Трехфазное напряжение 380В 50Гц, как получить?

[VADR]

PS: в приведенной схеме я не увидел формирователя синусоиды, а Вы?

Ну да, чистой синусоиды там нет, есть некоторое приближение, которое на практике может оказаться непригодным.

[jenjee]

Ну да, чистой синусоиды там нет, есть некоторое приближение, которое на практике может оказаться непригодным.

Именно так, поэтому и буду ждать фотографию мотор-генераторов от Евгения Брониславовича

[Jackson]

450 ВА подойдет. Но Москва не совсем С-Петербург, поэтому можно ли фото в личную почту?

Всё уже есть: viewtopic.php?f=71&t=2223

На фото нагрузочные резисторы довольно габаритные, сейчас используем другие покомпактнее и посимпатичнее. Их количество и номинал зависит от количества ступеней нагрузки. С реактивной нагрузкой то же самое: сколько ступеней - столько двигателей, правда можно применить переключение звезда-треугольник и уменьшить количество двигателей вдвое, но такой задачи просто не стояло (нужна была всего 1 ступень).

С мотор-генератором есть один нюанс. Под нагрузкой частота вращения проваливается (соответственно и частота электрическая на выходе) и нужен регулятор который будет следить именно за частотой. В наших образцах такой регулятор встроен в управляющий контроллер (собственно ради контроллера это всё и нагорожено), но решение наверняка есть и этой задаче (без контроллера).

[cm_]

Хорошая новость с форума http://phyzik.forum24.ru/?1-1-0-0000000 ... 1358665474
Преобразователь на базе асинхронного электродвигателя выдаёт стабильную частоту 50 Гц на любой нагрузке.

[Никита]

А напряжение у асинхронного генератора при этом как регулировать?

[jenjee]

Хорошая новость с форума http://phyzik.forum24.ru/?1-1-0-0000000 ... 1358665474
Преобразователь на базе асинхронного электродвигателя выдаёт стабильную частоту 50 Гц на любой нагрузке.

Сергей Михайлович, приветствую Вас !
Спасибо, что присоединились к форуму asutpforum.ru и помогаете разобраться с принципиально важным вопросом.

Справка: Сергей Михайлович - учитель физики из Ростовской области и автор публикаций на электротехнические темы,
сайт http://cm001.narod.ru/
форум: http://phyzik.forum24.ru/?0-1-0

А как же скольжение в двигательном режиме (фаза № 1 является двигателем+генератором, фазы № 2 и 3 - генератором), его никуда не денешь:

Отправлено: 29.12.12 19:34. Заголовок: jenjee пишет:
http://phyzik.forum24.ru/?1-1-0-00000005-000-10001-0

jenjee спрашивает:
Для совмещенного мотора+генератора: насколько справедливо утверждение, что из-за проскальзывания магнитного поля частота генерирующих фаз двигателя (L2 и L3) будет отличаться от частоты питаемой фазы (L1) ?

ответ СМ на вопрос jenjee:
Вместе с тем считаю, что Ваши рассуждения имеют право "на жизнь". С учетом скольжения ротора частота двух недостающих фаз будет меньше частоты сетевого напряжения. По моим расчётам эта разность будет находиться в диапазоне 0,3 - 0,9 Гц (конкретное значение определяется по величине скольжения.

А напряжение у асинхронного генератора при этом как регулировать?

Если регулировать частоту скоростью вращения ротора, то для регулировки напряжения потребуется второй контур управления - например автотрансформатор с быстрым приводом/или системой коммутации.
Если не гнаться за минимальными расходами, то в этом случае проще применить синхронный генератор.

[Михайло]

Преобразователь на базе асинхронного электродвигателя выдаёт стабильную частоту 50 Гц на любой нагрузке.

А я об этом изначально говорил: фазы L2 и L3 ведомы фазой L1, а значит частота у всех трех фаз не может отличаться. А вот сдвиг по фазе может отличаться от идеала 120 градусов...

[jenjee]

Преобразователь на базе асинхронного электродвигателя выдаёт стабильную частоту 50 Гц на любой нагрузке.

А я об этом изначально говорил: фазы L2 и L3 ведомы фазой L1, а значит частота у всех трех фаз не может отличаться. А вот сдвиг по фазе может отличаться от идеала 120 градусов...

Найдите ошибку в рассуждениях:
- ведущая фаза-1, в двигательном режиме
- ротор ведомый от фазы-1, вращается с проскальзыванием
- фазы 2 и 3 ведомые ротором, вращающимся медленней синхронной частоты
- из-за проскальзывания частоты фаз 2-3 меньше частоты фазы 1

Каковы причины отличия сдвига по фазе от 120 градусов?

[Михайло]

Найдите ошибку в рассуждениях:
- ведущая фаза-1, в двигательном режиме
- ротор ведомый от фазы-1, вращается с проскальзыванием
- фазы 2 и 3 ведомые ротором, вращающимся медленней синхронной частоты
- из-за проскальзывания частоты фаз 2-3 меньше частоты фазы 1

Каковы причины отличия сдвига по фазе от 120 градусов?

1. Вам наверное неизвестно, что асинхронный двигатель неспособен вырабатывать электроэнергию, если его ротор принудительно вращать... Энергию он вырабатывает только в том случае, когда имеется в наличии ведущая сеть 3ф ~ 380 В. Вся причина в том, что асинхронному генератору нужно создавать магнитное поле (возбуждение), которое и обеспечивается такой сетью.
2. Ведущая фаза расщепителя фаз создает то самое магнитное поле, которое необходимо генератору. Магнитное поле 50 Гц.
3. ЭДС, генерируемые в ведомых фазах, создаются за счет изменения магнитного поля и их частота равна частоте магнитного поля.
4. Ошибка рассуждений заключается в том, что Вы думаете, что энергия перетекает из ведущей фазы в ведомую через преобразование в механическую энергию ротора. Это не так.
5. Правильнее рассуждать так: система работает как трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1, когда обмотка наводит ЭДС на другую обмотку через сердечник. С института известно, что частота напряжения на входе трансформатора равна частоте напряжения на выходе. Коэффициент трансформации равен 1, так как количество витков всех обмоток одинаково.
6. Несмотря на то, что конструктивно обмотки сдвинуты друг от друга на 120 градусов, в силу паразитных индуктивностей "вращающегося трансформатора" (расщепителя фаз) выходное (ведомое) напряжение отклоняется по фазе относительно входного (ведущего) напряжения. То же самое можно сказать и про модуль величины напряжения. Тут лучше вспомнить Т- или Г-образную схему замещения обычного трансформатора, где присутствуют эти паразитные цепи r1, x1 и r2, x2... Есть точная формула ЭДС2 = k * ЭДС1, где k = 1, но U2 не равно ЭДС2; U1 не равно ЭДС1 именно из-за паразитных электрических и магнитных цепей.

[cm_]

Еще раз о преобразователе.

• Пусковой конденсатор Сп вносит искажения (незначительные из-за его небольшой ёмкости) в выходное напряжение по разности фаз. Если нужны "чистые" 120 градусов между фазами, то конденсатор после запуска преобразователя нужно отключить. Правда, при этом увеличится ток х.х. - наличие конденсатора улучшает cos фи (в цепи много индуктивности).

• Напряжение на выходе преобразователя при любой нагрузке будет стандартной частоты - 50 Гц. Более подробное объяснение этому факту могу выложить на форуме http://phyzik.forum24.ru/.

• Выходное напряжение преобразователя можно эффективно регулировать только внешними устройствами - автотрансформаторами, регуляторами напряжения и пр. Это объясняется конструктивными особенностями асинхронных электродвигателей.

[jenjee]

1. Вам наверное неизвестно, что асинхронный двигатель неспособен вырабатывать электроэнергию, если его ротор принудительно вращать... Энергию он вырабатывает только в том случае, когда имеется в наличии ведущая сеть 3ф ~ 380 В. Вся причина в том, что асинхронному генератору нужно создавать магнитное поле (возбуждение), которое и обеспечивается такой сетью.
2. Ведущая фаза расщепителя фаз создает то самое магнитное поле, которое необходимо генератору. Магнитное поле 50 Гц.
3. ЭДС, генерируемые в ведомых фазах, создаются за счет изменения магнитного поля и их частота равна частоте магнитного поля.
4. Ошибка рассуждений заключается в том, что Вы думаете, что энергия перетекает из ведущей фазы в ведомую через преобразование в механическую энергию ротора. Это не так.
5. Правильнее рассуждать так: система работает как трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1, когда обмотка наводит ЭДС на другую обмотку через сердечник. С института известно, что частота напряжения на входе трансформатора равна частоте напряжения на выходе. Коэффициент трансформации равен 1, так как количество витков всех обмоток одинаково.
6. Несмотря на то, что конструктивно обмотки сдвинуты друг от друга на 120 градусов, в силу паразитных индуктивностей "вращающегося трансформатора" (расщепителя фаз) выходное (ведомое) напряжение отклоняется по фазе относительно входного (ведущего) напряжения. То же самое можно сказать и про модуль величины напряжения. Тут лучше вспомнить Т- или Г-образную схему замещения обычного трансформатора, где присутствуют эти паразитные цепи r1, x1 и r2, x2... Есть точная формула ЭДС2 = k * ЭДС1, где k = 1, но U2 не равно ЭДС2; U1 не равно ЭДС1 именно из-за паразитных электрических и магнитных цепей.

очень "мудрые" мысли, спасибо.
дам ответ позже

[cm_]

Вам наверное неизвестно, что асинхронный двигатель неспособен вырабатывать электроэнергию, если его ротор принудительно вращать... Энергию он вырабатывает только в том случае, когда имеется в наличии ведущая сеть 3ф ~ 380 В.

Вы заблуждаетесь. Асинхронный электродвигатель можно использовать в качестве генератора без внешней трёхфазной сети. Для этого подключают ёмкости параллельно статорным обмоткам и вращают ротор внешним приводом.

[cm_]

5. Правильнее рассуждать так: система работает как трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1, когда обмотка наводит ЭДС на другую обмотку через сердечник.

Здесь Вы ошибаетесь. Возбуждающая обмотка порождает ток в роторе. Магнитный поток ротора наводит ЭДС в оставшихся двух обмотках. Если выбросить ротор и подать напряжение на одну фазу, то генерация прекратиться.

Несмотря на то, что конструктивно обмотки сдвинуты друг от друга на 120 градусов, в силу паразитных индуктивностей "вращающегося трансформатора" (расщепителя фаз) выходное (ведомое) напряжение отклоняется по фазе относительно входного (ведущего) напряжения.

Не преувеличивайте. Сдвиг фаз будет 120 градусов. Если Вы вспомнили паразитные индуктивности, то почему забыли за паразитные ёмкости статорных обмоток?

[jenjee]

5. Правильнее рассуждать так: система работает как трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1, когда обмотка наводит ЭДС на другую обмотку через сердечник. С института известно, что частота напряжения на входе трансформатора равна частоте напряжения на выходе. Коэффициент трансформации равен 1, так как количество витков всех обмоток одинаково.

Так рассуждать неправильно.

Что за институт такой? :-( Вы перепутали статический и вращающийся трансформаторы, последний может вносить в том числе и фазовый сдвиг.
Ротор и статор нужно рассматривать как составные части одного сердечника. Остановите на время вращение ротора двигателя и увидите радикальное изменение режима.
---
Недавно я поинтересовался у одного новоиспеченного выпускника (специальность - электроснабжение) московского околосельскохозяйственного института о фундаментальных понятиях:

магнитном гистерезисе,
насыщении магнитопроводов,
принципиальных отличиях ферромагнетиков, парамагнетиков и диамагнетиков, о резонансе и добротности,
законах кирхгофа (сумма втекающих в узел токов и сумма падений напряжений в замкнутом контуре),
связи формы сигнала и спектра,
преобразовании Фурье,

но не получил от него ни одного вразумительного ответа. С третьей подсказки выпускник вспомнил про физическую суть магнитной проницаемости.

[jenjee]

Пожалуйста, найдите подвох в рассуждениях:

- двигатель асинхронный, ведущая фаза-1, в двигательном режиме
- ротор ведомый от фазы-1, вращается с проскальзыванием (медленней синхронной частоты)
- фазы 2 и 3 ведомые ротором, в генераторном режиме
- частоты фаз 2 и 3 (режим генерации) определяются частотой вращения ротора
- частота вращения ротора меньше синхронной, поэтому частоты фаз 2 и3 меньше частоты фазы 1

ответ cm_ на вопрос jenjee:
http://phyzik.forum24.ru/?1-1-0-00000005-000-40-0
Вместе с тем считаю, что Ваши рассуждения имеют право "на жизнь". С учетом скольжения ротора частота двух недостающих фаз будет меньше частоты сетевого напряжения. По моим расчётам эта разность будет находиться в диапазоне 0,3 - 0,9 Гц (конкретное значение определяется по величине скольжения.

[Jackson]

Хорошая новость с форума http://phyzik.forum24.ru/?1-1-0-0000000 ... 1358665474
Преобразователь на базе асинхронного электродвигателя выдаёт стабильную частоту 50 Гц на любой нагрузке.

Двигателя или генератора? Если двигателя - не верю. В двух шагах от меня стоит живой пример - кто в Питере может приехать и убедиться.

[Jackson]

А напряжение у асинхронного генератора при этом как регулировать?

Так же как и у синхронного - регулятором :)

[Jackson]

А я об этом изначально говорил: фазы L2 и L3 ведомы фазой L1, а значит частота у всех трех фаз не может отличаться. А вот сдвиг по фазе может отличаться от идеала 120 градусов...

Ну и кому такое перекошенное напряжение нужно? Автору же изначально надо измерительные приборы и защиты проверять, а они врать будут.

[Jackson]

Да, и по поводу скольжения. На таких малых мощностях скольжение может быть существенно больше. В нашем примере (мотор-генераторный преобразователь на базе АД+СГ 450 Вт) агрегат дает скольжение до 2 Гц под номинальной нагрузкой. Компенсируем его при помощи ПЧ и регулятора частоты (воздействует на ПЧ).

[Михайло]

Вы заблуждаетесь. Асинхронный электродвигатель можно использовать в качестве генератора без внешней трёхфазной сети. Для этого подключают ёмкости параллельно статорным обмоткам и вращают ротор внешним приводом.

Ну это просто замена сети. Емкость обеспечивает возбуждение (создание магнитного поля в катушке индуктивности), про электромагнитный контур тут все слышали...

Здесь Вы ошибаетесь. Возбуждающая обмотка порождает ток в роторе. Магнитный поток ротора наводит ЭДС в оставшихся двух обмотках. Если выбросить ротор и подать напряжение на одну фазу, то генерация прекратиться.

А никто не сказал, что ротор не участвует в процессе. Просто ЭДС, наводимая в статоре, определяется только потокосцеплением статора и не зависит от процессов в роторе. Я хотел подчеркнуть, что не происходит превращения энергии в кинетическую (энергию ротора). Ну и потом даже если бы это и происходило, то скольжение в генераторном режиме отрицательное. Значит опасение о скольжении ведомых фаз относительно ведущей напрасно.

Не преувеличивайте. Сдвиг фаз будет 120 градусов. Если Вы вспомнили паразитные индуктивности, то почему забыли за паразитные ёмкости статорных обмоток?

Не бывает величин ровно таких, какими их хочется видеть. И в данном случае про паразитные емкости я ничего не слышал. Я вроде как в курсе, что АД - это сплошная катушка большой длины, а не обкладка конденсатора большой площади...

[jenjee]

Не бывает величин ровно таких, какими их хочется видеть. И в данном случае про паразитные емкости я ничего не слышал. Я вроде как в курсе, что АД - это сплошная катушка большой длины, а не обкладка конденсатора большой площади...

Могут быть отклонения от 120 градусов по иным причинам, например, нарушение геометрии взаиморасположения катушек, неоднородность магнитных свойств сердечника и т.д.

Не слышал - еще не значит, что не существуют. (Гностики \ Агностики)
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0% ... 0%B7%D0%BC
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0% ... 0%B7%D0%BC

И индуктивность и резистор и обкладка конденсатора: проводники не идеальны и имеют омическое сопротивление, их сечение больше нуля и они имеют некую площадь поверхности. Две поверхности и есть конденсатор.

[Михайло]

И индуктивность и резистор и обкладка конденсатора: проводники не идеальны и имеют омическое сопротивление, их сечение больше нуля и они имеют некую площадь поверхности. Две поверхности и есть конденсатор.

Ну кого Вы с такой "теорией" будете уговаривать согласиться? :) Мы люди практичные и знаем, что емкость компенсируется индуктивностью x = w*L-1/(w*C), и попытка замерять емкость обмотки может потерпеть неудачу...

[cm_]

Ну это просто замена сети.

Лихо Вы поставили знак тождества между конденсаторами и трёхфазной сетью. При наличии трёхфазной сети не стоило заморачиваться с асинхронными генераторами, преобразователями и пр.

А никто не сказал, что ротор не участвует в процессе. Просто ЭДС, наводимая в статоре, определяется только потокосцеплением статора и не зависит от процессов в роторе.

Ошибаетесь. МДС ротора и МДС статора формируют общий магнитный поток Ф, который наводит ЭДС в генераторных обмотках статора.

И в данном случае про паразитные емкости я ничего не слышал. Я вроде как в курсе, что АД - это сплошная катушка большой длины, а не обкладка конденсатора большой площади...

Конденсатором называют систему проводников, разделённых слоем диэлектрика. Проводники статорной обмотки (вместе с изоляцией) формируют паразитную ёмкость. По этой причине и любая катушка обладает паразитной ёмкостью. Другое дело, что на малых частотах (менее 1 кГц) негативное влияние паразитных ёмкостей пренебрежимо мало и их никто не учитывает.

Значит опасение о скольжении ведомых фаз относительно ведущей напрасно.

Вот здесь Вы правы.

[Михайло]

Практический подход к этому вопросу: а попробуйте практически обнаружить емкость у катушки! Нужно предложить конкретный эксперимент измерений. Тогда я соглашусь.

Паразитная емкость лишь очень малозначительно снижает влияние индуктивности, в пределах погрешности расчетов и измерений. Это означает, что обнаружить эффект невозможно.

[cm_]

Практический подход к этому вопросу: а попробуйте практически обнаружить емкость у катушки! Нужно предложить конкретный эксперимент измерений. Тогда я соглашусь.

Тоже самое касается паразитных индуктивностей.