Почти все бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В. Мы, не задумываясь, включаем их в розетку и наслаждаемся работой устройств. Но иногда требуется подключить асинхронный двигатель, рассчитанный на 380 В. Для его запуска можно использовать специальную схему, которая позволяет подключать электромотор к однофазной сети, но при этом придётся смириться с потерей мощности. Можно ли однофазную сеть превратить в трехфазную и как из 220 Вольт сделать 380?
Оказывается, такая возможность есть. Существует несколько способов получить 380 В из однофазной сети. Ниже мы покажем, как это сделать, но для начала разберёмся в том, чем отличается однофазная сеть от трёхфазной.
Теория
На промышленных электростанциях генераторы вырабатывают трёхфазный ток, и повышают его напряжение до десятков и даже сотен киловольт. По линиям электропередач электричество поставляется потребителям. Но перед этим ток поступает на силовой трансформатор, который понижает напряжение до 380 В. Из распределительной подстанции электроэнергия поступает в потребительскую сеть.
В трёхфазной сети ток подаётся таким образом, что все три сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Напряжение между фазами составляет 380 В, а между фазой и нейтралью 220 В (см.рис. 1). Именно это напряжение подаётся в каждую квартиру.
Рис. 1. Структура трёхфазного тока
Так как нашей целью является получение 380 В именно из однофазной сети, то перейдём к способам преобразования 220 В на 380.
Способы получения 380 Вольт из 220
Рассмотрим основные способы преобразования 220 вольт в полноценный трёхфазный ток, напряжением 380 В:
- с помощью электронного преобразователя напряжения;
- путём применения трансформатора;
- использованием трёх фаз;
- используя трёхфазный двигатель в качестве генератора;
- пользуясь конденсаторной схемой.
Преобразователь напряжения
Самый простой и надёжный способ преобразовать 220 В в 380 – купить электронный преобразователь напряжения. (см. рис. 2). Этот прибор часто называют инвертором. Гаджет прост в управлении и генерирует качественный трёхфазный ток. Правда, мощность инверторов не слишком большая, но её, как правило, хватает для большинства трёхфазных бытовых приборов.
Рис. 2. Преобразователь напряжения
Преобразователь хорош ещё и тем, что у него есть встроенная функция защиты от перегрузок и КЗ. А это значит, что электромотор не перегреется и не выйдет из строя в результате КЗ.
Высокое качество тока достигается благодаря принципу работы устройства. Инвертор сначала выпрямляет переменный однофазный ток, а затем генерирует трёхфазное напряжение с заданной частотой и со стандартным сдвигом фаз. При этом количество фаз может быть и больше чем 3 (с соответствующим углом сдвига).
Используя трансформатор
С помощью повышающего трансформатора можно получить какое угодно напряжение, в том числе и 380 В. Однако, если вас интересует трёхфазное напряжение, то необходим специальный трёхфазный трансформатор. преобразующий однофазный ток в трёхфазный. Такие трансформаторы есть в продаже.
Обмотки трансформатора соединены звездой или треугольником. Напряжение однофазной сети подаётся на две первичные обмотки напрямую, а на третью – через конденсатор. При этом ёмкость конденсатора подбирается из расчёта 7 мкФ на каждые 100 Вт мощности.
Обратите внимание на то, что номинальное напряжение конденсатора не должно быть ниже 400 В. Такое устройство нельзя включать без нагрузки.
Хоть мы и получим таким способом необходимые 380 В, всё равно будет наблюдаться снижение мощности электромотора (если вы планируете подключать его к трансформатору). Соответственно КПД двигателя тоже упадёт.
Использование 3-х фаз
Если вы проживаете в многоквартирном доме, то к нему уже подведено 3 фазы, которые с целью оптимального распределения нагрузок разведены по отдельным квартирам. На каждом этаже стоят распределительные щиты, откуда можно завести в квартиру недостающие две фазы. Но для этого потребуется разрешение.
При желании вы можете получить разрешение у энергоснабжающей компании или согласовать с Энергонадзором обустройство трёхфазного питания в вашей квартире. При этом потребуется установить трёхфазный счётчик электроэнергии.
Использование электродвигателя
Вы наверно знаете, что ротор обычного трёхфазного двигателя после запуска продолжает вращаться после отключения одной фазы. Оказывается, что между выводом отключенной обмотки и задействованными выводами имеется ЭДС.
Сдвиг фаз между обмотками статора зависит только от их расположения. В трёхфазном двигателе эти катушки расположены под углом 120º, а значит они обеспечивают такой же угол сдвига фаз. Это обстоятельство наталкивает на мысль, что асинхронный трёхфазный двигатель можно использовать для получения 380 вольт от обычной однофазной сети. Простая схема подключения электромотора изображена на рисунке 3. Конденсатор на схеме нужен только для запуска двигателя. После запуска его можно отключить. Конденсатор берём типа МБГО, МБГП, МБГТ или К42-4, рабочее напряжение которого должно быть не менее 600 В. Можно применить конденсатор К42-19, с рабочим напряжением минимум 250 В.
Пример подключения фазосдвигающего конденсатора см. на рис. 3.
Рис. 3. Подключение пускового конденсатора
Параметры конденсатора подбираем в зависимости от мощности мотора. Заметим, что параметры фазосдвигающего конденсатора на качество генерируемого тока не влияют. Нагрузку подключаем к обмоткам статора, согласно схеме, показанной на рис. 4.
Рис. 4. Трёхфазный ток от электромотора
Скорость вращения ротора почти не зависит от напряжения однофазной сети, так что её можно считать постоянной. Это значит, что частота трёхфазного тока при номинальных нагрузках изменяться не будет.
Следует иметь в виду то, что мощность трёхфазного двигателя, работающего от однофазной сети, падает. Соответственно, номинальная мощность трёхфазной нагрузки будет, примерно, на треть ниже, от той, которая заявлена в паспорте электромотора.
Электродвигатель в качестве генератора
Ещё один способ, позволяющий из 220 В получить 380, это создание системы двигатель-генератор. В качестве двигателя можно взять любой электромотор, работающий от сети 220 В, а в качестве генератора – доработанный трёхфазный асинхронный двигатель (схему установки смотрите на рис. 5).
Сразу заметим, что эффективность такой установки под вопросом, но получить таким способом требуемое напряжение 380 В можно. В данной схеме требуется обеспечить такую частоту вращения ротора, чтобы генератор выдавал ток с частотой, равной 50 Гц. Для этого необходимо вращать вал с угловой скоростью 1500 об/мин.
Рис. 5. Трёхфазный двигатель в качестве генератора
В домашних условиях в качестве привода можно использовать однофазный мотор от стиральной машины или другой бытовой техники. Важно только обеспечить требуемую угловую скорость вращения ротора.
Поскольку вращение вала электродвигателей работающих, например, в стиральной машине составляет около 12 – 20 тыс. об./мин., то необходимо использовать шкивы, диаметры которых соотносятся как 1 к 10. То есть, чтобы обеспечить вращение ротора генератора со скоростью 1500 об/мин. можно взять шкив, который уже смонтирован на электромоторе от пралки, а на вал трёхфазного двигателя надеть шкив, диаметром в 10 раз больше.
Выводы
Получить 380 вольт от сети 220 В возможно несколькими способами. Самым эффективным является способ применения электронного инвертора:
- стабильные параметры тока;
- безопасная эксплуатация;
- обеспечение заявленной выходной мощности;
- компактность установки.
Все выше перечисленные способы преобразования 220 Вольт в 380 работают, поэтому имеют право на существование. Но надо быть готовым к потере мощности и к трудностям по достижению других параметров тока, включая его частотные характеристики.
Почти все бытовые электроприборы рассчитаны на напряжение 220 В. Мы, не задумываясь, включаем их в розетку и наслаждаемся работой устройств. Но иногда требуется подключить асинхронный двигатель, рассчитанный на 380 В. Для его запуска можно использовать специальную схему, которая позволяет подключать электромотор к однофазной сети, но при этом придётся смириться с потерей мощности. Можно ли однофазную сеть превратить в трехфазную и как из 220 Вольт сделать 380?
Оказывается, такая возможность есть. Существует несколько способов получить 380 В из однофазной сети. Ниже мы покажем, как это сделать, но для начала разберёмся в том, чем отличается однофазная сеть от трёхфазной.
Теория
На промышленных электростанциях генераторы вырабатывают трёхфазный ток, и повышают его напряжение до десятков и даже сотен киловольт. По линиям электропередач электричество поставляется потребителям. Но перед этим ток поступает на силовой трансформатор, который понижает напряжение до 380 В. Из распределительной подстанции электроэнергия поступает в потребительскую сеть.
В трёхфазной сети ток подаётся таким образом, что все три сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Напряжение между фазами составляет 380 В, а между фазой и нейтралью 220 В (см.рис. 1). Именно это напряжение подаётся в каждую квартиру.
Рис. 1. Структура трёхфазного тока
Так как нашей целью является получение 380 В именно из однофазной сети, то перейдём к способам преобразования 220 В на 380.
Способы получения 380 Вольт из 220
Рассмотрим основные способы преобразования 220 вольт в полноценный трёхфазный ток, напряжением 380 В:
- с помощью электронного преобразователя напряжения;
- путём применения трансформатора;
- использованием трёх фаз;
- используя трёхфазный двигатель в качестве генератора;
- пользуясь конденсаторной схемой.
Преобразователь напряжения
Самый простой и надёжный способ преобразовать 220 В в 380 – купить электронный преобразователь напряжения. (см. рис. 2). Этот прибор часто называют инвертором. Гаджет прост в управлении и генерирует качественный трёхфазный ток. Правда, мощность инверторов не слишком большая, но её, как правило, хватает для большинства трёхфазных бытовых приборов.
Рис. 2. Преобразователь напряжения
Преобразователь хорош ещё и тем, что у него есть встроенная функция защиты от перегрузок и КЗ. А это значит, что электромотор не перегреется и не выйдет из строя в результате КЗ.
Высокое качество тока достигается благодаря принципу работы устройства. Инвертор сначала выпрямляет переменный однофазный ток, а затем генерирует трёхфазное напряжение с заданной частотой и со стандартным сдвигом фаз. При этом количество фаз может быть и больше чем 3 (с соответствующим углом сдвига).
Используя трансформатор
С помощью повышающего трансформатора можно получить какое угодно напряжение, в том числе и 380 В. Однако, если вас интересует трёхфазное напряжение, то необходим специальный трёхфазный трансформатор. преобразующий однофазный ток в трёхфазный. Такие трансформаторы есть в продаже.
Обмотки трансформатора соединены звездой или треугольником. Напряжение однофазной сети подаётся на две первичные обмотки напрямую, а на третью – через конденсатор. При этом ёмкость конденсатора подбирается из расчёта 7 мкФ на каждые 100 Вт мощности.
Обратите внимание на то, что номинальное напряжение конденсатора не должно быть ниже 400 В. Такое устройство нельзя включать без нагрузки.
Хоть мы и получим таким способом необходимые 380 В, всё равно будет наблюдаться снижение мощности электромотора (если вы планируете подключать его к трансформатору). Соответственно КПД двигателя тоже упадёт.
Использование 3-х фаз
Если вы проживаете в многоквартирном доме, то к нему уже подведено 3 фазы, которые с целью оптимального распределения нагрузок разведены по отдельным квартирам. На каждом этаже стоят распределительные щиты, откуда можно завести в квартиру недостающие две фазы. Но для этого потребуется разрешение.
При желании вы можете получить разрешение у энергоснабжающей компании или согласовать с Энергонадзором обустройство трёхфазного питания в вашей квартире. При этом потребуется установить трёхфазный счётчик электроэнергии.
Использование электродвигателя
Вы наверно знаете, что ротор обычного трёхфазного двигателя после запуска продолжает вращаться после отключения одной фазы. Оказывается, что между выводом отключенной обмотки и задействованными выводами имеется ЭДС.
Сдвиг фаз между обмотками статора зависит только от их расположения. В трёхфазном двигателе эти катушки расположены под углом 120º, а значит они обеспечивают такой же угол сдвига фаз. Это обстоятельство наталкивает на мысль, что асинхронный трёхфазный двигатель можно использовать для получения 380 вольт от обычной однофазной сети. Простая схема подключения электромотора изображена на рисунке 3. Конденсатор на схеме нужен только для запуска двигателя. После запуска его можно отключить. Конденсатор берём типа МБГО, МБГП, МБГТ или К42-4, рабочее напряжение которого должно быть не менее 600 В. Можно применить конденсатор К42-19, с рабочим напряжением минимум 250 В.
Пример подключения фазосдвигающего конденсатора см. на рис. 3.
Рис. 3. Подключение пускового конденсатора
Параметры конденсатора подбираем в зависимости от мощности мотора. Заметим, что параметры фазосдвигающего конденсатора на качество генерируемого тока не влияют. Нагрузку подключаем к обмоткам статора, согласно схеме, показанной на рис. 4.
Рис. 4. Трёхфазный ток от электромотора
Скорость вращения ротора почти не зависит от напряжения однофазной сети, так что её можно считать постоянной. Это значит, что частота трёхфазного тока при номинальных нагрузках изменяться не будет.
Следует иметь в виду то, что мощность трёхфазного двигателя, работающего от однофазной сети, падает. Соответственно, номинальная мощность трёхфазной нагрузки будет, примерно, на треть ниже, от той, которая заявлена в паспорте электромотора.
Электродвигатель в качестве генератора
Ещё один способ, позволяющий из 220 В получить 380, это создание системы двигатель-генератор. В качестве двигателя можно взять любой электромотор, работающий от сети 220 В, а в качестве генератора – доработанный трёхфазный асинхронный двигатель (схему установки смотрите на рис. 5).
Сразу заметим, что эффективность такой установки под вопросом, но получить таким способом требуемое напряжение 380 В можно. В данной схеме требуется обеспечить такую частоту вращения ротора, чтобы генератор выдавал ток с частотой, равной 50 Гц. Для этого необходимо вращать вал с угловой скоростью 1500 об/мин.
Рис. 5. Трёхфазный двигатель в качестве генератора
В домашних условиях в качестве привода можно использовать однофазный мотор от стиральной машины или другой бытовой техники. Важно только обеспечить требуемую угловую скорость вращения ротора.
Поскольку вращение вала электродвигателей работающих, например, в стиральной машине составляет около 12 – 20 тыс. об./мин., то необходимо использовать шкивы, диаметры которых соотносятся как 1 к 10. То есть, чтобы обеспечить вращение ротора генератора со скоростью 1500 об/мин. можно взять шкив, который уже смонтирован на электромоторе от пралки, а на вал трёхфазного двигателя надеть шкив, диаметром в 10 раз больше.
Выводы
Получить 380 вольт от сети 220 В возможно несколькими способами. Самым эффективным является способ применения электронного инвертора:
- стабильные параметры тока;
- безопасная эксплуатация;
- обеспечение заявленной выходной мощности;
- компактность установки.
Все выше перечисленные способы преобразования 220 Вольт в 380 работают, поэтому имеют право на существование. Но надо быть готовым к потере мощности и к трудностям по достижению других параметров тока, включая его частотные характеристики.
Что важно знать
В трёхфазной сети все три фазы имеют сдвиг равный 120 градусов. Если бы нужно было сделать преобразование трёхфазного 220 Вольт в 380В, или же однофазного 220 в такое же, но с величиной напряжения 380 В, то это выполняется очень просто за счёт обычного повышающего трансформатора. В данной проблеме необходимо не просто увеличение величины напряжения, а получение полноценной трёхфазной сети из однофазной.
Существует три основных способа, с помощью которых можно сделать эту манипуляцию:
- с помощью электронного преобразователя (инвертора);
- путём подключения двух дополнительных фаз;
- за счёт применения трехфазного трансформатора, но при этом мощность всё равно снижается.
Перед тем как преобразовать сетевое напряжение нужно рассмотреть, а нет ли возможности подключить мотор к стандартной однофазной сети без потери мощности. Для начала нужно рассмотреть табличку на самом двигателе, некоторые из них предназначены на оба эти напряжения, как показано на первом фото. Только понадобится конденсатор для пуска.
Вторая табличка показывает, что машина рассчитана исключительно на соединение обмоток звездой и напряжение соответственно 380 Вольт:
Можно, конечно, разобрать двигатель и найти концы обмоток, но это уже проблематично. Остановимся более подробно на создании качественной трёхфазной сети 380 В из 220.
Методы получения 380 В из 220
Преобразователь напряжения
Данное устройство более широко известно как инвертор, и состоит он из нескольких блоков. Для начала устройство выпрямляет данное однофазное напряжение, а потом инвертирует его в переменное заданной частоты. При этом фаз со сдвигом на определённый градус может быть сколько угодно, но оптимально для работы общепринятого стандартного электрооборудования оно равно трём и соответственно их сдвиг 120 градусов. Сделать такое сложное устройство в домашних условиях очень проблематично, поэтому рекомендуется просто его купить, к тому же рынок данной продукции очень развит.
Вот принципиальная схема инвертора:
А так он выглядит в заводском корпусе:
Зачастую данные устройства имеют не только преобразование однофазного в трёхфазное напряжение, но и защищают электродвигатели от перегрузок, короткого замыкания и перегрева.
Метод использования трех фаз
Данный метод обязательно нужно согласовать с Энергонадзором или компанией поставщиком электрической энергии, так как для этого нужно подключение двух дополнительных фаз из щитка, которые есть на каждом этаже многоквартирных домов.
Здесь больше вопрос стоит не как переделать однофазное напряжение, а как подключить его, а для этого достаточно всего лишь трехфазного удлинителя, а если законно всё делать, то и счётчика.
Трёхфазный трансформатор
Чтобы сделать из 220 Вольт 380 Вольт необходим трёхфазный трансформатор нужной мощности на напряжение одной из обмоток 220, а другой 380 В. Чаще всего они уже имеют соединенные в звезду или треугольник обмотки. После чего напряжения из сети подключается к двум фазам обмотки с низшей стороны напрямую, а на третий вывод через конденсатор. Емкость конденсатора высчитывается из соотношения 7 мкФ на каждые 100 Вт мощности. Номинальное напряжение конденсатора должно быть не меньше 400 Вольт. Без нагрузки такое устройство подключать нельзя. При этом всё равно будет снижение как мощности двигателя, так и его КПД. Если преобразователь выполнять с помощью электродвигателя, а не трансформатора, то на выходе будет трёхфазное напряжение, но величина его будет такая же, как и в сети, а именно 220 В.
Вывод напрашивается — решить проблему возможно только инверторным электронным способом, установив один качественный и полноценный преобразователь однофазного напряжения. Ну или же создав систему генератор-двигатель, где роль генератора, как и на электростанции будет выполнять синхронный генератор, а роль приводного механизма может выполнять однофазный двигатель (например, с пылесоса), но в домашних условиях это абсолютно не оправданно и нецелесообразно. Надеемся, теперь вы знаете, как получить 380 Вольт из 220 в квартире и частном доме!
