ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ - ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИЗ ОДНОФАЗНОГО

В. Клейменов, г.Москва

   

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.  

Рис. 1
Рис. 1.

В случае соединения обмоток звездой без нейтрали или треугольником применяли схемы показанные соответственно на рис.2 и 3.

Рис. 2.
Рис. 2.

Рис. 3.
Рис. 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 Мощность, кВт Мин-1 Схема подклю чения 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.
    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)
    Под нагрузкой фазные и линейные напряжения изменялись на 2-5 %, сдвиг фаз между ними — на 5-6 град.

    ЛИТЕРАТУРА

1 Бирюков С. Три фазы — без потери мощности — Радио 2000 № 7 с 37—39
2 Белопольский И. И. Источники питания радиоустроиств —М Энергия 1971
3 Карвовский Г.А., Окороков С. П. Справочник по асинхронным двигателям и пускорегулирующеи аппаратуре — М Энергия 1969

"Радио" №1, 2002г.

Источник материала

Наш баннер
Вы можете поставить наш баннер на своем сайте или блоге, чтобы помочь развитию проекта.
Каталог радиолюбительских схем
Получить код
Навигация
  • Вся информация на сайте структурирована по темам.
  • Каждый тема имеет свою общую страницу с ссылками на материалы.
  • Выбранный материал открывается в новом окне, которое вы можете после просмотра закрыть.
Друзья сайта
Статьи