Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное схема – . . . . . . .

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное

Подробности
Категория: Источники питания

     Сегодня в быту находят широкое применение различные устройства, для питания которых требуется трехфазное напряжение. Но бытовая сеть, как правило, однофазная. Поэтому возникает потребность преобразовать однофазное напряжение в трехфазное. Авторы предлагают один из вариантов такого преобразователя.
  Известны различные преобразователи однофазного напряжения в трехфазное. В [1] описан аппарат, выполненный на основе асинхронного трехфазного двигателя, как и любая электрическая машина обратимого: генератор может служить двигателем, и наоборот. Недостатки такого преобразователя — значительный "перекос" фаз, а также то, что мощность двигателя-преобразователя должна быть больше, чем питаемого от него электрооборудования.
  Управляемый полупроводниковый инвертор для питания трехфазного двигателя предложен в [2]. Его недостаток заключен в применении регулируемого автотрансформатора для изменения выходного трехфазного напряжения. Но некоторые его узлы (устройства управления выходными ключами, питаемые бутстрепным способом) очень хорошо работают и поэтому использованы и в разработанном нами устройстве.

  Источник питания трехфазного электродвигателя от однофазной сети с регулировкой частоты вращения рассмотрен в [3]. Но для питания "верхних" и "нижних" транзисторов его выходных ключей требуются отдельные источники напряжения. Сами ключи выполнены на биполярных транзисторах, имеющих большое внутреннее сопротивление в режиме насыщения.
  Предлагаемый преобразователь однофазного напряжения в трехфазное лишен недостатков устройств, описанных в [2] и [3]. Его общая схема представлена на рис. 1. Выходы формирователя трехфазных импульсных последовательностей А1 соединены с входами трех одинаковых мощных коммутаторов А2.1, А2.2 и А2.3, к выходам которых и подключают трехфазную нагрузку.

  Коммутаторы питаются выпрямленным с помощью диодного моста VD1 напряжением однофазной сети 220 В. Конденсаторы С2 и СЗ — сглаживающие. К сети подключен и "электронный трансформатор" для питания галогенных ламп U1 — преобразователь сетевого напряжения в импульсное амплитудой 15В и частотой 45 кГц. Его выходное напряжение выпрямляет мост из высокочастотных выпрямительных диодов VD2—VD5. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, которым питаются электродвигатели М1—МЗ вентиляторов, обдувающих теплоотвод, на котором размещены мощные транзисторы коммутаторов А2.1—А2.3. Вентиляторы — типоразмера 80x80 мм от компьютера.

  Напряжением 12 В с выхода интегрального стабилизатора DA1 питают формирователь А1 и маломощные узлы коммутаторов А2.1—А2.3. Примененная в качестве DA1 микросхема KIA7812AP1505 отличается тем, что имеет изолированный корпус. Это позволяет крепить ее непосредственно на шасси устройства, используя его в качестве теплоотвода.
  Схема формирователя А1 изображена на рис. 2. Генератор тактовых импульсов собран на таймере DA1 КР1006ВИ1 по схеме мультивибратора. Их частоту регулируют переменным резистором R1.1, а одновременно установленный с ним на одной оси переменный резистор R1.2 изменяет скважность импульсов. С повышением частоты длительность импульсов на выходе задающего генератора должна уменьшаться.

  Тактовые импульсы поступают на вход счетчика DD2, на выходах которого поочередно на один период повторения импульсов устанавливается высокий уровень напряжения. Поскольку уровень на входе СР счетчика низкий, изменение его состояния происходит по нарастающим перепадам импульсов на входе CN. С появлением высокого уровня на выходе 6 (выводе 5) и соединенном с ним входе R счетчик немедленно возвращается в состояние с высоким уровнем на выходе 0 (вывод 3), после чего цикл повторяется.
  Импульсы с выходов счетчика DD2 с помощью микросхемы DD3 преобразуются в три последовательности импульсов длительностью три такта, повторяющихся с периодом шесть тактов. Последовательности взаимно сдвинуты во времени на треть периода (два такта). Элементами микросхемы DD4 эти последовательности инвертируют, а с помощью D-триггеров микросхемы DD6 задерживают относительно исходных. Для этого на вход С микросхемы DD6 поданы тактовые импульсы, причем изменение состояния триггеров происходит по их спадам. В результате импульсы на выходах микросхемы DD6 задержаны относительно входных на длительность тактового импульса.
  Из полученных описанным образом двенадцати импульсных последовательностей элементы микросхем DD1.1—DD1.4, DD5.1, DD5.2 формируют импульсы управления коммутаторами А2.1—А2.3.
  Коммутаторы выполнены по схеме, заимствованной из [2] и показанной на рис. 3. Выходные полевые транзисторы прототипа заменены на более мощные IGBT IRG4BC40U (остаточное напряжение — 1,7 В при токе 40 А) с демпфирующими диодами FR607. Все IGBT установлены через изолирующие прокладки на общем теплоотводе, обдуваемом вентиляторами (см. рис. 1). Размеры теплоотвода — 260x90 мм.

  На двусторонней печатной плате, изображенной на рис. 4, размещены, как показано на рис. 5, все элементы узлов А1, А2.1—А2.3, за исключением сдвоенного переменного резистора, IGBT и демпфирующих диодов. Обозначения элементов узлов А2.1—А2.3 на плате снабжены цифровыми префиксами, соответствующими номеру узла.

  При указанных на схеме номиналах элементов тактового генератора частота формируемого трехфазного напряжения регулируется сдвоенным переменным резистором R1 от 31 до 52 Гц, а коэффициент заполнения соответственно от 66 до 92 %. Последнее позволяет избежать чрезмерного увеличения тока в обмотках электродвигателя при пониженной частоте питающего напряжения. Интервал регулирования частоты может быть сдвинут вверх уменьшением емкости конденсатора С1 в тактовом генераторе.


  Для двигателя на номинальную частоту 50 Гц повышать частоту питающего напряжения выше 100 Гц не стоит. При этом частота вращения ротора приблизится к 6000 мин ', что опасно для подшипников. Если использовать преобразователь для питания строительных и сельскохозяйственных механизмов, двигатели которых рассчитаны на напряжение 36 В при частоте 200...400 Гц, то на диодный мост VD1 (см. рис. 1) нужно подать напряжение 36 В 50 Гц, а частоту тактового генератора в узле А1 соответственно увеличить.

ЛИТЕРАТУРА
1. Клейменов В. Электродвигатель— преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. — Радио, 2002, № 1,с. 28, 29.
2. Мурадханян Э. Управляемый инвертор для питания трехфазного двигателя. — Радио, 2004, № 12, с. 28, 29.
3. Нарыжный В. Источник питания трехфазного электродвигателя от однофазной сети с регулировкой частоты вращения. — Радио, 2003, № 12, с. 35—37.

В. КАЛАШНИК, Н. ЧЕРЕМИСИНОВА, г. Воронеж
Радио №3, 2009

Добавить комментарий

radiofanatic.ru

Сообщества › Сделай Сам › Блог › "преобразователь однофазного тока в трёх фазный".

Всем привет !
Очередная моя самоделка, которую я с успехом использую много лет.
Не знаю как точно, по научному его назвать, но думаю "преобразователь однофазного тока в трёх фазный" подойдёт.
Сказать честно, да и многие знают, какие мучения доставляют асинхронные эл. двигатели, при работе в однофазной сети, особенно при максимальной нагрузке.
Однажды от папы услышал, что электрики както делают такие генераторы, но тогда ещё интернета не было спросить не укого, а те у кого спрашивал, не давали ответа (видимо не у тех спрашивал))) ).Вот тут то и начались эксерименты, а то, что из них вышло ниже на фото:


Использовал асинхронный двигатель 3000 об/мин 3кВт (такой был), два конденсатора по 350 мкФ (для пуска этого движка самое то ! ), кнопка для запуска двига и трёх полюсный автомат.

Подключил двигатель на звезду.

В двигатель и на потребители.

Подключение к сети 220В и конденсаторов (2 шт по 350 мкФ) для запуска двигателя.

Напряжение в сети.

Напряжение на выходе.

Ещё…

В сборе.


Как показала практика, КПД асинхронных двигателей выросло(в сравнении с однофазной сетью) на много.
Но не в коем случае, нельзя нагружать гену потребителями выше его мощности, сгорит. Мой токарный станок ТВ-4 "школьник" (1,5 кВт) и бетономес (1,5кВт) работают "как с добрым утром "!
Вот собственно и всё, появятся вопросы, задавайте.
Всех благ !

Вот схема.

А вот так можно подлючать потребители.

www.drive2.ru

Преобразователи однофазного напряжения в трехфазное - Источники питания (прочие полезные конструкции) - Источники питания

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 (2x270) 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.

cxema.my1.ru

Три фазы — из одной

Электропитание

Главная  Радиолюбителю  Электропитание



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

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

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

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

Рис. 1. Схема устройства

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

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

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

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

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

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

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

Частота генерируемых микросхемой XR2206CP (DA1) импульсов определяется простой зависимостью

F = 1/(R·C1) ,

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

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

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

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

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

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

Рис. 2. Внешний вид собранного преобразователя

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

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

Рис. 3. Изменённая схема формирователя импульсных последовательностей

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

Литература

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

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

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

Автор: В. Хиценко, г. Санкт-Петербург

Дата публикации: 28.11.2015

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

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


www.radioradar.net

ЗГ для преобразователя 1 фазы в 3.

РадиоКот >Схемы >Питание >Преобразователи и UPS >

ЗГ для преобразователя 1 фазы в 3.

Перемещаясь по сайтам и форумам, довольно часто встречаю одну и ту же проблему: есть трехфазные асинхронные двигатели, но нет трехфазной питающей сети. Народ ухищряется как может - двигатели подключают к однофазной сети с помощью фазосдвигающего конденсатора, как результат - потеря мощности, в лучшем случае около 60%, плюс затрудненный старт двигателя даже под небольшими нагрузками. Есть, конечно, множество разных способов включения трехфазных двигателей в одну фазу, но всем им свойственен один и тот же недостаток - потеря мощности.
Наилучшим способом выхода из положения видится применение преобразователя 1 фазы в 3. Относительно не сложная схема, создает полноценное питание для трехфазных асинхронных двигателей и позволяет использовать их на полную мощность при питании от обычной городской одно фазной сети 220В/50Гц. В этой статье будет рассмотрен задающий генератор для такого преобразователя. Существует великое множество различных вариаций схем на эту тему. И в основном трехфазные ЗГ строятся на микроконтроллерах, конечно это оправдано тем, что схема упрощается фактически до одного корпуса и нескольких ключей. На лицо и выигрыш в цене и габаритах. Но, у схем построенных на МК есть один существенный недостаток - это плохая повторяемость, так как большинство радиолюбителей и самоделкиных как правило не владеет наукой о написании программ и дальнейшей прошивки микропроцессоров, в большинстве случаев посмотрев на описание такой схемы и почесав голову отказываются от повторения. При разработке схемы, которая здесь представлена, ставилась задача максимальной простоты, надежности и повторяемости, а так же доступности компонентов.
Схема создает на своих 6-ти выходах полноценный трехфазный сигнал с выдержанными фиксированными паузами (мертвое время) между импульсами (это необходимо для предотвращения сквозных токов через транзисторы силовых ключей), для управления трех транзисторных полумостов в диагонали которых будет подключаться трехфазный двигатель. Но об выходной части преобразователя в следующей статье, а сейчас мы рассмотрим работу задающего генератора.

На элементах 1...3 микросхемы DD1 построен генератор импульсов, задающий частоту генератора. Импульсы с тактового генератора подаются на счетные входы счетчиков К561ИЕ8. Счетчики включены таким образом, что их выходы создают сдвиговый регистр из 20 выходов, то есть последовательность перебегающего по 20 выходам импульса, по порядку очередности. Это своеобразный "пластилин" из которого можно формировать импульсы необходимой последовательности для 3 фазного ПН.
Основные требования к сигналу такие:
1. Необходимо получить три импульса сдвинутые относительно друг друга по времени на 120 градусов, на трех независимых выходах ЗГ.
2. Так же необходимо получить еще три импульса, но уже в противофазе к первому пункту.
3. Ну и было бы весьма замечательно получить небольшие паузы между импульсами так называемый death time (мертвое время).
Это необходимо для того что бы исключить сквозные токи на транзисторных ключах которые могут вывести их из строя, так как в силовой части преобразователя применяются три полумоста, в диагонали которых будет включен электродвигатель. Но об этом позже, я упомянул эту часть только для того что бы было ясно для чего необходим death time. Именно такой сигнал и "слеплен" на приложенной схемке.

Что бы вживую посмотреть как это все работает можно скачать программу MULTISIM 10, например тут.
После чего можно взять прилагаемый файл проекта трехфазного ЗГ и посмотреть осциллограмы выходов.

Файлы:
Файл проекта для MULTISIM 10.
Печатная плата.

Вопросы, как всегда в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

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 (2x270) 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:

www.cavr.ru

Трехфазное Напряжение из Однофазной Сети за 3 минуты

Простому обывателю доступно лишь однофазное электричество. Для бытовых нужд этого вполне хватает, но приборы с мощность более 2,2 кВт требуют трехфазного подключения. Мощные двигатели обычно подключают к однофазной сети через конденсаторы.

Однако при таком способе подключения существует один значительный недостаток –  значительная потеря мощности. Чтобы этого избежать, можно сделать трехфазное напряжение из однофазного за 3 минуты с помощью самодельного расщепителя фаз.

Содержание:

Что нужно для получения трехфазного напряжения?

Рассеиватель фаз

Во-первых, понадобится трехфазный электродвигатель с мощностью большей, как минимум на 30%, чем у подключаемого оборудования. Так, например, для подключения 3кВт компрессора потребуется электродвигатель, как минимум на 4,5 кВт. Больше — лучше.

Также нужен пакетный переключатель и конденсатор для облегчения запуска ведущего двигателя.

back to menu ↑

Схема подключения

Рабочая схема

1

Ведущий электродвигатель (расщепитель фаз) подключается к сети 220 В, — способ подключения (звезда, треугольник) не имеет значения. Запуск производится через конденсатор С=100 мкФ.

2

Далее к контактам обмоток ведущего двигателя через пакетный выключатель подключается трехфазное оборудование, — схема подключения (звезда или треугольник) не имеет значения.

Данная схема элементарна, но работает достаточно стабильно.

back to menu ↑

Запуск системы

Включаем через пакетник

1

Подаём напряжение 220 В на первый (ведущий) двигатель через конденсаторы, — облегчают запуск. Можно без них, но тогда необходимо придать первичное движение валу двигателя.

2

В течение нескольких секунд вал электромотора будет набирать крутящий момент, после этого, если пуск производился с конденсаторами, то их отключаем.

3

На обмотках ведущего мотора образовалось трехфазное напряжение около 200 В: на двух по 200, на одной около 190 В.

4

Включаем пакетный выключатель – ведомый электромотор запустился без проблем. Всё отлично работает.

5

Схему при необходимости можно и нужно доработать. Кстати, для стабилизации работы, т.е. для сглаживания нагрузки можно первый двигатель оснастить тяжелым маховиком, который не будет давать проседать нагрузке.

back to menu ↑

Заключение

Трехфазный двигатель

Этот простой способ был известен ещё в 60-х годах прошлого века. О чём не раз упоминалась в специализированной литературе: журнал МК, статья именно Синёва, №4 1972 год. В этом материале рассмотрены варианты корректировки напряжения по всем фазам.

back to menu ↑
Тематическое видео: Как сделать 3-ёх фазное напряжение в гараже

10 Total Score

Для нас очень важна обратная связь с нашими читателями. Оставьте свой рейтинг в комментариях с аргументацией Вашего выбора. Ваше мнение будет полезно другим пользователям.

Помогла ли Вам наша статья?

10

Добавить свой отзыв

krrot.net

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о