Трехфазное напряжение из 220V.
Трехфазные электродвигатели в быту и
любительской практике приводят в действие самые различные механизмы
— циркулярную пилу, электрорубанок, вентилятор, сверлильный станок,
насос. Для питания таких двигателей от однофазной сети применяют
различные емкостные или индуктивно-емкостные фазосдвигающие цепи.
Неплохо было бы иметь одну такую цепь для всех двигателей, но
сделать это не позволяет необходимость изменять параметры ее
элементов в зависимости от мощности и схемы соединения обмоток
двигателя. Есть другой выход — получить трехфазное напряжение из
однофазного с помощью электродвигателя, выполняющего функции
генератора.
Известно, что любая электрическая
машина обратима. Генератор может служить двигателем, и наоборот.
Ротор обычного асинхронного электродвигателя после случайного
отключения одной из обмоток продолжает вращаться, причем между
выводами отключенной обмотки имеется ЭДС. Это явление подтолкнуло к
мысли использовать трехфазный асинхронный электродвигатель для
преобразования однофазного напряжения в трехфазное. Под действием
магнитного поля статора в короткозамкнутой обмотке ротора
асинхронного двигателя протекают токи, превращающие ротор в
электромагнит с явно выраженными полюсами, индуктирующий напряжение
синусоидальной формы в обмотках статора, в том числе не подключенных
к сети.
Сдвиг фаз между синусоидами в разных обмотках
зависит только от расположения последних на статоре и в трехфазном
двигателе в точности равен 120 град. Основное условие превращения
асинхронного электродвигателя в преобразователь числа фаз —
вращающийся ротор. Поэтому его следует предварительно раскрутить,
например, с помощью обычного фазосдвигающего конденсатора, емкость
которого рассчитывают по формуле С=К*Iф/Uc. где К=2800 если обмотки
двигателя соединены звездой, или 4800, если — треугольником, Iф —
номинальный фазный ток электродвигателя, A, U — напряжение
однофазной сети, В. Можно применять конденсаторы МБГО, МБГП. МБГТ
К42-4 на рабочее напряжение не менее 600 В или МБГЧ. К42-19 на
напряжение не менее 250 В Конденсатор нужен только для пуска
двигателя-генератора затем его цепь разрывают причем ротор
продолжает вращаться Поэтому емкость фазосдвигающего конденсатора не
влияет на качество генерируемого трехфазного напряжения. К обмоткам
статора можно подключить трехфазную нагрузку. Если ее нет энергия
питающей сети расходуется лишь на преодоление трения в подшипниках
ротора (не считая обычных потерь в меди и железе) поэтому КПД
преобразователя довольно велик.
В качестве преобразователей числа фаз
было испытано несколько различных электродвигателей. Те из них
обмотки которых соединены звездой с выводом от общей точки
(нейтралью) подключали по схеме показанной на
рис.1. В случае соединения обмоток звездой
без нейтрали или треугольником применяли схемы показанные
соответственно на рис.2 и 3.
Во всех случаях двигатель запускали
нажав на кнопку SB1 и удерживая ее в течение 1 - 5с, пока частота
вращения ротора не достигнет номинальной. Затем замыкали выключатель
SA1 а кнопка отпускали. Результаты испытаний приведены в таблице.
Индексы в обозначениях напряжений соответствуют номерам контактов
розетки Х2 (см рис 1—3), между которыми их
измеряли. Скорость вращения ротора двигателя-генератора мало зависит
от напряжения питающей однофазной сети. Генерируемые напряжения
пропорциональны сетевому но заметно меньше его что обусловлено
потерями энергии на намагничивание и создание вращающего момента
компенсирующего механические потери в подшипниках.
Двигатель |
P, кВт |
Мин-1 |
Схема |
С1, мкф |
U10, В |
U20, В |
U30, R |
U12, В |
U13,В |
U23, B |
УАД-72 |
0,25 |
2910 |
Рис 1 |
38 |
220 |
155 |
148 |
368 |
278 |
245 |
УАД-72 |
0,25 |
2S10 |
Рис 3 |
38 |
— |
— |
— |
220 |
205 |
195 |
АОЛ-22-4 |
0,4 |
1400 |
Рис 1 |
20 |
220 |
150 |
145 |
38С |
280 |
280 |
А02 |
4 |
2880 |
Рис 2 |
39 |
220 |
160 |
160 |
345 |
325 |
290 |
А02 |
4 |
2880 |
Рис 3 |
39 |
— |
— |
— |
22С |
210 |
197 |
АОЛ2 |
3 |
2880 |
Рис 1 |
20 |
220 |
160 |
155 |
35С |
325 |
290 |
Пониженная номинальная частота вращения
двигателя АОЛ-22-4 указывает на его четырехполюсное исполнение
(другие двигатели - двухполюсные). Тем не менее он успешно работает
в качестве преобразователя. Под нагрузкой фазные и линейные
напряжения изменялись на 2-5 %, сдвиг фаз между ними — на 5-6 град.
К двигателю АОЛ2 в качестве нагрузки подключали различные трехфазные
электродвигатели двух- и четырехполюсного исполнения с обмотками,
соединенными как звездой, так и треугольником: — АОЛ-011-2
мощностью 80 Вт (привод точильного камня); — УАД-32Ф мощностью
120 Вт (привод вентилятора); — А08 мощностью 1,5 кВт (привод
деревообрабатывающего станка).
|