Как получить три фазы из одной

Какой лучший частотный преобразователь для одной фазы в три?

    2 commentsПрименение Январь 2, 2019

Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть?

Человечество на полную катушку пользуется современными техническими изобретениями,обладающими принципиальной новизной. Жизнь порой заставляет изучать навороченные раскладки, поражаться уловкам доморощенных технарей. И даже не будучи фанатами, нам просто иногда хочется быть в теме. На самом деле для понимания вопроса, всего лишь надо идти от элементарного к сложному, от завязки к развязке. И начинать лучше с прояснения непонятных вещей.

Что такое трехфазная сеть?

Фаза означает изменение направления между величинами электросети в один и тот же момент времени. В случае 3-х ф. тока, используют три напряжения, ориентированных в 3-х различных направлениях. Таким образом, напряжение сети вычисляется сложением векторных величин, и не равняется алгебраической сумме всех напряжений.

Рассмотрим на примере того же двигателя. При подаче напряжения 380 В на катушку используются разные пары фаз в определенной последовательности для каждой обмотки. Собственно поэтому характеризуют цепь 380 Вольтами, а не скалярным сложением (220 + 220 + 220 = 660)В. Это объяснение очень упрощено и не совсем полно, но, надеемся, хорошо представлено. Да и написано так, чтобы было ясно, нам, электрическим«чайникам».

Излагая техническим слогом, в трехфазовой электросети, цепи проводников несут три переменных значений физических величин, которые достигают мгновенные пики в разное время. Принимая один проводник в качестве эталона, остальные два течения запаздывают во времени на одну треть и две трети от одного цикла тока. Эта задержка между фазами, имеет эффект передачи мощности в течение каждого цикла, а также позволяет производить вращающееся магнитное поле.

Способы подключения обмоток

Двигатели в быту и любительской практике приводят в действие самые различные механизмы — циркулярно работающую пилу, электрический рубанок, вентилятор, сверлильный станок, насосное оборудование. Не зная, как работают электродвигатели, лучше не лезть в дебри с частотниками. Двигатели бывают:

  • постоянного
  • и переменного тока (асинхронные и синхронные).

Механизм включает в себя ротор и статор. Изученный еще в школе принцип электромагнитной индукции лежит в основе принципа их работы. Большая часть производимых электродвигателей являются«асинхронными». Откуда взялось это слово? Частота вращения подвижной детали(ротора) всегда отстаёт от частоты вращения магнитного поля неподвижной (статора). Шкала частот на выходе варьируется – 1000, 1500, 3000… об./мин. И все потому, что ротор способен вращаться на валу с различной скоростью внутри сердечника.

По числу полюсов агрегаты бывают одно-, двух, трехполюсные. В сердечнике статора последних расположено по обмотке на каждую фазу, концы которых выведены к клеммной коробке. За счёт чего можно увеличить скорость асинхронного двигателя (АД) без потери мощности? За счет смены числа пар полюсов.

Для перехода к другим способам, а их существует еще два, нам не обойтись без условных обозначений «звезда» и«треугольник». Три обмотки катушки могут соединяться двумя способами: в точке или по кругу, отсюда произошли названия соединений «звезда», «треугольник».

Что будет, если трёхфазный движок, соединенный треугольником, включить в электросеть 380 В? Пусковые токовые значения в этом случае могут увеличиться в семь раз, что приведёт к сетевой перегрузке. Имея дело с двигателями, нужно, быть предельно внимательными. Покупая товар, непременно задумайтесь, если на шильдиках изображён значок треугольник/звезда (а не наоборот звезда/треугольник) при том же напряжении 220/380 В.

Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В

Использование трёхполюсного АД в однофазной электросети интересует многих владельцев частных домов. Агрегаты пользуются всё большей востребованностью в домашнем хозяйстве. По своей конструкции они довольно просты и отличаются неприхотливостью в эксплуатации. Однако, в плане подключения двигателя к однофазной сети не все так просто.

Пульсирующее поле однофазного тока, не способно привести ротор электродвигателя во вращение – такой ток необходимо преобразовать в многофазный и после этого лишь подавать на агрегат.

На рационализаторские предложения с применением ЛАТр-ов и прочих самодельных конструкций не стоит обращать внимание. Областью запредельной НАНО технологии и научной фантастики не занимаемся, на гонорар за поддержку «нобелевских лауреатов» рассчитывать не приходится. На сегодня известно два толковых способа преобразования однофазного тока в многофазовый – это подключение агрегата через:

  1. фазосдвигающий конденсатор;
  2. частотный преобразователь.

Рассмотрим их по очередности.

  1. Сдвиг фаз при помощи конденсаторов

В трёхфазных цепях создать вращающееся магнитное поле не проблема, при энергетической генерации в обмотках статора наводится ЭДС благодаря вращению намагниченного ротора. Некоторые умудряются прибегать к незамысловатым «хитростям». Применяют различные схемы, для составителей которых, главный вопрос в том, чтобы обеспечить работу электрооборудования без потери мощности. Например, существует метод сдвига фаз в обмотках по отношению друг к другу.

Достаточно подключить конденсатор параллельно одной из обмоток, сначала подобрав номинал устройства таким образом, чтобы обеспечить необходимый сдвиг фаз. Этот вариант неплохой, если следовать старому правилу: чем меньше деталей и они проще, тем надежнее система в целом. Конденсатор, конечно, штука сравнительно копеечная, ставится за минуту, но требует особых навыков. А вот второй метод с преобразователем, хоть и дороговатый, но окупается удобством. Согласитесь, совсем немаловажный фактор.

  1. Частотники, работающие от однофазной сети

Частота в нашей сети постоянная и равна 50 Гц. Частотник служит для преобразования однофазного переменного тока 50 Гц в трёхфазный, частотой от 1 до 800 Гц. Вся технология процесса сводится к управлению скоростью вращения асинхронного электродвигателя. Подключить ПЧ – это значит, подобрать правильное сечение кабеля, типы проводов, и дополнительное оборудование. Не думайте, что открыв страницу в инструкции, вам сразу станет суть ясной. Вы можете даже не достигнуть результата, подсоединив провода по схеме, если не обратите внимание на некоторые нюансы. На что именно?

Своими руками преобразователь из одной в три фазы.

Так как трёхполюсный движок нужно запитать через ЧП от однофазной сети, то и кабелей нужно два: до частотника двужильный (до 50 м можно использовать лишь неэкранированный кабель, экранированный — до 15 м), от частотника до двигателя – только трехжильный. Одна из жил проводов заземляющая, остальные фазные. Сечение выбирается по техническому паспорту на частотник. Требуемое напряжение в проводах, как раз,получается по току и сопротивлению (согласно сечению) кабеля по знакомой формуле: U = R*I. Расчётные данные следует принимать по ПУЭ.

Частотник советуют покупать с удвоенным запасом, не менее чем на 2 кВ. Его номинальное значение рассчитано лишь на мощность машины, а значит, в лучшем случае он отключится по теплу, в худшем – задымится. Все они собраны по одинаковой схеме, на двух тиристорах управляемых мультивибратором. Схема несложная. Лучше выбрать простой и по мощней. Покупать там, где есть выбор и обязательно с гарантией.

Частотный преобразователь 220-380, чьей фирмы лучше?

Ответим на вопрос по существу. Азиатских производителей на рынке продаж подобной техники – бесчисленное множество. Устанем перечислять. Отечественный сборщик ЧП – это своего рода лотерея (иногда зависит от того, в какой день недели устройство собрано).

Частотники фирмы Siemens обычно полностью соответствуют предъявляемым требованиям. Достаточно проста в наладке ЧП продукция производства АВВ или Danfoss. Она по цене и качеству, лучше других. Покупайте, не задумываясь. Судя по отзывам, имеют весьма достойный девайс. Динамические характеристики повышенные благодаря векторному управлению, которое также обеспечивает высокий момент на низких частотах во время пуска и работы.

Универсальные компактные модели ЧП отлично справляются с задачей преобразования сетевых параметров,их очевидные преимущества выражаются в следующем:

  • способность выработки «полноценного» трёхфазного тока;
  • отсутствие потерь в мощности движка;
  • пригодность для любой конструкции электродвигателя;
  • конструктивность очень простая.
  • собственнаяэнергопотребляемостьминимальная.

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

Асинхронные двигатели (АД) чаще применяются в быту, нежели в промышленности, в частности в системе однополюсных канальных вентиляторов и водяных насосов. Не секрет, что возникают затруднения, связанные с регулировкой скорости вращения АД. В чем и состоит задача однополюсных преобразователей частоты вход-выход 220-220.

Неравномерность крутящего момента может привести к аномальному шуму и вибрации в агрегате. Для регулировки скорости трехфазных электродвигателей применяются однополюсные частотники 220/380 В(вход/выход), иногда со специальным контроллером, служащим для управления устройством.

Такие виды преобразователей предназначаются для работы в технологическом (насосы и вентиляторы, транспортирующие механизмы, экструдеры, миксеры и т.п.) и энергосберегающем оборудовании (станции управления насосами, системы климата и кондиционирования и т.п.). Модели выпускаются с возможностью крепления на ДИН-рейку. Имеют широкий диапазон регулировки частоты на выходе. Умный пульт управления обеспечивает комфортные условия рабочей обстановки.

Дабы избежать осложнений, с которыми часто встречаются в процессе эксплуатации 3-х полюсных электродвигателей в однофазных сетях, следует придерживаться правил:

  1. мощность двигателя, применяемого в качестве ЧП, выбирается большей, чем мощность подсоединяемого к нему электропривода;
  2. на практике преобразователи мощностью 4 кВт способны решать все существующие хозяйственные проблемы в частном доме. Можно ориентироваться на нагрузку 2-3 кВт, что приемлемо для энергосети;
  3. рабочий ток преобразователя в обычном режиме должен быть больше, чем указанно его значение в паспорте данного типа электродвигателей (иначе ЧП просто сгорит);
  4. подключение преобразователя осуществляется в строгой последовательности: первым запускается ЧП, затем 3-х полюсные потребители. Выключается оборудование в обратной последовательности.

Вывод

Сегодня не «вчерашний день», но если случится, что вам потребуется подключить трёхполюсный двигатель на 230 В, мы думаем, вы справитесь. Ведь на самом деле – все должно быть понятно. Вам понадобится обычный 1-полюсный частотный преобразователь 220-380 В.

Как из 220 Вольт сделать 380 В?

Почти все бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В. Мы, не задумываясь, включаем их в розетку и наслаждаемся работой устройств. Но иногда требуется подключить асинхронный двигатель, рассчитанный на 380 В. Для его запуска можно использовать специальную схему, которая позволяет подключать электромотор к однофазной сети, но при этом придётся смириться с потерей мощности. Можно ли однофазную сеть превратить в трехфазную и как из 220 Вольт сделать 380?

Оказывается, такая возможность есть. Существует несколько способов получить 380 В из однофазной сети. Ниже мы покажем, как это сделать, но для начала разберёмся в том, чем отличается однофазная сеть от трёхфазной.

Теория

На промышленных электростанциях генераторы вырабатывают трёхфазный ток, и повышают его напряжение до десятков и даже сотен киловольт. По линиям электропередач электричество поставляется потребителям. Но перед этим ток поступает на силовой трансформатор, который понижает напряжение до 380 В. Из распределительной подстанции электроэнергия поступает в потребительскую сеть.

В трёхфазной сети ток подаётся таким образом, что все три сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Напряжение между фазами составляет 380 В, а между фазой и нейтралью 220 В (см.рис. 1). Именно это напряжение подаётся в каждую квартиру.

Рис. 1. Структура трёхфазного тока

Так как нашей целью является получение 380 В именно из однофазной сети, то перейдём к способам преобразования 220 В на 380.

Способы получения 380 Вольт из 220

Рассмотрим основные способы преобразования 220 вольт в полноценный трёхфазный ток, напряжением 380 В:

  • с помощью электронного преобразователя напряжения;
  • путём применения трансформатора;
  • использованием трёх фаз;
  • используя трёхфазный двигатель в качестве генератора;
  • пользуясь конденсаторной схемой.
Читайте также:  Как сделать мобильную пилу своими руками

Преобразователь напряжения

Самый простой и надёжный способ преобразовать 220 В в 380 – купить электронный преобразователь напряжения. (см. рис. 2). Этот прибор часто называют инвертором. Гаджет прост в управлении и генерирует качественный трёхфазный ток. Правда, мощность инверторов не слишком большая, но её, как правило, хватает для большинства трёхфазных бытовых приборов.

Рис. 2. Преобразователь напряжения

Преобразователь хорош ещё и тем, что у него есть встроенная функция защиты от перегрузок и КЗ. А это значит, что электромотор не перегреется и не выйдет из строя в результате КЗ.

Высокое качество тока достигается благодаря принципу работы устройства. Инвертор сначала выпрямляет переменный однофазный ток, а затем генерирует трёхфазное напряжение с заданной частотой и со стандартным сдвигом фаз. При этом количество фаз может быть и больше чем 3 (с соответствующим углом сдвига).

Используя трансформатор

С помощью повышающего трансформатора можно получить какое угодно напряжение, в том числе и 380 В. Однако, если вас интересует трёхфазное напряжение, то необходим специальный трёхфазный трансформатор. преобразующий однофазный ток в трёхфазный. Такие трансформаторы есть в продаже.

Обмотки трансформатора соединены звездой или треугольником. Напряжение однофазной сети подаётся на две первичные обмотки напрямую, а на третью – через конденсатор. При этом ёмкость конденсатора подбирается из расчёта 7 мкФ на каждые 100 Вт мощности.

Обратите внимание на то, что номинальное напряжение конденсатора не должно быть ниже 400 В. Такое устройство нельзя включать без нагрузки.

Хоть мы и получим таким способом необходимые 380 В, всё равно будет наблюдаться снижение мощности электромотора (если вы планируете подключать его к трансформатору). Соответственно КПД двигателя тоже упадёт.

Использование 3-х фаз

Если вы проживаете в многоквартирном доме, то к нему уже подведено 3 фазы, которые с целью оптимального распределения нагрузок разведены по отдельным квартирам. На каждом этаже стоят распределительные щиты, откуда можно завести в квартиру недостающие две фазы. Но для этого потребуется разрешение.

При желании вы можете получить разрешение у энергоснабжающей компании или согласовать с Энергонадзором обустройство трёхфазного питания в вашей квартире. При этом потребуется установить трёхфазный счётчик электроэнергии.

Использование электродвигателя

Вы наверно знаете, что ротор обычного трёхфазного двигателя после запуска продолжает вращаться после отключения одной фазы. Оказывается, что между выводом отключенной обмотки и задействованными выводами имеется ЭДС.

Сдвиг фаз между обмотками статора зависит только от их расположения. В трёхфазном двигателе эти катушки расположены под углом 120º, а значит они обеспечивают такой же угол сдвига фаз. Это обстоятельство наталкивает на мысль, что асинхронный трёхфазный двигатель можно использовать для получения 380 вольт от обычной однофазной сети. Простая схема подключения электромотора изображена на рисунке 3. Конденсатор на схеме нужен только для запуска двигателя. После запуска его можно отключить. Конденсатор берём типа МБГО, МБГП, МБГТ или К42-4, рабочее напряжение которого должно быть не менее 600 В. Можно применить конденсатор К42-19, с рабочим напряжением минимум 250 В.

Пример подключения фазосдвигающего конденсатора см. на рис. 3.

Рис. 3. Подключение пускового конденсатора

Параметры конденсатора подбираем в зависимости от мощности мотора. Заметим, что параметры фазосдвигающего конденсатора на качество генерируемого тока не влияют. Нагрузку подключаем к обмоткам статора, согласно схеме, показанной на рис. 4.

Рис. 4. Трёхфазный ток от электромотора

Скорость вращения ротора почти не зависит от напряжения однофазной сети, так что её можно считать постоянной. Это значит, что частота трёхфазного тока при номинальных нагрузках изменяться не будет.

Следует иметь в виду то, что мощность трёхфазного двигателя, работающего от однофазной сети, падает. Соответственно, номинальная мощность трёхфазной нагрузки будет, примерно, на треть ниже, от той, которая заявлена в паспорте электромотора.

Электродвигатель в качестве генератора

Ещё один способ, позволяющий из 220 В получить 380, это создание системы двигатель-генератор. В качестве двигателя можно взять любой электромотор, работающий от сети 220 В, а в качестве генератора – доработанный трёхфазный асинхронный двигатель (схему установки смотрите на рис. 5).

Сразу заметим, что эффективность такой установки под вопросом, но получить таким способом требуемое напряжение 380 В можно. В данной схеме требуется обеспечить такую частоту вращения ротора, чтобы генератор выдавал ток с частотой, равной 50 Гц. Для этого необходимо вращать вал с угловой скоростью 1500 об/мин.

Рис. 5. Трёхфазный двигатель в качестве генератора

В домашних условиях в качестве привода можно использовать однофазный мотор от стиральной машины или другой бытовой техники. Важно только обеспечить требуемую угловую скорость вращения ротора.

Поскольку вращение вала электродвигателей работающих, например, в стиральной машине составляет около 12 – 20 тыс. об./мин., то необходимо использовать шкивы, диаметры которых соотносятся как 1 к 10. То есть, чтобы обеспечить вращение ротора генератора со скоростью 1500 об/мин. можно взять шкив, который уже смонтирован на электромоторе от пралки, а на вал трёхфазного двигателя надеть шкив, диаметром в 10 раз больше.

Выводы

Получить 380 вольт от сети 220 В возможно несколькими способами. Самым эффективным является способ применения электронного инвертора:

  • стабильные параметры тока;
  • безопасная эксплуатация;
  • обеспечение заявленной выходной мощности;
  • компактность установки.

Все выше перечисленные способы преобразования 220 Вольт в 380 работают, поэтому имеют право на существование. Но надо быть готовым к потере мощности и к трудностям по достижению других параметров тока, включая его частотные характеристики.

Трёхфазное напряжение из однофазного: схема и описание

Трёхфазное напряжение из однофазного: схема и описание изготовления расщепителя фаз.

В этой статье, мы подробно рассмотрим, как получить трехфазное напряжение 380 В из однофазного 220 В.

Сразу скажу, что эта схема использовалась ещё в 70-х годах, в те времена умельцы таким образом, подключали двигателя своих самодельных станков, так что ничего нового тут нет.

Всю схему можно подключить за 5 минут.

Например, Вам нужно запустить мощный двигатель на 3 или 4 кВт. Казалось бы, можно его подключить по классической схеме от однофазной цепи через конденсатор. Но при таком включении, теряется около 40% мощности, плюс запуск его будет тяжелым, или даже не возможным, если двигатель изначально нагружен.
Именно для таких целей применяются расщепители фаз, которые помогают равномерно распределить все значения по всем трем фазам.
С помощью них можно запитывать не только моторы и установки с трехфазными асинхронными двигателями, но и любые другие потребители, требующие трехфазное напряжение 380 В.

Итак, нам понадобится мощный электродвигатель, его мощность должна быть на 1,5 — 2 кВт больше питаемого устройства. К примеру, если нужно запитать компрессор на 3 кВт, то для схемы нужно взять более мощный двигатель на 4,5 кВт и выше. В данном примере применен мотор на 5,5 кВт.

На рисунке показана схема расщепителя фаз.

Схема работает следующим образом: однофазное напряжение подается на двигатель повышенной мощности включенный по схеме звезда. Сдвиг фаз осуществляется конденсатором (классическая схема о которой говорилось выше). А уже с него снимаем равномерное трехфазное напряжение.

Подключаем электродвигатель, а через выключатель включаем второй двигатель — нагрузку.

Запускать систему следует обязательно следующим образом. Сначала подаем напряжение от однофазной сети на мощный двигатель. Его вал свободен от нагрузки. Мотор начинает постепенно раскручиваться. Через некоторое время его обороты достигнут оптимальных. Только после этого можно включить нагрузку щелкнув пакетник.
Подключенный двигатель в роли нагрузки без проблем раскрутиться даже под нагрузкой.

Когда двигатель на 5,5 кВт раскрутился, он начнет равномерно делить всю энергию между фазами. Как только будет подключена нагрузка (3 кВт), которая в момент запуска потребляет колоссальную мощность. Всю эту нехватку энергии берет на себя мощный мотор, так как напряжение в сети на мгновение снижается, а инерция вала продолжает вращаться. Естественно, его скорость при нагрузке немного упадет. После раскрутки подключенного двигателя, скорость выражения вала мощного двигателя вернется в норму, создав плавный скачек в сети.
Если в двух словах, то двигатель в расщепителе имеет своеобразную роль трехфазного конденсатора или буфера, не допускающего резкую просадку напряжения, и равномерно распределяя сдвиги фаз по фазам без перекоса.

Эта схема была подробно описана в журнале «Радио» №11, 1970 г.

Рекомендуем посмотреть видео, где подробно показана работа этой схемы.

Генерация 3-х фазного тока в домашних условиях

Генерация 3-х фазного тока в домашних условиях

Заломили в Энергосбыте за 3-фазный счетчик по 200 баксов за килловат мощности.

Идиоты, мы их накажем за жадность и я расскажу как!
Решил поделится старыми наработками…

Вдохновленный идеями данного форума решил получить 3- фазный ток в домашних условиях.
Ислучительно для ровного запуска бетономешалки и дробилки веток.
Бензогенераторы отпадают сразу по причине шума и дороговизны.
Проблема, стоит не только в СНГ но и в штатах, там тоже любят экономить на проводах и людях, и проводят в поселок скажем ток жителей на 100или 1000 – всего одну фазу!
Начитался, благо ГуГль переводит справно)
Есть такая хитрая машина – расщепитель фаз, очень легко делается из банального асинхронника.
Низкооборотный ушастый двигатель, старой серии, разбираться на ревизию не очень захотел.
Съемник стоит денег не меряно, пока решил его в масле попарить.
Так вот, давно у меня валялся высокооборотный двигатель на 1,6 квт, – 2800 примерно обороты.
Имея ящик конденсаторов, с делением по 10 мкф, грех было не попробовать.
Запустился звездой на ура с кондером пусковым на 100 мкф.
Только греться начал чарез 5 мин. Ну тут все ясно кондер. великоват для мотора.
Добавляю на соседние обмотки емкостную компенсацию, по умной книге называется поперечная и последовательная коменсяция.
Это еще по 10 мкф кондер на остальные 2 обмотки. Всего 120 мкф получается.
Тут темнеет на улице, надо бы нагрузочку дать.
Есть у меня в мешке 3 вентилятора по 150 ватт, тоже оборотов под 2800 .
Быстренько подключаем, закрепляем на министендик из старого таврического диска, один из них, что бы не брыкнулся.
ниже выложу фото.
Жмем кнопку.
Ура ! Заработало как часы.
У меня есть независимые 3 фазы, причем легко масштабируемые!
Слава Николе Тесле, и Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольском, – фамилии то какие!
Как всегда звонок не вовремя, жене надо сумку помочь дотянуть, ночь на улице.
Вырубаю по глупому, – в спешке сразу всю схему обесточиваю.
А надо бы по умному сначала нагрузку отключить.
Пробую повторно запустить.
Точно засада.
Вентилятор нагрузки медленно вращается.
С чего бы это?
Через раз вроде запустился. Опять гудит и дергается?
Может подгорел? Или с кондерами что?
Завтра прозвоню схемку.
Но самое главное заработало все!
Теперь я могу положить и забить на всю эту полит босоту типа Чубайса, Тимошенко, Шредера, Буша, и Ким Ир Сена.
Вместе с ихними Облэнерго и Дженерал Электриками.
Да пошли они в Ж@пень.
Я в них больше не нуждаюсь!
)))
Еще раз с благодарностью .
)))

Читайте также:  Лобзиковый станок из компрессора от холодильника

Продолжения пуска расщепителя фаз.

Сначала прозвонил всю схему. Как всегда отвалился контакт, а то думал пробило обмотку! Или кондер, но все обошлось.
Сегодня решил по науке запускать!
Берем ценнейшую книгу по пуску 3-х фазников в однофазной сети. Автор Фурсов С.П.( с автографом !)
” >
Открываем стр. 45. со схемами подключения.
Смотри ка, – да тут все просто!
” >
Выбираем схему рис. 20 с поперечной и последовательной емкостной компенсацией.
Кстати на последовательном конденсаторе остался заряд, а я и забыл!
Получил пилюлю, за забывчивость – хорошо что всего 10 мкФ.
По умным формулам стр.49 вычисляем рабочую емкость (разброс 20%)
” >
Кстати довольно точно оказалось.
Сначала запускал с пуско-рабочим конденсатором 100 мкФ. он же и несет большую часть поперечной компенсации при работе.
Дополнил на одну обмотку 10 мкФ поперечной компенсации см схему рис.20. и 10 мкФ продольной компенсации.
При 10% нагрузке расщепителя вентилятором
” >
Были получены следующие параметры напряжения между проводами 297; 286; 192 вольт
Однофазное напряжение питания падало с 202 до 190 вольт.
Принял решение уменьшить пусковую, она же и рабочая, и емкость поперечной компенсации – до 60 мкФ.
Набрал батарею кондеров благо их девственный ящик имеется под рукой.
” >
Опять дополнил на одну обмотку 10 мкФ поперечной компенсации см схему рис.20. и 10 мкФ продольной компенсации.
Были получены следующие параметры напряжения между проводами 300; 242; 196 вольт, при 10% нагрузке расщепителя вентилятором
Счетчик работал в нормальном режиме. Вращался медленнее чем при 100 мкФ пусковой емкости, в первом опыте.
Решил испытать старые электролиты 1985 г.
” >
Работают!
Чем бы еще себя побаловать?
Еще больше обнаглел.
Испытываю электролиты 1969 г.
Похоже от старых телевизоров.
Работают!
” >
Двигатель запустился.
” >
На фото не показано старое ведро в качестве защитного кожуха.
Побаивался – вдруг рванут старички?
Прикупил военных вольтметров на 500 и 600 вольт.Так на всякий случай. 1986 г. Старенькие но в упаковке.
” >
Решил в это раз их не использовать, шкала мелкая.
Измерял все китайскими цифровыми клещами.
)))
Очень помогло наличие аспидной плиты – гасителя вибраций. (ржавый параллелепипед на переднем плане)
Пока она не загружена массивом и относительно легко двигается, но зато стопорит двигатели неплохо.
Все же там по 2800 об/мин.
С благодарностью всем за советы вдохновившим меня на эти опыты.
Особенно Вжик, Адепт и Сергей Викторович !
” >
Отличная получилась лабораторная работа на 3 часа вечернего времени.
Главное практика подтвердила теорию.
)))
И самое главное ребята не экономьте на заземлении.
380 вольт ведь получаем из 220!
А это гораздо опасней!

Как получить три фазы из одной

Универсальный преобразователь однофазного тока в трёхфазный

В статье освещаются вопросы эксплуатации трёхфазных асинхронных двигателей в однофазных сетях. Предлагаемое устройство позволяет снять все проблемы, возникающие при этом.

В настоящее время многих любителей конструирования, владельцев личных подсобных хозяйств интересуют вопросы применения трёхфазных асинхронных двигателей в однофазной сети. Асинхронные двигатели конструктивно очень просты и неприхотливы в эксплуатации, что и обеспечивает их наибольшее распространение среди потребителей. Вместе с тем, эксплуатация трёхфазных двигателей в однофазной сети связана с рядом трудностей. Как известно из курса электротехники, трёхфазный переменный электрический ток порождает вращающееся магнитное поле, которое создаёт вращающий момент на валу электродвигателя. Однофазный ток создаёт пульсирующее поле, не способное привести ротор двигателя во вращение – такой ток необходимо преобразовать в многофазный и только потом подавать на электродвигатель. На сегодня известно большое количество способов преобразования однофазного тока в многофазный, но все они, как правило, имеют ряд недостатков:

– трудно получить “чистый” трёхфазный ток (добиться разности фаз 120° между фазами). В большинстве случаев получают двухфазный ток с разностью фаз Δφ=90°. Эксплуатация на таком токе ведет к значительной потере мощности электродвигателя. Теоретически, такие потери составляют 30-40%, в реальности – значительно больше (50-60%). Например, от трёхфазного электродвигателя мощностью 2 кВт в однофазной сети может остаться 800 Вт;
– преобразователи однофазного тока не обладают универсальностью. Они создаются под конкретный электродвигатель, имеют ограничения по мощности и т. д. Вместе с тем, существуют определённые типы трёхфазных электродвигателей, которые не запускаются в однофазной сети всеми известными методами (см. Адаменко А.и д.р. Однофазные конденсаторные электродвигатели. Сб. “В помощь радиолюбителю”, 1975, № 49, с.69-77);
– наличие реактивных элементов (как правило, конденсаторов) для пуска и работы электродвигателя создает целый ряд эксплуатационных неудобств, делает конструкцию громоздкой и не всегда безопасной в быту и т.д.

Предлагаемый универсальный преобразователь однофазного тока в трёхфазный, построенный на базе обычного трёхфазного электромотора, полностью лишён этих недостатков:
– способен вырабатывать “полноценный” трёхфазный ток, в т.ч. напряжением 380 В;
– нет потерь в мощности двигателя;
– пригоден для любого типа электродвигателей и любой мощности (мощность ограничена возможностями электросети в пределах 7 кВт);
– конструктивно очень прост. Человек, владеющий навыками электротехники в объёме средней школы, сделает его в течение 1-2 часов. Для – его построения требуется трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 3-4 кВт, один конденсатор ёмкостью 40-60 мкФ и набор монтажного провода. Трёхфазный двигатель никакой переделки не требует;

– собственное потребление энергии минимально. Преобразователь автора этой статьи мощностью 4 кВт потребляет на холостом ходу примерно 200 Вт.

Рассмотрим основные принципы, положенные в основу работы преобразователя. Для этого вспомним устройство и работу синхронного генератора трёхфазного тока. Он состоит из ротора и статора. Три статорных обмотки сдвинуты в пространстве на угол 120°. С помощью внешнего источника энергии ротор генератора приводится во вращение, и его изменяющийся магнитный поток наводит в обмотках статора ЭДС индукции. Если обмотки статора соединить с потребителем, в цепи появится трёхфазный электрический ток. Для получения однофазного тока используют выводы от одной статорной обмотки трёхфазного генератора. Такой ток, чаще всего, используют для бытовых нужд и личного потребления.

Попробуем теперь, имея одну фазу, восстановить оставшиеся две. Возьмём обычный трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. У него также имеются ротор и три статорные обмотки, сдвинутые в пространстве на угол 120°. Подадим на одну из обмоток однофазный ток. По указанным выше причинам, ротор такого двигателя не сможет сам начать вращение. Но, если посторонней силой, сообщить ему первоначальный вращающийся момент, то он будет вращаться дальше за счёт переменного однофазного напряжения в одной обмотке. (Строгое научное объяснение этого факта я опускаю, т.к. оно широко известно из курса электротехники). Вращающийся ротор своим магнитным потоком навёдет ЭДС индукции в двух других статорных обмотках, т.е. восстановит недостающие две фазы. Таким образом, мы получим что-то вроде вращающегося трёхфазного трансформатора. Одна из обмоток двигателя, на которую подаётся переменный однофазный ток из сети, становится возбуждающей обмоткой, формирующей магнитное поле вращающегося ротора, а он, в свою очередь, возбуждает переменное напряжение в оставшихся обмотках.

Полученное напряжение будет трёхфазным, т.к. это обусловлено самой конструкцией электродвигателя. Напряжение на двух оставшихся обмотках будет несколько меньше напряжения на возбуждающей обмотке (за счёт потерь при преобразовании). Эта разница составляет, примерно 10-15 В и определяется конструктивными особенностями электродвигателя. Блок-схема универсального преобразователя показана на рис.1.

Как заставить ротор преобразователя вращаться от однофазного напряжения? Таких способов существует несколько. Я рекомендую использовать широко распространённую схему с пусковым конденсатором (см. рис.2).

Рис.2 Схема универсального преобразователя.

Ёмкость конденсатора Сп может быть небольшой, т.к. ротор асинхронного преобразователя приводится во вращение без механической нагрузки на валу. Для преобразователя, построенного на базе асинхронного электродвигателя мощностью 4 кВт (авторский вариант) достаточно конденсатора Сп=60 мкФ. Эксперименты, проведённые с таким преобразователем, дали хорошие результаты, но, вместе с тем, были выявлены некоторые недостатки:
– напряжение 380 В является очень опасным для жизни человека. Чтобы снизить вероятность ЧП, в быту, желательно, использовать линейное напряжение 220 В;
– собственное потребление электроэнергии преобразователем было значительным. Это снижало КПД устройства, особенно в режиме “холостого хода”.

Дальнейшая модернизация конструкции позволила избавиться от этих недостатков. Так, в качестве преобразователя автор применял асинхронный 4-киловаттный электродвигатель с 6-полюсной статорной обмоткой (т.н. “тысячник “). Его обмотки включены “звездой” и рассчитаны на линейное напряжение 380 В. Я же подключал их к 220 В (т.е. между “фазой” и “нулём” двигателя было 127 В). Такое подключение показано на рис.3.

Рис.3 Схема преобразователя на “трёхфазное” линейное напряжение 220 В.

Обычно, пусковой конденсатор Сп отключается после того, как преобразователь начнёт работать, но можно и не отключать, т.к. его влияние на работу устройства, в целом, минимально. Легко заметить, что в данном случае получилась “несимметричная звезда” Преобразователь вырабатывает: “фаза” + “фаза” + “ноль”. Я такой ток называю “квазитрёхфазный” т.е. “похожий на трёхфазный ток” (см. рис.4).

Рис.4 Векторные диаграммы напряжений вырабатываемые преобразователем.

И, действительно, достоинств у него оказалось не меньше, чем у обычного трёхфазного тока. Он также порождает вращающееся магнитное поле. А, т.к. “рождён” он трёхфазным асинхронным двигателем, то идеально подходит в качестве рабочего тока для трёхфазных асинхронных двигателей. Кроме всего прочего, удалось снизить линейное напряжение до 220 В, а также собственное энергопотребление довести до 200 Вт. Все потребители, подключаемые к такому преобразователю, можно включать как “звездой”, так и “треугольником” рис.5.

Рис.5 Подключение потребителей к преобразователю.

С целью повышения эффективности отдачи преобразователя, можно дополнить его автотрансформатором соответствующей мощности, который включается после преобразователя в одну из фаз. Если у автотрансформатора сделать несколько отводов, то напряжение на какой-либо фазе можно менять, а, стало быть, регулировать мощность подключаемых к преобразователю электромоторов, что хорошо экономит электроэнергию. Например, установленный на крупорушке однокиловаттный трёхфазный электродвигатель, я использую на полную мощность только при помоле твёрдых семян (кукурузы и гороха), а для помола ячменя и пшеницы достаточно 400-500 Вт. Автотрансформатор торроидального типа мощностью ≈5 кВт на статорном железе от сгоревшего электродвигателя мощностью 10 кВт. Обмотка автотрансформатора содержит около 300 витков провода ПЭТВ Ø 2,12 мм с 10 отводами (после каждых 30 витков – отвод). При необходимости, количество витков автотрансформатора можно уточнить по формуле:
W=220·45/S

где S=а×в, (S, см2). (см рис.6).

Чтобы извлечь магнитопровод из корпуса статора, его надо разбить и удалить сгоревшую обмотку. Получится чистый магнитопровод. Его обматывают куском ткани (мешковиной), пропитанной эпоксидным клеем или лаком. Когда клей высохнет, можно наматывать обмотку автотрансформатора. Её мотают в несколько слоёв, равномерно распределяя по всему магнитопроводу. Верхний слой также покрывается тканью, пропитанной слоем эпоксидной смолы. Такая технология обеспечивает надёжную защиту от влаги и достаточную механическую прочность. Конечная схема преобразователя выглядит следующим образом (рис.7).

Рис.7 Схема преобразователя с автотрансформатором.

Читайте также:  Недорогая направляющая для ручной циркулярной пилы своими руками

Хочу добавить, что мой преобразователь используется в личном хозяйстве около 12 лет. От него работают трёхфазные потребители:
– электропилорама, мощностью 2,8 кВт;
– крупорушка, мощностью 1 кВт;
– электроточило, мощностью 400 Вт.
Такой же преобразователь я помог сделать своему коллеге по работе. У него безупречно функционируют трёхфазные:
– электрический бур, мощностью 1 кВт;
– малогабаритная бетономешалка, мощностью 500 Вт;
– крупорушка, мощностью 1,2 кВт;
– электрофуганок, мощностью 0,6 кВт.

Разумеется, трёхфазные электродвигатели от однофазной сети будут потреблять при работе через преобразователь ровно столько энергии, сколько написано в их паспорте (закон сохранения энергии не обманешь!).

В заключение хочу дать несколько практических советов для тех, кто захочет повторить конструкцию преобразователя (и навсегда забыть обо всех проблемах, связанных с эксплуатацией трёхфазных электродвигателей в однофазных сетях):

Мощность электродвигателя, используемого в качестве преобразователя, должна быть больше мощности подключаемого к нему электропривода. Например, если в преобразователе используется электродвигатель мощностью 4 кВт, то мощность подключаемых электродвигателей должна быть меньше или равной 3 кВт;

Практика показала, что преобразователь мощностью 4 кВт может решить все “проблемы” личного хозяйства. К тому же нагрузка на сеть в пределах 2-3 кВт является вполне приемлемой;

Ток, потребляемый преобразователем в рабочем режиме не должен превышать значений паспортного тока для данного типа электродвигателей (в противном случае преобразователь может сгореть);

В качестве электродвигателей-преобразователей лучше использовать “тихоходные” электромоторы (синхронная частота вращения 1000 об/мин и меньше). Они очень легко запускаются, и кратность пускового тока к рабочему у них, как правило, меньше, чем у высокооборотных, а стало быть “мягче” нагрузка на сеть.

Порядок работы с преобразователем должен быть такой: первым запускается преобразователь, затем потребители трёхфазного тока. Выключение осуществляется в обратной последовательности.

В качестве пускового конденсатора Сп можно применять конденсаторы типа МБГО, МБГП, МБГТ, К-42-4 и др. на рабочее напряжение не менее 600 В. Применять электролитические конденсаторы не желательно. Ёмкость пускового конденсатора Сп определяется мощностью преобразователя. Для 4-киловаттных преобразователей она примерно равна 60-80 мкФ Её подбирают экспериментально, начиная с верхней границы:
Сп=2800·Iф/Uс,
где Iф–номинальный фазный ток преобразователя, А,
Uс–напряжение однофазной сети, В.

Литература: Прищеп Л. Г. Учебник сельского электрика. М.: Агропромиздат, 1986.
Бирюков С. Три фазы – без потери мощности.- Радио, 2000, № 7, с. 37–39
Адаменко А. и д.р. Однофазные конденсаторные электродвигатели. Сборник “В помощь радиолюбителю”, 1975, № 49, с.69–77.
В. Клейменов. Электродвигатель – преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. Радио, 2002, № 1, с.28.
Гуров С. Трехфазное напряжение – это очень просто.- Радио, 2002, № 1, с.29

Статья опубликована в журнале “Сделай сам” 2003, № 4, с.90 – 94.

Три фазы — из одной

Этот преобразователь разработан автором для питания маломощного трёхфазного электродвигателя в приводе диска рекордера механической звукозаписи. Он обеспечивает три фиксированные частоты вращения диска – 33 1/3, 45 и 78 об/мин. С небольшими переделками преобразователь можно использовать для питания трёхфазных и двухфазных асинхронных электродвигателей мощностью до 1000 Вт как с постоянной, так и с регулируемой частотой вращения.

Регулирование частоты вращения асинхронных электродвигателей возможно только изменением частоты питающего напряжения. Но при снижении частоты необходимо пропорционально уменьшать питающее напряжение во избежание перегрева обмоток и, наоборот, с ростом частоты повышать напряжение для поддержания мощности на валу.

В устройстве [1] применён регулируемый автотрансформатор (ЛАТР), с его помощью изменяется напряжение, от которого зависит амплитуда прямоугольных импульсов заданной частоты, подаваемых на обмотки двигателя. В устройстве [2] амплитуда этих импульсов остаётся постоянной, но изменяется их скважность, что тоже приводит к нужному результату. Недостаток первого устройства – громоздкий автотрансформатор, а второго – слишком сложная схема.

В предлагаемом вниманию читателей преобразователе однофазного сетевого напряжения в трёхфазное, подаваемое на двигатель, указанные недостатки устранены. Он содержит регулируемый симистором выпрямитель и простую цифровую часть, вырабатывающую три последовательности симметричных прямоугольных импульсов, взаимно сдвинутых по фазе на 120 о . Схема устройства изображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема устройства

Регулируемый выпрямитель представляет собой, по существу, обычный симисторный регулятор, работающий на диодный выпрямительный мост со сглаживающим выпрямленное напряжение конденсатором. Он состоит из силового симистора VS2, симметричного динистора VS1 с пороговым напряжением 32 В, конденсаторов C2, C4, C6, C8. Переключателем SA1.2 выбирают один из трёх резисторов R7-R9, образующих с конденсатором C2 фазосдвигающую цепь, задерживающую момент открывания симистора относительно начала каждого полупериода. Точный расчёт сопротивления этих резисторов затруднён, поэтому они подобраны экспериментально в процессе налаживания преобразователя. От задержки открывания симистора зависит напряжение, до которого заряжаются конденсаторы C4 и C6. Этим напряжением питают мощные ключи на полевых транзисторах VT1-VT6, формирующие выходное трёхфазное напряжение.

Демпфирующая цепь C8R11 снижает коммутационные помехи. А для того чтобы помехи не проникали в питающую сеть, преобразователь подключён к ней через фильтр Z1 DL-6DX1. Он состоит из двухобмоточного дросселя, нескольких конденсаторов и резистора, через который конденсаторы разряжаются после отключения устройства от сети. Для правильной работы фильтра его корпус должен быть заземлён – соединён с третьим контактом сетевой розетки.

Резистор R6 предотвращает повреждение элементов выпрямителя в момент его включения в сеть. Дело в том, что в этот момент конденсаторы C4 и C6 ещё не заряжены. Импульс их зарядного тока, если его амплитуду ничем не ограничить, может вывести из строя либо диоды выпрямительного моста VD1, либо симистор VS2. Резистор R6 ограничивает амплитуду этого импульса приблизительно до 40 А, допустимых для диодного моста и симистора.

Конечно, для ограничения тока можно было применить терморезистор с большим отрицательным ТКС, но подходящих терморезисторов в продаже не нашлось, хотя в каталогах производителей они имеются. Поэтому в качестве R6 применён проволочный резистор С5-35В-7,5 Вт (ПЭВ-7,5). Не стоит заменять его импортным проволочным резистором. Например, резистор фирмы Uni-Ohm сопротивлением 5 Ом и мощностью 5 Вт при включении устройства в сеть мгновенно сгорает.

Разборка этого резистора показала, что в нём на керамический каркас размером с резистор МЛТ-0,5 намотан короткий отрезок чрезвычайно тонкого высокоомного провода, выдерживающего ток не более 2. 3 А. Рассеивание постоянной мощности, равной номинальной, обеспечено хорошим отводом выделяемого проводом тепла через внешнюю керамическую оболочку резистора и её заполнитель. Но кратковременную перегрузку во много раз такой резистор выдержать не может.

Резистор R2 нужен для правильной работы симистора VS2. Как известно, чтобы симистор закрылся, разность потенциалов между его электродами 1 и 2 должна стать нулевой. Однако этого не происходит при работе симистора на выпрямительный мост со сглаживающим конденсатором большой ёмкости. Этот эффект и устраняет резистор R2. Его сопротивление может находиться в широких пределах, но при слишком большом его значении симистор перестаёт закрываться в конце каждого полупериода.

Цифровая часть устройства состоит из задающего генератора на микросхеме DA1, распределителя импульсов на счётчике Джонсона DD1, формирователя трёхфазной импульсной последовательности на элементах 3ИЛИ микросхемы DD2, трёх драйверов полумоста DA3-DA5 и шести ключей на полевых транзисторах VT1-VT6, образующих трёхфазный мост.

Частота генерируемых микросхемой XR2206CP (DA1) импульсов определяется простой зависимостью

где R – сумма сопротивления постоянного резистора (одного из R3-R5, выбранного переключателем SA1.1, спаренным с SA1.2) и введённого сопротивления переменного резистора R1. Следует иметь в виду, что эта частота должна в шесть раз превышать частоту выходного трёхфазного напряжения.

В рекордере для механической звукозаписи диск должен иметь три фиксированные скорости вращения – 78, 45 и 33 1/3 об/мин, а для этого с учётом передаточного числа механизма его двигатель нужно питать трёхфазным напряжением частотой соответственно 18,52, 10,68 и 7,917 Гц. Частота задающего генератора преобразователя должна быть в шесть раз выше этих значений – 111,2, 64,1 и 47,5 Гц. Именно для этих частот на схеме указаны номиналы резисторов R3-R5 (из стандартного ряда E96). При этом учтено, что последовательно с ними включается переменный резистор R1, сопротивление которого в среднем положении – 3,4 кОм. С его помощью точно устанавливают частоту вращения диска по стробоскопическим меткам на ободе.

Диоды VD3-VD5 совместно с конденсаторами C10-C12 образуют бутстрепные цепи для питания драйверов “верхних” ключевых полевых транзисторов трёхфазного моста, а резисторы R12-R17 ограничивают импульсный ток затворов транзисторов VT1-VT6. Дело в том, что мощные полевые транзисторы имеют входную ёмкость, исчисляемую тысячами пикофарад. Для предотвращения очень большого тока перезарядки этой ёмкости и служат упомянутые резисторы. Для эффективного ограничения тока сопротивление этих резисторов должно быть как можно больше, но чрезмерное увеличение затягивает процессы переключения транзисторов, что приводит к бесполезному расходу мощности на их нагрев.

Мощность, которую преобразователь может отдать в нагрузку, определяется мощностью выпрямителя и качеством отвода тепла от транзисторов VT1-VT6. В описываемой конструкции был применён теплоотвод от процессора “Пентиум”, способный рассеять при обдуве мощность около 30 Вт. Это значит, что в нагрузку может быть передана мощность до 1000 Вт.

Подбирая номиналы элементов, от которых зависит частота задающего генератора, частоту генерируемого напряжения можно изменять в широких пределах, ограниченных только возможностями питаемого двигателя. Кроме того, для каждого значения частоты необходимо установить оптимальное напряжение питания двигателя, подбирая резистор фазосдвигающей цепи симисторного регулятора такого сопротивления, при котором двигатель работает не перегреваясь.

Внешний вид собранного преобразователя показан на рис. 2. Так как элементы преобразователя гальванически связаны с сетью 230 В, при работе с ним следует соблюдать меры электробезопасности, прочитать о которых можно в [3].

Рис. 2. Внешний вид собранного преобразователя

При отсутствии микросхемы функционального генератора XR2206CP задающий генератор можно построить по типовой схеме на интегральном таймере NE555 или его отечественном аналоге КР1006ВИ1. Вместо микросхемы CD4075BE можно установить К561ЛЕ10 (три элемента 3ИЛИ-НЕ). К сожалению, отечественного аналога драйвера IR2111 не существует.

По описанному принципу несложно построить не только трёхфазный, но и двухфазный преобразователь. Достаточно изменить схему формирователя импульсных последовательностей согласно рис. 3. Элемент микросхемы DD2.3, микросхема DA5, транзисторы VT5 и VT6 и связанные с ними компоненты в этом случае не используются.

Рис. 3. Изменённая схема формирователя импульсных последовательностей

Примечание. Подборку резисторов R7-R9 в симисторном регуляторе удобно производить, включив амперметр постоянного тока в цепь нагрузки регулируемого выпрямителя. Ток, потребляемый от выпрямителя, при любой частоте вращения вала двигателя не должен отличаться более чем на 10 % от его значения при номинальном по частоте и напряжению режиме работы двигателя.

1. Мурадханян Э. Управляемый инвертор для питания трёхфазного двигателя. – Радио, 2004, № 12, с. 37, 38.

2. Калашник В., Черемисинова Н. Преобразователь однофазного напряжения в трёхфазное. – Радио, 2009, № 3, с. 31-34.

3. Осторожно! Электрический ток! – Радио, 2015, № 5, с. 54.

Автор: В. Хиценко, г. Санкт-Петербург

Мнения читателей
  • Александр / 05.05.2016 – 19:59
    Добавте пожалуйста структурную схему.очень нужно

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

Ссылка на основную публикацию