Преобразователь трехфазного тока в однофазный: Преобразователь трехфазного напряжения в однофазное повышенной частоты — SU 997199

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

• Низкий уровень качества;
• Сложная конструкция;
• Высокая себестоимость;
• Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

• Однофазные;
• Трёхфазные;
• Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

• Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
• Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
• Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

• Общепромышленная;
• Векторное преобразование частоты;
• Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
• Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
2. Силового импульсного инвентора;
3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

• Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
• Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

• Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

• Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

• Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
• Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
• Дробилках, мельницах, мешалках;
• Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
• Лифтовых установок;
• Разнотипных центрифуг;
• Производственных линий, создающих ленточные материалы;
• Кранового и эскалаторного оборудования;
• Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
• Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

• Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
• Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
• Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
• Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

• Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
• Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
• Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
• Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу “треугольник”.

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

• Сечения определённых типов;
• Провода определённых типов;
• Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

• Реактор ПТ;
• Тормозной блок;
• Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W – предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51

Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

• Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
• Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
• Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
• Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
• По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

• Низкий уровень качества;
• Сложная конструкция;
• Высокая себестоимость;
• Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

• Однофазные;
• Трёхфазные;
• Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

• Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
• Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
• Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

• Общепромышленная;
• Векторное преобразование частоты;
• Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
• Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
2. Силового импульсного инвентора;
3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

• Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
• Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

• Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

• Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

• Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
• Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
• Дробилках, мельницах, мешалках;
• Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
• Лифтовых установок;
• Разнотипных центрифуг;
• Производственных линий, создающих ленточные материалы;
• Кранового и эскалаторного оборудования;
• Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
• Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

• Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
• Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
• Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
• Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

• Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
• Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
• Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
• Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу “треугольник”.

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

• Сечения определённых типов;
• Провода определённых типов;
• Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

• Реактор ПТ;
• Тормозной блок;
• Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W – предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51

Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

• Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
• Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
• Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
• Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
• По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

• Низкий уровень качества;
• Сложная конструкция;
• Высокая себестоимость;
• Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

• Однофазные;
• Трёхфазные;
• Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

• Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
• Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
• Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

• Общепромышленная;
• Векторное преобразование частоты;
• Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
• Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
2. Силового импульсного инвентора;
3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

• Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
• Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

• Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

• Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

• Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
• Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
• Дробилках, мельницах, мешалках;
• Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
• Лифтовых установок;
• Разнотипных центрифуг;
• Производственных линий, создающих ленточные материалы;
• Кранового и эскалаторного оборудования;
• Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
• Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

• Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
• Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
• Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
• Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

• Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
• Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
• Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
• Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу “треугольник”.

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

• Сечения определённых типов;
• Провода определённых типов;
• Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

• Реактор ПТ;
• Тормозной блок;
• Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W – предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51

Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

• Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
• Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
• Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
• Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
• По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Преобразователь трехфазного переменного напряжения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение той же частоты с равномерной и произвольной по величине нагрузкой фаз питающей сети, с целью применения, например, для электрификации железных дорог на переменном токе, электропитания осветительных сетей, однофазных нагрузок различного характера и назначения. Преобразователь трехфазного переменного напряжения содержит источник трехфазного переменного напряжения, например трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом и подключена к фазным и нулевому входному выводам, а вторичная – в «звезду» с нулевым выводом, выходные выводы, кроме того, содержит два уравнительных реактора со средним выводом обмотки каждого, крайние выводы одной обмотки которых подключены к выводу вторичной фазной обмотки источника и к его нулевому выводу, крайние выводы другой обмотки – к выводам других вторичных фазных обмоток источника, а средние выводы обеих обмоток – к выходным выводам. Технический результат заключается в том, что питание всех однофазных нагрузок осуществляется от одной и той же пары клемм преобразователя. При этом величина результирующего однофазного напряжения равна фазному напряжению источника трехфазного переменного напряжения, например фазному напряжению соединенной в «звезду» вторичной обмотки трехфазного трансформатора произвольной конструкции. Исключается потребность в содержании на подстанции дополнительно второго трехфазного трансформатора, т.к. установленный трехфазный трансформатор, без изменения его принципиальной схемы, может обеспечить питание не только основного однофазного, но и вспомогательного трехфазного оборудования. Кроме того, схема преобразователя исключает необходимость подбора по мощности однофазных нагрузок при их подключении к фазным обмоткам трехфазного трансформатора. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение той же частоты с равномерной и произвольной по величине нагрузкой фаз питающей сети, с целью применения, например, для электрификации железных дорог на переменном токе, электропитания осветительных сетей, однофазных нагрузок различного характера и назначения.

Известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в двухфазное (схема Скотта), содержащий два однофазных трансформатора, первичная обмотка первого из которых подключена одним выводом к среднему выводу первичной обмотки второго, а свободные выводы обеих обмоток подключены к фазным входным выводам, вторичные обмотки (см. К.А.Круг. Основы электротехники. Т.2. 1932 г., стр.338, фиг.335).

Эта схема, в случае последовательного подключения вторичных обмоток к общей нагрузке, обеспечивает преобразование трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение. Однако, т.к., независимо от соотношения чисел витков обмоток, алгебраическая сумма токов в равных по числу витков частях первичной обмотки второго трансформатора равна току первичной обмотки первого трансформатора, то эти трансформаторы нагружают фазы питающей сети неодинаково. Применение в таком виде схемы Скотта, например, на подстанциях электрифицированных железных дорог при мощности нагрузки, соизмеримой с мощностью однофазных трансформаторов, может привести к «перекосу» фаз питающей сети. Кроме того, ввиду необходимости питания низким трехфазным напряжением и иных потребителей, эта схема не исключает потребность в содержании на подстанции дополнительно трехфазного трансформатора.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в неодинаковом распределении первичных токов между фазами трехфазной питающей сети.

Известен симметрирующий тяговый трансформатор (см. патент №2374715, кл. H01F 30/14, H02J 3/26, 2008), содержащий трехстержневой магнитопровод, симметричную трехфазную первичную обмотку и трехфазную вторичную обмотку. Вторичная обмотка соединена по схеме трехлучевого зигзага, каждый луч которого состоит из двух соединенных последовательно одинаковых обмоток, расположенных на разных стержнях магнитопровода. Каждая из обмоток у одного из лучей имеет напряжение в 2,5-3,0 раз меньше, чем у каждой из обмоток в двух других лучах. Трансформатор является преобразователем трехфазного напряжения в симметричное двухфазное напряжение с углом сдвига фаз между векторами напряжения, близким к 90°.

Недостатком преобразователя является искажение питающего напряжения при неодинаковой нагрузке левого и правого «путей», питающихся каждый от одного из сдвинутых друг относительно друга на 90° напряжений соответственно между одним из больших и укороченным лучами «зигзага». Схема преобразователя не обеспечивает преобразование трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение с одинаковой нагрузкой фаз питающей сети. Кроме того, ввиду необходимости питания на подстанции низким трехфазным напряжением и иных потребителей, эта схема не исключает потребность в содержании дополнительно второго трехфазного трансформатора.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что преобразователь предназначен для преобразования трехфазного переменного напряжения в двухфазное, а не в однофазное переменное напряжение.

Широко известен преобразователь трехфазного переменного напряжения в трехфазное переменное напряжение, содержащий понижающий трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом и подключена к фазным и нулевому входному выводам, а вторичная – в «звезду» с нулевым выводом и подключена к выходным выводам (см. Л.Н.Баптиданов и В.И.Тарасов. Электрооборудование станций и подстанций. T.1, 1960, стр.370, рис.23-1).

Недостатком этого преобразователя, изготовленного на базе одной из наиболее распространенных схем соединения обмоток силовых трансформаторов станций и подстанций, является невозможность получения однофазного переменного напряжения с одинаковой нагрузкой фаз трехфазной питающей сети.

Совокупность причин, препятствующих получению требуемого технического результата, заключается в том, что преобразователь предназначен для преобразования трехфазного переменного напряжения в трехфазное, а не в однофазное переменное напряжение.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в преобразовании трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение той же частоты при одинаковой нагрузке фаз питающей сети и использовании распространенного источника трехфазного переменного напряжения, например, 2-х обмоточного трехфазного трансформатора, каждая обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом или трехфазного генератора.

Эта задача решается тем, что преобразователь трехфазного переменного напряжения, содержащий источник трехфазного переменного напряжения, например трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом и подключена к фазным и нулевому входному выводам, а вторичная – в «звезду» с нулевым выводом, выходные выводы, содержит два уравнительных реактора со средним выводом обмотки каждого, крайние выводы одной обмотки которых подключены к выводу вторичной фазной обмотки источника и к его нулевому выводу, крайние выводы другой обмотки – к выводам других вторичных фазных обмоток источника, а средние выводы обеих обмоток – к выходным выводам.

Технический результат, достигаемый в предлагаемом, заключается в том, что неодинаковая нагрузка левого и правого «путей» (см. патент №2374715) не приводит к искажению питающего напряжения, т.к. питание каждой нагрузки осуществляется от одной и той же пары клемм преобразователя. При этом величина результирующего однофазного напряжения равна фазному напряжению источника трехфазного переменного напряжения, например фазному напряжению соединенной в «звезду» вторичной обмотки трехфазного трансформатора произвольной конструкции. Дополнительный технический результат заключается в том, что исключается необходимость подбора по мощности однофазных потребителей для равномерного распределения нагрузки, подключаемой между каждой фазой и общим нулевым выводом источника трехфазного переменного напряжения.

Из сформулированного выше условия решаемой задачи следует, что сумма вторичных фазных токов такого источника трехфазного переменного напряжения не может быть равна нулю, т.к. обратное противоречит постановке задачи. Следовательно, нулевой провод должен быть загружен определенной долей результирующего тока. Вместе с тем наличие нулевого провода вовсе не означает, что по нему должен циркулировать ток нулевой последовательности, т.к. его генерация не свойственна однофазным цепям. Таким образом, нулевой провод должен служить возможности равного распределения результирующего тока между этим проводом и фазными обмотками, т.е. возможности деления результирующего тока на четыре равные части, три из которых приходятся каждая на одну фазную обмотку.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя трехфазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение.

Преобразователь содержит источник трехфазного переменного напряжения, выполненный на трехфазном трансформаторе 1, первичные (вторичные) фазные обмотки 2, 3, 4 (5, 6, 7) которого соединены в «звезду» с нулевым выводом и подключены концами (началами) к фазным входным (выходным) выводам А, В, С (а, b, с), а общей точкой начал (концов) – к нулевому входному (выходному) выводу 0 (0). Кроме того, преобразователь содержит преобразующую группу 8 из двух уравнительных реакторов 9 и 10, причем импеданс уравнительного реактора 10 в раз больше, чем импеданс уравнительного реактора 9. Крайние выводы обмотки уравнительного реактора 9 (10) подключены к фазному и нулевому выходному выводу а и 0 (фазным выходным выводам b и с). Средняя точка уравнительного реактора 9 (10) подключена к выходному выводу 11 (12). Между выходными выводами 11,12 включена нагрузка 13. Величина импеданса уравнительного реактора, как известно, зависит не только от числа витков обмотки, но и от сечения его магнитопровода. Поэтому минимально необходимую величину импеданса можно получить не только при одинаковом числе витков обмоток уравнительных реакторов, но и одинаковом сечении магнитопроводов, если эта величина не меньше наибольшего из необходимых значений.

К обмотке уравнительного реактора 9 (10) прикладывается фазное (линейное) напряжение между выходными выводами а и 0 (b и с) трехфазного трансформатора 1. Величина напряжения U_11-0 (U_12-0) между выходным выводом 11 (12) уравнительного реактора 9 (10) и общей точкой 0 концов вторичных фазных обмоток 5, 6, 7 трансформатора 1, в связи с автотрансформаторным эффектом, равна половине фазного напряжения обмотки 5 (половине суммы фазных напряжений обмоток 6 и 7). Поэтому величина результирующего напряжения U

рез. между выходными выводами 11 и 12 равна фазному напряжению U_ф «звезды» вторичных обмоток, причем вектор этого напряжения совпадает по фазе с вектором фазного напряжения обмотки 5.

U_рез.=0,5·U_ф+0,5·U_ф=U_ф .

Результирующий переменный ток в соответствующий полупериод течет по нагрузке 13, разветвляется на две равные части, одна (другая) из которых течет от конца к началу (от начала к концу) одной (другой) части обмотки уравнительного реактора 10 и далее от начала к концу обмотки 6 (7) трансформатора 1, суммируясь в общей точке концов этих обмоток. Далее результирующий переменный ток вновь разветвляется на две равные части, одна (другая) из которых течет от конца к началу обмотки 5 (по вторичному нулевому проводу) трансформатора 1, затем от конца к началу (от начала к концу) одной (другой) части обмотки уравнительного реактора 9, вновь суммируясь на выходном выводе 11. В следующий полупериод результирующий переменный ток течет по тем же цепям в обратном направлении. Вследствие трансформаторного эффекта токи в первичных фазных обмотках 2, 3, 4 и первичном нулевом проводе трансформатора 1 также равны друг другу.

Учитывая особенность формирования результирующего однофазного напряжения U_рез. и несимметричность 3-стержневого магнитопровода трехфазного трансформатора, предпочтительно обмотку соответствующего из уравнительных реакторов подключить к выводам фазных обмоток трансформатора, размещенных на его крайних стержнях.

Схема преобразователя исключает необходимость в содержании на подстанции двух трехфазных трансформаторов, в том числе специального, т.к. установленный на подстанции основной трехфазный трансформатор, без изменения его принципиальной схемы, может обеспечить питание не только основного однофазного, но и вспомогательного трехфазного оборудования. Однако предлагаемое преобразование, в сравнении с тремя однофазными нагрузками, приводит при той же потребляемой мощности к уменьшению на треть мощности, выделяемой на одной общей однофазной нагрузке, а при той же мощности выделяемой на выходе – к увеличению на треть мощности трехфазного трансформатора. Вместе с тем, если мощность трехфазного трансформатора значительно превышает мощность потребителя однофазного переменного напряжения, то для указанного преобразования необходимо и достаточно только два уравнительных реактора: один мощностью 0,5, а другой – 0,866 от мощности, выделяемой на однофазной нагрузке. При этом потребляемая трехфазным трансформатором мощность составляет 1,5 от мощности, выделяемой на однофазной нагрузке. Основным фактором, определяющим эффективность преобразователя, является отсутствие необходимости подбора по мощности однофазных нагрузок при их подключении к фазным обмоткам трехфазного трансформатора.

Преобразователь трехфазного переменного напряжения, содержащий источник трехфазного переменного напряжения, например трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в «звезду» с нулевым выводом и подключена к фазным и нулевому входному выводам, а вторичная – в «звезду» с нулевым выводом, выходные выводы, отличающийся тем, что содержит два уравнительных реактора со средним выводом обмотки каждого, крайние выводы одной обмотки которых подключены к выводу вторичной фазной обмотки источника и к его нулевому выводу, крайние выводы другой обмотки – к выводам других вторичных фазных обмоток источника, а средние выводы обеих обмоток – к выходным выводам.

Частотный преобразователь в однофазной сети

Среди большого разнообразия частотных преобразователей, представленных на рынке, особняком стоят модели, которые могут питаться от однофазной сети 220 В. Как правило, такие ПЧ имеют невысокую мощность — не более 2,2 кВт. Основная сфера применения однофазных преобразователей — частный сектор, где отсутствует трехфазное питание.

О принципах работы

Каким бы ни было питание (однофазное или трехфазное), преобразователь работает по одной и той же схеме — при помощи диодов выпрямляет входное напряжение, получая на конденсаторах звена постоянного тока постоянное напряжение. Далее ключевыми транзисторами из него формируется подобие трехфазного напряжения, даже если на вход подавалось напряжение одной фазы. По большому счету, частотному преобразователю неважно, откуда получать энергию — главное, чтобы ее хватило для нужд подключенного привода. Более того, есть ПЧ, которым на вход можно подать не переменное, а сразу постоянное напряжение с внешнего выпрямителя, способного питать несколько преобразователей одновременно.

Главное, что надо знать – линейное напряжение между фазами при однофазном питании не может превысить 220 В, а при питании от стандартной трехфазной сети – не может быть более 380 В. Тут работают физические принципы, обойти которые невозможно.

Какие двигатели подойдут?

Как известно, асинхронные двигатели, работающие от преобразователей частоты, имеют три фазы обмотки, которые можно подключить двумя способами – по схеме «звезда» или «треугольник».

Обмотки должны быть соединены таким образом, чтобы схема подключения соответствовала выходному напряжению преобразователя. Прежде всего необходимо внимательно изучить информацию на шильдике двигателя. Так, если указано, что напряжение питания двигателя, подключенного по схеме «звезда», составляет 380 В, а по схеме «треугольник» – 220 В, то для питания от однофазного частотника нужно в клеммнике двигателя собрать схему «треугольник». Этот же двигатель, подключенный по схеме «звезда», можно питать от трехфазной сети 380 В напрямую (через контактор) или через ПЧ с трехфазным питанием. Как правило, в клеммнике всегда присутствуют обе схемы подключения с указанием напряжений питания.

В случае, если на двигателе указано напряжение для «звезда»/«треугольник» 660 /380 В, его не получится запитать от однофазного частотного преобразователя ни по одной из схем. Этот двигатель можно подключить только к ПЧ с трехфазным входом или через контактор по схеме «треугольник». Добавим, что двигатели с обмотками на такие напряжения широко используют со схемой включения «звезда»/«треугольник», когда для разгона на обмотки, подключенные «звездой», подается 380 В, а в рабочем режиме двигатель включают на «треугольник».

Иногда попадаются маломощные ПЧ, которые можно назвать универсальными – они могут питаться и от трехфазного напряжения 380 В, и от одной фазы.

Другие полезные материалы:
Стандарты энергоэффективности электродвигателей
Настройка ПЧ для работы на несколько двигателей
FAQ по электродвигателям

ФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

   Как всем извесно, для подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к бытовой (однофазной) сети используют (в основном) схему подключения с фазосдвигающим конденсатором. При таком способе подключения электродвигатель отдает в нагрузку только около 60 процентов своей мощности. Для того чтобы двигатель работал на полную мощность, требуется его подключение к сети 380 Вольт. Как же получить из однофазного напряжения трехфазное? Все очень просто — получить трехфазное напряжение из однофазного можно спомощью электродвигателя, выполняющего функции генератора. Начнем с того,что любая электрическая машина обратима: генератор может служить двигателем и наоборот. Ротор обычного асинхронного электродвигателя после отключения одной из обмоток продолжает вращаться,причем между выводами отключенной обмотки наводится ЭДС. Это явление дает возможность использовать мощный трехфазный асинхронный электродвигатель в качестве преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.

   Рассмотрим подробнее процессы происходящие в двигателе. Под действием магнитного поля статора в обмотке ротора протекают токи превращающие ротор в электромагнит с явно выраженными полюсами, индуктирующий напряжение синусоидальной формы в обмотках статора, не подключенных к сети. Сдвиг фаз между синусоидами в разных обмотках зависит только от расположения последних на статоре и в трехфазном двигателе равен 120 градусам. Основное условие превращения асинхронного электродвигателя в преобразователь фаз — вращающийся ротор. Поэтому его следует предварительно раскрутить при помощи фазосдвигающего конденсатора. О том как подобрать (расчитать) конденсатор и какие элементы использовать для коммутации цепей таких устройств мы рассказывали в предидущей статье. Еще раз напоминаем,что конденсатор нужен только для запуска двигателя — генератора и после раскрутки ротора цепь конденсатора разрывают, а ротор продолжает вращаться. Емкость фазосдвигающего конденсатора можно даже немного уменьшить, так как двигатель — генератор не несет никакой нагрузки в момент запуска. К обмоткам статора подключают трехфазную нагрузку. Теперь рассмотрим практические схемы преобразователей. В качестве фазных преобразователей автором схем В. Клейменовым было испытано несколько моделей двигателей.

   У первой схемы помимо трех фазных выходов выведена еще и нейтраль (от общей точки). О том как выполнить соединение общей точки с дополнительным проводником мы рассказывали в прошлой статье. Вторая схема преобразователя без нейтрали.

   И наконец схема подключения «треугольник».

   Во всех случаях двигатель запускают нажав на кнопку SB1 и удерживают ее до тех пор, пока частота вращения ротора генератора не достигнет номинальной. Затем замыкают выключатель SA1 а кнопку отпускают. Испытания всех трех способов включения электродвигателей,в качестве преобразователей фаз, показали удовлетворительные результаты. Один из недостатков таких преобразователей — неодинаковые фазные напряжения на выходе, что приводит к снижению КПД самого преобразователя и двигателя нагрузки. Чтобы исключить данную проблему, другой автор С.Гуров, предложил дополнить схему автотрансформатором.

   В данном случае можно добиться примерного равенства фазных напряжений на выходе преобразователя посредством переключения отводов автотрансформатора. В качестве магнитопровода трансформатора автор использовал статор от неисправного электродвигателя мощностью 17кВт. Обмотка состоит из 400 витков провода сечением 4-6 квадратных миллиметров с отводами от каждых 40 витков. В качестве сердечника также можно использовать железо от старого сварочного трансформатора — нужно будет только произвести необходимые расчеты по количеству витков. В качестве электродвигателей преобразователей лучше использовать тихоходные двигатели (до 1000 оборотов в минуту). Мощность двигателя, используемого в качестве преобразователя фаз, должна быть больше мощности электропривода, который будет подключаться к выходу этого устройства. Порядок включения устройств такой. Сначала запускают преобразователь (до полной его «раскрутки» и выхода на рабочий режим). Затем подключают к нему нагрузку (потребитель) трехфазного тока. Выключают установку в обратной последовательности. Напоследок следует напомнить — все электромонтажные работы, настройки и испытания следует проводить только с соблюдением всех правил безопасности при работе с высоковольтными электрическими машинами! Автор: Элетродыч.

Originally posted 2019-01-14 11:33:47. Republished by Blog Post Promoter

Преобразователи однофазного напряжения в трехфазное CAVR.ru

Рассказать в:
В своем доме, гараже, на даче… в различных устройствах очень часто приходится применять сравнительно дорогой электродвигатель. Но так как в сети фаза и ноль, то и элект­родвигатель должен быть однофазным. С другой стороны, у людей осталось немалое количество трехфазных электродви­гателей со старых времен…                                Преобразователи однофазного напряжения в трехфазное Радиолюбители, электрики дав­но научились включать трехфаз­ные электродвигатели в однофаз­ную сеть, но вот беда – при этом электродвигатель теряет 50% но­минальной мощности на валу, да и такое включение трехфазных электродвигателей большой мощ­ности и высокооборотистых иног­да проблематично. А что, если трехфазный электродвигатель рас­считан на частоту питающей сети 400 Гц?  Выход один – конструирование преобразователей однофазного на­пряжения в трехфазное. Этому воп­росу я посвятил немало времени. Сначала в [1] я спроектировал трех­фазный инвертор тока, в системе управления силовой частью которо­го применил кольцевой счетчик с коэффициентом деления частоты 6. Но вся беда в том, что в обычном кольцевом счетчике сбои, вызван­ные лишними или недостающими кодовыми единицами в кольце вследствие воздействия импульса помехи не самоустранимы. В [2] я решил эту проблему, раз­работав кольцевой счетчик с авто­матической коррекцией исходного состояния, при этом, естественно, усложнив и так не очень-то простую систему управления силовой час­тью трехфазного инвертора тока. Затем в [3] я спроектировал обыч­ные цифровые счетчики с произволь­ным коэффициентом пересчета и на базе этих счетчиков разработал очень простую систему управления силовой частью трехфазного преобразовате­ля напряжения. Принципиальная схема этой системы управления изображена на рис. 1, а временные диаграммы напряжений в ее харак­терных точках показаны на рис. 2.                Генератор прямоугольных им­пульсов с частотой следования им­пульсов 300 Гц, которая подстраи­вается подбором сопротивления резистора R1, построен на логичес­ких элементах DD1.1 и DD1.2. На микросхемах DD2 и DD3 со­бран цифровой счетчик с коэффи­циентом деления частоты 6. Прин­цип работы счетчика с коэффици­ентом пересчета 6 поясняют вре­менные диаграммы напряжений в характерных точках, показанные на рис. 2. Предположим, счетчик DD3 находится в нулевом состоя­нии. В этом случае на выходе Q1 счетчика присутствует уровень лог.1, на всех остальных выходах – уровень лог.0. На логических эле­ментах ИЛИ-НЕ DD2.3, DD2.4 пост­роен RS-триггер. Итак, в исходном состоянии на выводе 1 DD2.3 уровень лог.0, на выводе 13 DD2.4 – уровень лог.1, на выходе RS-триггера (вывод 11 DD2.4) и, соответственно, на вхо­де R счетчика DD3 – уровень лог.0, разрешающий работу данного счетчика. Положительным фронтом перво­го тактового импульса уровень лог.1 исчезает с выхода счетчика Q0 и по­является на выходе Q1. На выводе 1 DD2.3 по-прежнему уровень лог.0, на выводе 13 DD2.4 – также уро­вень лог.О, следовательно, на вы­воде 11 DD2.4 и, соответственно, на входе R счетчика DD3 по-прежнему остается уровень лог.О. По истечении действия первого тактового импульса состояние RS- триггера не меняется (на выходе Q0 по-прежнему уровень лог.О и, соответственно, уровень лог.О ос­тается и на выводе 1 DD2.3, и на выводе 13 DD2.4 данного тригге­ра). Такое правильное “безобра­зие” будет продолжаться до прихо­да положительного фронта седьмо­го тактового импульса. Приход дан­ного импульса обеспечит появле­ние уровня лог.1 на выходе Q6 счетчика DD1 и, соответственно,на выводе 1 DD2.3. Это приведет к тому, что на входе R счетчика DD3 появится уровень лог.1, счетчик обнулится, на выходе Q0 появится уровень лог.1, что практически мгновенно обеспечит снятие уров­ня лог.1 со входа R счетчика DD3, счетчик начнет считать тактовые импульсы по вышеописанному ал­горитму. Таким образом, на микросхемах DD2, DD3 организован счетчик им­пульсов с коэффициентом пере­счета 6. На диодах VD6, VD7 и резисто­ре R3 реализована логическая схе­ма “ИЛИ”. Счетчик DD3 устанавли­вается в исходное (“нулевое”) со­стояние по приходу каждого шес­того положительного импульса мультивибратора,построенного на логических элементах DD1.1, DD1.2 (с выхода Q6 счетчика DD3) или при включении в сеть источни­ка питания системы управления за счет появления на минусовой об­кладке конденсатора С5 уровня лог.1 при его зарядке через резис­тор R3. Формирование необходимых им­пульсов Uy1…Uy6 для управления тринисторами силовой части трех­фазного инвертора тока производится логическими элементами DD1.3, DD1.4, DD4.1.. .DD4.4 и транзисторны­ми каскадами на VT2.. .VT7. Схема стабилизированного ис­точника питания +12 В в коммен­тариях не нуждается. Печатная плата системы управ­ления тринисторами силовой час­ти трехфазного инвертора тока вы­полнена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита и изображена на рис. 3.    Ну а теперь о самом сложном – силовой части трех­фазного инвертора тока. Схема силовой части преобразователя показана на рис. 4 (трехфазный инвертор тока). Из-за большой индуктивности сглаживающего дросселя Ld ток инвертора Id можно считать идеаль­но сглаженным. Положительным импульсом Uy1 …Uy6 открываются тиристоры VS1 …VS6. Конденсаторы Ск- коммутирующие. Они служат для создания запираю­щего напряжения на тиристорах. Формулы для расчета трехфазного мостового ин­вертора тока: Выходное фазное напряжение: иф = Е nTp/2,34cos(3, где: (3 = (1,4…2)dKp; бкр = 360°Квыкл; бкр – угол вос­становления запирающих свойств тиристора; f – вы­ходная частота инвертора; 1выкл – паспортное время выключения тиристоров; птр – коэффициент транс­формации трансформатора. Максимальное напряжение на конденсаторе Ск: Uc макс. = 1,4Е. Емкость фазового конденсатора: Ск = 1н п²тр (tgd coscpH + sin(pH)/uh 27tf. Значение угла (3 выбирается из условия получения необходимого выходного напряжения Uh, где фн -угол сдвига фаз между Uh и Ih: срн = arctg (2jd Lh/Rh). Индуктивность на входе Ld: Ld > E[1-cos(|3+7i/6)]coscp/72fPH cos(3, если [ктг/б; Ld > Е²sin2(3/144f Рн cos²(3, если (3>я/6. Среднее значение тока, потребляемого от источ­ника питания: ld=ph/Ud. Максимальное прямое и обратное напряжения на тиристоре: ипр.макс = 1,41ил; иобр.макс. = 1,41 ил sin(3. Среднее, максимальное и действу­ющее значения токов, проходящих че­рез тиристоры: Ivcp = Id/3 = Рн/ЗЕ; |умакс = Id; lv = Id/1,41. Активные Рн и реактивные Qh мощности, потребляемые инвертором (суммарные и фазные): Ри = Рн = ЗРи.ф = ЗРн.ф = Pd = Е Ld; (Эй = ЗОи.ф = ЗРи.ф tg(3; Qh = ЗОн.ф = ЗРн.ф tgcpH; Qc = Qh+Qh = ЗОс.ф, где Рн, Ри.ф, (Эй, Ои.ф – сум­марные и фазные активные и реактивные мощности нагруз­ки; Qc и Ос.ф – суммарная и фазная реактивная мощность конденсаторов Ск. Чтобы получить положительную полуволну линей­ного напряжения Ua6, необходимо, чтобы были откры­ты тиристоры VS1 и VS4 (рис. 4), чтобы получить от­рицательную полуволну – VS2 и VS3. Чтобы получить положительную полуволну линей­ного напряжения U6c, необходимо, чтобы были откры­ты тиристоры VS3 и VS6, чтобы получить отрицатель­ную полуволну – VS4 и VS5. Чтобы получить полуволну линейного напряжения Uac, необходимо, чтобы были открыты тиристоры VS2 и VS5, чтобы получить отрицательную полуволну – VS1 и VS6. Получение необходимых импульсов управления ти­ристорами обеспечивается системой управления, схе­ма которой показана на рис. 1. Силовая часть преобразователя постоянного на­пряжения в трехфазное переменное, изображенная на рис. 5а, выгодно отличается от силовой части, изоб­раженной на рис. 4, отсутствием трехфазного транс­форматора. Данная силовая часть представляет со­бой трехфазный мостовой параллельный инвертор тока. Во входной цепи инвертора включен дроссель Ld, индуктивность которого велика (в пределе Ld = благодаря чему входной ток id идеально сглажен, а ток через тиристоры имеет прямоугольную форму (рис. 56). Порядок работы тиристоров в схеме: VS1, VS4; VS1, VS6; VS3, VS6; VS3.VS2; VS5, VS2; VS5, VS4; VS1, VS4… Каждый тиристор (например, VS1) рабо­тает 60° в паре с одним (VS4), а 60° – в паре с другим (VS6), то есть одновременно работают два тиристора: один в анодной и один в катодной группах. Коммута­ция в схеме осуществляется с помощью коммутирую­щих конденсаторов С1 …СЗ, соединенных в треуголь­ник (как показано на рис. 5а) или в звезду.На рис. 6 показана схема автотрансформатора для сило­вой части трехфазного преоб­разователя напряжения, со­бранного из трех силовых трансформаторов ТС-270 (те­левизоров УЛПЦТ). Для изго­товления автотрансформатора Т1 из трех трансформаторов ТС-270 необходимо удалить все вторичные обмотки и экранирующую фольгу этих трансформаторов, оста­вив первичную обмотку. Первичная обмотка трансфор­матора ТС-270 содержит 318 витков (2×270) эмалиро­ванного провода диаметром 0,91 мм. Необходимо на­мотать на каждый из трех трансформаторов 2 обмот­ки по 82 витка проводом ПЭЛ или ПЭВ диаметром 1,5 мм. После изготовления трансформаторов необходи­мо подключить параллельно их первичные обмотки и подать на них напряжение сети. Если фазировка об­моток (начало – конец) не совпадает, необходимо по­менять местами концы первичной обмотки одного из трансформаторов. Вторичные обмотки изготовленных трансформато­ров необходимо соединить последовательно, также со­блюдая фазировку обмоток. Необходимое напряжение Uвых автотрансформато­ра выбирается переключателем SA1. В качестве пере­ключателя SA1 можно использовать обычный четырех- секционный галетныи переключатель, все соответству­ющие контакты секций которого запараллелены. Литература 1.   Маньковский А.Н. Преобразо­ватель напряжения аккумулятора в трехфазное напряжение 380 В. – Электрик, №7, 2001 г. 2.   Маньковский А.Н. О включе­нии электродвигателей в однофаз­ную сеть. – Электрик, №1, 2004 г. 3.   Маньковский А.Н. Счетчики с произвольным коэффициентом де­ления. – Радиосхема, №2, 2007 г. Александр Маньковский пос. Шевченко Донецкой обл.

---

Раздел: [Схемы]
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:

---

---

Как преобразовать трехфазный в однофазный

Если у вас есть электрическая конструкция, есть способ изменить возможную нагрузку. Это изменение может быть выполнено, если вы переключите электрическую структуру с трехфазной системы на однофазную.

Что такое однофазное питание?

Термины «трехфазный» и «однофазный» относятся к количеству проводов под напряжением в цепи, что означает, что однофазная система имеет один провод под напряжением, а трехфазная система – три.

Однофазное питание, которое обычно встречается в домах по всей территории Соединенных Штатов, использует двухпроводную цепь переменного тока. Один из этих проводов находится под напряжением, а другой – нейтраль. Электричество течет туда и обратно между ними. Трехфазное питание, которое чаще встречается в коммерческих зданиях, также использует цепь переменного тока, но вместо этого использует три-четыре провода.

Однофазные и трехфазные решения для электроснабжения используют разные напряжения. Однофазное питание обычно требует 120 вольт.Трехфазный кабель также может использовать 120-вольтовые провода для маломощных нагрузок, но для более высоких нагрузок он рассчитан примерно на 208 вольт.

Удобно преобразовывать трехфазное питание в однофразовое, когда вам не нужен более мощный источник питания. Например, однофазный используется для маломощных агрегатов и тепловых и осветительных нагрузок в жилых домах.

Как преобразовать трехфазную мощность в однофазную

Существуют различные методы преобразования трехфазной мощности в однофазную. Перед тем как начать, обязательно учтите текущие потребности в балансе, а также несколько мер предосторожности.Помните, что вы имеете дело с электричеством, поэтому независимо от того, какой метод вы используете, вам нужно отключить главный выключатель, использовать инструменты с резиновыми рукоятками и надеть высоковольтные резиновые перчатки.

Чтобы преобразовать вашу систему в однофазную, вы можете:

• Используйте нейтральный провод: Хотя это может быть не так точно, как некоторые другие методы, использование нейтрального провода и игнорирование двух других фаз в трехфазной линии питания может преобразовать систему. Этот вариант лучше всего работает, когда источник питания нечувствителен и не требует высокого уровня точности.
• Используйте фазовый преобразователь: Фазовый преобразователь можно подключить напрямую к любому двигателю, который вы пытаетесь преобразовать. Сначала вы проложите два провода от двигателя к преобразователю, а затем от преобразователя к источнику питания. Затем, используя провода с зачищенными концами, вы захотите присоединить входы к выходам, чтобы преобразовать систему.
• Используйте трансформатор разомкнутого треугольника: Если у вас более мощная система, применение передачи разомкнутого треугольника позволит вам легко преобразовать ее.Это решение работает лучше всего, когда мощность преобразуемой системы превышает 5 кВА.
• Используйте трансформаторы Le-Blanc: Другой метод для более мощных систем – это переход Le-Blanc. Эта система надежно справится с преобразованиями выше 5 кВА и 400 вольт.

Подпишитесь на наш глобальный блог электронных услуг, чтобы получить дополнительные советы и решения по электричеству

В зависимости от потребностей вашей электрической структуры и требований к нагрузке ваша компания может счесть целесообразным выполнить следующие действия, чтобы преобразовать вашу систему из трехфазной в однофазную.Чтобы узнать больше полезных советов и решений, связанных с электроникой, загляните в наш блог и обязательно подпишитесь!

Трехфазный ток – простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят на нашем сайте отзывов, и это обсуждение, в которое я, кажется, время от времени участвую. Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя базовые принципы. Я подумал, что неплохо было бы написать, как я делаю эти расчеты.Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазное питание и ток

Мощность, потребляемая цепью (одно- или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока является полной мощностью и измеряется в ВА (или кВА). Соотношение между кВА и кВт – это коэффициент мощности (pf):

что также может быть выражено как:

Однофазная система – с этим проще всего иметь дело.Учитывая кВт и коэффициент мощности, можно легко рассчитать кВА. Сила тока – это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициенте мощности 0,86:

.

Примечание: вы можете выполнять эти уравнения в ВА, В и А или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело. Чтобы преобразовать ВА в кВА, просто разделите на 1000.

Трехфазная система – Основное различие между трехфазной системой и однофазной системой – это напряжение.В трехфазной системе линейное напряжение (V _LL ) и фазное напряжение (V _LN ) связаны следующим образом:

или как вариант:

чтобы лучше понять это или получить больше информации, вы можете прочитать статью

«Введение в трехфазную электрическую мощность».

Для меня самый простой способ решить трехфазные проблемы – это преобразовать их в однофазную. Возьмем трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий заданную кВт.Мощность в кВт на обмотку (одна фаза) должна быть разделена на 3. Точно так же трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий данную кВА, будет иметь каждую обмотку, обеспечивающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общую мощность в кВт (или кВА) и разделите ее на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0,86 и линейном напряжении 400 В (В _LL ):

линия к нейтрали (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
теперь просто следуйте описанному выше однофазному методу

Достаточно просто.Чтобы найти мощность при заданном токе, умножьте его на напряжение, а затем на коэффициент мощности, чтобы преобразовать его в W. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить общую мощность.

Личная записка по методу

Как правило, я запоминаю методику (а не формулы) и переделываю ее каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда быстро их забываю или неуверен, правильно ли я их запоминаю. Мой совет – всегда старайтесь запоминать метод, а не просто запоминать формулы.Конечно, если у вас есть суперспособность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы – пример

Сбалансированная трехфазная система с общей мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и линейным напряжением В _LL

Преобразование в однофазную проблему:
P1ph = P3

Полная мощность одной фазы S _{1 фаза} (ВА):
S1ph = P1phpf = P3 × pf

Фазный ток I (A) – полная однофазная мощность, деленная на напряжение между фазой и нейтралью (и дано В _LN = В _LL / √3):
I = S1phVLN = P3 × pf3VLL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P3 × pf × VLL

Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Для получения того же результата можно использовать более традиционные формулы. Их можно легко вывести из вышеприведенного, например:

I = W3 × pf × VLL, дюйм A

Несбалансированные трехфазные системы

Вышеупомянутое относится к сбалансированным трехфазным системам. То есть ток в каждой фазе одинаковый, и каждая фаза обеспечивает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичного оборудования.

Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть несбалансированной, поскольку каждая фаза имеет разный ток и доставляет или потребляет разное количество энергии.

Сбалансированные напряжения

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации, немного подумав, можно распространить вышеупомянутый тип расчета на трехфазные системы с несимметричным током.Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V _LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 A, фаза 2 = 70 A, фаза 3 = 82 A

линия к нейтрали (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
Полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18400 ВА = 18,4 кВА
Полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16100 ВА = 16,1 кВА
Полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18 860 ВА = 18.86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вам также известен коэффициент мощности, вы можете преобразовать его из кВА в кВт, как показано ранее.

Несбалансированные напряжения

Если напряжения становятся несимметричными или есть другие соображения (например, несбалансированный фазовый сдвиг), то необходимо вернуться к более традиционному анализу сети.Системные напряжения и токи можно найти, подробно изобразив схему и используя законы Кирхгофа и другие сетевые теоремы.

Сетевой анализ не является целью данной заметки. Если вас интересует введение, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети – Введение и обзор

КПД и реактивная мощность

Другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования – это выходная мощность, деленная на входную, опять же, это легко подсчитать. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а более подробную информацию можно найти в других примечаниях (просто воспользуйтесь поиском на сайте).

Сводка

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любую трехфазную задачу можно упростить. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА – это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому знание этого и напряжения может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с линейным напряжением квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.

Трехфазный ток – простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят на нашем сайте отзывов, и это обсуждение, в которое я, кажется, время от времени участвую.Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя базовые принципы. Я подумал, что неплохо было бы написать, как я делаю эти расчеты. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазное питание и ток

Мощность, потребляемая цепью (одно- или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока является полной мощностью и измеряется в ВА (или кВА).Соотношение между кВА и кВт – это коэффициент мощности (pf):

что также может быть выражено как:

Однофазная система – с этим проще всего иметь дело. Учитывая кВт и коэффициент мощности, можно легко рассчитать кВА. Сила тока – это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициенте мощности 0,86:

.

Примечание: вы можете выполнять эти уравнения в ВА, В и А или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело.Чтобы преобразовать ВА в кВА, просто разделите на 1000.

Трехфазная система – Основное различие между трехфазной системой и однофазной системой – это напряжение. В трехфазной системе линейное напряжение (V _LL ) и фазное напряжение (V _LN ) связаны следующим образом:

или как вариант:

чтобы лучше понять это или получить больше информации, вы можете прочитать статью

«Введение в трехфазную электрическую мощность».

Для меня самый простой способ решить трехфазные проблемы – это преобразовать их в однофазную.Возьмем трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий заданную кВт. Мощность в кВт на обмотку (одна фаза) должна быть разделена на 3. Точно так же трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий данную кВА, будет иметь каждую обмотку, обеспечивающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общую мощность в кВт (или кВА) и разделите ее на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0.86 и линейное напряжение 400 В (В _LL ):

линия к нейтрали (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
теперь просто следуйте описанному выше однофазному методу

Достаточно просто. Чтобы найти мощность при заданном токе, умножьте его на напряжение, а затем на коэффициент мощности, чтобы преобразовать его в W. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить общую мощность.

Личная записка по методу

Как правило, я запоминаю методику (а не формулы) и переделываю ее каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда быстро их забываю или неуверен, правильно ли я их запоминаю. Мой совет – всегда старайтесь запоминать метод, а не просто запоминать формулы. Конечно, если у вас есть суперспособность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы – пример

Сбалансированная трехфазная система с общей мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и линейным напряжением В _LL

Преобразование в однофазную проблему:
P1ph = P3

Полная мощность одной фазы S _{1 фаза} (ВА):
S1ph = P1phpf = P3 × pf

Фазный ток I (A) – полная однофазная мощность, деленная на напряжение между фазой и нейтралью (и дано В _LN = В _LL / √3):
I = S1phVLN = P3 × pf3VLL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P3 × pf × VLL

Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Для получения того же результата можно использовать более традиционные формулы. Их можно легко вывести из вышеприведенного, например:

I = W3 × pf × VLL, дюйм A

Несбалансированные трехфазные системы

Вышеупомянутое относится к сбалансированным трехфазным системам. То есть ток в каждой фазе одинаковый, и каждая фаза обеспечивает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичного оборудования.

Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть несбалансированной, поскольку каждая фаза имеет разный ток и доставляет или потребляет разное количество энергии.

Сбалансированные напряжения

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации, немного подумав, можно распространить вышеупомянутый тип расчета на трехфазные системы с несимметричным током.Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V _LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 A, фаза 2 = 70 A, фаза 3 = 82 A

линия к нейтрали (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
Полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18400 ВА = 18,4 кВА
Полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16100 ВА = 16,1 кВА
Полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18 860 ВА = 18.86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вам также известен коэффициент мощности, вы можете преобразовать его из кВА в кВт, как показано ранее.

Несбалансированные напряжения

Если напряжения становятся несимметричными или есть другие соображения (например, несбалансированный фазовый сдвиг), то необходимо вернуться к более традиционному анализу сети.Системные напряжения и токи можно найти, подробно изобразив схему и используя законы Кирхгофа и другие сетевые теоремы.

Сетевой анализ не является целью данной заметки. Если вас интересует введение, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети – Введение и обзор

КПД и реактивная мощность

Другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования – это выходная мощность, деленная на входную, опять же, это легко подсчитать. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а более подробную информацию можно найти в других примечаниях (просто воспользуйтесь поиском на сайте).

Сводка

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любую трехфазную задачу можно упростить. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА – это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому знание этого и напряжения может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с линейным напряжением квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.

Трехфазный ток – простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят на нашем сайте отзывов, и это обсуждение, в которое я, кажется, время от времени участвую.Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя базовые принципы. Я подумал, что неплохо было бы написать, как я делаю эти расчеты. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазное питание и ток

Мощность, потребляемая цепью (одно- или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока является полной мощностью и измеряется в ВА (или кВА).Соотношение между кВА и кВт – это коэффициент мощности (pf):

что также может быть выражено как:

Однофазная система – с этим проще всего иметь дело. Учитывая кВт и коэффициент мощности, можно легко рассчитать кВА. Сила тока – это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициенте мощности 0,86:

.

Примечание: вы можете выполнять эти уравнения в ВА, В и А или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело.Чтобы преобразовать ВА в кВА, просто разделите на 1000.

Трехфазная система – Основное различие между трехфазной системой и однофазной системой – это напряжение. В трехфазной системе линейное напряжение (V _LL ) и фазное напряжение (V _LN ) связаны следующим образом:

или как вариант:

чтобы лучше понять это или получить больше информации, вы можете прочитать статью

«Введение в трехфазную электрическую мощность».

Для меня самый простой способ решить трехфазные проблемы – это преобразовать их в однофазную.Возьмем трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий заданную кВт. Мощность в кВт на обмотку (одна фаза) должна быть разделена на 3. Точно так же трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий данную кВА, будет иметь каждую обмотку, обеспечивающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общую мощность в кВт (или кВА) и разделите ее на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0.86 и линейное напряжение 400 В (В _LL ):

линия к нейтрали (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
теперь просто следуйте описанному выше однофазному методу

Достаточно просто. Чтобы найти мощность при заданном токе, умножьте его на напряжение, а затем на коэффициент мощности, чтобы преобразовать его в W. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить общую мощность.

Личная записка по методу

Как правило, я запоминаю методику (а не формулы) и переделываю ее каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда быстро их забываю или неуверен, правильно ли я их запоминаю. Мой совет – всегда старайтесь запоминать метод, а не просто запоминать формулы. Конечно, если у вас есть суперспособность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы – пример

Сбалансированная трехфазная система с общей мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и линейным напряжением В _LL

Преобразование в однофазную проблему:
P1ph = P3

Полная мощность одной фазы S _{1 фаза} (ВА):
S1ph = P1phpf = P3 × pf

Фазный ток I (A) – полная однофазная мощность, деленная на напряжение между фазой и нейтралью (и дано В _LN = В _LL / √3):
I = S1phVLN = P3 × pf3VLL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P3 × pf × VLL

Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Для получения того же результата можно использовать более традиционные формулы. Их можно легко вывести из вышеприведенного, например:

I = W3 × pf × VLL, дюйм A

Несбалансированные трехфазные системы

Вышеупомянутое относится к сбалансированным трехфазным системам. То есть ток в каждой фазе одинаковый, и каждая фаза обеспечивает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичного оборудования.

Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть несбалансированной, поскольку каждая фаза имеет разный ток и доставляет или потребляет разное количество энергии.

Сбалансированные напряжения

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации, немного подумав, можно распространить вышеупомянутый тип расчета на трехфазные системы с несимметричным током.Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V _LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 A, фаза 2 = 70 A, фаза 3 = 82 A

линия к нейтрали (фаза) напряжение В _LN = 400 / √3 = 230 В
Полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18400 ВА = 18,4 кВА
Полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16100 ВА = 16,1 кВА
Полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18 860 ВА = 18.86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вам также известен коэффициент мощности, вы можете преобразовать его из кВА в кВт, как показано ранее.

Несбалансированные напряжения

Если напряжения становятся несимметричными или есть другие соображения (например, несбалансированный фазовый сдвиг), то необходимо вернуться к более традиционному анализу сети.Системные напряжения и токи можно найти, подробно изобразив схему и используя законы Кирхгофа и другие сетевые теоремы.

Сетевой анализ не является целью данной заметки. Если вас интересует введение, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети – Введение и обзор

КПД и реактивная мощность

Другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования – это выходная мощность, деленная на входную, опять же, это легко подсчитать. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а более подробную информацию можно найти в других примечаниях (просто воспользуйтесь поиском на сайте).

Сводка

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любую трехфазную задачу можно упростить. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА – это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому знание этого и напряжения может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с линейным напряжением квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.

Как преобразовать однофазное питание в трехфазное

Обновлено 15 декабря 2018 г.

Кевин Бек

В Соединенных Штатах большая часть энергии, поступающей в дома людей, является однофазной. Однако электроэнергия, вырабатываемая на электростанции, является трехфазной.Это идея, лежащая в основе тех больших линий передачи, которые вы видите прикрепленными к высоким башням – эти линии должны передавать столько напряжения, сколько возможно, на большие расстояния, прежде чем эта мощность будет «отведена» и доставлена ​​в районы при значительно пониженном напряжении.

Однофазного питания достаточно практически для всех бытовых приборов, в то время как промышленные установки с тяжелым оборудованием требуют трехфазного питания. Но что, если вам нужно трехфазное питание, а все, что у вас есть, – это однофазное питание, поступающее в ваш дом?

Трехфазное питание: визуальная аналогия

Вообразите себя и двух своих (явно скучающих) друзей, идущих взад и вперед со скоростью 2 метра в секунду (около 4.5 миль в час) по дороге, идущей с севера на юг и имеющей длину 60 метров от конца до конца. Каждый из вас начинает в середине этого пути, идет к северному концу, возвращается к началу, продолжает идти к противоположному концу и снова возвращается к середине, тем самым завершая один 120-метровый «круг» или цикл. Поскольку каждый из вас идёт со скоростью 2 метра в секунду, один путь туда и обратно занимает у каждого человека ровно 60 секунд.

Предположим далее, что в начальной точке «статус» каждого из вас равен нулю.Вы получаете одну единицу статуса за каждый метр, который вы идете на север, и теряете единицу статуса за каждый метр, который вы идете на юг. Таким образом, всякий раз, когда один из вас достигает северного конца пути, этот человек имеет статус 30, в то время как любой, кто делает поворот на южном конце, имеет статус -30. Вы понимаете, что трое из вас могут максимально отделить себя друг от друга, начав с интервалом в 20 секунд, потому что каждая схема занимает 60 секунд, и вас трое, и 60, разделенное на 3, равно 20. Если вы выполните алгебру, вы обнаружите, что когда один из вас максимизировал свой «статус» со значением 30, достигнув северного конца, двое других проходят друг друга на полпути вдоль южного участка, один направляется на север, а другой – на юг, где каждый ходок имеет статус -15.Если вы сложите свои значения статуса вместе в такой момент, они в сумме составят 30 + (-15) + (-15) = 0. Фактически, можно показать, что это сумма всех ваших значений статуса в любое время. равно 0 до тех пор, пока вы втроем точно расставлены, как описано.

Мощность и напряжение в цепях переменного тока

Это предлагает модель того, как выглядит трехфазная электрическая мощность, за исключением того, что «напряжение» заменяется на «состояние», и вместо одного цикла, происходящего каждые 60 секунд, происходит 60 циклов напряжения каждый второй.Кроме того, вместо того, чтобы каждый человек проходил начальную точку дважды в минуту, напряжение проходит через нулевую точку 120 раз в секунду.

Из-за того, что мощность, ток и напряжение связаны математически, трехфазная мощность остается на постоянном, ненулевом уровне, даже если три отдельных напряжения складываются в ноль в любой момент. Это соотношение:

Здесь P – мощность в ваттах, V – напряжение в вольтах, а R – электрическое сопротивление в единицах, называемых омами. Вы можете видеть, что отрицательные напряжения вносят вклад в мощность, потому что возведение отрицательного числа в квадрат дает положительное значение.Полная мощность в трехфазной системе – это просто сумма мощности трех отдельных значений мощности каждой фазы.

Кроме того, если вы когда-нибудь задумывались, как переменный ток (AC) получил свое название, теперь у вас есть ответ. Напряжение никогда не бывает стабильным ни в однофазных, ни в трехфазных системах, и, как следствие, нет ни тока; они связаны законом Ома: V = IR, где I означает ток в амперах («амперах»).

Однофазное питание: расширение аналогии

Чтобы расширить аналогию «приятель-ходьба-вперед-назад» на однофазное питание, просто представьте, что двух ваших друзей зовут домой к обеду, пока вы продолжаете идти, и вот оно. у тебя есть это.То есть трехфазное питание – это буквально три однофазных источника питания, взаимно смещенных на треть цикла (или, в тригонометрическом выражении, на 120 градусов). В однофазном источнике питания каждый раз, когда одно напряжение ненадолго становится равным нулю, выходная мощность также уменьшается. Возможно, теперь вы понимаете, почему небольшие приборы, на которые не сильно влияют очень короткие перебои в подаче электроэнергии, могут работать от однофазной энергии, в то время как большие машины, которые работают с высокими уровнями мощности (мощности), не могут; им требуется большой и стабильный источник питания.

Все вышесказанное легче понять, просмотрев график зависимости напряжения от времени для трехфазного источника питания (см. Ресурсы). На этом графике отдельные фазы изображены красными, пурпурными и синими линиями. Их сумма всегда равна нулю, но сумма их квадратов положительна и постоянна. Таким образом, при неизменном значении R мощность P в этих установках также постоянна благодаря соотношению P = V ² / R.

Для однофазной сети нет напряжений для суммирования, а напряжение однофазной сети проходит через нулевую точку 120 раз в секунду.В эти моменты мощность падает до нуля, но восстанавливается достаточно быстро, чтобы небольшие светильники, приборы и т. Д. Не испытывали заметных перебоев в работе.

Преобразование однофазного в трехфазное

Если у вас есть трехфазный двигатель в более крупном устройстве, таком как промышленный воздушный компрессор, и у вас нет быстрого доступа к трехфазному питанию из-за особенностей вашей локальной сети настроен, существуют обходные пути, которые вы можете использовать для правильного включения вашего оборудования. (Один из них – просто заменить трехфазный двигатель однофазным, но это далеко не так умно, как другие решения.)

Доступны многочисленные типы трехфазных преобразователей. Один из них, статический преобразователь , использует тот факт, что, хотя трехфазный двигатель не может запускаться от однофазной мощности, он может продолжать работать от однофазной мощности после запуска. Статический преобразователь делает это с помощью конденсаторов (устройств, которые могут накапливать заряд), что позволяет статическому преобразователю заменять одну из фаз, хотя и неэффективным способом, который гарантированно сокращает эффективный срок службы двигателя.Поворотный фазовый преобразователь , с другой стороны, действует как своего рода комбинация замещающего трехфазного двигателя и независимого генератора. Это устройство включает в себя холостой двигатель, который, когда он приводится в движение, не вращает движущиеся части в родительских машинах, а вместо этого вырабатывает мощность, так что вся установка может достаточно хорошо имитировать трехфазную систему питания. Наконец, преобразователь частоты (VFD) использует компоненты, называемые инверторами, которые можно использовать для создания переменного тока практически любой желаемой частоты и имитировать большинство условий в стандартном трехфазном двигателе.

Ни один из этих преобразователей не идеален, как и хлебный нож, который можно использовать для легкой резки мяса. Но хлебный нож лучше, чем ваши голые руки, и поэтому эти преобразователи действительно хорошо иметь под рукой, если вы часто работаете с энергоемким оборудованием и инструментами.

Часто задаваемые вопросы – Kay Industries

Общая информация о трехфазных преобразователях

Насколько эффективны фазопреобразователи?

Чрезвычайно эффективный.Потери обычно составляют менее 15% и обычно менее 10%. Однако следует помнить, что только треть всей энергии, потребляемой нагрузкой, фактически проходит через преобразователь. Следовательно, общие потери в системе преобразователя составляют 15% от 33% или около 5% всей потребляемой энергии. Это означает 95% общей эффективности.

Теряю ли я мощность или емкость при работе оборудования на фазовом преобразователе?

Для вращающихся фазовых преобразователей ответ – решительное «Нет!» При условии, что преобразователь достаточно большой, вращающийся фазовый преобразователь будет развивать полную мощность двигателя, указанную на паспортной табличке.У вращающегося фазового преобразователя вообще не будет потерь мощности или мощности.

Этого нельзя сказать о статических преобразователях, которые обычно не позволяют двигателям развивать полную мощность. Статические преобразователи не могут уравновесить ток по трем разным ветвям. Как только статический преобразователь запускает двигатель, он отключает сеть, и двигатель фактически однофазный, одна обмотка несет большую часть нагрузки. Как только эта обмотка достигает своей полной мощности, это вся нагрузка, которую двигатель может выдержать, не отключаясь и не сгорая.Обычно это происходит при 60-80% мощности, указанной на паспортной табличке. Вот почему статические преобразователи рекомендуются только для маломощных одномоторных приложений.

Сколько энергии потребляют фазовые преобразователи?

Как и в случае с расчетом рабочих параметров (см. Следующий вопрос), мощность, потребляемая фазовым преобразователем, зависит от того, какая нагрузка подключена. Преобразователи на самом деле являются трансформаторами, пропускающими через них любой ток, необходимый для нагрузки. Если нагрузка требует 100 ампер на фазу, это то, что должен обеспечивать преобразователь – и он будет обеспечивать его, если он был правильно подобран.

Услуги какого размера мне нужны для запуска фазового преобразователя?

Как и в случае с потребляемой мощностью (см. Предыдущий вопрос), расчетная мощность зависит от общей подключенной нагрузки. Лучший способ определить размер входящей однофазной сети – это добавить рабочие токи полной нагрузки для всех трехфазных нагрузок, которые будут работать одновременно. Национальный электрический кодекс требует, чтобы уровень обслуживания составлял не менее 250% от общей 3-фазной нагрузки.

Одобряют ли коммунальные предприятия фазопреобразователи?

Да.На самом деле многие их даже рекомендуют. Если вы не планируете эксплуатировать большие двигатели в жилом районе, вам, как правило, не нужно консультироваться с коммунальным предприятием перед установкой преобразователя.

Повлияет ли использование фазового преобразователя на мой счет за коммунальные услуги?

В большинстве случаев преобразователь фазы практически не повлияет на ваш счет. Это связано с тем, что нагрузка потребляет ровно одинаковое количество киловатт-часов электроэнергии независимо от того, регистрируется ли она на трехфазном или однофазном счетчике.Любое изменение в вашем счете за электроэнергию будет вызвано не преобразователем, а структурой тарифов, которую коммунальное предприятие применяет к однофазной мощности по сравнению с трехфазной.

Другими словами, если вы в настоящее время используете однофазное питание, вы не увидите разницы в счетах за использование фазового преобразователя. Однако, если вы в настоящее время используете трехфазное питание (или рассматриваете возможность установки трехфазного питания от сети), переход на однофазный с помощью фазового преобразователя может привести к снижению счетов за коммунальные услуги.Во-первых, вы сможете воспользоваться однофазной структурой скорости, которая часто может быть ниже, чем трехфазная. Кроме того, большинство трехфазных тарифов включают плату за потребление, что редко включается в однофазные тарифы.

Какова стоимость преобразователя фазы по сравнению со стоимостью замены трехфазных двигателей на однофазные?

При малой мощности (менее 3 л.с.) замена двигателей может оказаться экономичной.Однако, когда мощность двигателя превышает 5 л.с., однофазные двигатели очень трудно найти и они дороги. Однофазные двигатели также гораздо более требовательны к техническому обслуживанию и гораздо менее эффективны, чем трехфазные двигатели.

Насколько шумны фазовые преобразователи?

Послушайте наши данные об уровне звука и узнайте. Преобразователи Phasemaster ^® разработаны для тихой работы и без вибрации. Уровень звука такой же или меньше, чем у двигателя той же мощности, что и нагрузка.Обычно уровень звука составляет 72 децибела или меньше без нагрузки и уменьшается при приложении нагрузки.

Фазовый преобразователь похож на набор M-G, верно?

Нет, фазопреобразователи не что иное, как мотор-генераторные установки. Фазовый преобразователь – это однокамерный прибор с тремя обмотками, который начинается от однофазной линии. Индукция позволяет вращающемуся ротору воспроизводить приложенное однофазное напряжение на двух других обмотках. Результатом является истинный трехфазный выход, каждая линия которого сдвинута на 120 ^o .

Эксплуатация и установка фазовых преобразователей

Могу ли я использовать фазовый преобразователь постоянно, даже если нагрузка не подключена?

Совершенно верно. Преобразователи Phasemaster предназначены для непрерывной работы без перегрева, независимо от того, подключена ли нагрузка. Вы можете заметить, что преобразователь, работающий без нагрузки, будет работать при немного более высокой температуре; он остынет, как только будет приложена нагрузка.

Сколько двигателей может работать на одном преобразователе?

Роторные преобразователи фазы

могут управлять несколькими двигателями одновременно при условии, что нет необходимости запускать нагрузки вместе.Ротационные преобразователи фазы имеют два номинала: максимальную пусковую мощность и максимальную рабочую мощность. Любая комбинация двигателей, которая соответствует этим параметрам, обычно будет работать успешно. Таким образом, фазовые преобразователи идеально подходят для работы множества различных машин в одном цехе.

Где обычно устанавливаются фазовые преобразователи? Могут ли они быть установлены на открытом воздухе?

Фазовые преобразователи

чаще всего устанавливаются рядом с вводной однофазной сервисной панелью.Их также можно разместить рядом с грузовым оборудованием. Для использования вне помещений преобразователи должны храниться в защищенном месте или в закрытом помещении. Kay Industries предлагает наружные корпуса из стекловолокна, а также производит полностью закрытые преобразователи, подходящие для самых суровых условий окружающей среды.

Какие элементы управления необходимы перед преобразователем?

Двух- или трехполюсный предохранительный выключатель – это все, что требуется для двухпозиционного управления обслуживаемыми нагрузками, управляемыми фазовым преобразователем.Для экономичной работы необслуживаемых нагрузок, таких как лифты или насосы, необходимы магнитные регуляторы, которые включают и выключают фазовый преобразователь в соответствии с требованиями нагрузки.

Можно ли подключить выход преобразователя к трехфазной панели?

Да. Только обязательно следите за фазировкой, чтобы произведенная фаза преобразователя не использовалась в цепи управления нагрузками, подключенными к панели.

Какой вид обслуживания требуется фазопреобразователям? Что может пойти не так?

По правде говоря, фазопреобразователи – надежные машины и требуют очень небольшого обслуживания.Преобразователи следует регулярно проверять, чтобы убедиться, что их вентиляционные отверстия открыты и не закрыты. Преобразователи, которые содержат автоматические элементы управления, должны проверять свои контакты через запланированные промежутки времени. Подшипники имеют заводское уплотнение и требуют лишь периодической подачи смазки, чтобы обеспечить долгие годы безотказной работы.

Требуются ли фазовые преобразователи в регулировке во время работы?

Если ваш фазовый преобразователь правильно подобран, напряжения и токи должны уравновешиваться без дальнейшей регулировки.

Приложения

Могу ли я управлять двигателем с частотно-регулируемым приводом (VFD)?

Совершенно верно. И не верьте никому, кто говорит обратное. Просто убедитесь, что вы четко указали, что вы будете включать частотно-регулируемый привод, потому что это может изменить рекомендуемый размер.

Почему я не могу запустить тепловую нагрузку на статическом преобразователе?

Потому что статический преобразователь на самом деле не фазовый преобразователь.В отличие от вращающегося фазового преобразователя, статические преобразователи не могут разделить однофазное питание на три отдельных реальных напряжения и тока. Скорее, статические преобразователи используют конденсаторы для создания сдвинутого по фазе напряжения, которое может запускать трехфазный двигатель от однофазного. Это смещенное по фазе выходное напряжение может запускать и запускать двигатель, но не может производить ток через резистивный нагреватель.

У меня однофазное напряжение 240 В, но мне нужно трехфазное напряжение 480 В. Как мне получить ?

Для этого приложения требуется однофазный повышающий трансформатор перед преобразователем.Работа преобразователя на 480 В даст необходимый трехфазный выход 480 В.

Будет ли преобразователь фазы управлять сварочным аппаратом? Как насчет сварщика и мотора?

Да, на оба вопроса! И мы приглашаем вас узнать больше о других конкретных приложениях, которые могут обслуживать фазовые преобразователи.

Может ли трансформатор преобразовать одну фазу в трехфазную?

Хотя однофазное питание может быть получено от трехфазного источника питания, трансформатор не может преобразовать однофазное питание в трехфазное.Для преобразования однофазной мощности в трехфазную требуется либо фазовый преобразователь, либо частотно-регулируемый привод.

Хотя трансформатор не работает как устройство изменения фазы и не преобразует однофазную входную мощность в трехфазную, трансформаторы могут быть спроектированы для подключения к другим фазным конфигурациям, кроме однофазных и трехфазных, включая двухфазные, шесть или даже 24 фазы для некоторых трансформаторов выпрямления постоянного тока. Обычно однофазный компонент может быть подключен только к одной из трех фаз трехфазного источника питания.В дополнение к питанию большой трехфазной нагрузки, например, одна ветвь трехфазного трансформатора часто используется для питания маломощной однофазной нагрузки, такой как охлаждающий вентилятор.

Напряжение в трехфазной системе можно повышать или понижать в соответствии с требованиями:

Соединение трех однофазных трансформаторов с одной катушкой и сердечником каждый –
вместе, таким образом формируя «батарею трехфазных трансформаторов», или
с использованием одного трехфазного трансформатора, имеющего три катушки, по одной для каждой фазы,
, собранный на одном ламинированном сердечнике.
Для обеспечения совместимости с трехфазным питанием три однофазных трансформатора могут быть соединены вместе таким образом, чтобы электрически они работали как трехфазный трансформатор. То есть, если первичные обмотки трех однофазных трансформаторов правильно соединены между собой в конфигурацию треугольником или звездой, и то же самое сделано с вторичными обмотками, они будут работать во многом как трехфазный трансформатор, используя трехфазное питание для подавать трехфазное питание.