Трехфазный генератор схема: Трехфазные генераторы с широким частотным диапазоном и ШИ-регулировкой

инструкция по подключению трёхфазного и однофазного генератора

Резервный источник электрической энергии никогда не будет лишним в загородном доме в экстренных случаях. Незапланированное и бессрочное или связанное с аварией отключение электроэнергии негативно может отразиться на электрических приборах. И когда ваша отопительная система находится в зависимости от подачи электроэнергии, то в зимнее время имеется опасность остыть жилищу и замерзнуть его владельцу.

Как подключить однофазный генератор?

Вариантов подключения имеется несколько. Первый – это подсоединение агрегата к выделенной для этого группе потребителей.

Подключение напряжения в режиме ручного управления

Второй способ – это применение перекидного переключателя (рубильника) на 3 позиции 1-0-2,

иначе говоря, в 1-й позиции питание берется от централизованной (городской) электрической сети, позиция рубильника 0 – электрическая цепь выключена, в позиции 2 – дом подключен к запасному источнику электроэнергии, при таком варианте – это газовый, бензиновый либо дизель-генератор.

Не сильно углубляясь в структуру приборов, заметим только, что устроен перекидной рубильник либо 3-позиционный переключатель довольно несложно и включает в себя стационарные контакты, к которым подсоединяется проводка (потребитель-город-устройство, вырабатывающее электроэнергию), и подвижные контакты, осуществляющие переключение потребителя с централизованной электросети на генератор и назад.

При переключении 3-фазной нагрузки город-потребитель переключатся 3 фазы, иначе говоря, на рубильник поступает 3 городские фазы А-В-С, на потребителя идут эти же 3 фазы.

При переключении потребителя на генератор нам надо сделать таким образом, чтобы на все 3 фазы поступала электроэнергия.

На этот случай надо немножко модифицировать рубильник-переключатель – сделать перемычку между фазами А-В-С со стороны подсоединения прибора, вырабатывающего электроэнергию. Теперь при переключении потребителя на генератор, на все 3 фазы станет идти электроток.

Подключение потребителя через контакторы

Третий способ подключения потребителя к генератору с одной фазой – использование контакторов.

При таком варианте используют 2 контактора, один для запитывания потребителя от централизованной сети, 2-й контактор нужен для подсоединения потребителя к запасному источнику электроэнергии – газовому, бензиновому либо дизель-генератору. Такой способ допустим при использовании автоматического включения резервного питания (АВР).

При запитывании потребителя от централизованной сети все 3 фазы, подсоединенные к контактору, идут на потребителя. При подсоединении генератора, как и в варианте с 3-позиционным переключателем, на зажимах контактора в области подсоединения кабеля от генератора нам нужно немножко переделать рубильник-переключатель – поставить перемычку между фазами А-В-С.

При эксплуатации однофазного генератора необходимо принять в расчет, что если имеется 3-фазное оборудование, его требуется отключить от электропитания на время функционирования генератора, поскольку это способно спровоцировать поломку этих устройств.

Подключение трехфазных моделей

Подключение посредством дополнительного распределительного автомата. Схема подсоединения автоматов от электролинии и генератора почти одинаковая, что дает возможность ничего не менять в функционирующей 3-фазной электрической сети. Такой подход к введению в сеть индивидуального дома считается наиболее надежным и обеспечивает эффективную работу подключенного к ней оснащения.

Для его осуществления понадобится предпринять определенные действия.

1. Выключить вводной автоматический выключатель 380 В, прекратив подачу тока в дом.
2. Поставить в щитке новый 4-полюсный автомат, выходные клеммы которого сопрягаются кусками проводов с входными клеммами всех линейных устройств.
3. Выходной кабель генератора с 4 жилами (3 фазы и ноль) подводится к новому автомату, и каждая из них подсоединяется к надлежащей клемме.
4. Если дальше по схеме инсталлировано устройство защитного отключения, при выполнении коммутаций предусматривается разводка подсоединяемых к нему проводов (каждой из 3 фаз и ноля).

Подключение посредством рубильника

Перекидной рубильник (реверсивный рубильник) является тем же переключателем, только с тремя положениями.

При его использовании шины от генератора подсоединяются к одной группе полюсов, а подводящие провода от линии электропередачи – к другой.

Центральная группа контактов выключателя, провода от которой идут прямо к потребителю, последовательно перебрасываются в сторону ввода от ВВ или к подводке генератора. В средней позиции рубильника весь дом полностью обесточен.

Схема автопереключения

Исключить ручной выбор источника электропитания можно посредством применения схемы автопереключения подключаемой к нему нагрузки. В ее структуру по меньшей мере входят блок управления и 2 контактора (пускатели) с перекрестным подсоединением. Основной из данных устройств, выпускаемый на базе программно-управляемого устройства, полупроводниковых триодов либо аналоговых интегральных микросхем, осуществляет следующие мероприятия:

• распознает ситуации с исчезновением электроэнергии в главной питающей линии;
• вслед за этим отключает от нее потребителя;
• переключает его на 3-фазный генератор.

В ходе функционирования блока, распознающего прекращение централизованного снабжения энергией, сформировывается импульс тока большой длительности, поступающий на исполнительный прибор (катушку пускателя). Это ведет к автопереключению коммутатора в рабочий режим от генератора. В случае возобновления централизованного питания другой управляющий импульс переключает систему в первоначальное состояние.

Посредством розетки

Для подключения генератора к электросети дома посредством розетки понадобится тщательно изучить особенности использования данного способа.

Вопреки своей простоте и удобству подключения такой способ обладает множеством негативных моментов, проявляющихся в следующем:

• потребность беспрестанно смотреть за тем, чтобы вводной автоматический выключатель был отключен;
• необходимость в покупке специализированной 4-полюсной розетки, предназначенной для больших токов;
• лимит по подключаемой к агрегату нагрузке.

Метод подключения посредством розетки считается наихудшим из числа всех допустимых.

Важные правила

Соблюдение нижеперечисленных правил оградит от замыканий, травм и других проблем.

1. Если генератор располагается в жилище, то качественная вентиляция – первое, что необходимо сделать. Если же агрегат имеет большую мощность, то его необходимо определять во двор.
2. Желательно укрыть генератор от негативного влияния погоды, например, атмосферных осадков и повышенной влажности.
3. При фиксации контактов не оставляйте голые части проводки.
4. Агрегаты на горючем не должны располагаться близко с большими температурами.
5. Пролитое горючее тщательным образом вытирают. Перед заправкой генератора отключайте его.
6. Опасайтесь контактов с функционирующим агрегатом. Не приближайтесь в развивающейся одежде, поскольку внутренний вентилятор способен затягивать материю, клеенку и тому подобное.
7. Заземление должно быть в обязательном порядке для бензогенераторов и дизель-генераторов.

И еще. Вы должны не забывать о главных вещах: без знаний, как подключать, и без опыта, не беритесь за монтаж и придерживайтесь техники безопасности, чтобы исключить негативные последствия. Доверьтесь специалистам.

Как подключить генератор к дому смотрите далее.

Самодельный трехфазный генератор

В статье представлены различные варианты трехфазных генераторов, которые сделаны своими руками

Генератор из постоянных магнитов И. Белецкого

Генератор из асинхронного двигателя своими руками: 3 схемы

Товары для изобретателей. 🔥 Перейти в магазин. Ссылка.
Электрики давно научились извлекать пользу из принципа обратимости электрических машин: когда попадает в руки вроде бы ненужный трехфазный движок, то его можно раскрутить от бытовой сети или вырабатывать бесплатную электрическую энергию.
Эта статья рассказывает, как можно просто и надежно сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками по одной из трех доступных схем, а в ее конце приведен видеоролик, автор которого воплотил в железе эту идею.
Однако там есть ошибочные выводы. Не повторяйте их.

Секреты подбора электродвигателя

Асинхронная машина может работать в режиме:
1. двигателя, когда на нее подается электрическое напряжение;
2. или генератора, если вращать ее ротор с определенной величиной крутящего момента от дополнительного источника. Им может быть любой двигатель внутреннего сгорания, водяная турбина, ветряное колесо или другой источник энергии.
Отработавшие на производстве трехфазные электродвигатели часто списывают. Они попадают в руки домашнего мастера практически бесплатно или по символической цене.
Ими не сложно воспользоваться для решения бытовых или хозяйственных задач. Потребуется только оценить конструкцию: возможности по выработке электроэнергии определенного напряжения и мощности от источника энергии с конкретным числом оборотов.
Для этого следует изучить характеристики статора и ротора.

Коротко о статоре

Конструкция статора асинхронного двигателя представлена:
· тремя обмотками, по которым проходит электрический ток;
· магнитопроводом из пластин электротехнического железа, созданному для передачи магнитного потока.

Соединение концов обмоток может выполняться схемой звезды либо треугольника. Каждый вариант имеет свои особенности. Их надо учитывать для различных условий эксплуатации.

Что надо знать о роторе

Он имеет три обмотки из изолированного провода. по которым протекают наводимые токи и формируют суммарный крутящий момент магнитного поля.
Эти обмотки могут быть:
1. выведены на внешние клеммы статора через контактные вращающиеся кольца с щеточным механизмом. Его называют ротором с фазной обмоткой;
2. короткозамкнуты встроенным алюминиевым кольцом — «беличье колесо».
Выглядят они следующим образом.




Для бытовых целей предпочтительнее использовать электродвигатель у которого работает короткозамкнутый ротор. О нем идет речь дальше.
Однако, если попалась в руки модель с фазным ротором, то ее легко переделать в короткозамкнутую: достаточно просто зашунтировать выходные контакты между собой.

Важные электрические характеристики

Чтобы сделать генератор из асинхронного двигателя стоит учесть:
· поперечное сечение провода обмотки. Оно ограничивается тепловым воздействием от протекающих суммарных токов, формируемых как от активной нагрузки, так и реактивных составляющих;
· число оборотов, на которые рассчитан электродвигатель. Это оптимальная величина, котрой следует придерживаться при выборе подключения к источнику энергии;
· КПД, cos φ;
· схему подключения обмоток.
Эти величины указываются на табличке корпуса или рассчитываются косвенными методами.

Как работает двигатель в режиме генератора
При раскрутке ротора необходимо возбудить электромагнитное поле. Его добиваются за счет параллельного подключения к обмоткам емкостной нагрузки от батареи конденсаторов разными методами. Рассмотрим их.

Две схемы звезды

Типовое подключение выглядит следующим образом.

Упрощенный вариант схемы показан ниже.

Здесь применяют рабочий и пусковой конденсаторы, которые коммутируются собственными переключателями.

Схема треугольника

Она позволяет вырабатывать 220 вольт линейного напряжения.

Как подобрать конденсаторы
Емкость конденсатора для возбуждения генератора можно подсчитать по формуле, исходя из реактивной мощности, частоты и напряжения.
С=Q/2π∙f∙U2.
Следует учитывать, что они по разному влияют на нагрев обмоток в различных режимах. Поэтому для холостого хода и работы генератора используют ступенчатое переключение.
Рекомендуемые расчеты представлены таблицей.



Конденсаторную батарею рекомендую набирать из бумажных моделей на 500 вольт. Пользоваться электрическими конструкциями не рекомендую даже при включении каждой полугармоники через диод.
Электролит при нагревании может закипеть, что приведет к взрыву корпуса.

Особенности эксплуатации

Для безопасной работы необходимо:
· правильно подобать измерительные приборы;
· включить в схему защиты автоматический выключатель и УЗО;
· смонтировать схему резервного питания;
· правильно выбрать систему напряжения;
· избегать перегрузок за счет эффективного подключения потребителей;
· контролировать рабочую частоту на выходе.
Ее хорошо дополняет видеоролик Ильи Петровича. Обязательно посмотрите и ознакомьтесь с комментариями. Он допустил несколько характерных ошибок, а люди в своих комментариях указали на них. Надеюсь, что эта информация будет полезной для вас.
zen.yandex.ru

3-фазный генератор Марк 7

Видео канала GorillaGlass Live channel, который представил зрителям просто монстра – трехфазный генератор mark 7. Он сделан своими руками, но поразил с первого тестирования. Дело в том, что подключил сразу только 3 катушки. То есть подключил один трехфазный генератор из восьми, вывел трехфазный диодный мост. Проверка устройства проводится на велосипеде.

Самодельный трехфазный генератор односторонний.
Имеет 32 магнита 10х10.
24 катушки провод эмаль медь 0.8, сопротивление одной катушки 0.3 ома.
Материалы: сталь, алюминий, фанера, припой (пос 60), эпоксидная смола, лак паркетный износостойкий.
Инструменты: напильники, надфили, ножовка, циркуль, паяльник (100W), накирка, чертилка, линейка, молоток, рашпили, ручная дрель, сверла.
Посмотрим некоторые тесты. Сначала под напряжением, но большого не будет, потому что нужно по-другому делать не много, и будет хорошее напряжение. Немного покрутим. Слышите – он как самолет. Но 7 вольт, что разогнал – всего лишь работает 1 трехфазный генератор из восьми.
Почему один из трех? Статор состоит из 24 катушек, а ротот из 32 магнитов.
Давайте посмотрим на mark 5. Тот генератор был сделан на основе этого. У нас – вы знаете – 16 магнитов, 12 катушек, провод 0.4. Тут 32 магнита, 34 катушки – соединять можно как угодно. Видите, вывел все выводы – это большой плюс.
Что поразило в данном трехфазном генераторе – ток замыкания всего лишь трех катушек, и при том, что при этих 3.5 амперах катушки не греются.
Поставим. Ротор конечно надо будет балансировать – как ни крути – так как он бьет. Нужно заняться балансировкой – снимем ротор, магниты, напаяем, где надо, и будем стачивать.
Давайте покрутим – уже, видите, 1 ампер там. Слышите, он шумит, как самолет. С нормальной скоростью крутим 3. 5 ампера. Посидим 30 секунд, покрутим, и потрогаем катушки. Они были не нагретые нисколько. То есть, если сделаем 8 выводов – 8 плюсов и 8 минусов получится – и соединим все в параллель, то ток короткого замыкания без нагрева будет примерно 24 ампера. Представляете?
О динамо-машине статья.

Трехфазный (380 В) генератор своими руками: пошаговая инструкция

Трехфазный (380 В) генератор своими руками: пошаговая инструкция

Генератор для дома, дачи или мастерской необходим для получения альтернативного электричества.

Если питание должно поступать и к однофазным, и к трехфазным приборам (инструментам, станкам), то нужен генератор трехфазный. Он способен запитать разную по фазности технику, как на 220 Вольт, так и на 380 Вольт — вот, что значит трехфазный генератор. Таким образом, при отсутствии тока в стационарной сети, вы сможете включать и перфоратор или дрель на 220В и бетономешалку на 380В, но только не одновременно, а поочередно. Трехфазный генератор – необходимое приобретение как для домашнего пользования, так и для производственных площадок.

Самодельный генератор, возможно ли это

Хоть электростанция трехфазная — агрегат весьма сложный, его можно собрать самостоятельно, изучив принцип работы генератора и имея доступные элементы и детали. Для этого используется асинхронный электрический двигатель.

Принцип работы основан на всем знакомой динамо-машине — заставить ротор вращаться принудительно. Как работает трехфазный генератор? На основе асинхронного двигателя. Для того, чтобы этот мотор, не включенный в сеть, заработал в роли источника электричества, нужно передать на его якорь вращательный момент. Крутящий момент возникает от любой механической энергии.

Лучший способ, как сделать трехфазный генератор — задействовать двигатель внутреннего сгорания. Причем, вы можете создать не только бензиновый генератор, а экономный газовый или мощный дизельный. Для подключения к двигателю используют амортизирующую муфту, чтобы ротор вращался не рывками, а плавно.

Даже больше — детально разобравшись, что такое трехфазный генератор, вы поймете, что механическую энергию можно получить не только от ДВС, а от совершенно бесплатных носителей. Это значит, что можно использовать энергию речки или ветра (если природные условия содействуют). В этом случае нужно собрать и установить турбину, ветряную или водяную. Получается отличная возможность сэкономить на оплате электроэнергии, получаемой от стационарной сети.

В некоторых населенных пунктах Украины для вращения ротора используют даже лошадей. Этот способ соорудить электрогенератор своими руками популярен среди определенных религиозных общин, которые принципиально не пользуются стационарным электричеством. Несколько запряженных коней вращают якорь, создавая нужную механическую энергию. Получается дешевая электроэнергия от живой конской силы.

Как работает генератор 380 Вольт собственного изготовления

При вращении ротора, в статоре возникает магнитное поле, формирующее ЭДС. Привод устроен так, что, если подсоединить к концам обмоток конденсатор, то по виткам начинает идти ток. Емкость конденсаторной батареи должна быть выше критического номинала, чтобы генератор был пригоден для активной нагрузки и выдавал симметричные трехфазные вольтажи.

Кроме этого показателя, на мощность электрогенератора влияет и двигатель, создающий крутящий момент, его конструкция и мощность.

Для продуцирования электричества 380 Вольт со стандартной частотой 50 Гц, скорость вращения якоря привода должна поддерживаться на определенном уровне. Магнитные силовые линии возникнут только при условии, что скорость выше асинхронной составляющей на коэффициент скольжения S (равен 2÷10 процентов) и соответствовать уровню синхронной частоты. В противном случае правильной синусоиды тока добиться невозможно, а ее искривление (скачки частоты) недопустимы, если подключаем к электростанции 380 Вольт приборы, оснащенные электрическими двигателями (дрели, перфораторы, болгарки, пилы). Если мотора нет, а только нагревательный ТЭН или лампа накаливания, то значение частоты и синусоида тока не настолько имеют значение.

Существует также вариант использования генераторов на 220 Вольт для оборотов электродвигателя. В этом случае, мы получаем самодельный трехфазный генератор из однофазного. Передача вращательного момента идет на якорь асинхронного трехфазного привода, в результате чего получается трехфазная сеть.

Какой асинхронный двигатель нужен: характеристики ротора и статора

Асинхронный трехфазный привод — основная база для генератора переменного тока. Очень часто такие моторы списываются на предприятиях, поэтому найти его можно за низкую цену или бесплатно. Обязательные условия выбора, какой у него ротор и статор:

• Ротор у такого движка может быть фазный или короткозамкнутый;
• Статор — с тремя отдельными медными обмотками. Соединение витков между собой допускается по типу «треугольник» или «звезда».

Устройство и принцип работы такого привода состоит в том, что ротор (якорь) — вращающийся элемент, статор — неподвижный. У них обоих основу составляют изолированные стальные пластины. На этих пластинах расположены пазы, в которых идут витки обмотки.

В статоре выходы витков нужно подсоединить в клеммную коробку и установить перемычки для соединения. Кабель для питания также устанавливают здесь.

К каждой фазе статора подсоединяются идентичные напряжения, смещенные на угол, который составляет примерно треть круга. Эти синхронные подводки отвечают за формирование тока в витках статора.

В роторе подключение зависит от особенностей его строения: фазный или короткозамкнутый.

1. Фазный ротор. У такого ротора витки обмотки аналогичны, как у статора. Их выходы нужно смонтировать на кольца, которые проводят контакт и соприкасаются со схемой запуска и прижимными щетками. Конструкция получается непростая, с ней нужно повозиться. К тому же нужно постоянно наблюдать за частотой вращения и смотреть, не разомкнулись ли контактные кольца, не отошли ли прижимные щетки. Поэтому лучше выбрать ротор короткозамкнутого типа. Или же сделать короткозамкнутый якорь из фазного ротора. Для этого концы обмотки не подключают к кольцам, а сочетают между собой — коротят.
2. Короткозамкнутый ротор. Как мы уже сказали, он более удобный для самостоятельного создания генератора, так как, в отличие от синхронного генератора, схема у него простая. Кольца-перемычки своими концами соединены и закорочены, подвижных прижимных щеток-контактов нет. Получается все очень просто и надежно, поэтому именно такой якорь и советуем выбирать для своей самоделки.

На что влияют схемы подключения

Схема трехфазного генератора в плане размещения обмоток на статоре мотора влияет на последующую работу устройства, определяет его технические характеристики.

• Электросхема соединения «звезда». Это стандартный тип соединения витков и очень популярный. Он самый практичный при подключении конденсаторной батареи. Ее присоединение можно выполнить:
• К двум обмоткам. В результате такой схемы асинхронные генераторы обеспечивают питание однофазным приборам (причем, двум группам) и трехфазным (одна линия). Клавиши выключателей для рабочего и пускового конденсатора — отдельные. 
• К одной обмотке (по такой же схеме). Получим одну однофазную линию. И одну трехфазную.
• Схема подключения «треугольник» применяется для переключения обмоток для получения однофазного питания.

На какие характеристики двигателя еще нужно обратить внимание

Для надежной и стабильной работы генератора, сделанного своими руками, важны определенные технические характеристики двигателя. Они указаны на наклейке или же в паспорте (если он есть). Важные моменты, это:

• Класс защиты (обозначение IP). Чем меньше цифра — тем лучше корпус привода защищен о проникновения пыли и влаги.
• Мощность.
• Количество оборотов.
• Схема сочетания витков обмотки статора.
• Максимальные нагрузочные токи.
• Коэффициент полезного действия.
• Пусковой ток (коэффициент фи).

Все это следует выяснить, а если мотор старый и много лет использованный, то его нужно протестировать вольтметром, амперметром и «прозвонить» на предмет рабочего состояния.

Как просчитать мощность генератора

Чтобы работа самодельной электростанции была стабильной, нужно, чтобы ее номинальный вольтаж и мощность были одинаковыми в режимах генератора и электрического мотора. Перед тем, как выбрать конденсаторную батарею, нужно учесть:

• Реактивную мощность Q. Она равняется 2n*f*C*U2, где С — емкость конденсатора. Отсюда, нужная нам емкость С будет равна Q/2n*f *U2.
• Режим работы. Для того, чтобы в режиме холостого хода не возникала перегрузка обмоток и их перегрев, конденсаторные элементы подключают ступенчатым способом, в соответствии с нагрузкой.

Рекомендуемая нами марка пусковых конденсаторов — К78-17, с вольтажом 400 Вольт и выше. Допускаются и аналогичные по характеристикам металлобумажные элементы. Подключение их параллельное.

Батареи на электролите для переменного тока использовать не советуем. На них может работать генератор постоянного тока, а при переменном элементы электролитного конденсатора будут быстро выходить из строя.

Советы и рекомендации по соблюдению безопасности

Трехфазный вольтаж 380 Вольт — это большая опасность поражения человека и его смерти. Поэтому, безопасная эксплуатация самоделки — самое важное требование. Для ее гарантии необходимо выполнить такие условия:

1. Управление единым электрощитом, в состав которого входят:
• Измерительные приборы: вольтметр (с максимумом не ниже 500 Вольт), амперметр и частотомер.
• Выключатели для взаимодействия нагрузок (три клавиши). Одна из них включает питание непосредственно к потребителю, а две других отвечают за подключение конденсаторных элементов.
• Систему защиты — автовыключатель, который срабатывает при коротком замыкании или перегрузке по мощности. Сюда также входит и устройство защитного отключения, которое должно сработать, если фаза пробьет на корпус.
1. Надежное заземление к контуру земли. 
2. Система АВР. Для удобства работы и повышения безопасности, также советуем использовать автоматический ввод резерва. Он актуален, если вам нужно резервное питание в качестве генератора. Тогда он сможет самостоятельно включаться при исчезновении тока в стационарной сети, и так же автоматом отключаться при его появлении. АВР создают путем установки перекидного рубильника, который задействует все три фазы.

Советы по эксплуатации: какие трудности могут возникнуть

Частым проблемным явлением работы генератора является перегрузка по мощности. При ней идет интенсивный нагрев обмотки, пробой изоляции. Как следствие — поломка генератора. Возникает из-за:

• Неверного подбора емкости конденсаторной батареи;
• Подсоединения большого количества электротехники, суммарная мощность которой превышает номинальную мощность. 

О правилах подбора емкости и расчетах мы уже говорили выше. А по проблеме перегруза по мощности в генераторе на три фазы, нужно отметить еще некоторые нюансы при подключении однофазных потребителей:

• Потребителей с вольтажом 220 Вольт можно подключать только на одну треть общей мощности (к примеру, если ген выдает 6 кВт, то это только для приборов на 380 Вольт, а для однофазных будет только 2 кВт, не больше). Иначе, возникнет перегрузка. 
• Если у вашего генератора две однофазных линии, то вместе мощность по ним будет составлять 2/3 от общего показателя мощности. То есть, 6 кВт — это 4 кВт для однофазных, по 2 кВт на каждую фазу. Причем, при одновременном задействовании фаз, следите, чтоб нагрузка не отличалась от мощности до 10%, иначе возникнет явление «перекос фаз», и ток поступать не будет.

При работе важно следить за показателем частоты переменного тока. Если вы не встроили частотомер на общий электрощит, то на холостом ходу выходной вольтаж выше значения 380 Вольт (или 220 при подключении однофазных) на 4÷6 процентов.

Основные схемы соединения трехфазного генератора и нагрузки

/

Если к каждой фазе генератора при помощи двух проводов присоединить нагрузочные сопротивления, то образуется три электрически не связанные цепи однофазного синусоидального тока.

За положительные направления в трехфазных цепях принимают:

• для ЭДС – от концов фаз к началам;
• для токов – от генератора к нагрузке.

Несвязанные трехфазные цепи не нашли применения из-за их неэкономичности (большое число проводов). Практически в реальных трехфазных системах цепи отдельных фаз объединяются в общую систему по схеме «звезда» или «треугольник». При этом число соединительных проводов уменьшается до трех, четырех и возможны пять простейших способов соединения трехфазного генератора и нагрузки: звезда – звезда; звезда – звезда с нейтральным проводом; звезда – треугольник; треугольник – звезда; треугольник – треугольник.

3.3.1 Соединение по схеме звезда

3.3.2 Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме треугольник

3.3.1 Соединение по схеме звезда

При соединении фаз генератора или обмоток трехфазного трансформатора в звезду их концы x,y,z соединяют в одну общую точку N, называемую нулевой или нейтральной. Начала фаз выводят на клеммную колодку, куда подключают провода, соединяющие генератор с приемником. Эти провода образуют трехфазную линию и называются линейными (рис.3.4).

Рисунок 3.4 – Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме звезда

Если нейтральная точка генератора соединена с нейтральной точкой нагрузки, то образуется четырехпроводная трехфазная цепь. Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и нагрузки называется нулевым или нейтральным.

Токи, текущие по линейным проводам, называют линейными токами и обозначают I_А;I_B;I_C — I_Л

Напряжения между линейными проводами называют линейными напряжениями и обозначают U_АB;U_BC;U_CA — U_Л.

Нагрузка, как и фазы генератора, может быть соединена в звезду. При этом каждое из трех сопротивлений нагрузки z_А;z_B;z_C называется фазой нагрузки. Токи, текущие по фазам нагрузки, называют фазовыми токами I_А;I_B;I_C — I_Ф, а напряжения на фазах нагрузки – фазовыми напряжениями U_А;U_B;U_C — U_Ф.

При соединении генератора в звезду:

а) линейные напряжения по модулю в √3 больше фазовых напряжений генератора:

б) линейный ток генератора равен его фазовому току:

При соединении нагрузки в звезду:

а) линейный ток равен фазовому:

б) линейные напряжения связаны с фазовыми соотношениями:

В симметричной трехфазной системе . Тогда

Если нагрузочные сопротивления одинаковы по величине и характеру, то такая нагрузка называется равномерной.

При равномерной нагрузке:

Так как Z_А;Z_B;Z_C, то ток нейтрального провода:

и нейтральный провод можно изъять без изменения режима работы цепи.

Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки показана на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки

3.3.2 Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме треугольник

Чтобы соединить фазы трехфазного генератора (или трансформатора) в треугольник, нужно конец каждой фазы подключить к началу следующей (рис. 3.6). При таком соединении симметричного генератора с отключенной нагрузкой внутри него никаких токов нет, так как

Рисунок 3.6 – Соединение трехфазного генератора и нагрузки по схеме треугольник

При соединении по схеме «треугольник – треугольник» фазовые напряжения генератора и приемника одновременно являются линейными, т.е.

Линейные и фазовые токи отличаются. Для получения соотношений между ними следует единообразно выбрать их направления:

а) для линейных токов – от генератра к нагрузке;

б) для фазовых – по часовой стрелке.

Тогда из первого закона Кирхгофа:

Из этих соотношений видно, что при равномерной нагрузке

При равномерной нагрузке линейный ток по модулю в √3 больше фазового.

Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки показана на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Векторная диаграмма при индуктивном характере равномерной нагрузки

/

Другие разделы главы 3:

Трехфазные цепи. Полный обзор, преимущества, схема генератора.

Сегодня мы вернемся к обсуждению основ электроники и обсудим наиболее распространенные в современной энергетике трехфазные цепи. По сути, приходящее к каждому из нас в квартиру однофазное напряжение (те самые 220 В) есть ни что иное, как одна из фаз от генерируемого на электростанции трехфазного напряжения! Собственно, в этой статье мы рассмотрим некоторые математические аспекты данного вопроса, а также рассмотрим, какой же смысл кроется в использовании именно таких сигналов.

Начнем сразу с преимуществ использования трехфазных цепей. А это, в первую очередь, простота и экономичность генерации. А как, собственно, генерировать переменный трехфазный ток?

Для создания цепи необходимы три источника напряжения с одинаковыми частотами и амплитудами, но смещенные друг относительно друга по фазе на 120 градусов. С поставленной задачей отлично справляется синхронный генератор, выполненный по следующей схеме:

Генератор состоит из двух частей – ротора и статора – подвижной и неподвижной частей. На статоре расположены три абсолютно одинаковые обмотки, смещенные друг относительно друга на 120 градусов (360 / 3). Ротор же представляет из себя электромагнит, создающий вокруг себя магнитное поле. Суть заключается в том, что при вращении ротора положение магнитного поля и обмоток друг относительно друга меняется, в результате чего в обмотках наводятся синусоидальные сигналы.

Для трехфазного напряжения нам нужны синусоидальные напряжения с одинаковой частотой и амплитудой, но отличающиеся по фазе. В данном случае у нас равенство амплитуд гарантируется абсолютной идентичностью конструкции обмоток генератора. Частота сигналов зависит от частоты вращения ротора, а смещение сигналов по фазе обеспечивается тем, что обмотки смещены друг относительно друга в пространстве. Собственно, вот так, в общих чертах, работают генераторы трехфазного напряжения 🙂

В итоге мы получаем на обмотках:

e_1 = E_m\medspace sin(wt)

e_2 = E_m\medspace sin(wt\medspace-\medspace 2\pi / 3)

e_3 = E_m\medspace sin(wt\medspace-\medspace 4\pi / 3) = E_m\medspace sin(wt + 2\pi / 3)

Если записать действующие значения ЭДС в комплексном виде, то получим следующее:

E_1 = E_me^{j\medspace\cdot\medspace 0}

E_2 = E_me^{j\medspace\cdot\medspace (-120)}

E_3 = E_me^{j\medspace\cdot\medspace 120}

В конце статьи мы обязательно построим векторную диаграмму для этих величин. Чаще всего, кстати, обозначают E_1, E_2 и E_3 как E_A, E_B и E_C. Пожалуй и мы тоже будем придерживаться такой системы обозначений 🙂

Давайте перейдем к рассмотрению практического примера подключения потребителя к трехфазной цепи. И тут наиболее “популярным” способом является соединение звездой:

Точки A, B и С (начала фаз) соединены с точками a, b и c потребителя. А концы фаз в свою очередь соединены все вместе (точка N) и подключены к точке n приемника. Таким образом, требуется всего 4 провода, которые называются соответственно линейными (A – a, B – b, C – c) и нейтральным (N – n).

На заре развития трехфазных цепей концы фаз не соединялись вместе, а просто подключались к концам фаз приемника. В итоге по сути получались три однофазные цепи и для подключения требовалось 6 проводов, а не 4. В связи с экономической невыгодностью такое подключение практически не используется.

Давайте теперь на примере соединения звездой рассмотрим некоторые основные термины, использующиеся при работе с такими цепями. В трехфазной цепи различают понятия линейных и фазных напряжений и токов. Фазное напряжение – это напряжение между линейным проводом и нейтральным (U_A, U_B, U_C, U_a, U_b, U_c). Если пренебрегать собственным сопротивлением соединительных проводов, то фазные напряжения приемника равны соответствующим фазным напряжениям источника (U_a = U_A, U_b = U_B, U_c = U_C).

Линейным же напряжением называют напряжение между линейными проводами разных фаз, например U_{AB}, как на нашей схеме. Аналогично можно определить U_{CA} и U_{BC}).

И вот как раз-таки еще одним важным преимуществом трехфазных цепей является возможность получения двух величин напряжения в одном генераторе. Давайте определим, собственно, значения этих напряжений.

Зная, что сигналы U_A, U_B и U_C смещены друг относительно друга на 120 градусов, а также учитывая условно выбранные направления напряжений получим следующие уравнения для векторов напряжений ( мы рассматриваем именно вектора, а не действующие значения, нельзя путать эти понятия (!) ):

U_{AB} = U_A\medspace-\medspace U_B

U_{BC} = U_B\medspace-\medspace U_C

U_{CA} = U_C\medspace-\medspace U_A

Построим векторную диаграмму:

Отсюда геометрически очень просто получить следующее уравнение связи линейных и фазных напряжений:

U_{AB} = 2\medspace U_A\medspace cos(30)

Немного упростим и получим:

U_{AB} = \sqrt3\medspace U_A

Поскольку фазные напряжения у нас являются переменными и изменяющимися по синусоидальному закону, то и линейное напряжение будет синусоидальным. Причем связаны фазное и линейное напряжения будут полученным выше соотношением.

Рассмотрим “бытовую” трехфазную цепь. К нам в квартиру приходит одна из трех фаз, которая представляет из себя переменное напряжение с действующим значением равным 220В. Каким бы в данном случае было действующее значение линейного напряжения, если бы к нам в квартиру приходили все три фазы? А все просто: \sqrt3 \cdot 220\medspace В = 380\medspace В.

На этом мы на сегодня заканчиваем, надеюсь статья окажется понятной и полезной. До скорых встреч!

Трехфазные электрические цепи (Лекция №16)

Трехфазная цепь является частным случаем многофазных электрических систем, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на определенный угол. Отметим, что обычно эти ЭДС, в первую очередь в силовой энергетике, синусоидальны. Однако, в современных электромеханических системах, где для управления исполнительными двигателями используются преобразователи частоты, система напряжений в общем случае является несинусоидальной. Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, называют фазой, т.е. фаза – это участок цепи, относящийся к соответствующей обмотке генератора или трансформатора, линии и нагрузке.

Таким образом, понятие «фаза» имеет в электротехнике два различных значения:

• фаза как аргумент синусоидально изменяющейся величины;
• фаза как составная часть многофазной электрической системы.

Разработка многофазных систем была обусловлена исторически. Исследования в данной области были вызваны требованиями развивающегося производства, а успехам в развитии многофазных систем способствовали открытия в физике электрических и магнитных явлений.

Важнейшей предпосылкой разработки многофазных электрических систем явилось открытие явления вращающегося магнитного поля (Г.Феррарис и Н.Тесла, 1888 г.). Первые электрические двигатели были двухфазными, но они имели невысокие рабочие характеристики. Наиболее рациональной и перспективной оказалась трехфазная система, основные преимущества которой будут рассмотрены далее. Большой вклад в разработку трехфазных систем внес выдающийся русский ученый-электротехник М.О.Доливо-Добровольский, создавший трехфазные асинхронные двигатели, трансформаторы, предложивший трех- и четырехпроводные цепи, в связи с чем по праву считающийся основоположником трехфазных систем.

Источником трехфазного напряжения является трехфазный генератор, на статоре которого (см. рис. 1) размещена трехфазная обмотка. Фазы этой обмотки располагаются таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве друг относительно друга на эл. рад. На рис. 1 каждая фаза статора условно показана в виде одного витка. Начала обмоток принято обозначать заглавными буквами А,В,С, а концы- соответственно прописными x,y,z. ЭДС в неподвижных обмотках статора индуцируются в результате пересечения их витков магнитным полем, создаваемым током обмотки возбуждения вращающегося ротора (на рис. 1 ротор условно изображен в виде постоянного магнита, что используется на практике при относительно небольших мощностях). При вращении ротора с равномерной скоростью в обмотках фаз статора индуцируются периодически изменяющиеся синусоидальные ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, но отличающиеся вследствие пространственного сдвига друг от друга по фазе на рад. (см. рис. 2).

Трехфазные системы в настоящее время получили наибольшее распространение. На трехфазном токе работают все крупные электростанции и потребители, что связано с рядом преимуществ трехфазных цепей перед однофазными, важнейшими из которых являются:

— экономичность передачи электроэнергии на большие расстояния;

— самым надежным и экономичным, удовлетворяющим требованиям промышленного электропривода является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;

— возможность получения с помощью неподвижных обмоток вращающегося магнитного поля, на чем основана работа синхронного и асинхронного двигателей, а также ряда других электротехнических устройств;

— уравновешенность симметричных трехфазных систем.

Для рассмотрения важнейшего свойства уравновешенности трехфазной системы, которое будет доказано далее, введем понятие симметрии многофазной системы.

Система ЭДС (напряжений, токов и т.д.) называется симметричной, если она состоит из m одинаковых по модулю векторов ЭДС (напряжений, токов и т.д.), сдвинутых по фазе друг относительно друга на одинаковый угол . В частности векторная диаграмма для симметричной системы ЭДС, соответствующей трехфазной системе синусоид на рис. 2, представлена на рис. 3.

Рис.3	Рис.4

Из несимметричных систем наибольший практический интерес представляет двухфазная система с 90-градусным сдвигом фаз (см. рис. 4).

Все симметричные трех- и m-фазные (m>3) системы, а также двухфазная система являются уравновешенными. Это означает, что хотя в отдельных фазах мгновенная мощность пульсирует (см. рис. 5,а), изменяя за время одного периода не только величину, но в общем случае и знак, суммарная мгновенная мощность всех фаз остается величиной постоянной в течение всего периода синусоидальной ЭДС (см. рис. 5,б).

Уравновешенность имеет важнейшее практическое значение. Если бы суммарная мгновенная мощность пульсировала, то на валу между турбиной и генератором действовал бы пульсирующий момент. Такая переменная механическая нагрузка вредно отражалась бы на энергогенерирующей установке, сокращая срок ее службы. Эти же соображения относятся и к многофазным электродвигателям.

Если симметрия нарушается (двухфазная система Тесла в силу своей специфики в расчет не принимается), то нарушается и уравновешенность. Поэтому в энергетике строго следят за тем, чтобы нагрузка генератора оставалась симметричной.

Схемы соединения трехфазных систем

Трехфазный генератор (трансформатор) имеет три выходные обмотки, одинаковые по числу витков, но развивающие ЭДС, сдвинутые по фазе на 120°. Можно было бы использовать систему, в которой фазы обмотки генератора не были бы гальванически соединены друг с другом. Это так называемая несвязная система. В этом случае каждую фазу генератора необходимо соединять с приемником двумя проводами, т.е. будет иметь место шестипроводная линия, что неэкономично. В этой связи подобные системы не получили широкого применения на практике.

Для уменьшения количества проводов в линии фазы генератора гальванически связывают между собой. Различают два вида соединений: в звезду и в треугольник. В свою очередь при соединении в звезду система может быть трех- и четырехпроводной.

Соединение в звезду

На рис. 6 приведена трехфазная система при соединении фаз генератора и нагрузки в звезду. Здесь провода АА’, ВВ’ и СС’ – линейные провода.

Линейным называется провод, соединяющий начала фаз обмотки генератора и приемника. Точка, в которой концы фаз соединяются в общий узел, называется нейтральной (на рис. 6 N и N’ – соответственно нейтральные точки генератора и нагрузки).

Провод, соединяющий нейтральные точки генератора и приемника, называется нейтральным (на рис. 6 показан пунктиром). Трехфазная система при соединении в звезду без нейтрального провода называется трехпроводной, с нейтральным проводом – четырехпроводной.

Все величины, относящиеся к фазам, носят название фазных переменных, к линии — линейных. Как видно из схемы на рис. 6, при соединении в звезду линейные токи и равны соответствующим фазным токам. При наличии нейтрального провода ток в нейтральном проводе . Если система фазных токов симметрична, то . Следовательно, если бы симметрия токов была гарантирована, то нейтральный провод был бы не нужен. Как будет показано далее, нейтральный провод обеспечивает поддержание симметрии напряжений на нагрузке при несимметрии самой нагрузки.

Поскольку напряжение на источнике противоположно направлению его ЭДС, фазные напряжения генератора (см. рис. 6) действуют от точек А,В и С к нейтральной точке N; — фазные напряжения нагрузки.

Линейные напряжения действуют между линейными проводами. В соответствии со вторым законом Кирхгофа для линейных напряжений можно записать

;

(1)

;

(2)

.

(3)

Отметим, что всегда — как сумма напряжений по замкнутому контуру.

На рис. 7 представлена векторная диаграмма для симметричной системы напряжений. Как показывает ее анализ (лучи фазных напряжений образуют стороны равнобедренных треугольников с углами при основании, равными 300), в этом случае




(4)

Обычно при расчетах принимается . Тогда для случая прямого чередования фаз , (при обратном чередовании фаз фазовые сдвиги у и меняются местами). С учетом этого на основании соотношений (1) …(3) могут быть определены комплексы линейных напряжений. Однако при симметрии напряжений эти величины легко определяются непосредственно из векторной диаграммы на рис. 7. Направляя вещественную ось системы координат по вектору (его начальная фаза равна нулю), отсчитываем фазовые сдвиги линейных напряжений по отношению к этой оси, а их модули определяем в соответствии с (4). Так для линейных напряжений и получаем: ; .

Соединение в треугольник

В связи с тем, что значительная часть приемников, включаемых в трехфазные цепи, бывает несимметричной, очень важно на практике, например, в схемах с осветительными приборами, обеспечивать независимость режимов работы отдельных фаз. Кроме четырехпроводной, подобными свойствами обладают и трехпроводные цепи при соединении фаз приемника в треугольник. Но в треугольник также можно соединить и фазы генератора (см. рис. 8).


 


Для симметричной системы ЭДС имеем

.

Таким образом, при отсутствии нагрузки в фазах генератора в схеме на рис. 8 токи будут равны нулю. Однако, если поменять местами начало и конец любой из фаз, то и в треугольнике будет протекать ток короткого замыкания. Следовательно, для треугольника нужно строго соблюдать порядок соединения фаз: начало одной фазы соединяется с концом другой.

Схема соединения фаз генератора и приемника в треугольник представлена на рис. 9.

Очевидно, что при соединении в треугольник линейные напряжения равны соответствующим фазным. По первому закону Кирхгофа связь между линейными и фазными токами приемника определяется соотношениями

Аналогично можно выразить линейные токи через фазные токи генератора.

На рис. 10 представлена векторная диаграмма симметричной системы линейных и фазных токов. Ее анализ показывает, что при симметрии токов




.

(5)

В заключение отметим, что помимо рассмотренных соединений «звезда — звезда» и «треугольник — треугольник» на практике также применяются схемы «звезда — треугольник» и «треугольник — звезда».

Литература

1. Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

Контрольные вопросы и задачи

1. Какой принцип действия у трехфазного генератора?
2. В чем заключаются основные преимущества трехфазных систем?
3. Какие системы обладают свойством уравновешенности, в чем оно выражается?
4. Какие существуют схемы соединения в трехфазных цепях?
5. Какие соотношения между фазными и линейными величинами имеют место при соединении в звезду и в треугольник?
6. Что будет, если поменять местами начало и конец одной из фаз генератора при соединении в треугольник, и почему?
7. Определите комплексы линейных напряжений, если при соединении фаз генератора в звезду начало и конец обмотки фазы С поменяли местами.
8. На диаграмме на рис. 10 (трехфазная система токов симметрична) . Определить комплексы остальных фазных и линейных токов.
9. Какие схемы соединения обеспечивают автономность работы фаз нагрузки?
Схема генератора трехфазных сигналов

с использованием операционного усилителя

Часто мы считаем важным и удобным обладание истинным трехфазным сигналом для оценки множества различных электронных конфигураций, таких как трехфазные инверторы, трехфазные двигатели, преобразователи и т. Д.

Поскольку это не так. настолько легко включить однофазное преобразование в трехфазное, быстро мы находим эту конкретную реализацию трудной для приобретения и применения. Предлагаемая схема позволяет сгенерировать описанные выше хорошо рассчитанные разнесенные и позиционированные выходные синусоидальные волны из одного основного входного источника.

Работа схемы

Функционирование схемы трехфазного генератора сигналов можно понять с помощью следующего пояснения:

Образец синусоидального входного сигнала подается через точку «вход» и землю схемы. Этот входной сигнал инвертируется и буферизуется операционным усилителем A1 с единичным усилением. Этот инвертированный и буферизованный сигнал, полученный на выходе A1, теперь становится новым главным сигналом для предстоящей обработки.

Вышеупомянутый буферизованный мастер-сигнал снова инвертируется и буферизуется следующим операционным усилителем A2 с единичным усилением, создавая выход с нулевой начальной фазой в точках «Phase1»

Одновременно с этим главный сигнал с выхода A1 сдвигается по фазе на 60 градусов через RC-сеть R1, C1 и поступает на вход A4.

A4 настроен как неинвертирующий операционный усилитель с коэффициентом усиления 2, чтобы компенсировать потерю сигнала в конфигурации RC.

Из-за того, что основной сигнал сдвинут по фазе на 180 градусов относительно входного сигнала и дополнительно сдвинут на дополнительные 60 градусов цепью RC, окончательная форма выходного сигнала сдвигается на 240 градусов и составляет «Фазу 3». сигнал.

Теперь следующий усилитель с единичным усилением A3 суммирует выход A1 (0 градусов) с выходом A4 (240 градусов), создавая сигнал со сдвигом по фазе на 300 градусов на его выводе # 9, который, в свою очередь, соответствующим образом инвертируется, сдвигая фазу. до дополнительных 180 градусов, создавая на выходе предполагаемый фазовый сигнал 120 градусов, обозначенный как «Phase2».6) / (6,28 x F x C1)

где:
R1 в кОм
C1 в мкФ

Схема соединений

Список деталей

Все R = 10 кОм
A1 — A4 = LM324
Питание = +/- 12 В постоянного тока

Частота (Гц)	R1 (кОм)	C1 (нф)
1000	2,7	100
400	6,8	100
60	4,7	1000
50	5.6	1000

Вышеупомянутая конструкция была исследована г-ном Абу-Хафссом и соответствующим образом исправлена ​​для получения законных ответов от схемы, следующие изображения предоставляют подробную информацию о том же:

Отзыв от г-на Абу -Hafss:

Мне нужен трехфазный источник питания 15 В переменного тока для тестирования трехфазных выпрямителей. На днях я смоделировал эту схему, но не получил должных результатов. Сегодня я заставил это работать.

IC A2 и резисторы, подключенные к выводу 6, можно исключить.Резистор между контактами 7 и 9 может быть подключен между основным входом и контактом 9. Выход фазы 1 может быть получен от исходного входа переменного тока. Фазу 2 и 3 можно собрать так, как указано на схеме.

Однако мое фактическое требование не могло быть выполнено. Когда эти 3 фазы подключены к трехфазному выпрямителю, форма волны фазы 2 и 3 нарушается. Я пробовал использовать оригинальную схему, в этом случае нарушаются все три фазы.

Наконец-то нашелся решение! Конденсатор емкостью 100 нФ, подключенный последовательно к каждой фазе, и выпрямитель в значительной степени решили проблему.

Хотя выпрямленный выход не согласован, но вполне приемлем

Обновление: На следующем изображении показана гораздо более простая альтернатива для генерации трехфазных сигналов с точностью и без сложных настроек:

Трехфазный синусоидальный сигнал на основе транзистора Схема волнового генератора

В сообщении объясняется очень простая схема генератора трехфазной синусоидальной волны, использующая только три биполярных транзистора и несколько пассивных компонентов для инициирования желаемого трехфазного выхода.

Как это работает

Обращаясь к схеме трехфазного генератора синусоидальной волны, мы можем увидеть три идентичных транзисторных каскада, сконфигурированных с перекрестной связью, с эквивалентными временными постоянными RC на их базах.

Резистор 10 кОм и конденсатор 1 мк, по сути, становятся ответственными за обеспечение необходимого эффекта задержки для генерации предполагаемых трехфазных сигналов с фазовым сдвигом 120 градусов.

При включении питания может показаться, что каскады претерпевают заблокированную последовательность, однако, поскольку все конденсаторы не могут иметь точно такое же значение, тот, который имеет более низкое значение оттенка, чем другие, заряжается первым, вызывая последовательную проводимость через транзистор.

Предположим, что из-за несоответствия значений конденсатор базы среднего транзистора заряжается первым, это позволяет среднему транзистору проводить первым, который, в свою очередь, заземляет базу крайнего правого транзистора, предотвращая его проводимость в этот мгновенный момент, но в Между тем, основной конденсатор левого или правого транзистора также заряжается в тандеме, что заставляет средний транзистор отключиться и освободить проводимость правого транзистора.

Двухтактный цикл

Вышеупомянутая процедура взаимного двухтактного соединения индуцирует и устанавливает в непрерывную последовательную цепочку проводимости через транзисторы, вызывая появление на коллекторах транзисторов предполагаемого трехфазного сигнала.Из-за постепенного заряда и разряда конденсаторов форма результирующего сигнала представляет собой чисто синусоидальную волну.

Резистор 2K2, показанный желтым, как ни странно, становится решающим в инициировании последовательности генерации трехфазного сигнала, без которого схема, кажется, резко останавливается.

Как упоминалось ранее, степень фазы может быть изменена путем изменения значений RC на базах транзисторов, здесь она сконфигурирована для получения сдвига фазы на 120 градусов.

Принципиальная схема

Кривая осциллографа, 3-фазный сигнал

Видеоиллюстрация

Поскольку мой осциллограф не был оборудован для измерения 3-фазного сигнала, мне удалось проверить только один канал на видео.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Простая схема трехфазного инвертора

В статье обсуждается, как сделать схему трехфазного инвертора, которую можно использовать в сочетании с любой обычной однофазной схемой инвертора прямоугольной формы.Схема была запрошена одним из заинтересованных читателей этого блога.

---

ОБНОВЛЕНИЕ : Ищете дизайн на основе Arduino? Вы можете найти это полезным:

Трехфазный инвертор Arduino

---

Принцип работы схемы

Трехфазная нагрузка может работать от однофазного инвертора, используя следующие описанные ниже этапы схемы.

В основном задействованные каскады можно разделить на три группы:

На первой диаграмме ниже показан каскад генератора ШИМ, его можно понять по следующим пунктам:

Осциллятор и каскад ШИМ

Схема подключения микросхемы IC 4047 стандартный триггерный выходной генератор со скоростью желаемой частоты сети, установленной VR1 и C1.

Двухтактный ШИМ с заданными размерами теперь доступен на переходе E / C двух транзисторов BC547.
Эта ШИМ применяется ко входу трехфазного генератора, описанного в следующем разделе.

Следующая схема показывает простую схему трехфазного генератора, которая преобразует вышеуказанный входной двухтактный сигнал в 3 дискретных выхода, сдвинутых по фазе на 120 градусов.

Эти выходы дополнительно делятся на отдельные двухтактные каскады, сделанные из каскадов НЕ вентилей.Эти 3 дискретных, сдвинутых по фазе на 120 градусов, двухтактных ШИМ теперь становятся питающими входными сигналами (HIN, LIN) для заключительного 3-фазного каскада драйвера, описанного ниже.

В этом генераторе сигналов используется один источник питания 12 В, а не двойной.

Полное объяснение можно найти в этой статье о генераторе трехфазных сигналов.

На схеме ниже показан каскад схемы с трехфазным инвертором, использующий конфигурацию H-мостовых МОП, которая принимает ШИМ с фазовым сдвигом из вышеуказанного каскада и преобразует их в соответствующее высокое напряжение. Выходы переменного тока для работы с подключенной трехфазной нагрузкой, обычно это трехфазный двигатель.

Высокое напряжение 330 Ом на отдельных секциях драйверов МОП-транзисторов получается от любого стандартного однофазного инвертора, встроенного в показанные стоки МОП-транзисторов для питания желаемой трехфазной нагрузки.

Трехфазный полномостовой каскад драйвера

В приведенной выше схеме трехфазного генератора (вторая последняя диаграмма) использование синусоидальной волны не имеет смысла, потому что 4049 в конечном итоге преобразует ее в прямоугольные волны и, более того, в микросхемы драйвера в последней конструкции используются цифровые ИС, которые не реагируют на синусоидальные волны.

Таким образом, лучше использовать трехфазный генератор прямоугольных сигналов для питания последнего каскада драйвера.

Вы можете обратиться к статье, в которой объясняется, как сделать схему 3-фазного солнечного инвертора, чтобы понять работу ступени генератора 3-фазных сигналов и детали реализации.

Использование IC IR2103

Относительно более простая версия вышеупомянутой схемы трехфазного инвертора может быть изучена ниже с использованием ICS полумостового драйвера IC IR2103. В этой версии отсутствует функция выключения, поэтому, если вы не хотите включать функцию выключения, вы можете попробовать следующий более простой дизайн.

Упрощение вышеуказанных схем

В описанной выше схеме трехфазного инвертора каскад трехфазного генератора выглядит излишне сложным, и поэтому я решил поискать альтернативный более простой вариант для замены этой конкретной секции.

После некоторых поисков я нашел следующую интересную схему 3-фазного генератора, которая выглядит довольно простой и понятной с ее настройками.

Таким образом, теперь вы можете просто полностью заменить описанную ранее IC 4047 и секцию операционного усилителя и интегрировать эту конструкцию с входами HIN, LIN в схему 3-фазного драйвера.

Но помните, что вам все равно придется использовать вентили N1 —- N6 между этой новой схемой и полной мостовой схемой драйвера.

Создание схемы солнечного трехфазного инвертора

До сих пор мы узнали, как сделать базовую схему трехфазного инвертора, теперь мы увидим, как солнечный инвертор с трехфазным выходом может быть построен с использованием самых обычных ИС и пассивных компонентов. .

Концепция в основном та же, я только что изменил каскад трехфазного генератора для приложения.

Основные требования к инвертору

Для получения трехфазного выхода переменного тока от любой однофазной или постоянного тока нам потребуются три основных каскада схемы:

1. Трехфазная схема генератора или процессора
2. Трехфазная схема силового каскада драйвера.
3. Схема повышающего преобразователя
4. Панель солнечных батарей (с соответствующим номиналом)

---

Чтобы узнать, как согласовать солнечную панель с батареей и инвертором, вы можете прочитать следующее руководство:

Расчет солнечных панелей для инверторов

---

В этой статье можно изучить один хороший пример, который объясняет простую схему трехфазного инвертора

В настоящий проект мы также включаем эти три основных этапа, давайте сначала узнаем о схеме процессора трехфазного генератора из следующего обсуждения:

Как это Работает

На схеме выше показана базовая схема процессора, которая выглядит сложной, но на самом деле это не так.Схема состоит из трех частей: IC 555, который определяет 3-фазную частоту (50 Гц или 60 Гц), IC 4035, который разделяет частоту на необходимые 3 фазы, разделенные фазовым углом 120 градусов.

R1, R2 и C должны быть соответствующим образом выбраны для получения частоты 50 Гц или 60 Гц при рабочем цикле 50%.

8 номеров НЕ вентилей от N3 до N8 можно увидеть включенными просто для разделения сгенерированных трех фаз на пары высоких и низких логических выходов.

Эти шлюзы НЕ могут быть получены от двух ИС 4049.

Эти пары высоких и низких выходов на показанных вентилях НЕ становятся важными для питания нашего следующего трехфазного силового каскада драйвера.

В следующем объяснении подробно описывается схема драйвера трехфазного МОП-транзистора от солнечной батареи.

Примечание. Вывод выключения должен быть подключен к линии заземления, если он не используется, иначе схема не будет работать.

Как видно из приведенного выше На рисунке эта секция построена на трех отдельных микросхемах драйверов полумоста, использующих IRS2608, которые предназначены для управления парами МОП-транзисторов с высокой и низкой стороны.

Конфигурация выглядит довольно простой, благодаря этой сложной микросхеме драйвера от International Rectifier.

Каждый каскад ИС имеет свои собственные входные контакты HIN (высокий вход) и LIN (низкий вход), а также соответствующие контакты питания Vcc / заземления.

Все Vcc должны быть соединены вместе и подключены к линии питания 12 В первой цепи (контакты 4/8 IC555), чтобы все каскады схемы стали доступны для источника питания 12 В от солнечной панели.

Точно так же все контакты заземления и провода должны быть объединены в общую шину.

HIN и LIN должны быть объединены с выходами, генерируемыми вентилями NOT, как указано на второй диаграмме.

Вышеупомянутое устройство обеспечивает 3-фазную обработку и усиление, однако, поскольку 3-фазный выход должен быть на уровне сети, а солнечная панель может быть рассчитана максимум на 60 В, мы должны иметь устройство, которое позволило бы повысить это низкая солнечная панель 60 вольт до необходимого уровня 220 или 120 вольт.

Использование понижающего / повышающего преобразователя на базе микросхемы IC 555

Это можно легко реализовать с помощью простой схемы повышающего преобразователя на базе микросхемы 555, как это может быть изучено ниже:

Опять же, показанная конфигурация повышающего преобразователя с 60 В на 220 В выглядит не так сложный и может быть построен с использованием самых обычных компонентов.

IC 555 сконфигурирован как нестабильный с частотой приблизительно от 20 до 50 кГц. Эта частота подается на затвор переключающего МОП-транзистора через двухтактный биполярный транзистор.

Сердце схемы повышения напряжения сформировано с помощью компактного трансформатора с ферритовым сердечником, который принимает частоту возбуждения от МОП-транзистора и преобразует входное напряжение 60 В в требуемый выход 220 В.

Этот 220 В постоянного тока, наконец, подключается к ранее объясненному каскаду драйвера МОП-транзистора через стоки трехфазных МОП-транзисторов для достижения трехфазного выходного сигнала 220 В.

Трансформатор повышающего преобразователя может быть построен на любом подходящем узле EE сердечник / катушка с использованием первичной обмотки 1 мм 50 витков (два 0.5-миллиметровый бифилярный магнитный провод параллельно) и вторичный с использованием магнитного провода диаметром 0,5 мм с 200 витками

О компании Swagatam

Я инженер-электроник (dipIETE), любитель, изобретатель, схематический / конструктор печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

ATTiny25 Схема трехфазного генератора с частотой 50 Гц

На рынке доступны многофункциональные генераторы синусоидальных трехфазных сигналов для тестирования инверторов.Однако в ситуации, когда необходимо простое управление, для которого достаточно одночастотного сигнала, такое устройство становится ненужным расходом. NПеремещение фазы … Electronics Projects, ATTiny25 Трехфазная генераторная схема 50 Гц «avr project , проекты микроконтроллеров, « Дата 2019/08/04

На рынке доступны многофункциональные генераторы синусоидальных трехфазных сигналов для тестирования инверторов. Однако в ситуации, когда необходимо простое управление, для которого достаточно одночастотного сигнала, такое устройство становится ненужным расходом.nПеремещение фазы уже сгенерированного аналогового сигнала было бы затруднительно, поэтому было решено создавать три синусоиды одновременно. Низкая частота выходного сигнала — всего 50 Гц — позволяла использовать ШИМ-генератор с фильтром восстановления.

В этом устройстве преобразователь ШИМ был реализован программно, так как было необходимо три выхода. Частота сигнала ШИМ составляет 12800 Гц, и это максимум, который был достигнут при тактировании ATtiny25 с кварцевым резонатором на 16 МГц.Выбор пал на этот микроконтроллер ATTiny25, потому что он может работать с кварцевым резонатором в отличие, например, от ATtiny13. В свою очередь, частота тактового сигнала преобразуется в выходной сигнал, поэтому встроенный RC-генератор не подходит для этого приложения.

В качестве выходного буфера использовался четырехъядерный операционный усилитель LM324. Из-за асимметричного источника питания выходной сигнал должен содержать постоянную составляющую. Выбор пал на эту компоновку из-за ее доступности и невысокой цены.Можно попробовать заменить его на другой тип, у которого более широкий диапазон допустимых напряжений. Установка на подставку позволяет быстро заменить в случае повреждения, вызванного, например, коротким замыканием. Фильтр реконструкции является очень важным элементом генератора DDS, поскольку он позволяет очистить спектр выходного сигнала от составляющей, полученной из тактовых импульсов, и их гармоник. Такая компоновка позволяет использовать несложный фильтр из-за значительной разницы между полезным и синхросигналом соответственно: 50 Гц и 12800 Гц.

Использовался двухкаскадный RC-фильтр нижних частот. Значения элементов подбирались так, чтобы влияние входного сопротивления буфера и выходного сопротивления ATtiny25 было незначительным.

Отсюда видно, что подавление составляющей 50 Гц составляет около 4 дБ, а составляющей 12,8 кГц — около 80 дБ. Это означает, что помехи от сигнала ШИМ будут меньше примерно на 2 секунды. 76 дБ, что не должно быть видно на фоне выходного сигнала.

Осциллограмма двух выходных сигналов показана на рисунке 3.Они, как и предполагалось, сдвинуты по фазе. Внизу синусоиды можно увидеть еле заметное сглаживание, вызванное ограничением LM324.

Схема генератора 50 Гц

Если такое искажение оказалось неприемлемым, вы можете, как уже упоминалось ранее, попробовать заменить эту систему другой, например MCP604.

Параметры сигнала следующие: частота 50 Гц, постоянная составляющая прибл. 2,25 В, размах сигнала прибл. 2.3 V.

Визуальная оценка хода времени — это еще не все.Амплитудный спектр одиночного сигнала представлен на рисунке 4. Его SFDR можно оценить примерно в. 30 дБ.

Микроконтроллер должен быть запрограммирован, а источник тактового сигнала должен быть изменен на внешний кварцевый резонатор 16 МГц (CKSEL 3… 0 = 1111) и бит CKDIV8 должен быть выключен. Устройство не требует калибровки и сразу готово к работе. При питании от 5 В потребляет ок. 15 мА.

Выход B смещен по отношению к A на + 120 °, а C по отношению к A на + 240 °.Фиксированная составляющая выхода может быть отключена, например, конденсаторами, а сам сигнал может быть усилен или подавлен, в зависимости от потребностей.

СПИСОК ССЫЛОК ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ФАЙЛОВ (в формате TXT): LINKS-26150.zip

Схема 3-фазного генератора сигналов

В публикации четко показана очень простая схема 3-фазного генератора, в которой используются всего три транзистора и несколько пассивных компонентов для запуска предпочтительного трехфазного выхода.

Говоря о приведенной выше схеме, мы можем заметить три идентичных транзисторных каскада, установленных перекрестным образом, имеющих параллельные RC-константы синхронизации на своих базах.


Резистор 10 кОм вместе с конденсатором 1u принципиально оказываются ответственными за обеспечение необходимого воздействия задержки для создания трехфазных сигналов с фазовым сдвигом 120 градусов.


При включении питания фазы могут выглядеть так, как будто они проходят заблокированную последовательность, тем не менее, учитывая, что все конденсаторы не могут иметь точно такое же значение, то есть тот, который имеет более низкое значение, чем другие, заряжается сначала, инициируя последовательную проводимость через транзистор.


Предположим, что из-за несоответствия значений, конденсатор базы среднего транзистора заряжается первым, это позволяет среднему транзистору работать первым, что часто заземляет базу крайнего правого транзистора, избегая его выполнения в этой непосредственной ситуации, но в то же время основной конденсатор левого или правого транзистора также заряжается вместе, что вынуждает средний транзистор отключиться и освободить проводимость правого транзистора.


Вышеупомянутый взаимный двухтактный процесс поощряет и устанавливает в постоянную последовательную последовательность проводимости через транзисторы, провоцируя предполагаемую трехфазную диаграмму направленности сигнала на коллекторах транзисторов.

Из-за конструкции конденсаторов с постоянной зарядкой и разрядкой последующий сигнал представляет собой чисто синусоидальную волну.


Резистор 2K2, показанный желтым цветом, странным образом становится критическим в начале серии генерации трехфазного сигнала, без которого схема, кажется, внезапно останавливается.


Как я уже сказал ранее, степень каскада может быть изменена путем изменения значений RC на базах транзисторов, здесь он настроен на создание фазового сдвига на 120 градусов.

Как построить трехфазную схему частотно-регулируемого привода

Представленную трехфазную схему частотно-регулируемого привода (созданную мной) можно использовать для регулирования скорости любого трехфазного щеточного двигателя переменного тока или, возможно, бесщеточного двигателя переменного тока.

Для разработки предлагаемой схемы трехфазного частотно-регулируемого привода или частотно-регулируемого привода фактически необходимы следующие основные этапы схемы:
Схема контроллера напряжения ШИМ
Схема трехфазного моста высокого / низкого напряжения
Схема трехфазного генератора
Напряжение на частоте схема преобразователя для получения параметра В / Гц.

Давайте разберемся в деталях выполнения вышеуказанных фаз, используя следующее объяснение:
Базовая схема контроллера напряжения PWM может быть представлена ​​на схеме, представленной ниже:


3-фазная схема преобразователя частоты

Я уже интегрировал и описал работу вышеупомянутой фазы генератора ШИМ, которая, как оказалось, по существу изготовлена ​​для получения различных выходных сигналов ШИМ на выводе 3 микросхемы IC2 в качестве реакции на потенциал, используемый на выводе 5 той же микросхемы.

Предустановка 1K, показанная на схеме, представляет собой ручку управления среднеквадратичным значением, которую можно должным образом модифицировать для получения предпочтительной пропорциональной величины выходного напряжения с помощью ШИМ на выводе 3 IC2 для дальнейшей работы.

Это действительно настроено на создание соответствующего выходного сигнала, который может быть сопоставим со среднеквадратичным значением напряжения сети 220 В или 120 В переменного тока.

Следующая диаграмма ниже отражает схему трехфазного драйвера H-моста с одной микросхемой, реализующую IC IRS2330.

Конструкция кажется простой, так как многие проблемы решаются за счет встроенных в микросхем усовершенствованных схем.

Грамотно определенный трехфазный сигнал используется на входах HIN1 / 2/3 и LIN1 / 2/3 ИС с помощью каскада генератора трехфазных сигналов.
Эти входы ИС можно также наблюдать, встроенные в вышеуказанный выход ШИМ для существенного регулирования напряжения на IGBT или МОП-транзисторах, связанных с трехфазным двигателем.

Эта регулировка, несомненно, поможет двигателю достичь желаемой скорости в соответствии с настройками (через предустановку 1k на первой диаграмме).

На схеме ниже мы представляем необходимую схему генератора трехфазных сигналов.

Трехфазный генератор разработан на основе нескольких КМОП-микросхем CD4035 и CD4009, которые вырабатывают трехфазные сигналы с точными размерами по продемонстрированным схемам вывода.

Частота трехфазных сигналов изменяется в соответствии с заданными входными тактовыми частотами, которые должны быть в 6 раз больше, чем трехфазный сигнал.

Это означает, что если предпочтительная 3-фазная частота составляет 50 Гц, тактовая частота на входе должна быть 50 x 6 = 300 Гц.

Более того, это предполагает, что вышеуказанные часы можно было бы разнообразить с намерением изменить полезную частоту микросхемы драйвера, которая могла бы быть ответственной за различие рабочей частоты двигателя.

Тем не менее, учитывая, что вышеупомянутое изменение частоты должно быть автоматическим как реакция на другое напряжение, преобразователь напряжения в частоту становится важным.

На следующем этапе рассказывается о базовой точной схеме преобразователя напряжения в частоту для основного исполнения.


В приведенной выше схеме преобразователя напряжения в частоту используется микросхема IC 4060, и ее частотно-зависимое сопротивление зависит от сборки светодиодов / LDR для соответствующих преобразований.

Узел светодиода / LDR запечатан внутри светонепроницаемой коробки, а LDR расположен через резистор, зависящий от частоты 1 МОм на ИС.

Учитывая, что реакция LDR / LDR является довольно линейной, разное свечение светодиода на LDR приводит к соответственно различающейся (возрастающей или понижающейся) частоте на выводе 3 ИС.

FSD или диапазон В / Гц каскада можно было бы установить, правильно установив резистор 1M или, возможно, значение C1.

Светодиод — напряжение, вырабатываемое и загорающееся с помощью ШИМ от первого каскада схемы ШИМ.

Это говорит о том, что, поскольку ШИМ различаются, освещение светодиода может даже меняться, что, как правило, обязательно приводит к последовательному увеличению или уменьшению частоты на выводе 3 IC 4060 на приведенной выше диаграмме.

Эта частота, отличная от IC 4060, в настоящее время в основном должна быть встроена в тактовый вход трехфазного генератора IC CD4035.

Вышеупомянутые ступени образуют основные компоненты для создания 3-фазной цепи частотно-регулируемого привода.

В настоящее время может быть крайне важно, чтобы вы поговорили о шине постоянного тока, необходимой для обеспечения контроллеров двигателей IGBT и процессов установления для всей конструкции.

Шину постоянного тока, используемую на рельсах H-моста IGBT, можно получить путем выпрямления предлагаемого трехфазного сетевого входа с использованием следующей конфигурации схемы.

Шины IGBT шины постоянного тока соединены через точки, указанные как «нагрузка».
Схема трехфазного выпрямителя постоянного тока

Для однофазного источника выпрямление может быть использовано с использованием стандартной конфигурации сети с 4 диодными мостами.

Советы по установке предлагаемой трехфазной цепи частотно-регулируемого привода
Это может быть выполнено в соответствии со следующими инструкциями:
После использования напряжения шины постоянного тока на IGBT (без присоединенного двигателя) отрегулируйте предустановку ШИМ 1k до напряжение на рельсах оказывается эквивалентным обозначенным характеристикам напряжения двигателя.