kulibin.okis.ru
Сам метод прост как все гениальное. Идея взята из давнего журнала Радио 1970-х годов, реквизитов уже не помню, как и автора, но большинство публикаций в интернете по данной идее пляшут от нее. Суть в том что нужен асинхронный движок мощностью на 30% больше чем максимальная мощность вашего потребителя. Далее этот движок запускается от одной фазы а на двух оставшихся выводах появляется трехфазный ток.
Схема подключения см рис.
Показан еще и самодельный вертикально-фрезерный станок по дереву. О нем поподробнее как-нибудь потом. Снимал мой сын Леонид Александрович.
Преобразователь однофазного напряжения 220В в трехфазное
Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное разработан на основе схемы регулятора мощности, приведенной в [1], и предназначен для питания трехфазного электродвигателя.
Принципиальная схема
Схема регулятора подключается к сети через автоматический выключатель SF1, обеспечивающий номинальный потребляемый ток. После включения в сеть регистр сдвига DD2 сбрасывается в ноль на время заряда конденсатора С2 через резистор R5. После заряда С2 до напряжения срабатывания элемента DD1.1 разрешается сдвиг в регистре DD2.
При установке выхода регистра в состояние логической «1» открывается подключенный к нему транзистор (VT1. VT6), который коммутирует соответствующий тиристор. Временная диаграмма работы (последовательности коммутации тиристоров) приведена на рисунке 2.
Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя напряжения из однофазного 220В в трехфазное.
Рис. 2. Временная диаграмма работы (последовательности коммутации тиристоров).
Детали и настройка
Конденсаторы С4. С6 — коммутационные (запирающие) емкости. Их величины даны ориентировочно. Они подбираются во время настройки схемы в зависимости от мощности двигателя и частоты коммутации тиристоров. Величину емкости можно рассчитать по приближенной формуле:
C = (0,01 * Р(Вт) / n) * (1 / 30n) (мкФ),
где: n=1 при номинальной частоте двигателя.
После настройки схемы R3 и R4 выпаивают, на место R4 впаивают конденсатор емкостью 0,68 мкФ. Между точками А и В впаивают подстроечный резистор сопротивлением 15 кОм, которым точно устанавливают частоту вращения электродвигателя.
Три фазы — из одной
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 120 о . 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
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.
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
Мнения читателей
- Александр / 05.05.2016 — 19:59
Добавте пожалуйста структурную схему.очень нужно
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:
Преобразователь однофазного в трехфазное. Конвертер одной фазы в три. Инвертор. Схема. Конструкция. Своими руками. Собрать самому.
В этой схеме, как и в любой другой, могут быть ошибки. Если Вы их обнаружите, пожалуйста, напишите нам. Подпишитесь на новости, чтобы быть в курсе исправлений и обновлений материала.
Внимание! Сборка прибора требует навыков в области силовой электроники, связана с контактом с высоким напряжением, которое может быть опасным для жизни как самого инженера, так и пользователей прибора. Убедитесь, что Вы обладаете нужной квалификацией.
Схема выполнена на основе импульсного силового источника синусоидального напряжения. Советую ознакомиться с его схемой.
Вашему вниманию подборка материалов:
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Эта схема не является трехфазным инвертором, но может быть использована для его разработки. Если вместо корректора коэффициента мощности на вход устройства установить преобразователь 12 или 24 вольта в 600 вольт, который можно получить на основе резонансного инвертора, перестроив его выходное напряжение с 310 на 600 вольт, то будет отличный трехфазный инвертор.
Принципиальная схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.
Преобразователь выдает трехфазное напряжение хорошей синусоидальной формы 370 В, 1.5 кВт (в сумме на все три фазы). Напряжение 370 В, а не 380, выбрано, исходя из того, что для получения 380 В нужно питать схему постоянным напряжением 620 В. Но силовые ключи и драйверы полумоста на 600 В гораздо более распространены. А снижение питающего напряжения на 3% для большинства приборов значения не имеет.
Схема использует три идентичных блока. Элементы на этих блоках имеют на схеме одинаковые обозначения. Схема рисовалась путем переделки схемы источника синусоидального напряжения. Перенумеровывать элементы у меня не хватило духу. Так что некоторые номера пропущены. Простите меня за это.
C13 — 1 мкФ, R25 — 5.5 кОм, C14 — 0.5 мкФ, R26 — 11 кОм, C15 — 0.25 мкФ, R27 — 22 кОм, C16 — 0.1 мкФ, R25 — 55 кОм.
ККМ — корректор коэффициента мощности. Его схема здесь не приводится. Об этом будет отдельная статья. Корректор коэффициента мощности обычно выполняется по схеме повышающего преобразователя. Так что его не составит труда выполнить на выходное постоянное напряжение 600 В. Оно-то нам и нужно для питания схемы.
М1 — маломощный мост для получения низковольтного напряжения для питания низковольтной схемы преобразователя.
Диоды VD4, VD5, VD6 — выпрямительные диоды на 600В, желательно быстродействующие, но подойдут и 100 нс. Мы используем 1N5406.
Диоды VD1, VD2 — импульсные низковольтные кремниевые диоды, например, детекторные.
Полевые транзисторы VT1, VT2 — полевые транзисторы от 600В, 3А. Подойдут, например, IRFBG 30, или другие.
D5 — операционный усилитель, рассчитанный на работу при однополярном питании 12В, с высоким входным сопротивлением и с возможностью подключения к выходу нагрузки 2 кОм или менее. Хорошо подходит К544УД1, КР544УД1.
D6 — интегральный стабилизатор напряжения (КРЕН) на 12В.
VT5 — Маломощный высоковольтный транзистор на 600 вольт. Он работает только в момент включения схемы. Так что в процессе работы мощность не рассеивает.
VD9 — Стабилитрон 15В.
C11 — 1000мкФ 25В.
R25 — 300кОм 0.5Вт
D1 — Интегральные широтно-импульсно модулирующие (ШИМ) контроллеры. Это 1156ЕУ3 или его импортный аналог UC3823.
Добавление от 27.02.2013 Иностранный производитель контроллеров Texas Instruments преподнес нам удивительно приятный сюрприз. Появились микросхемы UC3823A и UC3823B. У этих контроллеров функции выводов немного не такие, как у UC3823. В схемах для UC3823 они работать не будут. Вывод 11 теперь приобрел совсем другие функции. Чтобы в описанной схеме применить контроллеры с буквенными индексами A и B, нужно вдвое увеличить резисторы R22, исключить резисторы R17 и R18, подвесить (никуда не подключать) ножки 16 и 11 всех трех микросхем. Что касается российских аналогов, то нам читатели пишут, что в разных партиях микросхем разводка разная (что особенно приятно), хотя мы пока новой разводки не встречали.
D3 — Драйверы полумоста. IR2184
R7, R6 — Резисторы по 10кОм. C3, C4 — Конденсаторы по 100нФ.
R10, R11 — Резисторы по 20кОм. C5, C6 — Электролитические конденсаторы по 30 мкФ, 25 вольт.
R8 — 20кОм, R9 — подстроечный резистор 15кОм
R1, R2 — подстроечники по 10кОм
R3 — 10 кОм
C2, R5 — резистор и конденсатор, задающие частоту работы ШИМ — контроллеров. Их выбираем таким образом, чтобы частота была около 50 кГц. Подбор стоит начать с конденсатора 1 нФ и резистора 100 кОм.
R4 — Эти резисторы в разных плечах — разные. Дело в том, что для получения синусоидального напряжения со сдвигом фаз на 120 гр. используется фазосдвигающая цепь. Кроме сдвигания она еще и ослабляет сигнал. Каждое звено ослабляет сигнал в 2.7 раза. Так что подбираем резистор в нижнем плече в диапазоне от 10 кОм до 100 кОм так, чтобы ШИМ контролер при минимальном значении синусоидального напряжения (с выхода операционного усилителя) был закрыт, при небольшом его увеличении начинал выдавать короткие импульсы, при достижении максимума был практически открыт. Резистор среднего плеча будет в 9 раза больше, резистор верхнего — в 81 раз.
После подбора этих резисторов более точно коэффициент усиления можно регулировать подстроечными резисторами R1.
R17 — 300 кОм, R18 — 30 кОм
C8 — 100нФ. Это могут быть низковольтные конденсаторы. На них высокого напряжения не бывает, хотя они стоят в высоковольтной части.
R22 — 0.23 Ом. 5Вт.
VD11 — Диоды Шоттки. Выбраны диоды Шоттки, чтобы обеспечить минимальное падение напряжения на диоде в открытом состоянии.
R23, R24 — 20 Ом. 1Вт.
L1 — дроссель 10мГн (1E-02 Гн), на ток 5А, C12 — 1мкФ, 400 В.
L2 — несколько витков тонкого провода поверх дросселя L1. Если в дросселе L1 — X витков, то в катушке L2 должно быть [X] / [60]
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.
Данная схема вполне может быть переделана на другую выходную частоту? на 400Гц например? И если да, то необходимо настроить задающий генератор и всё? И подскажите как рассчитывались номиналы L1, C12 Читать ответ.
Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус.
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за.
Зарядное устройство. Импульсный автомобильный зарядник. Зарядка аккуму.
Схема импульсного зарядного устройства. Расчет на разные напряжения и токи.
Светомузыка, светомузыкальная приставка своими руками. Схема, конструк.
Как самому собрать свето-музыку. Оригинальная конструкция свето-музыкальной сист.
Резонансный стабилизатор переменного напряжения, токовые клещи постоян.
Два примера применения магнитного усилителя — токовые клещи и стабилизатор напря.
Формирование произвольного / регулируемого выходного напряжения с помо.
Регулировка, установка выходного напряжения специализированной микросхемы интегр.