Фазовый преобразователь - Phase converter

Американский роторный преобразователь фазы с трансформатором

А фазовый преобразователь это устройство, которое преобразует электрическую энергию в один этап к многофазный или наоборот. Большинство фазопреобразователей используются для производства трехфазная электроэнергия от однофазного источника, что позволяет работать трехфазному оборудованию на объекте, имеющем только однофазное электроснабжение. Фазовые преобразователи используются в тех случаях, когда трехфазное обслуживание недоступно для коммунального предприятия или слишком дорого в установке 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 однофазного источника питания, в целом их можно классифицировать как:

  • Поворотные фазовые преобразователи построенный из трехфазного электродвигателя или генератора «холостой». Обычно для этого требуются вспомогательные средства запуска 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 выпрямитель и инвертор сочетание. Это также дает преимущество переменной частоты.
  • Цифровой фазовый преобразователь использует выпрямитель и инвертор для создания единого напряжения с силовой электроникой, которое добавляется к двум ножкам 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.[повышение? ]
  • Методы статического преобразования, при которых двигатель работает с КПД, не превышающим полную, 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 Dr. Отто Дж. М. Смит, например, патент США 5,545,965.[2][повышение? ]

Поворотный фазовый преобразователь

Основная статья: вращающийся фазовый преобразователь

А вращающийся фазовый преобразователь - это экономичный способ создания трехфазной энергии в зоне, где трехфазное электроснабжение от электросети недоступно или является дорогостоящим для ввода. В вращающемся преобразователе фазы используется панель управления со схемой запуска и схемой запуска для создания сбалансированной чистая мощность 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 соединить с трансформатором для повышения или понижения напряжения в зависимости от того, что необходимо.

Цифровой преобразователь фазы

А цифровой фазовый преобразователь создает трехфазное питание от однофазного. А цифровой сигнальный процессор (DSP) используется для управления power electronic устройства для генерации третьего напряжения, которое вместе с единичным напряжением от источника питания создает сбалансированный трехфазное питание.

Электропитание переменного тока преобразуется в ОКРУГ КОЛУМБИЯ, затем обратно в AC. В этом процессе используются устройства переключения мощности: биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).[3]

В одном из типов 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 в синусоидальный мода, зарядные конденсаторы на шине постоянного напряжения постоянного тока. Поскольку входящий ток является синусоидальным, в линии не генерируются значимые гармоники, как в выпрямителях большинства ЧРП. Вход управляемого выпрямителя позволяет корректировать коэффициент мощности.

Выходной инвертор состоит из IGBT, которые используют мощность шины постоянного тока для создания переменного напряжения. Напряжение, создаваемое устройствами переключения мощности, такими как IGBT, не является синусоидальным. Это с широтно-импульсной модуляцией Форма сигнала (ШИМ) с очень высоким уровнем гармонических искажений. Это напряжение ШИМ затем проходит через систему фильтров индуктивность / конденсатор, которая выдает синусоидальное напряжение с величиной менее 3%. полное гармоническое искажение (стандарты 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.[нужна цитата ]

Электрические железные дороги

В Европа, электричество обычно вырабатывается как трехфазный переменный ток при 50 герц. Пять европейских стран: Германия, Австрия, Швейцария, Норвегия и Швеция стандартизованы на однофазный переменный ток 15 кВ 16⅔ Гц для электрификация железных дорог. Таким образом, преобразователи фазы используются для изменения как фазы, так и частота.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Трехфазный преобразовательный трансформатор ", Agile Magnetics, дата обращения 8 июня 2016 г.
  2. ^ Патент США 5,545,965 13 августа 1996 г. Трехфазный двигатель, работающий от однофазного источника питания и фазового преобразователя.. Отто Дж. М. Смит
  3. ^ "Цифровые фазовые преобразователи ", Phase Technologies, дата обращения 8 июня 2016 г.
  4. ^ "Активно-фазный преобразователь для работы трехфазных асинхронных двигателей в однофазной сети ", IEEE Transactions по отраслевым приложениям (том: 53, выпуск: 6, ноябрь-декабрь 2017 г.)

Источники