Способы преобразования 220 Вольт в 380

Трехфазный асинхронный электродвигатель сегодня является самым распространенным. Но когда электрооборудование с таким движком применяется в быту, где, как правило, используется фазное напряжение 220 В, подключать его не к чему. Пока не будут созданы тем или иным способом дополнительные фазные напряжения, не получится эффективно использовать трехфазный двигатель. О том, как получить три фазы из промышленной электросети 220 В, и будет рассказано далее.

Первый способ – электромеханическое преобразование

Для того чтобы получить результат своими руками и наиболее простым путем, надо построить электромеханический преобразователь напряжения. Для этого потребуется минимум усилий, поскольку надо лишь найти его готовые компоненты. Чтобы получить максимальную эффективность преобразования, они следующие:

• трехфазный синхронный генератор подходящей мощности;
• коллекторный электродвигатель, аналогичный по мощности синхронному генератору;
• мощный ЛАТР.

Валы двигателя и генератора жестко соединяются. Двигатель присоединяется к электрической сети через ЛАТР. С генератора снимаются три фазы по любой схеме (звезда или треугольник). Число оборотов двигателя под нагрузкой будет уменьшаться, поэтому ЛАТР позволит это исправить. Такая регулировка получается ручной и неудобной. Особенно если нагрузка будет быстро изменяться. Но альтернативой для нее может быть только та или иная автоматика. Простейшее решение – центробежный регулятор оборотов. Его контакты можно вывести на корпус через кольца и щетки.

А чтобы уменьшить износ контактов, коллекторный двигатель необходимо присоединить к сети через симистор, управляемый центробежным регулятором. Настроив его на число оборотов, соответствующее частоте 50 Гц электрогенератора, можно спокойно работать, не опасаясь изменения нагрузки и напряжения электросети. Для менее мощных потребителей порядка 1…2 кВт достаточно возбуждения от магнитного ротора, для более мощных потребуется возбуждение от постоянного тока. Для управления возбуждением целесообразно использовать диммер с выпрямителем. 

Менее эффективное преобразование – дополнительный трехфазный асинхронный двигатель

Известно, что трехфазный асинхронный движок можно присоединить к обычной сети 220 В. Для этого нужны конденсаторы определенной емкости, в зависимости от мощности двигателя и выбранной схемы, которые показаны далее.

Конденсаторы могут обеспечить вращающееся магнитное поле в пределах менее 360 градусов. Но зато хоть и при потерянной мощности, вал движка вращается. Ротор намагничивается, и асинхронный двигатель становится неполноценным трехфазным генератором, но зато самым простейшим. К его обмоткам можно присоединить другой трехфазный асинхронный движок, менее мощный. Вал этого двигателя будет вращаться медленнее, чем при работе от трехфазной сети. Но, тем не менее, в большинстве случаев этого хватает.

Второй способ – фазовый сдвиг

Этот вариант получения трехфазного напряжения основан на свойствах индуктивности (ток отстает от напряжения сети на условные 90 градусов угла между векторами) и емкости (напряжение опережает ток в электрической цепи на условные 90 градусов угла между векторами). Комбинируя совместно с нагрузкой индуктивные и емкостные элементы, при их определенном сочетании получается фазовый сдвиг в 120 градусов по напряжению в специальной схеме, показанной далее. Каждому значению мощности потребуются соответствующие по величине элементы. Они приведены в таблице № 1.

Для асинхронного движка, в котором эквивалент обмоток статора – это параллельно соединенные сопротивления и емкости, схема и величины элементов будут иными. Они приведены далее в таблице № 2 вместе со схемой.

Для схемы нужны металлобумажные конденсаторы с номинальным напряжением от 250 В. Для индуктивностей рекомендуется использовать сердечник от трансформатора мощностью 200 ВА. Число витков подбирается по измеряемой силе тока в электрической цепи из дросселя и резистора с известным сопротивлением, соединенных последовательно. Эта цепь вместе с мультиметром присоединяется к генератору 100…300 Гц. Дополнительно величина индуктивности корректируется воздушным зазором в сердечнике. Его наличие обязательно.

Предварительно соответственно параметрам генератора по закону Ома для участка цепи рассчитывается сила тока.

Увеличение индуктивности приведет к уменьшению тока, и наоборот. Совпадение измеряемого значения с расчетным свидетельствует о получении индуктивности необходимой величины. Такой способ целесообразен только для статичной нагрузки на вале асинхронного двигателя. При отклонениях ее фазовые характеристики напряжения в обмотках изменятся вместе с крутящим моментом. То есть эффективность двигателя ухудшится.  

Использование специального инвертора

Современные полупроводниковые приборы позволяют создавать высокочастотные инверторы. Уже существует множество моделей сварочных аппаратов и миниэлектростанций с мощностью в единицы киловатт и больше. Для подобных электронных схем, имеющих встроенный выпрямитель, не имеет значения, какие выходные сигналы формировать. Причем с наиболее высоким качеством. Поэтому самый простой вариант, правда, с ценой примерно $130/кВт, – это приобретение специального инверторного преобразователя.

На рынке много разнообразных моделей преобразователей однофазного напряжения в трехфазное. Их цена при одинаковой мощности зависит от:

• качества синусоиды выходного напряжения;
• наличия различных защит (например, от пропадания нагрузки в одной из фаз, перегрузки по входному напряжению, выходному току, от превышения температуры);
• возможности плавного разгона асинхронного движка;
• управления скоростью и направлением вращения вала электродвигателя;
• возможности дистанционного управления;
• датчика, фильтров, вспомогательных блоков и принадлежностей.

Какой из перечисленных способов оптимален для читателя, определяет их сравнение в конкретных условиях. Изложенной информации для этого вполне достаточно.