Трехфазное напряжение 380В 50Гц, как получить?

[jenjee]

Трехфазное напряжение 380В 50Гц, каким преобразователем получить его?
----------------------

Для отладки автоматики и диспетчеризации (реле контроля фаз, измерение COS Fi, реактивной и активной мощностей и др.) в электрощите требуется трехфазное напряжение 380В 50Гц, но нет технической возможности подвести его. Мощность нужна символическая - до 200 Ватт (?).
Каким недорогим преобразованием можно получить его из однофазного или из постоянного?

Мотор-генератор?
Мотор-генератор с повышающим трансформатором?
Частотный преобразователь или инвертор, но каково будет качество синусоиды ?

PS: обсуждали здесь, пока нет окончательного решения
http://forum.abok.ru/index.php?showtopi ... ntry846436

[MuadDib]

Вашим требованиям удовлетворяют лабораторные комплексы для испытания релейной защиты и автоматики. Чисто навскидку: http://www.ekra.ru/production/omicron/omicron_cmc_356/. Правда, данное устройство не обеспечит нужные вам 380 В (номинал для релейки 100 В, девайс по ссылке генерирует до 300 В ). Попробуйте поискать нечто подобное, но с выходом по напряжению 380 В - наверняка что-то такое должно существовать в природе. Ещё можно порыть в направлении оборудования для поверки 3-фазных счетчиков.

Цены на такое оборудование, как правило, совсем не демократичные.

Использование частотников, по-моему, не очень хороший вариант: на выходе будет множество гармоник, и ваше оборудование будет измерять неизвестно что.
Мотор-генератор - возможно, это вариант, но вот регулирование cos fi потребует какого-то дополнительного оборудования. Ничего подобного я не делал, не подскажу.

[Barsik]

Есть такая штука например http://electrono.ru/elektricheskie-mash ... epitel-faz

[Михайло]

http://ra-energo.ru/xantrexxww

Система Xantrex XW позволяет наращивание мощности до 24 кВт в 1-фазном или до 36 кВт в 3-фазном режимах.

[jenjee]

Есть такая штука например http://electrono.ru/elektricheskie-mash ... epitel-faz

это и есть вариант с мотором генератором

Конструктивное выполнение. Расщепители фаз имеют конструкцию, подобную обычному асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором. Для эффективного ослабления обратного поля беличья клетка ротора выполняется из меди и имеет минимальное активное сопротивление. Чтобы снизить падения напряжения в обмотках статора и уменьшить таким путем несимметрию трехфазных напряжений при изменении нагрузки и напряжения питающей сети, двигательная и генераторная обмотки должны иметь малое реактивное сопротивление. Для этого их выполняют с небольшим числом витков и уменьшенными потоками рассеяния. Это обеспечивают рациональным выбором конфигурации пазов и увеличением воздушного зазора между ротором и статором.
http://electrono.ru/elektricheskie-mash ... epitel-faz

http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=82105 (схема)

[omronV1000]

Можно рассмотреть такой вот трехфазный девайс: http://www.yurimov.com/metrolog/yi300-2.php. цена - да....., но зато все будет точно как в аптеке :)

[Ryzhij]

Нам шашечки или ехать? В смысле проверять или поверять? ;)

[jenjee]

Нам шашечки или ехать? В смысле проверять или поверять? ;)

пусть поверяют метрологи, а в нашем случае - проверка функциональности шкафа.
вариант с мотор-генератором не ущербный по качеству?

http://forum.abok.ru/index.php?showtopi ... 0&start=20

[jenjee]

вариант с мотор-генератором не ущербный по качеству?

?

[MuadDib]

вариант с мотор-генератором не ущербный по качеству?

Если взять в качестве генератора небольшую синхронную машину, синусоида будет "как в сети", при условии, что генератор будет вращаться с номинальной скоростью.

Впрочем, я не совсем понимаю ход мыслей в обсуждении на форуме АВОК. Как вы собираетесь использовать асинхронную машину? В качестве привода генератора?

[jenjee]

вариант с мотор-генератором не ущербный по качеству?

Если взять в качестве генератора небольшую синхронную машину, синусоида будет "как в сети", при условии, что генератор будет вращаться с номинальной скоростью.
Впрочем, я не совсем понимаю ход мыслей в обсуждении на форуме АВОК. Как вы собираетесь использовать асинхронную машину? В качестве привода генератора?

1. какие будут последствия, если он не будет вращаться с номинальной скоростью, питаем-то от одной фазы, а не от трех?

2. трехфазный асинхронный двигатель предполагается использовать как мотор (питание по одной фазе и для запуска кратковременно питать по второй фазе через фазосдвигающий кондленсатор - сдвиг 90 град, в схеме исправлена ошибка)

Мотор он же генератор.gif

Мотор он же генератор исправлена.jpg

3. этот же двигатель использовать как 3-фазный генератор, снимать напряжения с трех фаз.

[MuadDib]

Теперь, при наличии схем, понятно, о чем речь (на АВОК для просмотра вложений нужна авторизация). По такой схеме ничего подсказать не могу.

[jenjee]

насколько справедливо утверждение, что из-за проскальзывания магнитного поля частота генерирующих фаз будет отличаться от частоты питаемой фазы?

http://forum.abok.ru/index.php?showtopi ... ntry847771

В принципе симметричной трехфазной системы можно добиться подбором конденсатора. Есть специальные формулы, таблицы. Если знать индуктинвость фазы двигателя, то вопрос с подбором емкости считай решен. Конденсатор, включенный последовательно с индуктивностью, частоту сети не изменит (ведь цепь с фазой, включенная через конденсатор, питается от той же сети с частотой 50 Гц). Поэтому, и в фазе с конденсатором на выходе будут те же 50 Гц, но со сдвинутым по фазе напряжением относительно питающего. Более низкое напряжение в этой фазе на выходе 380 В объясняется падением напряжения на колнденсаторе. По поводу третьей обмотки - напряжение в ней появляется именно под действием вращающегося ротора, в котором наведена ЭДС от двух обмоток. Чтобы было наведено ЭДС в роторе, необходимо, чтобы скорость его вращения была медленнее, чем скорость вращения магнитного поля. При ненагруженном вале двигателя скольжение практически=0 и скорость вращения ротора близка к скорости вращения магнитного поля. Поэтому на холостом ходу частота наведенного напряжения в этой фазе будет практически равна 50 Гц. При включении нагрузки на эту фазу ток обмотки возрастет, следовательно возростет магнитное сцепление с обмоткой ротора, и он будет притормаживаться. В результате может быть снижение частоты на выходе в этой фазе. Чтобы оно было не существенным, можно взять и двигатель помощнее...

[Михайло]

из-за проскальзывания

Из-за скольжения? Нет, не будет. У вас же по схеме нуль и фаза №1 идет напрямую от питающей сети 220 В, 50 Гц. А остальные фазы привязаны к первой и осуществляется сдвиг конденсатором относительно первой. Если фаза №2 и №3 начнут скользить, то они будут "перехлестываться" с первой :)
Скользит ротор, а не магнитное поле и сеть. Вам же без разницы, скользит ли ротор или нет?

[jenjee]

из-за проскальзывания

Из-за скольжения? Нет, не будет. У вас же по схеме нуль и фаза №1 идет напрямую от питающей сети 220 В, 50 Гц. А остальные фазы привязаны к первой и осуществляется сдвиг конденсатором относительно первой. Если фаза №2 и №3 начнут скользить, то они будут "перехлестываться" с первой :)
Скользит ротор, а не магнитное поле и сеть. Вам же без разницы, скользит ли ротор или нет?

Сдвиг конденсатором для фазы 2 осуществляется только во время пуска двигателя (Cп - конденсатор пусковой), а затем выключатель SA1 выключается
(cхема: http://shot.qip.ru/00bpWX-4pgTu24pn/ )

Со скольжением ситуация мне видится иначе:
вращающийся ротор скользит относительно магнитного поля питающей фазы 1, а напряжения на фазах 2 и 3 генерирует именно этот ротор.

режимы работы :
1. если питание подано на фазу №1, а ротор перестанет вращаться, на фазах 2 и 3 них пропадет напряжение
2. если питание подано на фазу №1, а идеальный ротор вращается без сопротивления (нет трения в подшипниках и в крыльчатке охлаждения воздухом) - частота на фазах 2 и 3 равна частоте на 1
3. если ротор преодолевает сопротивление вращения (трение в подшипниках или механически нагружен) - эту ситуацию и хотелось бы проанализировать - возможно снижение частоты фаз 2 и 3 и соответственно биение близких частот для L1 L2 L3 , как вы называете "перехлест". При разности частот для L1 L2 L3 говорить о правильности чередования фаз (сдвиг фаз не постоянный, а меняется во времени - они периодически перехлестываются) или корректности измерения косинуса фи не приходится.

[Михайло]

Со скольжением ситуация мне видится иначе:
вращающийся ротор скользит относительно магнитного поля питающей фазы 1, а напряжения на фазах 2 и 3 генерирует именно этот ротор.

Как-то странно Вам видится. Первая часть предложения верна, а вот вторая - нисколечко. Частоту в сети определяет не ротор, а магнитное поле. С чего Вы взяли, что в генераторном режиме магнитное поле начинает отставать от вращения ротора? Да и генераторного режима я тут не вижу... Механического привода двигателя ведь нету...

[Никита]

Чего-то вообще все в кучу сбилось...
Генераторный режим с отрицательным скольжением не получить, ибо для него необходимо то самое магнитное поле, которое будет отставать от ротора. При работа машины от сети ее для этого режима надо крутить со скоростью выше синхронной, что нереально в принципе.
Отдельный режим - асинхронный генератор с самовозбуждением, при котором к генератору навешивается батарея конденсаторов, равная по реактивной мощности суммарной реактивной мощности машины и нагрузки. Но - машину опять же, надо крутить внешним источником.
При таком включении как на схеме - работает одна обмотка, другая используется как пусковая. Даже если в остальных двух обмотках что и наведется - нулевая последовательность будет такой, что использовать то что получится не то что для проверки приборов, для электроплитки не стоит.. Это еще лень про обратную думать и к книжной полке за Вольдеком идти... :)

[Михайло]

Ага, очевидно, что чистые 3 ~ 380 В с такой схемой не получить. Каким устройством предлагаемой схемы достигается симметрия напряжений? Да и про сдвиг фаз 120 градусов у меня возникает сомнение...

[jenjee]

Ага, очевидно, что чистые 3 ~ 380 В с такой схемой не получить. Каким устройством предлагаемой схемы достигается симметрия напряжений? Да и про сдвиг фаз 120 градусов у меня возникает сомнение...

получил ответ от автора схемы преобразователя (он модерирует форум для абитуриентов одного из учебных заведений)

Преобразователь изначально создавался для питания трёхфазных двигателей в однофазных сетях - с этой задачей он справляется на "отлично". Ваш вопрос расширяет возможности преобразователя. Специальных замеров частоты на двух генерирующих фазах не проводил. 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).

http://phyzik.forum24.ru/?1-1-0-0000000 ... 1356795261

при такой разности частот фаз (0,3 - 0,9 Гц),
гармонические биения с частотой 0,3 - 0,9 Гц создадут переменный во времени сдвиг фаз и это не даст возможности корректных измерений в ЭЩ.

Изначально рассматривал вариант мотор+генератор, но для этого случая не знаю способа одновременного корректного регулирования частоты и напряжения;
например, частоту генератора можно регулировать изменением угловой скорости вращения его ротора (легко реализуемая при помощи ПЛК и ПИД-регулятора обратная связь) , но от частоты вращения генератора зависит и амплитуда его выходного напряжения.

[nurtohtel]

Ага, очевидно, что чистые 3 ~ 380 В с такой схемой не получить. Каким устройством предлагаемой схемы достигается симметрия напряжений? Да и про сдвиг фаз 120 градусов у меня возникает сомнение...

Чистое (синусоидное со сдвигом между фазами 120 град.) трехфазное напряжение таким путем не получить, но причины иные. И несимметрия напряжений - не самое значимое препятствие. Гораздо хуже то, что частоты обмоток 2 и 3 будут меньше, чем на обмотке 1.
На соседнем форуме предполагается разность частот до 0,9Гц (зависит от скольжения и нагрузки на валу вращения) и это очень существенно. http://phyzik.forum24.ru/?1-1-0-000000 ... 56795261

В двигательном режиме, получаем гарантированное скольжение ротора относительно э-м поля обмотки из-за нагрузки на роторе, складывающейся из следующих основных частей:
- трение в механизме двигателя дают вращение с потерями ротора в воздухе, трение воздуха об вентилятор охлаждения и трение в подшипниках.
- электромеханическое/электромагнитное торможение ротора зап счет отбора активной мощности в генераторном режиме (при включенной нагрузке)
В генераторном режиме проскальзывания э-м поля, возбужденного ротором нет и частота в обмотках определяется частотой вращения асинхронного генератора.

Практическое решение задачи - вращать вал внешним источником механической энергии

Но - машину опять же, надо крутить внешним источником.:)

Наименее проблемный вариант - вращать генератор коллекторным ШИМ-управляемым двигателем (или асинхронным + ПЧ) и отслеживать выходную частоту на любой из фаз генератора.

[Михайло]

А кроме 220 В, 50 Гц у нас что еще имеется?

[jenjee]

Ага, очевидно, что чистые 3 ~ 380 В с такой схемой не получить. Каким устройством предлагаемой схемы достигается симметрия напряжений? Да и про сдвиг фаз 120 градусов у меня возникает сомнение...

Чистое (синусоидное со сдвигом между фазами 120 град.) трехфазное напряжение таким путем не получить, но причины иные.

спасибо

А кроме 220 В, 50 Гц у нас что еще имеется?

друзья, коллеги, образование, ПЛК, умение программировать, офис без 380В (есть административные проблемы), электрическая мощность 220V 50Hz, DC24V, DC12V и т.д.

[Никита]

Синхронный генератор регулируется возбуждением и оборотами. Проблемы никакой вообще нет. Выпрямленное напряжение в автомобиле вообще импульсно регулируется. Можно кстати в эту сторону и посмотреть - зарядные генераторы, микромашины от электромоторных реле времени и т.п. Правда в реле возбуждение от постоянных магнитов, сложнее будет. Но, кстати, если жестко подключить нагрузку на порядок больше требуемой - можно попробовать обойтись вообще без регулирования.
А поставить дизельный или бензиновый - тоже возможности нет?

[jenjee]

Синхронный генератор регулируется возбуждением и оборотами. Проблемы никакой вообще нет. Выпрямленное напряжение в автомобиле вообще импульсно регулируется. Можно кстати в эту сторону и посмотреть - зарядные генераторы, микромашины от электромоторных реле времени и т.п. Правда в реле возбуждение от постоянных магнитов, сложнее будет. Но, кстати, если жестко подключить нагрузку на порядок больше требуемой - можно попробовать обойтись вообще без регулирования.
А поставить дизельный или бензиновый - тоже возможности нет?

Поставить топливно-моторный генератор возможности нет, да и мощность такая не требуется.
Асинхронный двигатель как электрогенератор не подойдет? http://electronpo.ru/dvigatel_air56 или преимущество автомобильного - возможность регулирования через изменение возбуждения перевешивает ?

На автомобильные сразу обратил внимание, но предполагаю недостатки:

- не знаю его электрической частоты при номинальной скорости вращения, но динамический диапазон около 4,5 (от 1000 до 4500 об/мин коленвала) это могут быть вовсе не 50гц, а единицы килогерц.

- для увеличения напряжения придется ставить трехфазный трансформатор или 3 однофазных

- регулирование напряжения автомобильного генератора возможно в диапазоне от 12 до 17...20В ??? В и может быть недостаточно точным для последующего преобразования, ошибка регулирования размножится с коэффициентом трансформации 25,33= 380/15 , то есть если выходное напряжение генератора на 1 В больше (меньше), то после трансформатора на 25,3 В больше (меньше).

не могли бы написать поподробнее про

микромашины от электромоторных реле времени и т.п. Правда в реле возбуждение от постоянных магнитов, сложнее будет. Но, кстати, если жестко подключить нагрузку на порядок больше требуемой - можно попробовать обойтись вообще без регулирования.

в каком качестве советуете применить этот двигатель и что есть "нагрузка на порядок больше требуемой" ?

[Никита]

Начнем с конца. Возмущением для напряжения и частоты генератора будет именно нагрузка. И если на каждую фазу повесить по киловаттной печке и вручную отрегулировать его на нужное напряжение и частоту, то ±50Вт уже ни на что не будут оказывать заметного влияния.
Про микромашины - надо смотреть что можно найти и думать. Применить его можно только в качестве генератора напряжения, мощность маловата.
Про автомобильные. Применение тракторного или грузового на 24В уменьшит ошибку вдвое. Применение в схеме возбуждения аналогового контура вместо полупроводникового РР ошибку уменьшит еще. Про частоту. Понятно, что все-таки новый год, но тем не менее - прикиньте, сколько полюсов должна иметь синхронная трехфазная машина, чтобы выдавать при 1500 об/мин килогерцы напряжения. Это ж генератор стоить больше автомобиля будет. Да, тенденция к увеличению есть, но все-таки это 3..6 пар полюсов, чем мощнее тем больше. Так что в несколько раз понизить обороты - за пузырь любой токарь решит вопрос с парой шкивов. А если мощность приводного двигателя с многократным избытком или вентилятор принудительный приладить - можно и частотником.
Проблемы могут быть с регулированием вниз - при малой нагрузке остаточная намагниченность не даст опустить напряжение.