Фазовый преобразователь

Фазопреобразователь однофазном — это устройство, которое преобразует электроэнергию, подаваемую в режиме, в многофазную или наоборот. Большинство фазовых преобразователей используются для производства трехфазной электроэнергии из однофазного источника, что позволяет эксплуатировать трехфазное оборудование на объекте, где имеется только однофазное электроснабжение. Фазовые преобразователи используются там, где трехфазная услуга недоступна у поставщика коммунальных услуг или ее установка слишком дорога. Поставщик коммунальных услуг обычно взимает более высокую плату за трехфазную услугу из-за дополнительного оборудования, включая трансформаторы, счетчики и распределительные провода, необходимые для завершения функциональной установки.

Типы фазовых преобразователей

Трехфазные асинхронные двигатели могут адекватно работать при несбалансированном 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 это будет дорого стоить для долговечности системы. Хотя существуют системы многофазного преобразования, наиболее распространенными типами являются:

Роторные фазовые преобразователи состоят из трехфазного электродвигателя или генератора «на холостом ходу» и простой схемы включения/выключения. Известно, что вращающиеся фазовые преобразователи увеличивают эксплуатационные расходы из-за постоянного потребления энергии на холостом ходу, что не характерно для других фазовых преобразователей. Роторные фазовые преобразователи считаются двухдвигательным решением; один двигатель не подключен к нагрузке и вырабатывает трехфазную мощность, второй двигатель, приводящий в действие нагрузку, работает на вырабатываемой мощности. ^[1]
Цифровой преобразователь фазы использует выпрямитель и инвертор для создания третьей ветви мощности, которая добавляется к двум ветвям однофазного источника для создания трехфазной мощности. В отличие от фазопреобразователя ЧРП , он не может изменять частоту и скорость двигателя, поскольку генерирует только одну ногу. Цифровые преобразователи фазы используют процессор цифровых сигналов (DSP), чтобы обеспечить соответствие генерируемого третьего плеча напряжению и частоте исходного однофазного источника питания. Его преимуществом является синусоидальное выходное напряжение и отличный баланс напряжений между фазами. Более подробно эти методы описаны в патентах Medagam et al. «Активный преобразователь однофазной в трехфазную мощность», патент США № 10,333,420 и Meiners et al. «Фазовый преобразователь» 6 297 971 США. ^{[ повышение? ]}
Методы статического преобразования «запускают» двигатель, временно обеспечивая необходимые уровни мощности перед переходом обратно на однофазные уровни мощности. Эти системы непригодны для работы на нескольких машинах или машинах, которым требуется максимальная частота вращения, из-за их временного характера. В этих системах мощность двигателя должна быть снижена, и они склонны к перегреву.

Роторные фазовые преобразователи

Вращающийся фазовый преобразователь — это распространенный способ создания трехфазной электроэнергии в районе, где трехфазная сеть отсутствует или не может быть подведена. Вращающийся фазовый преобразователь использует панель управления со схемой запуска и рабочей схемой для создания мощности. без чрезмерного напряжения. Трехфазный двигатель использует вращающийся магнит, окруженный тремя наборами катушек, для выработки третьей ветви мощности внутри холостого двигателя. Некоторые вращающиеся фазовые преобразователи имеют цифровое управление, что позволяет им вырабатывать энергию, которая может работать на чувствительных к напряжению нагрузках, таких как станок с ЧПУ, сварочный аппарат или любая другая нагрузка, управляемая компьютером.

Вращающийся фазовый преобразователь не меняет напряжение, но его можно объединить с трансформатором для повышения или понижения напряжения в зависимости от того, что необходимо.

Цифровые фазовые преобразователи

Цифровой фазовый преобразователь создает трехфазный источник питания из однофазного источника питания. Процессор цифровых сигналов (DSP) используется для управления силовыми электронными устройствами для генерации третьей ветви напряжения, которая вместе со стандартным однофазным напряжением источника питания создает сбалансированный трехфазный источник питания .

Переменный ток от сети преобразуется в постоянный ток , а затем обратно в переменный ток с помощью биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT). ^[2] Этот процесс преобразования позволяет генерировать третью ветвь из существующего источника питания.

В одном типе цифрового фазового преобразователя входной выпрямитель состоит из IGBT, используемых вместе с индукторами для создания третьей ветви мощности. IGBT управляются программным обеспечением DSP для получения синусоидального тока из однофазной линии и зарядки конденсаторов на шине постоянного напряжения постоянного напряжения. Поскольку входящий ток имеет синусоидальную форму, в линию не возвращаются значительные гармоники, как это происходит в выпрямителях, используемых в большинстве частотно-регулируемых приводов . Управляемый вход выпрямителя позволяет корректировать коэффициент мощности.

Вторая половина цифрового фазового преобразователя состоит из IGBT, которые используют энергию, ранее накопленную в шине постоянного тока, для создания переменного напряжения, которое не является синусоидальным. Это сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с очень высоким уровнем гармонических искажений. Затем это напряжение проходит через систему фильтров индуктивность/конденсатор, которая создает синусоидальное напряжение с общими гармоническими искажениями менее 3% (стандарты мощности компьютерного уровня допускают КНИ до 5%). Напротив, частотно-регулируемые приводы генерируют напряжение ШИМ, что ограничивает их универсальность и делает их непригодными для многих приложений. Программное обеспечение DSP постоянно отслеживает и регулирует это генерируемое напряжение для постоянного получения сбалансированного трехфазного выходного сигнала. Он также обеспечивает защитные функции путем отключения в случае перенапряжения или понижения напряжения в сети или неисправности. Благодаря способности адаптироваться к изменяющимся условиям и поддерживать баланс напряжения цифровой фазовый преобразователь может безопасно и эффективно управлять практически любым типом трехфазного оборудования или любым количеством множественных нагрузок.

Поскольку цифровые фазовые преобразователи представляют собой твердотельные конструкции, в них практически нет движущихся частей, за исключением охлаждающих вентиляторов. В свою очередь, это позволяет цифровым фазовым преобразователям помещаться в небольшие корпуса и работать с КПД от 95% до 98%. Эти преобразователи также не потребляют электроэнергию на холостом ходу, что снижает общие затраты и увеличивает срок службы.

Электрические железные дороги

В Европе электроэнергия обычно вырабатывается трехфазным переменным током частотой 50 Гц . Пять европейских стран: Германия , Австрия , Швейцария , Норвегия и Швеция ввели стандарт однофазного переменного тока напряжением 15 кВ 16⅔ Гц для электрификации железных дорог . Поэтому фазовые преобразователи используются для изменения как фазы, так и частоты . ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ « Трехфазный преобразователь-трансформатор », Agile Magnetics, дата обращения 8 июня 2016 г.
^ « Цифровые фазовые преобразователи », Phase Technologies, дата обращения 8 июня 2016 г.

Источники

Статья в журнале RadioWorld Magazine: Харрис под впечатлением от Phase Technologies PT355 Терри Кокерилла, 31 декабря 2009 г. [1] ^{[узурпировал]}
Рекомендуемая статья Wine Business Monthly: Что круто: цифровые фазовые преобразователи 15 ноября 2008 г. Что круто: цифровые фазовые преобразователи
Январь/февраль 2008 г. Журнал Vineyard & Winery Management Magazine Рекомендуемая статья Бена Гатри «Цифровой преобразователь; новый способ выработки трехфазного электричества для винодельни».
Патент США № 6297971.
Цифро-фазовый преобразователь - Патент США 7050467. Аннотация.
Схема и метод снижения пускового тока двигателя с фазопреобразователем «Схема и метод снижения пускового тока двигателя с фазопреобразователем» Изобретатель Глен Флореансиг, Phoenix Phase Converters.
Патент США на активный однофазный преобразователь мощности в трехфазный (Патент № 10,333,420, выдан 25 июня 2019 г.) - Поиск патентов Justia
Фазовый преобразователь

[1] « Трехфазный преобразователь-трансформатор », Agile Magnetics, дата обращения 8 июня 2016 г.

[2] « Цифровые фазовые преобразователи », Phase Technologies, дата обращения 8 июня 2016 г.

[1]

[2]