単相から三相へのコンバータ。 1相から3相へのコンバーター。インバーター。スキーム。デザイン。自分の手で。自分で組み立ててください。三相電圧は単相とどう違うのですか? 三相を変換するにはどうすればよいですか?

こんにちは、みんな！今日は、通常の単相 220 V ネットワークから三相電力を得る方法を説明します。特別な費用。その前に、そのような解決策を探す前に私が抱えていた問題について話します。
私は三相ネットワークに接続された強力なソビエト製テーブルソー (2 kW) を持っていました。いつものように単相ネットワークから電力を供給しようとしましたが、それは不可能でした。大きな電力低下が発生し、始動コンデンサが熱くなり、エンジン自体も熱くなりました。
幸いなことに、私はインターネットで解決策を探すのに時間を費やしたことがありました。そこで、ある男が強力な電気モーターを使って一種のスプリッターを作っているビデオを見つけました。次に、彼はガレージの周囲にこの三相ネットワークを設置し、三相電圧を必要とする他のすべてのデバイスをそれに接続しました。仕事を始める前に、彼はガレージに来てディスペンスエンジンを始動し、出発するまでエンジンは作動しました。原則として、私はその解決策が気に入りました。
私はそれを繰り返して、独自のスプリッターを作成することにしました。エンジンとして、スター接続巻線を備えた、出力 3.5 kW の古いソ連製のものを採用しました。

スキーム

回路全体は、一般的な電源スイッチ、スタートボタン、100 uF コンデンサ、および強力なモーター自体のわずか数個の要素で構成されています。

すべてはどのように機能するのでしょうか? まず、配電電動機に単相電源を供給し、スタートボタンにコンデンサを接続して始動させます。モーターが希望の速度まで回転したら、コンデンサーをオフにすることができます。これで、私の場合、フェーズスプリッターの出力に負荷を接続できますテーブル円形さらにいくつかの三相負荷があります。

デバイス本体 - フレームはL字型のコーナーで作られており、すべての機器はピースに固定されています OSBシート。構造全体を運ぶためのハンドルが上部に再設計され、3 ピンのソケットが出力に接続されています。

このようなデバイスを介して鋸を接続した後、動作が大幅に改善され、何も熱くならず、鋸だけでなく十分な電力が得られました。以前のようにうなり声や騒音はありません。
消費者よりも少なくとも 1 kW 強力な配電モーターを使用することのみをお勧めします。そうすれば、突然の負荷がかかっても顕著な出力の低下は起こりません。
サインが純粋ではない、あるいは何も得られないことについて誰が何を言おうと、私はそれらの意見に耳を傾けないことをお勧めします。電圧の正弦波はクリーンで正確に 120 度に分割されるため、接続された機器は高品質の電圧を受け取り、そのため発熱しません。
21世紀を語る読者の後半と大充実周波数変換器古いモーターは簡単に見つかるので、出力は数倍安いと言えます。ベアリングが弱く壊れそうになっている、荷重に適さないベアリングを使用することもできます。
アイドルモードのフェーズスプリッターはそれほど多くを消費しません。200〜400Wのどこかで、接続された機器の電力は、始動コンデンサーを介した通常の接続スキームと比較して大幅に増加します。
結論として、信頼性、信じられないほどのシンプルさ、低コスト、高出力という点で、このソリューションの選択を正当化したいと思います。

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日常生活やアマチュアの練習において、三相電気モーターはさまざまなメカニズムを駆動します。丸鋸、電気カンナ、扇風機、ボール盤、ポンプ。最も一般的に使用されるのは、かご型ローター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、通常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。

♦ モーターシャフトにかかる電力をさらに低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移相回路。

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から三相電圧を得る方法です。単相交流電圧で 2 つの欠相を得ることができる回路を考えてみましょう。

注記。

どの電気機械も可逆的です。発電機がモーターとして機能することも、その逆も可能です。

従来のローター非同期電動機巻線の 1 つが誤って切断された後も、巻線は回転し続け、切断された巻線の端子間に EMF が発生します。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、かご型ローターを備えた従来の三相非同期電気モーターが、S. Gurov (ロストフ地方、イリンカ村) によってこれに使用されました。このエンジンには、発電機と同様に次の機能があります。 3 つの固定子巻線が空間内で 120° の角度でシフトされています。

巻線の一つにそれを与えましょう単相電圧。エンジンローターは単独で回転を開始することはできません。何らかの方法で彼に最初の刺激を与える必要がある。次に、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。

回転するローターの磁束は、他の 2 つのステーター巻線に誘導起電力を引き起こします。つまり、失われた位相が復元されます。

ロータは、たとえば始動コンデンサを備えたデバイスを使用して回転させることができます。ちなみに、非同期コンバータのローターはシャフトに機械的負荷をかけずに駆動されるため、その容量は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あり、コンバータ自体と負荷モータの効率の低下につながります。

適切な電力の単巻変圧器をデバイスに追加すると、図に示すように電源が入ります。 1、タップを切り替えることで相電圧をほぼ等しくすることができます。故障した出力 17 kW の電気モーターの固定子が単巻変圧器の磁気回路として使用されました。巻線 - 断面積 4 ～ 6 mm 2 のエナメル線を 400 回巻く 40ターンごとにタップ。

米。 1. コンバータの概略図

コンバーター用の電動モーターとして「低速」モーター (最大 1000 rpm) を使用することをお勧めします。

始動は非常に簡単で、動作電流に対する始動電流の比率は回転速度 3000 rpm のエンジンよりもはるかに低いため、ネットワークへの負荷は「よりソフト」になります。

ルール。

コンバータとして使用されるモーターの出力は、それに接続されている電気駆動装置の出力より大きくなければなりません。コンバータは常に最初に起動し、次に三相電流消費装置をコンバータに接続する必要があります。逆の順序でユニットの電源を切ります。

たとえば、コンバータが 4 kW モーターの場合、負荷電力は 3 kW を超えてはなりません。上で説明した 4 kW コンバータは S.グーロフ、個人の家庭で数年間使用されています。製材所、グラインダー、研削盤に動力を供給します。

スキームNo.2-4。影響を受けて磁場短絡した回転子巻線の固定子非同期モーター電流が流れると、ロータが顕著な極を備えた電磁石に変わり、ネットワークに接続されていないものも含め、ステータ巻線に正弦波電圧が誘導されます。

異なる巻線の正弦波間の位相シフトは、固定子上の後者の位置にのみ依存し、三相モーターでは正確に 120° になります。

注記。

非同期電動機を位相数コンバータに変えるための主な条件は、ローターが回転することです。

したがって、たとえば従来の移相コンデンサを使用して、事前に巻き戻しておく必要があります。

コンデンサの静電容量は、次の式を使用して計算されます。

C=k*I f /U ネットワーク

ここで、モーター巻線がスター接続されている場合は k = 2800、モーター巻線が三角形で接続されている場合、k = 4800。もし - 電気モーターの定格相電流、A;ウセティ - 単相ネットワーク電圧、V。

動作電圧が少なくとも 600 V の場合はコンデンサ MBGO、MBGP、MBGT K42-4 を使用でき、電圧が少なくとも 250 V の場合は MBGCH K42-19 を使用できます。

注記。

コンデンサはモータージェネレーターを始動する場合にのみ必要であり、その後回路が切断され、ローターは回転し続けるため、移相コンデンサーの容量は生成される三相電圧の品質に影響を与えません。

三相負荷を固定子巻線に接続できます。それが存在しない場合、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ことだけに費やされるため（通常の銅と鉄の損失は考慮されません）、コンバーターの効率は非常に高くなります。

回路の作者である V. クライメノフは、位相数コンバータとしていくつかの異なる電気モーターをテストしました。それらのうち、巻線が星形で接続され、共通点（中性点）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. 巻線を中性点のない星形または三角形で接続する場合、それぞれ図に示す回路になります。 3と図。 4.

米。 2. モーター巻線がスター型で接続され、共通点 (中性点) から出力されるコンバーターの図

米。 3. コンバータ回路中性点のない星形で接続されているモーターの巻線

米。 4.コンバータ回路。デルタで接続されているモーターの巻線

いずれの場合もエンジンは, ボタンを押すと始まりました S.B. 1 15℃保持し、ローター速度が定格速度に達するまで。するとスイッチが閉まりましたSA1、ボタンが放されました。

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 つまたは 6 つの端子ブロックに接続されます。ブロックが 3 端子の場合、相固定子巻線が星型または三角形で接続されていることを意味します。 6 端子の場合、相巻線は互いに接続されません (クラスノヤルスク地方、イルバ村、Ya. Shatalov)。

後者の場合、正しく接続することが重要です。星印でスイッチを入れると、同じ名前の巻線 (最初または最後) の端子がゼロ点に結合されます。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。

♦ 最初の巻線の終端を 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ついていない場合はどうなるでしょうか?

その後、次のように進めます。抵抗計は 3 つの巻線を決定するために使用され、従来はそれらを I、II、III と指定していました。それぞれの始まりと終わりを見つけるには、任意の 2 つを直列に接続し、6 ～ 36 V の交流電圧を 3 番目の巻線に接続します。交流(図5)。

米。 5. 巻線を決定するための電圧計の接続図

交流電圧の存在は、巻線 I と II が一致して接続されていることを示し、電圧の不在は、巻線が逆にスイッチオンされていることを示します。後者の場合、いずれかの巻線の端子を交換する必要があります。この後、巻線 I と II の始まりと終わりにマークを付けます (図 5 の巻線 I と II の同じ端子に点が付いています)。巻線 III の始まりと終わりを決定するには、巻線を、たとえば II と III のように交換し、上記の方法を使用して測定を繰り返します。

では、なぜ一部の電気パネルには 380 V の電圧がかかり、一部には 220 V の電圧がかかるのでしょうか? 一部の消費者は三相電圧を使用し、他の消費者は単相電圧を使用するのはなぜですか? 私もこれらの質問を自分自身に問いかけ、その答えを探していた時期がありました。ここでは、教科書にたくさんある公式や図を使わずに、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、その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。彼らが三相電圧について話している場合、私たちは常に 380 V (線形) の電圧について話しています。誰が気にする？詳細は以下をご覧ください。

3 つのフェーズは 1 つのフェーズとどう違うのでしょうか?

どちらのタイプの電源にも、動作する中性線 (ゼロ) が存在します。について保護接地私、これは広い話題です。 3 相すべてのゼロに関して、電圧は 220 ボルトです。しかし、これら 3 つの相の相互関係では、380 ボルトになります。

三相システムの電圧

これは、三相ワイヤの電圧 (有効負荷および電流) がサイクルの 3 分の 1、つまり 1 サイクル異なるために発生します。 120°で。

三相ネットワークの電圧と電流については、電気工学の教科書で詳しく読むことができ、ベクトル図も参照できます。

三相電圧がある場合、それぞれ220 Vの三相電圧があり、単相消費者（そして私たちの家庭にはほぼ100％あります）は任意の相とゼロに接続できることがわかります。各フェーズの消費量がほぼ同じになるようにこれを行う必要があります。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、負荷がかかりすぎるフェーズは難しくなり、他の人が「休んでいる」ことが不快になります）

メリットとデメリット

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、長所と短所が入れ替わったり、重要でなくなったりします。列挙してみます。

単相ネットワーク 220 V、利点

シンプルさ
安さ
危険な電圧以下

単相ネットワーク 220 V、短所

限られた消費者の電力

三相ネットワーク 380 V、利点

電力はワイヤーの断面積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
品質の劣化または停電の場合に、単相負荷を「良好な」相に切り替える可能性

三相ネットワーク 380 V、短所

より高価な機器
より危険な電圧
単相負荷の最大電力を制限します

いつが 380 で、いつが 220 ですか?

では、なぜアパートの電圧は 380 V ではなく 220 V なのでしょうか? 実際のところ、原則として、電力が10 kW未満の消費者は1つの相に接続されています。これは、1 つの相と中性 (ゼロ) 導体が家屋に導入されることを意味します。これはまさにアパートや住宅の 99% で起こっていることです。

家の中の単相配電盤。適切なマシンは入門編であり、その後は部屋ごとに説明されます。誰が写真の間違いを見つけることができるでしょうか？ただし、この盾は大きな間違いでした...

ただし、10 kW を超える電力を消費する場合は、三相入力の方が適しています。また、三相電源（を含む）を備えた機器をお持ちの場合は、380 V の線形電圧を備えた三相入力を住宅に導入することを強くお勧めします。これにより、ワイヤ断面積、安全性、および消費電力が節約されます。電気。

三相負荷を含める方法があるにもかかわらず、単相ネットワーク、そのような変更は急激に減少しますエンジン効率、他の条件が同じであれば、220 V の場合は 380 V の 2 倍の金額を支払うことができる場合もあります。

単相電圧は民間部門で使用され、消費電力は原則として 10 kW を超えません。この場合、断面積が 4 ～ 6 mm² のワイヤを備えたケーブルが入力に使用されます。消費電流は入力によって制限されますサーキットブレーカー、定格保護電流は 40 A 以下です。

サーキットブレーカーの選択についてはすでに説明しました。そしてワイヤーの断面の選択について-。問題についての白熱した議論も行われています。

ただし、消費者の電力が 15 kW 以上の場合は、三相電力を使用する必要があります。たとえこの建物に電気モーターなどの三相需要家が存在しないとしてもです。この場合、電力は複数の相と電気機器に分割されます ( 入力ケーブル、スイッチング）負荷は、同じ電力が 1 つの相から取られた場合と同じではありません。

たとえば、15 kW は 1 相あたり約 70 A です。銅線少なくとも10 mm²の断面積。このようなコアを備えたケーブルのコストはかなり高くなります。しかし、DIN レールで 63 A を超える電流を流す単相 (単極) サーキットブレーカーを見たことがありません。

したがって、オフィスや店舗、特に企業では三相電源のみが使用されます。そしてそれに応じて、三相メーター、直接接続と変圧器接続（変流器付き）があります。

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そして、入口（カウンターの前）には、およそ次の「ボックス」があります。

三相入力。カウンター前にある導入機。

三相入力の大きな欠点および (上記) – 単相負荷の電力制限。たとえば、三相電圧の割り当て電力は 15 kW です。これは、各相で最大 5 kW 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 A) 以下であることを意味します。そして負荷を分散して回転させる必要があります。

三相電圧 380 V と単相電圧 220 V が何であるかが理解できたと思います。

三相ネットワークのスター回路とデルタ回路

動作電圧 220 および 380 ボルトの負荷を三相ネットワークに接続するには、さまざまなバリエーションがあります。この模様を「星」や「三角」と呼びます。

負荷が 220V の電圧向けに設計されている場合、負荷は「スター」回路に従って三相ネットワークに接続されます。、つまり相電圧になります。この場合、すべての負荷グループは、各相の電力がほぼ等しくなるように分散されます。すべてのグループのゼロが一緒に接続され、三相入力の中性線に接続されます。

単相入力を備えたすべてのアパートと住宅は「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。

負荷の電圧が 380V の場合、負荷は「三角」回路、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

初期状態では、電圧は常に三相です。「最初に」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複数の電圧段階を形成する降圧変圧器に供給されます。最後の変圧器は電圧を 0.4 kV のレベルに下げ、最終消費者であるあなたや私、集合住宅や民間住宅部門に供給します。

次に、電圧は 2 段目の変圧器 TP2 に供給され、その出力におけるエンドユーザー電圧は 0.4 kV (380 V) になります。変圧器 TP2 の電力は数百 kW から数千 kW です。 TP2から電圧が来ます - 数分間集合住宅、の上民間部門、など。

回路は簡略化されており、いくつかのステップがあり、電圧や電力が異なる場合がありますが、本質は変わりません。消費者の最終電圧は 380 V だけです。

写真

最後に、コメント付きの写真をいくつか紹介します。

三相入力を備えた電気パネルですが、すべての消費者は単相です。

皆さん、今日はここまでです、皆さん頑張ってください！

コメントでのご意見やご質問をお待ちしております。

民家、アパート、カントリーハウス、つまり生活環境、最も一般的な標準単相電圧は 220 ボルトで、消費者を単相と中性線に接続することで得られます。この電圧は相電圧と呼ばれ、主にその発生器です。電源トランス 6 kV/380 V、特定の消費者に電力を供給する配電変電所に設置されます。場合によっては、特に個人宅では、380 ボルト用に設計された非同期三相モーターを始動して動作させる必要が生じます。このモーターを単相 220 V ネットワークに接続することを可能にする計画がありますが、この場合、電気非同期機械の電力が大幅に失われます。したがって、家庭で220ボルトから380ボルトをどうやって得るかという問題が生じます。効率的な仕事電気モーター。

知っておくべき重要なこと

三相ネットワークでは、3 つの相すべてに 120 度のシフトがあります。三相 220 ボルトを 380V に、または単相 220V を電圧 380V に変換する必要がある場合、従来の昇圧変圧器を使用して非常に簡単に行うことができます。この問題では、単に電圧を高めるだけでなく、単相ネットワークから本格的な三相ネットワークを取得する必要があります。

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 つの追加の相を接続することによって。
三相変圧器を使用しているため、電力は依然として減少します。

主電源電圧を変換する前に、電力を損失する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。まず、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、一部のプレートはこれらの電圧の両方に対応するように設計されています。始動用のコンデンサーが必要なだけです。

2 番目のプレートは、この機械が巻線のスター接続と 380 ボルトの電圧専用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、これにはすでに問題があります。 220 V から 380 V の高品質の三相ネットワークの作成について詳しく見てみましょう。

220Vから380Vを得る方法

電圧変換器

このデバイスはインバータとして広く知られており、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、次にそれを所定の周波数の交流電圧に反転します。この場合、ある程度の角度だけシフトされた位相はいくつでも可能ですが、一般に受け入れられている標準的な電気機器の動作に最適なのは 3 つであり、したがってそれらのシフトは 120 度になります。このような複雑なデバイスを自宅で作成することは非常に問題があるため、この製品の市場は非常に発展しているため、単純に購入することをお勧めします。

ここ回路図インバータ:

そして工場の建物の中はこんな感じです。

多くの場合、これらのデバイスは単相電圧を三相電圧に変換するだけでなく、電気モーターを過負荷から保護します。短絡そして過熱。

三相法

この方法では、アパートの各階にあるパネルから 2 つの追加フェーズを接続する必要があるため、Energonadzor または電力供給会社と合意する必要があります。

ここで問題となるのは、単相電圧を変換する方法ではなく、それを接続する方法です。このために必要なのは三相延長コードだけであり、すべてが合法的に行われている場合はメーターです。

三相変圧器

220 ボルトを 380 ボルトに変えるには、巻線の一方の電圧が 220 V、もう一方が 380 V に必要な電力の三相変圧器が必要です。ほとんどの場合、すでに星形または三角形に接続された巻線が備わっています。その後、ネットワークからの電圧は下側の 2 相の巻線に直接接続され、コンデンサを介して 3 番目の端子に接続されます。コンデンサの静電容量は、電力 100 W あたり 7 μF 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。このようなデバイスは負荷なしでは接続できません。この場合でも、エンジン出力と効率の両方が低下します。コンバータが変圧器ではなく電気モーターを使用して作成されている場合、出力は三相電圧になりますが、その値はネットワーク内と同じ、つまり220 Vになります。

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