Фазовый преобразователь представляет собой устройство , которое преобразует электроэнергию при условии , в качестве одной фазы к многократным фазе или наоборот. Большинство фазовых преобразователей используются для производства трехфазной электроэнергии из однофазного источника, что позволяет работать трехфазному оборудованию на объектах, где имеется только однофазное электроснабжение. Фазовые преобразователи используются в тех случаях, когда трехфазное обслуживание недоступно для коммунального предприятия или является слишком дорогостоящим для установки из-за удаленного расположения. Коммунальное предприятие обычно взимает более высокую плату за трехфазную услугу из-за дополнительного оборудования, включая трансформаторы, счетчики и распределительный провод.
Системы преобразования
Трехфазные асинхронные двигатели могут нормально работать при несимметричном питании, если они не сильно нагружены. Это позволяет использовать различные несовершенные техники. Однофазный двигатель может приводить в действие трехфазный генератор, который будет производить высококачественный трехфазный источник, но с высокой стоимостью оборудования. Существует несколько методов работы трехфазных двигателей от однофазной сети, которые в целом можно классифицировать как:
- Роторные фазопреобразователи построены на базе трехфазного электродвигателя или генератора «холостого хода». Обычно для этого требуются вспомогательные пусковые устройства и конденсаторы для улучшения фазового баланса и коэффициента мощности. Это двухмоторное решение. Один двигатель не подключен к нагрузке и вырабатывает трехфазную мощность, второй двигатель, приводящий в движение нагрузку, работает на производимой мощности. [1]
- Электронные средства создания трех фаз, в которых поступающая мощность выпрямляется, а трехфазная мощность синтезируется с помощью электроники. Силовые электронные устройства напрямую генерируют трехфазный сигнал из однофазного источника питания, используя комбинацию выпрямителя и инвертора . Это также дает преимущество переменной частоты.
- Цифровой фазовый преобразователь использует выпрямитель и инвертор для создания единого напряжения с силовой электроникой, которое добавляется к двум ветвям однофазного источника для создания трехфазного питания. В отличие от частотно-регулируемого привода с преобразованием фазы, он не может изменять частоту и скорость двигателя, поскольку генерирует только одну ветвь, которая должна соответствовать напряжению и частоте однофазного источника питания. У него есть преимущество в виде синусоидального выходного напряжения и отличного баланса напряжений между фазами. Более подробно об этих методах рассказывается в патентах Medagam et. al. «Активный однофазный преобразователь мощности в трехфазный» Патент США 10 333 420 и Meiners et. al. «Phase Converter» US 6 297 971. [ продвижение? ]
- Методы статического преобразования, при которых двигатель работает с КПД ниже полного, в основном на двух ветвях трехфазного двигателя. Иногда ток подается в третью ветвь с помощью конденсатора или трансформатора, которые обеспечивают несовершенный фазовый сдвиг. В этих системах мощность двигателя должна быть снижена.
- Методы, при которых соединение обмоток двигателя, обычно по схеме звезды или треугольника, заменяется новыми соединениями. Эти методы защищены патентами доктора Отто Дж. М. Смита , такими как патент США 5 545 965. [2] [ продвижение? ]
Поворотный фазовый преобразователь
Роторные фазовый преобразователь представляет собой экономичный способ создания трехфазной мощности в зоне , где трехфазное напряжение в сети питание отсутствует или является непомерно , чтобы ввести. Поворотный фазовый преобразователь использует панель управления с начальной схемой и выполнением схемой для создания сбалансированной, чистой мощности без чрезмерного напряжения. Трехфазный двигатель производит третью ветвь мощности. Некоторые вращающиеся фазовые преобразователи имеют цифровое управление, что позволяет им вырабатывать сбалансированную мощность, достаточно чистую для работы на чувствительных к напряжению нагрузках, таких как станок с ЧПУ, сварочный аппарат или любая другая нагрузка с компьютерным управлением.
Вращающийся фазовый преобразователь не изменяет напряжение, но его можно использовать в паре с трансформатором для повышения или понижения напряжения в зависимости от того, что необходимо.
Цифровой преобразователь фазы
Цифровой преобразователь фазы создает трехфазный источник питания от однофазной. Цифровой сигнальный процессор (DSP) , используется для управления электронных силовых устройств для генерирования третьего напряжения, в котором наряду с одним напряжением от источника питания создает сбалансированное питание трехфазного .
Электроэнергия переменного тока преобразуется в постоянный ток , а затем обратно в переменный ток. Устройства переключения мощности, используемые в этом процессе, представляют собой биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). [3]
В одном типе цифрового фазового преобразователя входной выпрямитель состоит из IGBT, соединенных последовательно с катушками индуктивности. IGBT управляются программным обеспечением в DSP, чтобы потреблять ток от однофазной линии синусоидальным образом, заряжая конденсаторы на шине постоянного напряжения постоянного напряжения. Поскольку входящий ток является синусоидальным, в линии не генерируются существенные гармоники, как в выпрямителях большинства частотно-регулируемых приводов . Вход управляемого выпрямителя позволяет корректировать коэффициент мощности.
Выходной инвертор состоит из IGBT, которые потребляют мощность шины постоянного тока для создания переменного напряжения. Напряжение, создаваемое устройствами переключения мощности, такими как IGBT, не является синусоидальным. Это сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с очень высоким уровнем гармонических искажений. Это напряжение ШИМ затем проходит через систему фильтров индуктивность / конденсатор, которая создает синусоидальное напряжение с общим гармоническим искажением менее 3% (стандарты для мощности компьютерного уровня допускают THD до 5%). Напротив, частотно-регулируемые приводы генерируют напряжение ШИМ, которое ограничивает их универсальность и делает их непригодными для многих приложений. Программное обеспечение в DSP непрерывно контролирует и регулирует это генерируемое напряжение, чтобы всегда обеспечивать сбалансированный трехфазный выход. Он также обеспечивает защитные функции, отключаясь в случае перенапряжения в сети, пониженного напряжения или неисправности. Благодаря способности адаптироваться к изменяющимся условиям и поддерживать баланс напряжений, цифровой фазовый преобразователь может безопасно и эффективно управлять практически любым типом трехфазного оборудования или любым количеством нескольких нагрузок.
Твердотельная конструкция обеспечивает относительно небольшой корпус без движущихся частей, за исключением небольших охлаждающих вентиляторов. Преобразователи работают с КПД 95–98%. [4] Когда преобразователь находится под напряжением без нагрузки, он потребляет очень мало энергии. [ необходима цитата ]
Электрические железные дороги
В Европе электричество обычно вырабатывается в виде трехфазного переменного тока с частотой 50 герц . Пять европейских стран: Германия , Австрия , Швейцария , Норвегия и Швеция стандартизировали однофазный переменный ток напряжением 15 кВ 16⅔ Гц для электрификации железных дорог . Поэтому преобразователи фазы используются для изменения как фазы, так и частоты . [ необходима цитата ]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ " 3-Phase Converter Transformer ", Agile Magnetics, последнее обращение 8 июня 2016 г.
- ^ Патент США 5545965 13 августа 1996 фазный двигатель Три работать от однофазного источника питания и фазового преобразователя . Отто Дж. М. Смит
- ^ " Цифровые фазовые преобразователи ", Phase Technologies, последнее обращение 8 июня 2016 г.
- ^ « Активно-фазовый преобразователь для работы трехфазных асинхронных двигателей в однофазной сети », IEEE Transactions on Industry Applications (том: 53, выпуск: 6, ноябрь-декабрь 2017 г.)
Источники
- Журнал RadioWorld опубликовал статью: «Харрис впечатлен Phase Technologies PT355» Терри Кокерилла, 31.12.2009 [1]
- Популярная статья в Wine Business Monthly: Что круто: цифровые фазовые преобразователи 15 ноября 2008 г. Что круто: цифровые фазовые преобразователи
- Январь / февраль 2008 г. Журнал «Управление виноградниками и винодельнями» Опубликованная статья Бена Гатри «Цифровой преобразователь; новый способ производства трехфазной электроэнергии для винодельни».
- Патент США № 6297971.
- Цифро-фазовый преобразователь - Патент США 7050467 Реферат
- Схема и метод снижения пускового тока двигателя с фазовым преобразователем "Схема и метод снижения пускового тока двигателя с фазовым преобразователем" Изобретатель Глен Флорианциг, Phoenix Phase Converter.
- Патент США на активный однофазный преобразователь мощности в трехфазный Патент (Патент №10,333,420, выданный 25 июня 2019 г.) - Justia Patents Search
- Фазовый преобразователь