单相到三相转换

电器工程 交流 三相 转换 感应电机 单相
2022-02-03 00:40:31

我见过一些盒子(里面有一些电容器电路),它们将单相电源转换为三相电源。它们的问题是它们会导致负载电机发热,因为腿之间的相位差是 90 度而不是 120 度。

是否可以设计一个仅使用原始单相产生具有精确 120 度相位差的第三相的电路?

是否可以平等地使用可用的相腿来产生第三相,从而避免单相负载?

这个电路看起来如何?

注意:有问题的电机是 3.7 kW-5.6 kW 感应电机。

3个回答

我理解这个问题的意思是你试图用单相线运行三相电机。如果您试图直接从交流线路运行电机,所涉及的相角将使电机难以启动,这也是三相存在的部分原因。出于这个原因,单相电机通常具有电机启动帽。这听起来像你所描述的。

对您的问题的简单回答是,要从单相交流电获得三相交流电,您需要将单相交流线整流成直流电,然后通过逆变器将直流电返回以得到受控的三相交流电。还有其他电子方法,但在我的(有限的)经验中它们不太常见。还有机械的方法,如果你有零件可能会更方便。

我建议使用驱动器来操作您的三相电机。典型的变频三相驱动正是我上面描述的:一个整流器,然后是一个逆变器。我不能说在给定功率等级市场上有什么,但较大的三相驱动器通常具有用于三相交流线路输入、直流母线和三相电机输出的端子。如果你有这些终端,你有两个选择。

一种是通过驱动器的三相输入运行单相交流电。如果电压正确,驱动器应该可以正常运行。需要注意的是,您必须稍微降低驱动器的额定值。输入二极管的规格是假设驱动器的恒功率负载将分布在整流器的三个支路之间。如果您将相同的负载分配在两条腿上,那么这些二极管会变得更热。内部总线电容器也会变得更热,因为在没有第三相的情况下它们会看到更多的纹波电流。请与驱动器制造商联系以获取降额信息。

如果您的驱动器有直流总线端子,您的另一个选择是跳过它的内部整流器并使用外部整流器。整流单相交流电,然后将该直流电用作驱动器的输入。这样可以避免驱动器降额。我的公司正是为此目的制造了一些东西,尽管它的功率范围可能大于您的应用的成本效益。您必须对这两种选择进行定价才能确定。阅读本文了解更多详情。

这实际上是一个非常普遍和合理的愿望,例如在家庭车间运行配备三相电机的准工业机床。

一般有以下三种方法:

  • 使用电容器来完成相移以产生至少足够的第三相感,以告诉电机您希望它从哪个方向启动。这与单相电机通常如何使用换档电容器启动密切相关,然后通过离心离合器将其切断。一些电容器在运行时可能会留在电路中。虽然成本低且简单,但这是最不利的解决方案,并且相位的不均匀使用不会让您以设计的效率运行。您有时会在机械目录中将这些解决方案视为“静态相位转换器”

  • 使用“旋转转换器”,它是一种旋转惯性自动变压器。基本上,你会得到另一个类似或更大尺寸的三相电机,然后用启动帽(或者甚至,虽然不推荐,但考虑到可能出现问题的情况,拉绳)旋转它。您将两台电机并联连接,惰轮根据其转动惯量为负载电机产生第三相(任何三相机器都可以很容易地作为电动机或发电机运行,仅取决于它是在电机前面还是后面机械旋转电相位旋转)。有些人会用电容器进一步微调这些。虽然这是一个复杂的设置,但它往往工作得相当好,并且尺寸合适的惰轮具有三相电源的优势,例如在车削螺纹操作期间快速反转。

  • 使用现代功率半导体将可用电源整流为直流,然后 PWM 合成 3 个完美相位的正弦波。这些通常称为可变(或有时矢量)频率驱动器,并且具有能够改变施加的电压和频率的额外优势,即同步旋转的速度,允许用户填补手动皮带/齿轮选项或可能完全消除对变速器的需求。这项技术的价格正在接近旋转转换器的价格,尤其是考虑到旋转转换器惰轮电机中铜的成本。

电机的电流随负载、电压等变化,因此它不是稳定的东西,可以指望。就此而言,从两相(假设 180 度)开始,仅使用无源元件就不可能进行稳定的三相转换,因为您需要电抗设备来进行相移,并且它们的所有电抗(阻抗)都取决于电流,因此幅度相位都会变化我怀疑您的箱式电路只需要重新计算适当的功耗,但它们只能提供特定功率的电机。尽管如此,即使您只有 90 度相移,电机仍应运行,但效率和稳定性较低,如果负载接近最大值,可能会发热。

但是,如果您有一个正交两相(我怀疑),那么只需一个变压器和适当的绕组(Scott-T 变压器)就很简单。不过,最好的选择是电机控制器,但这可能很昂贵。