Трифазну напругу з 220V
Трифазну напругу з однофазного за допомогою електродвигуна, що виконує функції генератора
Трифазні електродвигуни в побуті і аматорській практиці приводять в дію самі різні механізми - циркулярну пилку, електрорубанок, вентилятор, свердлильний верстат, насос. Для харчування таких двигунів від однофазної мережі застосовують різні ємнісні або індуктивно-ємнісні фазосдвигающие ланцюга. Непогано було б мати одну таку ланцюг для всіх двигунів, але зробити це не дозволяє необхідність змінювати параметри її елементів залежно від потужності і схеми з'єднання обмоток двигуна. Є інший вихід - отримати трифазну напругу з однофазного за допомогою електродвигуна, що виконує функції генератора.
Відомо, що будь-яка електрична машина оборотна. Генератор може служити двигуном, і навпаки. Ротор звичайного асинхронного електродвигуна після випадкового відключення однієї з обмоток продовжує обертатися, причому між висновками відключеною обмотки є ЕРС. Це явище підштовхнуло до думки використовувати трифазний асинхронний електродвигун для перетворення однофазного напруги в трифазне. Під дією магнітного поля статора в короткозамкненою обмотці ротора асинхронного двигуна протікають струми, що перетворюють ротор в електромагніт з явно вираженими полюсами, індукуючий напруга синусоїдальної форми в обмотках статора, в тому числі не підключених до мережі.
Зрушення фаз між синусоїда в різних обмотках залежить тільки від розташування останніх на статорі і в трифазному двигуні в точності дорівнює 120 град. Основна умова перетворення асинхронного електродвигуна в перетворювач числа фаз - обертовий ротор. Тому його слід попередньо розкрутити, наприклад, за допомогою звичайного фазосдвигающей конденсатора, ємність якого розраховують за формулою
К = 2800 якщо обмотки двигуна з'єднані зіркою, або
4800, якщо - трикутником,
Iф - номінальний фазний струм електродвигуна, A,
U - напруга однофазної мережі, В.
Можна застосовувати конденсатори МБГО, МБГП. МБГТ К42-4 на робочу напругу не менше 600 В або МБГЧ. К42-19 на напругу не менше 250 В
Конденсатор потрібен тільки для пуску двигуна-генератора потім його ланцюг розривають причому ротор продовжує обертатися Тому ємність фазосдвигающей конденсатора не впливає на якість генерованого трифазного напруги. До обмоткам статора можна підключити трифазну навантаження. Якщо її немає енергія живильної мережі витрачається лише на подолання тертя в підшипниках ротора (крім традиційних втрат в міді і залозі) тому ККД перетворювача досить великий.
В якості перетворювачів числа фаз було випробувано кілька різних електродвигунів. Ті з них обмотки яких з'єднані зіркою з висновком від загальної точки (нейтраллю) підключали за схемою показаної на рис.1.
У разі з'єднання обмоток зіркою без нейтралі або трикутником застосовували схеми показання відповідно на рис.2 і 3.
У всіх випадках двигун запускали натиснувши на кнопку SB1 і утримуючи її протягом 1 - 5 с, поки частота обертання ротора не досягне номінальної. Потім замикали вимикач SA1 а кнопка відпускали. Результати випробувань наведені в таблиці. Індекси в позначеннях напружень відповідають номерам контактів розетки Х2 (див рис 1-3), між якими їх вимірювали. Швидкість обертання ротора двигуна-генератора мало залежить від напруги живильної однофазної мережі. Генеруються напруги пропорційні мережному але помітно менше його що обумовлено втратами енергії на намагнічування і створення обертального моменту компенсуючого механічні втрати в підшипниках.
Знижена номінальна частота обертання двигуна АОЛ-22-4 вказує на його чотириполюсні виконання (інші двигуни - двополюсний). Проте він успішно працює в якості перетворювача. Під навантаженням фазні і лінійні напруги змінювалися на 2-5%, зрушення фаз між ними - на 5-6 град. До двигуна АОЛ2 як навантаження підключали різні трифазні електродвигуни двох - і чотириполюсним виконання з обмотками, з'єднаними як зіркою, так і трикутником:
- АОЛ-011-2 потужністю 80 Вт (привід точильного каменю);
- УАД-32Ф потужністю 120 Вт (привід вентилятора);
- А08 потужністю 1,5 кВт (привід деревообробного верстата).
Під навантаженням фазні і лінійні напруги змінювалися на 2. 5%, зрушення фаз між ними - на 5. 6 град.
Трифазної напруги - ЦЕ ДУЖЕ ПРОСТО
С. ГУРОВ, с. Іллінка Ростовської обл.
Спробуємо, маючи однофазне змінну напругу, отримати дві відсутні фази. Візьмемо звичайний трифазний асинхронний електродвигун з короткозамкненим ротором, у якого так само, як і у генератора, є ротор і три статорні обмотки, зсунуті в просторі на кут 120 град. Подамо на одну з обмоток однофазну напругу. Ротор двигуна не зможе самостійно почати обертання. Йому необхідно будь-яким способом дати початковий поштовх. Далі він буде обертатися за рахунок взаємодії з магнітним полем однієї обмотки статора. Магнітний потік ротора наведе ЕРС індукції в двох інших статорних обмотках, т. Е. Відсутні фази будуть відновлені.
Один з недоліків такого перетворювача - неоднакові фазні напруги (див. Таблицю в попередній статті - ред.), Що призводить до зниження ККД самого перетворювача і двигуна-навантаження. Якщо доповнити пристрій автотрансформатором відповідної потужності, включивши його, як показано на малюнку. можна домогтися приблизного рівності фазних напруг, перемикаючи відводи. Як муздрамтеатру автотрансформатора був використаний статор несправного електродвигуна потужністю 17 кВт. Обмотка - 400 витків емальованого дроту перетином 4. 6 мм 2 з відводами після кожних 40 витків.
На закінчення кілька практичних порад. Як електродвигунів-перетворювачів краще використовувати "тихохідні" двигуни (1000 хв -1 і менше). Вони дуже легко запускаються, ставлення пускового струму до робочого у них набагато менше, ніж у двигунів з частотою обертання 3000 хв -1. а отже, "м'якше" навантаження на мережу. Потужність двигуна, використовуваного в якості перетворювача, повинна бути більше, ніж підключається до нього електроприводу. Наприклад, якщо перетворювачем служить двигун на 4 кВт, потужність навантаження не повинна перевищувати 3 кВт. Першим завжди слід запускати перетворювач, а потім підключати до нього споживачі трифазного струму. Вимикають установку у зворотній послідовності.
Двигун 5 кВт підключив до двиг 6 кВт працює як преобразователь.Для зменшення струму компенсував реактивну потужність конденсатором.І тепер пилю деревину 15см толщіной.Рабочій ток всієї системи 15а, холостий хід самого преобразователя150ват.Завожу перетворювач шмиргалкой і не вимикаю весь день.
У статті висвітлюються питання експлуатації трифазних асинхронних двигунів в однофазних мережах. Пропонований пристрій дозволяє зняти всі проблеми, що виникають при цьому.
Рис.1 Блок-схема універсального перетворювача.
Як змусити ротор перетворювача обертатися від однофазного напруги? Таких способів існує декілька. Я рекомендую використовувати широко поширену схему з пусковим конденсатором (див. Рис.2 і рис.2б).
Рис.2а Схема універсального перетворювача.
Рис.2б Схема універсального перетворювача.
Рис.3 Схема перетворювача на "трифазне" лінійна напруга 220 В.
Зазвичай, пусковий конденсатор Сп відключається після того, як перетворювач почне працювати, але можна і не відключати, тому що його вплив на роботу пристрою, в цілому, мінімально. Легко помітити, що в даному випадку вийшла "несиметрична зірка" Перетворювач виробляє: "фаза" + "фаза" + "нуль". Я такий струм називаю "квазітрёхфазний" тобто "Схожий на трифазний струм" (див. Рис.4).
Рис.4 Векторні діаграми напруг виробляються перетворювачем.
І, дійсно, достоїнств у нього виявилося не менше, ніж у звичайного трифазного струму. Він також породжує обертове магнітне поле. А, тому що "Народжений" він трифазним асинхронним двигуном, то ідеально підходить в якості робочого струму для трифазних асинхронних двигунів. Крім усього іншого, вдалося знизити лінійну напругу до 220 В, а також власне енергоспоживання довести до 200 Вт. Всі споживачі, які підключаються до такого перетворювача, можна включати як "зіркою", так і "трикутником" рис.5.
Рис.5 Підключення споживачів до перетворювача.
З метою підвищення ефективності віддачі перетворювача, можна доповнити його автотрансформатором відповідної потужності, який включається після перетворювача в одну з фаз. Якщо у автотрансформатора зробити кілька відводів, то напруга на будь-якої фазі можна міняти, а, отже, регулювати потужність підключаються до перетворювача електромоторів, що добре економить електроенергію. Наприклад, встановлений на крупорушці однокіловаттний трифазний електродвигун, я використовую на повну потужність тільки при помелі твердих насіння (кукурудзи і гороху), а для помелу ячменю і пшениці досить 400-500 Вт. Автотрансформатор тороідальний типу потужністю ≈5 кВт на обмотки залозі від згорілого електродвигуна потужністю 10 кВт. Обмотка автотрансформатора містить близько 300 витків дроту ПЕТВ Ø 2,12 мм з 10 відводами (після кожних 30 витків - відведення). При необхідності, кількість витків автотрансформатора можна уточнити за формулою:
де S = а × в, (S, см2). (Див рис.6).
Щоб витягти муздрамтеатр з корпусу статора, його треба розбити і видалити згорілу обмотку. Вийде чистий муздрамтеатр. Його обмотують шматком тканини (мішковиною), просоченої епоксидним клеєм або лаком. Коли клей висохне, можна намотувати обмотку автотрансформатора. Її мотають в кілька шарів, рівномірно розподіляючи по всьому магнітопроводу. Верхній шар також покривається тканиною, просоченою шаром епоксидної смоли. Така технологія забезпечує надійний захист від вологи і достатню механічну міцність. Кінцева схема перетворювача виглядає наступним чином (рис.7).
Рис.7 Схема перетворювача з автотрансформатором.
Хочу додати, що мій перетворювач використовується в особистому господарстві близько 12 років. Від нього працюють трифазні споживачі:
- електропілорама, потужністю 2,8 кВт;
- крупорушка, потужністю 1 кВт;
- Електроточило, потужністю 400 Вт.
Такий же перетворювач я допоміг зробити своєму колезі по роботі. У нього бездоганно функціонують трифазні:
- електричний бур, потужністю 1 кВт;
- малогабаритна бетономішалка, потужністю 500 Вт;
- крупорушка, потужністю 1,2 кВт;
- електрофуганок, потужністю 0,6 кВт.
Зрозуміло, трифазні електродвигуни від однофазної мережі будуть споживати при роботі через перетворювач рівно стільки енергії, скільки написано в їх паспорті (закон збереження енергії не обдуриш!).
На закінчення хочу дати кілька практичних порад для тих, хто захоче повторити конструкцію перетворювача (і назавжди забути про всі проблеми, пов'язані з експлуатацією трифазних електродвигунів в однофазних мережах):
- Потужність електродвигуна, використовуваного в якості перетворювача, повинна бути більше потужності підключається до нього електроприводу. Наприклад, якщо в перетворювачі використовується електродвигун потужністю 4 кВт, то потужність підключаються електродвигунів повинна бути менше або дорівнює 3 кВт;
- Практика показала, що перетворювач потужністю 4 кВт може вирішити все "проблеми" особистого господарства. До того ж навантаження на мережу в межах 2-3 кВт є цілком прийнятною;
- Струм, споживаний перетворювачем в робочому режимі не повинен перевищувати значень паспортного струму для даного типу електродвигунів (в іншому випадку перетворювач може згоріти);
- Як електродвигунів-перетворювачів краще використовувати "тихохідні" електромотори (синхронна частота обертання 1000 об / хв і менше). Вони дуже легко запускаються, і кратність пускового струму до робочого у них, як правило, менше, ніж у високооборотних, а отже "м'якше" навантаження на мережу.
- Порядок роботи з перетворювачем повинен бути такий: першим запускається перетворювач, потім споживачі трифазного струму. Вимкнення здійснюється в зворотній послідовності.