1つから3つのフェーズを取得する方法。 単相から三相へのコンバーター
民家、アパート、田舎の家、つまり家庭の条件では、220ボルトの標準的な単相電圧が最もよく見られます。これは、消費者を1つの相と中性線に接続することによって得られます。 このような電圧は相電圧と呼ばれ、その発電機は主に、この消費者に電力を供給する配電用変電所に設置された6 kV /380Vの電力変圧器です。 時々、特に民家では、定格380ボルトの非同期三相モーターを始動して操作する必要があります。 このモーターを単相220Vネットワークに接続することを可能にするスキームがありますが、電気非同期機の電力は大幅に失われます。 したがって、電気モーターの効率的な動作のために、自宅で220ボルトから380ボルトを取得する方法について疑問が生じます。
知っておくべき重要なこと
三相ネットワークでは、3相すべてに120度に等しいシフトがあります。 三相220ボルトを380Vに、または単相220を同じに変換する必要があるが、電圧が380 Vの場合、これは従来の昇圧変圧器を使用することによって非常に簡単に行われます。 この問題では、電圧を上げるだけでなく、単相ネットワークから本格的な三相ネットワークを得る必要があります。
この操作を行うには、主に3つの方法があります。
- 電子コンバーター（インバーター）を使用する。
- 2つの追加フェーズを接続する。
- 三相変圧器を使用しているためですが、それでも電力は低下します。
主電源電圧を変換する前に、電力を失うことなくモーターを標準の単相ネットワークに接続できるかどうかを検討する必要があります。 最初に、エンジン自体のプレートを確認する必要があります。最初の写真に示すように、これらの電圧の両方に対応するように設計されているものもあります。 起動するにはコンデンサが必要です。
2番目のプレートは、マシンが巻線をスターと380ボルトの電圧でそれぞれ接続するためだけに設計されていることを示しています。
もちろん、エンジンを分解して巻線の端を見つけることはできますが、これはすでに問題があります。 220から380Vの高品質な三相ネットワークの作成について詳しく見ていきましょう。
220から380Vを取得する方法
変圧器
このデバイスは、より一般的にはインバーターとして知られており、いくつかのブロックで構成されています。 まず、デバイスはこの単相電圧を整流し、次にそれを特定の周波数の変数に反転します。 この場合、ある程度シフトするフェーズがいくつもありますが、一般的に受け入れられている標準的な電気機器の動作は3であることが最適であり、したがって、それらのシフトは120度です。 このような複雑なデバイスを家庭で作ることは非常に問題があるので、それを購入することをお勧めします。また、これらの製品の市場は非常に発展しています。
インバータの回路図は次のとおりです。
そして、これはファクトリーケースでどのように見えるかです：
多くの場合、これらのデバイスは、単相電圧から三相電圧に変換するだけでなく、電気モーターを過負荷、短絡、および過熱から保護します。
三相方式
この方法は、Energonadzorまたは電気エネルギーを供給する会社と調整する必要があります。これには、アパートの建物の各フロアにあるシールドからの2つの追加フェーズの接続が必要になるためです。
ここで問題となるのは、単相電圧をどのように作り直すかではなく、どのように接続するかです。このためには、三相延長コードだけで十分です。すべてが合法であれば、メーターです。
三相変圧器
220ボルトから380ボルトを作るには、必要な電力の三相変圧器が、一方の巻線220ともう一方の380 Vの電圧に必要です。ほとんどの場合、すでに星または三角形に接続された巻線があります。 その後、ネットワークからの電圧は、巻線の下側から直接2相に接続され、コンデンサを介して3番目の出力に接続されます。 コンデンサの静電容量は、100ワットの電力ごとに7マイクロファラッドの比率から計算されます。 コンデンサの定格電圧は少なくとも400ボルトでなければなりません。 負荷がないと、そのようなデバイスは接続できません。 この場合でも、エンジン出力とその効率の両方が低下します。 変圧器ではなく電気モーターを使用してコンバーターを実行する場合、出力は三相電圧になりますが、その値はネットワークの場合と同じ、つまり220Vになります。
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日常生活やアマチュアの練習での三相電気モーターは、丸のこ、電気かんな、ファン、掘削機、ポンプなど、さまざまなメカニズムを駆動します。 最も一般的に使用されるのは、かご形回転子を備えた三相非同期モーターです。 残念ながら、日常生活における三相ネットワークは非常にまれな現象であるため、従来の電気ネットワークから電力を供給するために、アマチュアは次のものを使用します。
♦位相シフトコンデンサ。エンジンの出力と始動特性を完全に実現することはできません。
♦モーターシャフトの電力をさらに削減するトリニスター「位相シフト」デバイス。
♦他のさまざまな容量性または誘導性容量性位相シフト回路。
しかし、最良の方法は、発電機として機能する電気モーターを使用して、単相電圧から三相電圧を取得することです。 単相交流電圧を使用して、2つの欠落した相を取得できる回路を検討してください。
ノート。
どの電気機械もリバーシブルです。発電機はエンジンとして機能でき、その逆も可能です。
従来の非同期電動機の回転子は、巻線の1つが誤って切断された後も回転を続け、切断された巻線の端子間にEMFがあります。 この現象により、三相非同期電動機を使用して単相電圧を三相電圧に変換することが可能になります。
スキームNo.1。たとえば、S。Gurov（ロストフ州イリンカの村）は、かご形回転子を備えた従来の3相非同期電動機を使用しました。 このエンジンは、発電機と同様に、次のものを備えています。 3つの固定子巻線が120°の角度で空間を移動しました。
巻線の1つに単相電圧を印加します。 モーターローターはそれ自体で回転を開始することはできません。 彼は最初の推進力を与えるために何らかの方法を必要としています。 さらに、1つの固定子巻線の磁界との相互作用により回転します。
結論。
回転する回転子の磁束は、他の2つの固定子巻線に誘導起電力を誘導します。つまり、欠落している位相が復元されます。
ローターは、例えば、始動コンデンサーを備えた装置を使用して回転させることができる。 ちなみに、非同期コンバーターのローターはシャフトに機械的な負荷をかけずに動作するため、静電容量を大きくする必要はありません。
このようなコンバータの欠点の1つは、相電圧が等しくないことです。これにより、コンバータ自体とモーター負荷の効率が低下します。
適切な電力の単巻変圧器をデバイスに追加する場合は、図に示すように、デバイスをオンにします。 図１に示すように、タップを切り替えることにより、相電圧のほぼ等しいことを達成することが可能である。 単巻変圧器の磁気回路として、出力17kWの欠陥のある電気モーターの固定子を使用しました。 巻線-4〜6mm2の断面を持つ400ターンのエナメル線 40回転ごとにタップで。
米。 1.コンバータの概略図
コンバーターモーターとして「低速」モーター（最大1000rpm）を使用することをお勧めします。
始動は非常に簡単で、始動電流と動作電流の比率は、速度が3000 rpmのモーターよりもはるかに小さいため、ネットワークの負荷は「よりソフト」です。
ルール。
コンバーターとして使用されるモーターの電力は、それに接続されている電気駆動装置の電力よりも大きくなければなりません。 必ず最初にコンバータを起動してから、三相電流消費器を接続してください。 ユニットの電源を逆の順序でオフにします。
たとえば、コンバーターが4 kWモーターの場合、負荷電力は3kWを超えてはなりません。 上記で説明し、Sによって製造された4kWコンバーター。グロフ 、彼の個人的な家庭で数年間使用されています。 製材所、製粉所、それからの製粉機の仕事。
スキームNo.2-4。 固定子磁界の作用下で、電流は非同期モーターの回転子の短絡巻線に流れ、回転子を顕著な極を持つ電磁石に変え、固定子巻線に接続されていないものを含む正弦波電圧を誘導します。通信網。
異なる巻線の正弦波間の位相シフトは、固定子上の正弦波の位置にのみ依存し、三相モーターでは正確に120°です。
ノート。
非同期電動機を相数変換器に変換するための主な条件は、回転子です。
したがって、たとえば従来の移相コンデンサを使用して、事前にねじりを解く必要があります。
コンデンサの静電容量は次の式で計算されます。
C = k * I f/Uネットワーク
ここで、モーター巻線がスターで接続されている場合はk \u003d2800。 k \u003d4800モーター巻線が三角形で接続されている場合。もしも -電気モーターの定格相電流A; U ce ti -単相ネットワークの電圧V。
少なくとも600Vの動作電圧にはコンデンサMBGO、MBGP、MBGT K42-4を使用でき、少なくとも250Vの電圧にはMBGCHK42-19を使用できます。
ノート。
コンデンサーはモータージェネレーターを始動するためだけに必要であり、それからその回路は壊れ、ローターは回転し続けるので、移相コンデンサーの静電容量は生成された三相電圧の品質に影響を与えません。
固定子巻線には三相負荷を接続できます。 そこにない場合、供給ネットワークのエネルギーはローターベアリングの摩擦を克服するためにのみ使用されるため（銅と鉄の通常の損失はカウントされません）、コンバーターの効率は非常に高くなります。
相数のコンバーターとして、スキームの作者V.Kleimenovはいくつかの異なる電気モーターをテストしました。 巻線がスターで接続され、共通点（ニュートラル）からの出力を持つものは、図に示す回路に従って接続されました。 2.巻線をニュートラルまたは三角形のないスターで接続する場合、それぞれ図2に示す回路。 3と図。 四。
米。 2.コンバーターのスキーム、スターで接続されたモーター巻線、共通点からの結論（ニュートラル）
米。 3.3。 コンバータ回路ニュートラルのないスターで接続されているモーター巻線
米。 4.コンバータ回路; 三角形で接続されたモーター巻線
すべての場合において、エンジン, ボタンを押すと起動します SB 1と15Cの間それを保持し、ローター速度が定格速度に達するまで。 次に、スイッチを閉じますSA1、ボタンを離しました。
スキームNo.5。通常、非同期三相電気モーターの巻線の端は、3端子または6端子のブロックに引き出されます。 ブロックが3端子の場合、相固定子巻線は星形または三角形で接続されます。 6端子の場合、相巻線は相互に接続されていません（Ya。Shatalov、Irba、Krasnoyarsk Territory）。
後者の場合、それらを正しく接続することが重要です。 スターでオンにした場合、同じ名前（始点または終点）の巻線端子を組み合わせてゼロ点にする必要があります。 巻線を三角形で接続するには、次のことを行う必要があります。
♦最初の巻線の端を2番目の巻線の始点に接続します。
♦2番目の終わり-3番目の始まり。
♦3番目の終わり-最初の始まり。
しかし、モーター巻線の端子にマークが付いていない場合はどうなりますか？
次に、次のように進めます。 3つの巻線は抵抗計で決定され、通常はI、II、IIIと指定されます。 それぞれの始点と終点を見つけるために、任意の2つを直列に接続し、6〜36 Vの交流電圧を印加し、3番目の巻線に交流電圧計を接続します（図5）。
米。 5.巻線を決定するための電圧計の配線図
交流電圧の存在は、巻線IとIIがに従って接続されていることを示し、電圧がないことは反対です。 後者の場合、巻線の1つの結論を逆にする必要があります。 その後、巻線IとIIの始点と終点にマークが付けられます（図5の同じ名前の巻線IとIIの出力にはドットが付けられています）。 巻線ＩＩＩの始まりと終わりを決定するために、巻線は、例えば、ＩＩとＩＩＩと交換され、測定は、上記の方法に従って繰り返される。
こんにちは、みんな！ 今日は、従来の単相ネットワーク（三相、追加費用なし）から220Vを取得する方法を紹介します。 しかし、最初に、そのような解決策を探す前の私の問題についてお話します。
私は、三相ネットワークに接続されたソビエトの強力なテーブルソー（2 kW）を持っていました。 通常受け入れられているように、単相ネットワークから電力を供給しようとする試みは不可能であるように思われました。強力な電力ドローダウンがあり、始動コンデンサが加熱され、エンジン自体が加熱されました。
幸いなことに、私はかつてインターネットで解決策を探すのにかなりの時間を費やしました。 ある人が強力な電気モーターで一種のスプリッターを作ったビデオに出くわしました。 次に、彼はガレージの周囲にこの三相ネットワークを立ち上げ、三相電圧を必要とする他のすべてのデバイスを接続しました。 仕事を始める前に、彼はガレージに来て、分配エンジンを始動しました、そしてそれは彼が去るまで働きました。 原則として、私はその解決策が好きでした。
繰り返してスプリッターを作ることにしました。 エンジンとして、私は3.5 kWの出力を持ち、星によって巻線がオンになっている古いソビエトのものを採用しました。
図式
回路全体は、一般的なメインスイッチ、スタートボタン、100マイクロファラッドのコンデンサ、および強力なモーター自体など、いくつかの要素で構成されています。
すべてがどのように機能しますか？ まず、配電モーターに単相電力を供給し、コンデンサーをスタートボタンに接続して始動します。 モーターが希望の速度まで回転するとすぐに、コンデンサーをオフにすることができます。 これで、負荷を位相スプリッターの出力に接続できます。私の場合は、デスクトップサーキュラーとさらにいくつかの三相負荷です。
デバイスの本体-フレームはL字型のコーナーでできており、すべての機器は1枚のOSBシートに固定されています。 上から、構造全体を運ぶためのハンドルが作り直され、3ピンソケットが出力に接続されています。
このような装置を介してのこぎりを接続した後、作業が大幅に改善され、何も熱くならず、のこぎりだけでなく十分な電力があります。 以前のように、うなり声を上げたり、ブーンという音を立てたりすることはありません。
消費者よりも少なくとも1kW強力な配電モーターを使用することが望ましいだけです。そうすれば、急激な負荷の下で目立った電力の低下はありません。
純粋な正弦ではないことについて何かを言う人、またはそれが機能しない人は誰でも、それらに耳を傾けないことをお勧めします。 電圧正弦はきれいで、120度で正確に壊れます。その結果、接続された機器は高品質の電圧を受け取ります。そのため、電圧は加熱されません。
21世紀と三相電圧周波数変換器の大きな入手可能性について話す読者の後半は、古いモーターが非常に見つけやすいので、私の出力は何倍も安いと言うことができます。 ベアリングが弱く、ほとんど壊れているため、負荷に適さない場合もあります。
アイドルモードのフェーズスプリッターはそれほど消費しません。200〜400 Wのどこかで、接続されたツールの電力は、始動コンデンサを介した通常の接続スキームと比較して、何倍にもなります。
結論として、私はこのソリューションの選択を正当化したいと思います。信頼性、信じられないほどのシンプルさ、低コスト、高電力です。
では、なぜ一部の配電盤は380 Vになり、一部は-220になりますか？ 一部の消費者が三相電圧を持っているのに、他の消費者は単相電圧を持っているのはなぜですか？ 私がこれらの質問をして、それらに対する答えを探した時がありました。 ここで、教科書にたくさんある数式や図を使わずに、一般的な方法で説明します。
言い換えると。 1つの相が消費者に近づく場合、消費者は単相と呼ばれ、その供給電圧は220 V（相）になります。 三相電圧について話す場合、常に380 V（線形）の電圧について話します。 誰も気にしない？ さらに-より詳細に。
3つのフェーズは1つとどのように異なりますか？
どちらのタイプの電力にも、動作中性導体（ZERO）があります。 私は保護接地について話している、これは広大なトピックです。 3つのフェーズすべてのゼロに関連して-電圧は220ボルトです。 しかし、これらの3つのフェーズを相互に関連させると、380ボルトになります。
三相システムの電圧
これは、三相線の電圧（アクティブな負荷と電流を含む）がサイクルの3分の1だけ異なるために発生します。 120°。
三相ネットワークの電圧と電流についての詳細は、電気工学の教科書に記載されています。また、ベクトル図も参照してください。
三相電圧の場合、それぞれ220 Vの三相電圧があります。単相消費者（および私たちの家にはほぼ100％があります）は、任意の相に接続でき、ゼロになります。 。 これを行う必要があるのは、各フェーズの消費量がほぼ同じになるようにすることだけです。そうしないと、フェーズの不均衡が発生する可能性があります。
さらに、他の人が「休んでいる」ことは、過度に負荷がかかった段階では困難で侮辱的です）
長所と短所
どちらの電力システムにも長所と短所があり、電力が10 kWのしきい値を超えると、場所が変わるか、重要ではなくなります。 リストしてみます。
単相ネットワーク220V、プラス
- シンプルさ
- 安さ
- 危険な電圧以下
単相ネットワーク220V、マイナス
- 限られた消費者の力
三相ネットワーク380V、プラス
- 電力はワイヤの断面によってのみ制限されます
- 三相消費による節約
- 産業機器用電源
- 品質の低下や停電の場合に単相負荷を「良好な」相に切り替える機能
三相ネットワーク380V、マイナス
- より高価な機器
- より危険な電圧
- 単相負荷の最大電力は制限されています
いつ380でいつ220ですか？
では、なぜ私たちのアパートの電圧は380ではなく220 Vなのですか？ 事実、原則として、1つのフェーズは10kW未満の電力で消費者に接続されます。 そしてこれは、1つの相と中性（ゼロ）導体が家に導入されることを意味します。 アパートや家の99％で、これがまさに起こっていることです。
家の中の単相電気パネル。 右のオートマトンは入門的であり、それから-部屋を通して。 写真のエラーは誰にわかりますか？ しかし、この盾は1つの大きな間違いです...
ただし、10 kWを超える電力を消費する予定の場合は、三相入力の方が適しています。 また、三相電源（を含む）を備えた機器がある場合は、線間電圧が380 Vの三相入力を家に持ち込むことを強くお勧めします。これにより、配線の断面積、安全性、および電気について。
単相ネットワークに三相負荷を含める方法があるにもかかわらず、そのような変更はモーターの効率を大幅に低下させ、場合によっては、他の条件が同じであれば、220Vの場合は380の2倍の金額を支払うことができます。 。
単相電圧は、消費電力が原則として10kWを超えない民間部門で使用されます。 同時に、4〜6mm²の断面のワイヤを備えたケーブルが入力に使用されます。 消費電流は、定格保護電流が40A以下の導入回路ブレーカーによって制限されます。
サーキットブレーカの選択については、すでにです。 そして、ワイヤーセクションの選択について-。 活発な議論もあります。
ただし、消費者の電力が15 kW以上の場合は、三相電源を使用する必要があります。 この建物には、電気モーターなどの三相消費者がいなくても。 この場合、電力はフェーズに分割され、電気機器（入力ケーブル、スイッチング）は、同じ電力が1つのフェーズから取得された場合のように同じ負荷にさらされることはありません。
たとえば、15 kWは1相で約70Aであり、断面積が10mm²以上の銅線が必要です。 このようなコアを備えたケーブルのコストはかなりの額になります。 また、DINレールで63 Aを超える電流が流れる1相（単極）の自動機械は見たことがありません。
したがって、オフィス、店舗、さらには企業では、三相電力のみが使用されます。 そして、それに応じて、直接接続と変圧器接続（変流器を使用）の三相メーター。
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そして、入力（カウンターの前）には、ほぼそのような「ボックス」があります。
三相入力。 カウンター前の紹介機。
三相入力の大幅なマイナスおよび（上記でマーク）-単相負荷の電力制限。 たとえば、三相電圧に割り当てられる電力は15kWです。 これは、各フェーズで最大5kWであることを意味します。 これは、各相の最大電流が22 A（実際には-25）以下であることを意味します。 そして、負荷を分散させて回転させる必要があります。
380Vの三相電圧と220Vの単相電圧が何であるかが明確になったことを願っています。
三相ネットワークのスターおよびデルタ方式
三相ネットワークでは、220ボルトと380ボルトの動作電圧で負荷をオンにするさまざまなバリエーションがあります。 これらのスキームは「スター」および「トライアングル」と呼ばれます。
負荷が220Vの電圧用に設計されている場合、「スター」方式に従って3相ネットワークに接続されます。、つまり、相電圧に。 この場合、位相電力がほぼ同じになるように、すべての負荷グループが分散されます。 すべてのグループのゼロは一緒に接続され、三相入力の中性線に接続されます。
単相入力のすべてのアパートと家はZvezdaに接続されています。別の例は、強力な発熱体の接続です。
負荷電圧が380Vの場合、「ネズミ講」方式、つまり線形電圧に従ってオンになります。 この位相分布は、負荷の3つの部分すべてが単一のデバイスに属する電気モーターやその他の負荷で最も一般的です。
配電システム
最初、電圧は常に三相です。 「元の」とは、発電所（火力、ガス、原子力）の発電機を意味し、そこから数千ボルトの電圧が降圧変圧器に供給され、いくつかの電圧ステップを形成します。 最後の変圧器は電圧を0.4kVのレベルに下げ、それを最終消費者、つまりあなたと私、アパートの建物、そして民間住宅部門に供給します。
次に、電圧は第2段の変圧器TP2に供給され、その出力で最終消費者の電圧は0.4 kV（380V）になります。 電力変圧器TP2-数百から数千kW。 TP2から、電圧は私たちに供給されます-いくつかのアパートの建物、民間部門などに。
スキームは単純化されており、いくつかのステップがあり、電圧と電力が異なる場合がありますが、これの本質は変わりません。 消費者の最終的な電圧は1つだけです-380V。
写真
最後に-コメント付きの写真をもう少し。
三相入力の電気パネルですが、すべての消費者は単相です。
友達、今日はこれですべてです。皆さん、頑張ってください！
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注意！ デバイスの組み立てには、パワーエレクトロニクスの分野でのスキルが必要であり、高電圧との接触に関連しています。これは、エンジニア自身とデバイスのユーザーの両方にとって生命を脅かす可能性があります。 必要な資格を持っていることを確認してください。
D5-12Vの単一電源で動作するように設計されたオペアンプで、入力インピーダンスが高く、2kΩ以下の負荷の出力に接続できます。 K544UD1、KR544UD1に最適です。
D6-12V用の統合電圧安定器（KREN）。
VT5-低電力高電圧トランジスタ600ボルト。 回路がオンになっている場合にのみ機能します。 したがって、動作中に電力が消費されることはありません。
VD9-ツェナーダイオード15V。
C11-1000uF25V。
R25-300kOhm 0.5W
D1-統合されたパルス幅変調（PWM）コントローラー。 これは1156EU3またはそのインポートされたアナログUC3823です。
2013年2月27日からの追加 コントローラーの外国メーカーであるTexasInstrumentsは、驚くほど嬉しい驚きを与えてくれました。 UC3823AおよびUC3823Bチップが登場しました。 これらのコントローラーのピン機能は、UC3823とは少し異なります。 UC3823回線では動作しません。 ピン11は完全に異なる機能を獲得しました。 説明した回路で文字インデックスAおよびBのコントローラーを使用するには、抵抗R22を2倍にし、抵抗R17およびR18を除外し、3つのマイクロ回路すべてのレッグ16および11を吊るす（どこにも接続しない）必要があります。 ロシアの類似物に関しては、新しい配線はまだ見ていませんが、読者は、マイクロ回路のバッチごとに配線が異なると書いています（これは特に素晴らしいです）。
D3-ハーフブリッジドライバー。 IR2184
R7、R6-10kオームの抵抗器。 C3、C4-100nFコンデンサ。
R10、R11-20kオームの抵抗器。 C5、C6-30マイクロファラッド、25ボルトの電解コンデンサ。
R8-20kOhm、 R9-トリマ抵抗器15kOhm
R1、R2-10kオームトリマー
R3-10オーム
C2、R5-PWMコントローラの周波数を設定する抵抗とコンデンサ。 周波数が約50kHzになるように選択します。 選択は、1nFのコンデンサと100kΩの抵抗から始める必要があります。
R4-異なるアームのこれらの抵抗器は異なります。 事実は、120grの位相シフトで正弦波電圧を取得することです。 移相器が使用されます。 シフトするだけでなく、信号も弱くなります。 各リンクは信号を2.7倍減衰させます。 したがって、10 kOhm〜100 kOhmの範囲で下腕の抵抗を選択して、（オペアンプの出力からの）正弦波電圧の最小値のPWMコントローラーを閉じ、わずかに増加させます短いパルスを生成し始め、最大に達すると、それは実質的に開いています。 中腕の抵抗器は9倍大きくなり、上腕の抵抗器は81倍大きくなります。
これらの抵抗をより正確に選択した後、抵抗R1を調整することでゲインを調整できます。
R17-300 kOhm、 R18-30 kOhm
C8-100nF。 これらは低電圧コンデンサである可能性があります。 それらは高電圧部分にありますが、それらには高電圧はありません。
R22-0.23オーム。 5W。
VD11-ショットキーダイオード。 ショットキーダイオードは、オン状態のダイオードの両端の電圧降下を最小限に抑えるように選択されています。
R23、R24-20オーム。 1W。
L1-チョーク10mH（1E-02 H）、電流5Aの場合、 C12-1uF、400V。
L2-L1インダクター上の細いワイヤーの数ターン。 インダクターでL1-Xターンする場合、コイルでL2は[ バツ] / [60 ]
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