоростью вращения асинхронного электродвигателя. Подключение инвертора означает выбор правильного сечения кабеля, типов проводов и аксессуаров.

Не думайте, что открыв страничку в инструкции, вам сразу станет ясна суть. Вы даже не сможете добиться результата, подключив провода по схеме, если не учесть некоторые нюансы. Для чего на самом деле?

Так как трехполюсный двигатель должен питаться через РЕ от однофазной сети, необходимо два кабеля: двухжильный к преобразователю частоты (до 50 м можно использовать только неэкранированный кабель, экранированный — до 15 м), от преобразователя частоты к двигателю — только трехжильный.

Одна из жил в проводах заземлена, остальные – фаза. Сечение подбирается по техническому паспорту на частотник. Требуемое напряжение в проводах, только, получают из силы тока и сопротивления (по сечению) кабеля по известной формуле: U=R*I. Расчетные данные следует принимать по формуле ПУЭ.

Преобразователь частоты рекомендуется приобретать с двойным запасом, не менее 2 кВ. Его номинал рассчитан только на мощность автомата, а значит, в лучшем случае он отключится из-за жары, в худшем — задымится.

Собраны все по одной схеме, на двух тиристорах, управляемых мультивибратором. Аранжировка проста. Лучше выбирать простые и более мощные. Покупайте там, где есть выбор и всегда с гарантией.

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

Сегодня в быту широко используются различные устройства, для питания которых требуется трехфазное напряжение. А вот бытовая сеть обычно однофазная. Поэтому возникает необходимость преобразования однофазного напряжения в трехфазное. Авторы предлагают один из вариантов такого преобразователя.

Известны различные преобразователи однофазного напряжения в трехфазное. В описано устройство на основе асинхронного трехфазного двигателя, как и любая обратимая электрическая машина: генератор может служить двигателем, и наоборот.

 

Недостатками такого инвертора являются значительный «перекос» фаз, а также то, что мощность инвертора двигателя должна быть больше, чем питаемое от него электрооборудование.

В 2 предложен управляемый полупроводниковый преобразователь для привода трехфазного двигателя. Недостаток заключается в использовании регулируемого автотрансформатора для изменения трехфазного выходного напряжения.

Но некоторые из узлов (контроллеры ключей вывода, управляемые методом начальной загрузки) работают очень хорошо и поэтому используются в разработанном нами устройстве.

Питание трехфазного электродвигателя от однофазной сети с регулированием скорости рассмотрено в 3. Однако для управления «верхними» и «нижними» транзисторами выходных ключей требуются отдельные источники напряжения. Сами ключи выполнены на биполярных транзисторах, имеющих большое внутреннее сопротивление в режиме насыщения.

Выключатели питаются от выпрямленного с помощью диодного моста VD1 напряжения однофазной сети 220 В. Конденсаторы С2 и С3 уравнительные. К сети также подключается «электронный трансформатор» для питания галогенных ламп У1 — преобразователь сетевого напряжения в пульсирующее с амплитудой 15В и частотой 45кГц.

Выходное напряжение выпрямляет мост высокочастотного выпрямителя на диодах VD2-VD5. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, питающего электродвигатели М1-МЗ вентиляторов, обдувающих радиатор, на котором расположены мощные транзисторы переключателей А2.1-А2.3. Вентиляторы — размером 80×80 мм от компьютера.

Напряжение 12 В с выхода интегрального стабилизатора DA1 питает формирователь А1 и маломощные коммутационные узлы А2.1-А2.3. Микросхема KIA7812AP1505, используемая в качестве DA1, отличается тем, что имеет изолированный корпус. Это позволяет монтировать его непосредственно на корпус устройства, используя его в качестве радиатора.

Схема формовочной машины А1 показана на рис. 2. Генератор тактовых импульсов смонтирован на таймере DA1 КР1006ВИ1 по схеме мультивибратора. Их частота регулируется переменным резистором R1.1, а установленный на этой же оси переменный резистор R1.2 одновременно изменяет скважность импульсов.

С увеличением частоты длительность импульсов на выходе задающего генератора должна уменьшаться.

Тактовые импульсы поступают на вход счетчика DD2, на выходах которого поочередно устанавливается высокий уровень напряжения на период следования импульсов. Так как уровень на входе СР счетчика низкий, то изменение состояния происходит в соответствии с нарастающими спадами импульсов на входе CN.

При появлении высокого уровня на выходе 6 (вывод 5) и подключенном к нему входе R счетчик немедленно возвращается в состояние с высоким уровнем на выходе 0 (вывод 3), после чего цикл повторяется.

Импульсы с выходов счетчика DD2 с помощью микросхемы DD3 преобразуются в три последовательности импульсов длительностью три такта, повторяющиеся с периодом шесть тактов. Последовательности взаимно смещены во времени на треть периода (два такта).

Эти последовательности инвертируются элементами микросхемы DD4, а с помощью D-триггеров микросхема DD6 задерживается относительно исходных. Для этого на вход С микросхемы DD6 подаются тактовые импульсы, а изменение состояния триггеров происходит по их спадам.

В результате импульсы на выходах микросхемы DD6 задерживаются относительно входов на длительность тактового импульса. Из двенадцати импульсных последовательностей, полученных описанным образом, элементы микросхем DD1.1-DD1.4, DD5.1, DD5.2 формируют управляющие импульсы переключателей А2.1-А2.3.

Переключатели выполнены по схеме, заимствованной из 2 и показанной на рис. 3. Выходные полевые транзисторы прототипа заменены на более мощные IGBT IRG4BC40U (остаточное напряжение — 1,7 В при токе 40 А) с демпфирующими диодами FR607. Все IGBT устанавливаются через изолирующие прокладки на общий радиатор, обдуваемый вентиляторами (см рис. 1). Размеры радиатора 260х90 мм.

На двусторонней печатной плате, показанной на рис. 4 расположен так, как показано на рис. 5, все элементы в узлах А1, А2.1-А2.3, за исключением двойного переменного резистора, IGBT и демпфирующих диодов. Обозначения элементов узлов А2.1-А2.3 на плате снабжены цифровыми префиксами, соответствующими номеру узла.

При указанных на схеме номиналах элементов тактового генератора частота формируемого трехфазного напряжения регулируется двойным переменным резистором R1 от 31 до 52 Гц, а скважность соответственно от 66 до 92 %.

Последнее позволяет избежать чрезмерного увеличения тока в обмотках двигателя при пониженной частоте питающего напряжения. Интервал управления частотой можно сдвинуть вверх, уменьшив емкость конденсатора С1 в тактовом генераторе.

Для двигателя с номинальной частотой 50 Гц повышать частоту питающего напряжения выше 100 Гц не стоит. В этом случае частота вращения ротора приблизится к 6000 об/мин, что опасно для подшипников.

При использовании преобразователя для силовых строительных и сельскохозяйственных механизмов, двигатели которых рассчитаны на напряжение 36 В с частотой 200… А1 соответственно увеличить.

Частотный преобразователь 220-380, чьей фирмы лучше?

Ответим на вопрос по существу. Азиатских производителей на рынке продажи такого оборудования не счесть. Давайте прекратим перечислять. Бытовой аварийный коллектор – это своего рода лотерея (иногда это зависит от того, в какой день недели производится сборка агрегата).

Преобразователи частоты Siemens обычно полностью соответствуют требованиям. Достаточно легко настроить аварийные изделия производства ABB или Danfoss. Он лучше других по соотношению цена-качество.

Покупайте не раздумывая. Судя по отзывам очень достойный аппарат у них. Динамические характеристики улучшаются за счет векторного управления, которое также обеспечивает высокий крутящий момент на низких частотах во время запуска и движения.

Универсальные малогабаритные модели FI отлично справляются с преобразованием сетевых параметров, их очевидные преимущества заключаются в следующем:

  • возможность генерировать «полный» трехфазный ток;
  • отсутствие потери мощности двигателя;
  • пригодность для любой конструкции электродвигателя;
  • конструкция очень проста.
  • собственное энергопотребление минимально.

Где применяются преобразователи частоты однофазный вход-выход 1 ф. 220 В

Асинхронные двигатели (АД) чаще используются в быту, чем в промышленности, особенно в системе однополюсных канальных вентиляторов и водяных насосов. Не секрет, что существуют трудности, связанные с регулировкой скорости вращения АД. В чем задача однополюсных преобразователей частоты вход-выход 220-220.

Неравномерный крутящий момент может вызвать ненормальный шум и вибрацию в устройстве. Для регулировки скорости трехфазных электродвигателей применяют однополюсные преобразователи частоты 220/380 В (вход/выход), иногда со специальным контроллером, управляющим устройством.

Такие типы преобразователей предназначены для работы в технологическом (насосы и вентиляторы, транспортные механизмы, экструдеры, смесители и др.) и энергосберегающем оборудовании (станции управления насосами, климатом и кондиционерами и др.).

Есть модели с возможностью крепления на DIN-рейку. Имеют широкий диапазон регулировки выходной частоты. Интеллектуальная панель управления обеспечивает комфортную рабочую среду.

Во избежание осложнений, часто возникающих при эксплуатации 3-х полюсных электродвигателей в однофазных сетях, следует соблюдать следующие правила:

  1. мощность двигателя, используемого в качестве аварийного, выбирают большей, чем мощность подключенного к нему электропривода;
  2. на практике инверторы на 4 кВт способны решить все существующие финансовые проблемы в частном доме можно ориентироваться на допустимую для электросети нагрузку 2-3 кВт;
  3. рабочий ток инвертора в штатном режиме должен быть больше значения, указанного в паспорте электродвигателя данного типа (иначе инвертор просто сгорит);
  4. подключение инвертора осуществляется в строгой последовательности: сначала запускается ПВ, затем 3-х полюсные потребители. Выключите оборудование в обратном порядке.
Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector