Какой лучший частотный преобразователь для одной фазы в три?

Почти все бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В. Мы, не задумываясь, включаем их в розетку и наслаждаемся работой устройств. Но иногда требуется подключить асинхронный двигатель, рассчитанный на 380 В. Для его запуска можно использовать специальную схему, которая позволяет подключать электромотор к однофазной сети, но при этом придётся смириться с потерей мощности. Можно ли однофазную сеть превратить в трехфазную и как из 220 Вольт сделать 380?

Оказывается, такая возможность есть. Существует несколько способов получить 380 В из однофазной сети. Ниже мы покажем, как это сделать, но для начала разберёмся в том, чем отличается однофазная сеть от трёхфазной.

Содержание

Теория

На промышленных электростанциях генераторы вырабатывают трёхфазный ток, и повышают его напряжение до десятков и даже сотен киловольт. По линиям электропередач электричество поставляется потребителям. Но перед этим ток поступает на силовой трансформатор, который понижает напряжение до 380 В. Из распределительной подстанции электроэнергия поступает в потребительскую сеть.

В трёхфазной сети ток подаётся таким образом, что все три сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Напряжение между фазами составляет 380 В, а между фазой и нейтралью 220 В (см.рис. 1). Именно это напряжение подаётся в каждую квартиру.

Так как нашей целью является получение 380 В именно из однофазной сети, то перейдём к способам преобразования 220 В на 380.

Способы получения 380 Вольт из 220

Рассмотрим основные способы преобразования 220 вольт в полноценный трёхфазный ток, напряжением 380 В:

• с помощью электронного преобразователя напряжения;
• путём применения трансформатора;
• использованием трёх фаз;
• используя трёхфазный двигатель в качестве генератора;
• пользуясь конденсаторной схемой.

Преобразователь напряжения

Самый простой и надёжный способ преобразовать 220 В в 380 – купить электронный преобразователь напряжения. (см. рис. 2). Этот прибор часто называют инвертором. Гаджет прост в управлении и генерирует качественный трёхфазный ток. Правда, мощность инверторов не слишком большая, но её, как правило, хватает для большинства трёхфазных бытовых приборов.

Преобразователь хорош ещё и тем, что у него есть встроенная функция защиты от перегрузок и КЗ. А это значит, что электромотор не перегреется и не выйдет из строя в результате КЗ.

Высокое качество тока достигается благодаря принципу работы устройства. Инвертор сначала выпрямляет переменный однофазный ток, а затем генерирует трёхфазное напряжение с заданной частотой и со стандартным сдвигом фаз. При этом количество фаз может быть и больше чем 3 (с соответствующим углом сдвига).

Используя трансформатор

С помощью повышающего трансформатора можно получить какое угодно напряжение, в том числе и 380 В. Однако, если вас интересует трёхфазное напряжение, то необходим специальный трёхфазный трансформатор.  преобразующий однофазный ток в трёхфазный. Такие трансформаторы есть в продаже.

Обмотки трансформатора соединены звездой или треугольником. Напряжение однофазной сети подаётся на две первичные обмотки напрямую, а на третью – через конденсатор. При этом ёмкость конденсатора подбирается из расчёта 7 мкФ на каждые 100 Вт мощности.

Обратите внимание на то, что номинальное напряжение конденсатора не должно быть ниже 400 В. Такое устройство нельзя включать без нагрузки.

Хоть мы и получим таким способом необходимые 380 В, всё равно будет наблюдаться снижение мощности электромотора (если вы планируете подключать его к трансформатору). Соответственно КПД двигателя тоже упадёт.

Использование 3-х фаз

Если вы проживаете в многоквартирном доме, то к нему уже подведено 3 фазы, которые с целью оптимального распределения нагрузок разведены по отдельным квартирам. На каждом этаже стоят распределительные щиты, откуда можно завести в квартиру недостающие две фазы. Но для этого потребуется разрешение.

При желании вы можете получить разрешение у энергоснабжающей компании или согласовать с Энергонадзором обустройство трёхфазного питания в вашей квартире. При этом потребуется установить трёхфазный счётчик электроэнергии.

Использование электродвигателя

Вы наверно знаете, что ротор обычного трёхфазного двигателя после запуска продолжает вращаться после отключения одной фазы. Оказывается, что между выводом отключенной обмотки и задействованными выводами имеется ЭДС.

Сдвиг фаз между обмотками статора зависит только от их расположения. В трёхфазном двигателе эти катушки расположены под углом 120º, а значит они обеспечивают такой же угол сдвига фаз. Это обстоятельство наталкивает на мысль, что асинхронный трёхфазный двигатель можно использовать для получения 380 вольт от обычной однофазной сети. Простая схема подключения электромотора изображена на рисунке 3. Конденсатор на схеме нужен только для запуска двигателя. После запуска его можно отключить. Конденсатор берём типа МБГО, МБГП, МБГТ или К42-4, рабочее напряжение которого должно быть не менее 600 В. Можно применить конденсатор К42-19, с рабочим напряжением минимум 250 В.

Пример подключения фазосдвигающего конденсатора см. на рис. 3.

Параметры конденсатора подбираем в зависимости от мощности мотора. Заметим, что параметры фазосдвигающего конденсатора на качество генерируемого тока не влияют. Нагрузку подключаем к обмоткам статора, согласно схеме, показанной на рис. 4.

Скорость вращения ротора почти не зависит от напряжения однофазной сети, так что её можно считать постоянной. Это значит, что частота трёхфазного тока при номинальных нагрузках изменяться не будет.

Следует иметь в виду то, что мощность трёхфазного двигателя, работающего от однофазной сети, падает. Соответственно, номинальная мощность трёхфазной нагрузки будет, примерно, на треть ниже, от той, которая заявлена в паспорте электромотора.

Электродвигатель в качестве генератора

Ещё один способ, позволяющий из 220 В получить 380, это создание системы двигатель-генератор. В качестве двигателя можно взять любой электромотор, работающий от сети 220 В, а в качестве генератора – доработанный трёхфазный асинхронный двигатель (схему установки смотрите на рис. 5).

Сразу заметим, что эффективность такой установки под вопросом, но получить таким способом требуемое напряжение 380 В можно. В данной схеме требуется обеспечить такую частоту вращения ротора, чтобы генератор выдавал ток с частотой, равной 50 Гц. Для  этого необходимо вращать вал с угловой скоростью 1500 об/мин.

В домашних условиях в качестве привода можно использовать однофазный мотор от стиральной машины или другой бытовой техники. Важно только обеспечить требуемую угловую скорость вращения ротора.

Поскольку вращение вала электродвигателей работающих, например, в стиральной машине составляет около 12 – 20 тыс. об./мин., то необходимо использовать шкивы, диаметры которых соотносятся как 1 к 10. То есть, чтобы обеспечить вращение ротора генератора со скоростью 1500 об/мин. можно взять шкив, который уже смонтирован на электромоторе от пралки, а на вал трёхфазного двигателя надеть шкив, диаметром в 10 раз больше.

Выводы

Получить 380 вольт от сети 220 В возможно несколькими способами. Самым эффективным является способ применения электронного инвертора:

• стабильные параметры тока;
• безопасная эксплуатация;
• обеспечение заявленной выходной мощности;
• компактность установки.

Все выше перечисленные способы преобразования 220 Вольт в 380 работают, поэтому имеют право на существование. Но надо быть готовым к потере мощности и к трудностям по достижению других параметров тока, включая его частотные характеристики.

17.03.2020

Для управления скоростью вращения электродвигателя, используют специальные электротехнические устройства – частотные преобразователи. В зависимости от типа применяемого двигателя и количества используемых фаз, преобразователи частоты могут быть спроектированы для однофазного и трёхфазного режима электропитания. Однофазный режим соответствует номинальному напряжению сети – 220В, а трёхфазный – 380В.

Назначение частотных преобразователей

Для максимальной оптимизации производственного процесса, в приводном механизме которого присутствуют электродвигатели, необходимо использовать преобразователи частоты. Они позволяют продлить эксплуатационный ресурс оборудования и рационализировать работу электродвигателя. Асинхронные двигатели переменного тока могут функционировать и без инверторов. В таком случае они будут совершать обороты с одинаковой скоростью, без возможности регулировки частоты вращения. Также отсутствие частотника во входной цепи, приведёт к постоянным перегрузкам и возрастанию тока (во время пуска двигателя) в 5-7 раз выше номинального значения. Такие перенапряжения пагубно отражаются на состоянии обмоток двигателя и приведут к выходу из строя электрической машины.

” Важно! Для осуществления плавного пуска и регулирования входных параметров электродвигателя, используют частотные преобразователи 380В (для трёхфазного подключения обмоток) и 220В (для однофазной цепи с нулевым проводом) ”

Стоит отметить, что использование современных инверторов в тандеме с электродвигателями, позволяет сократить потребление энергоресурсов вдвое!

Принцип работы преобразователей частоты

Несмотря на различное количество входных клемм однофазных (1-фаза; 2-ноль) и трёхфазных (1-я фаза; 2-я фаза; 3-я фаза) частотников, их принцип действия полностью совпадает.Формируемые действия:

• выпрямление переменного тока питающей сети;
• формирование сигнала необходимой частоты управляющим микропроцессором, который попеременно осуществляет открытие/закрытие IGBT-транзисторов;
• фильтрация входных параметров преобразуемого сигнала;
• приобретение синусоидальной формы конечного сигнала за счёт сглаживания последовательности прямоугольных импульсов индуктивностью обмоток.

Существует три основных класса соединения частотных преобразователей, которые различаются фазностью подключения входных и выходных терминалов.Классы подключения:

1.  фаза на входе – 1 фаза на выходе;
2.  1 фаза на ходе – 3 фазы на выходе;
3.  3 фазы на входе – 3 фазы на выходе.

Первые два класса подключения реализуются на однофазных преобразователях, а третий класс – на трёхфазных.

Особенности работы преобразователя частоты 220 В

Основное отличие преобразователя частоты 220В от трёхфазного инвертора, заключается в возможности пуска и управления асинхронным трёхфазным электродвигателем от бытовой сети номинальным напряжением 220В. Подключать двигатель в этом случае следует по электрической схеме «треугольник». Это позволит избежать значительной потери мощности в работе системы. Преимущества однофазного инвертора:

• минимальные массогабаритные показатели;
• высокий коэффициент энергосбережения;
• наличие высоких функциональных возможностей;
• внушительный диапазон изменения вращающего момента на валу двигателя;
• возможность универсального исполнения для специфических видов оборудования;
• максимальная защита электродвигателя от перенапряжений и токовых перегрузок;
• приемлемое соотношение цены и качества, относительно стремительной самоокупаемости частотника за счёт снижения энергопотребления.

Преобразователи частоты 220В, предназначенные для однофазных электродвигателей, легко и просто внедряются в уже существующие установки. Частотники выступают в роли промежуточного элемента между электродвигателем и питающей сетью. После правильного подключения «фазы» и «ноля», остаётся лишь настроить рабочие параметры, оптимизирующие работу привода.

Специфика эксплуатации частотного преобразователя 380 В

Помимо обычного эксплуатационного процесса, в котором на входе и выходе преобразователя частоты присутствуют три фазы по 380В каждая, существует и возможность альтернативного подключения. Частотный преобразователь 380В можно запитать и от одной фазы. Однако мощность при таком подключении снизиться процентов на 40%. Это связано с допустимой нагрузкой по току на силовые транзисторы и тиристоры, присутствующие в схеме преобразования.

“ Внимание! При подключении трёхфазного преобразователя к однофазной сети с напряжением 220В, на выходе инвертор будет выдавать три фазы по 220В каждая, а не 380В. В связи с этим, электродвигатели рассчитанные на напряжение 380/220В – соединяют по схеме «треугольник», а приводы 127/220В – по схеме «звезда» ”

Преимущества трёхфазного частотника:

• возможность применения в сетях с изолированной нейтралью;
• простой ввод в эксплуатацию;
• снижение потребляемой электроэнергии;
• автоматическая диагностика параметров вращения двигателя и предупреждение аварий;
• производство пуска и торможения привода с наименьшей вероятностью возникновения ударных нагрузок;
• максимальный КПД;
• широкий диапазон установки скорости вращения, ускорения и момента;
• максимальная рекуперация мощности электродвигателя во время падения входных значений напряжения или тока;
• высокая надёжность и способность интуитивного управления.

Для получения значения выходного напряжения равного 380В, при подключении трёхфазного частотника к однофазной сети, необходимо применение однофазного трансформатора 220/380В. Всемирно известные бренды электротехнической продукции, производят специализированные преобразователи частоты, со встроенным повышающим трансформатором. На выходе такого агрегата из однофазной сети 220В, выдаётся трёхфазное напряжение 380В.

Остались вопросы? Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Преимущества регистрацииВы сможете:

• Приобретать оборудование со скидкой сразу после регистрации
• Совершать покупки намного быстрее и удобнее
• Следить за выполнением заказов
• Смотреть историю своих заказов, получать рекомендации
• Получить накопительную систему скидок на все оборудование
• Участвовать в акциях
• Получать первыми информацию о новых товарах и услугах
• Видеть документы по отгрузкам
• Получать консультации у специалиста, прикрепленного к вашей компании

Получите доступ ко всем предложениямВойдите под своим логином или пройдите легкую процедуру регистрации и получите доступ ко всем горячим предложениямВиды

Инвертор 220 в 380 В часто используется там, где необходим запуск трёхфазного двигателя на полную мощность, плавное регулирование оборотов, использование реверса. Подобные устройства находят широкое применение в сферах пищевой, а также нефтегазовой промышленности. Также преобразование тока с 220В в 380В требуется при использовании таких приборов, как металлообрабатывающие и деревообрабатывающие станки.

Что такое инвертор напряжения

Это прибор, применяющийся при необходимости преобразовать постоянный электрический ток одной величины в ток переменных значений другой величины. При том, что в процессе преобразования количество фаз со смещением на конкретный градус может быть не ограничено, всё же универсальным для функционирования электрооборудования общеизвестных стандартов оно равняется трём с соответственным сдвигом 120 градусов.

Применять инвертор можно как независимое устройство, так и в качестве элемента устройства системы для обеспечения бесперебойного снабжения электроэнергией. Если устройство находится в составе источника бесперебойного питания, это означает, при неожиданном отключении напряжения в сети подключенный прибор (например, компьютер) продолжит получать электрический ток от резервной аккумуляторной батареи достаточно времени, чтобы пользователь мог корректно закончить работу с техникой и выключить её.

Крупные устройства бесперебойного электроснабжения обеспечены инверторами с батареями большой ёмкости, позволяющей питать электроприборы до нескольких часов.

Помимо основного предназначения инвертор может использоваться с целью регулирования частоты двигателя в широком диапазоне. Это позволяет существенно снизить потребление электроэнергии по сравнению с техникой, работающей на постоянной частоте.

Типы инверторов

Форма генерируемого инвертором напряжения бывает разнообразной:

• синусоидальная;
• приближённая к синусоидальной;
• импульсная.

Однофазные преобразователи бывают двух видов: выдающие чистый синус, либо модифицированную выходную синусоиду. Последняя является упрощённой формой сигнала сети и допускается большинством стандартных электроприборов.

Чистую синусоиду требуют аппараты, оснащённые электродвигателем или трансформатором, а также устройства способные работать только с такой формой напряжения.

Трёхфазные преобразователи в основном используют при необходимости создать трёхфазный ток для электрических двигателей. Обмотки двигателя здесь будут напрямую подключены к выходу преобразователя. Мощность его должна выбираться в зависимости от её максимального значения для прибора-потребителя.

Обыкновенно инвертор функционирует в трёх рабочих режимах:

• режим пуска — используется при заряде ёмкости, пуске холодильника и пр. В этом режиме мощность может на мгновения превысить номинал преобразователя в два раза, однако это считается нормальным для большинства устройств;
• длительный — режим, работы по номиналу преобразователя;
• перегрузочный — включается в случаях превышения номинала мощностью потребляющего энергию прибора (в 1,3 раза), позволяет стандартной модели инвертора работать до получаса.

Преимущества инвертора 220 в 380

Универсальный инвертор 220 в 380 обладает рядом выгодных преимуществ:

1. возможность выработки трёхфазного тока 380 В без потери мощности асинхронного двигателя;
2. возможность применения для подключения моторов с самыми разнообразными характеристиками;
3. невысокая мощность потребления.

Также плюсами использования инвертора с 220 на 380 считаются такие моменты, как:

• уменьшение потребления электроэнергии в связи с возрастанием мощности до пятидесяти процентов;
• стабильность работы оборудования, защищённой от воздействия скачков напряжения;
• увеличения ресурса работы — плавность запуска и остановки понижают степень износа приборов.

Конструкционные особенности

Преобразователь включает в себя защитную систему, которая предупреждает возможную перегрузку по токам коротких замыканий и скачкам напряжения, и предохраняет от перегревания. Разработанные модели инвертора с 220 на 380 осуществляют плавный запуск двигателя, обеспечивающий возрастание напряжения на старте при неизменной величине его соотношения с фазным током.

Масса и объёмы инвертора допускают его транспортировку, однако стоит такой прибор недёшево. В связи с этим приобретение инвертора при редком использовании трёхфазных электроприборов считается нецелесообразным.

Усовершенствованные модели предлагают набор дополнительных опций, таких как:

1. комплект удлинительных кабелей и шлейфов;
2. пульты дистанционного управления;
3. датчики технологических параметров;
4. тормозные резисторы и прерыватели;
5. входные и выходные фильтры; платы сопряжения и модуля и пр.

Варианты замены

Получить источник напряжения 380 В можно и через использование трёх фаз от источников электрического питания с напряжением 220 В, однако в высотных домах делать это рекомендуется только с согласия осуществляющей энергетический надзор компании. При наличии возможности подсоединения электрооборудования к трёхфазному щитку распределения, который обычно находится в подъезде, преобразователь напряжения не нужен — достаточно трёхфазного удлинителя

Существующие способы преобразования однофазного тока в трёхфазный хоть и эффективны, однако имеют некоторые минусы:

• нередкая потеря мощности двигателя;
• невозможность получения трёхфазного тока без присутствия помех;
• мощностные ограничения частотных преобразователей;
• наличие видов электрических двигателей, которые не получится запустить подобными способами в однофазной сети;
• конденсаторы мощности не очень удобны в использовании, так как система получается большой и представляет опасность для помещения.

Сделать подобный прибор в домашних условиях возможно, но достаточно проблематично и трудозатратно, поэтому покупка инвертора будет куда более простым и безопасным решением, учитывая широкий выбор товаров в этом сегменте.

Используемые источники:

• https://www.asutpp.ru/kak-iz-220-volt-sdelat-380-v.html
• https://epusk.ru/articles/chastotnye-preobrazovateli/chastotnye-preobrazovateli-220-380-volt/
• http://ostabilizatore.ru/invertor-220-v-380.html