Частотник з Однієї фази 220 Вольт на Три фази 380 Вольт. Міф чи реальність?

Нажаль в Україні зараз діють графіки відключення електроенергії. Ці відключення торкнулися як виробництво так і побутових споживачів. Вихід з цієї ситуації – це власна генерація або використання альтернативної енергії чи вивільнення енергії з акумуляторних батарей. І зазвичай трапляється ситуація, що є однофазне джерело електроенергії однофазний генератор чи однофазний інвертор, а підключити потрібно трифазний двигун 380В (насос, компресор, вентилятор, пила тощо). І тут виникає проблема, але вона має декілька рішень.

Неефективне із втратою потужності – при можливості переключення обмоток в трикутник на 3ф 220 включити в ланцюг робочий конденсатор приблизно 640 мкФ на 1 кВт потужності.  Результат втрата потужності електродвигуна як мінімум на 30-40%.  Що скоріше за все не зможе повноцінно працювати під навантажені.

Використати перетворювач частоти у якого вхідна напруга 1ф 220В а на виході 3ф 220 В. при цьому обмотки двигуна також повинні мати можливість пере комутації в трикутник  на напругу 3ф 220В.

Використання частотника який з 1ф 220 робить 3ф 380В. Тоді нічого не треба перекомутовувати і начебто все просто, 
АЛЕ тут є декілька підводних каменів. Розберемо випадок №3 детально.

Чи існує перетворювач частоти який з 1ї фази 220 В робить 3ф 380? Так існує. Але …. Для початку продивимося що нам пропонують відомі виробники частотних перетворювачів, такі флагмани як ABB, Siemens, Danfoss, Mitsubishi Electric, Schneider Electric, Delta Electronics, Yaskawa, Lenze, Hitachi, Invertek у цих виробників частотників з1ф 220 в 3 380В  у своїх продуктових лінійках не містять. Це насторожує, але дивимося іншу категорію виробників які стрімко набирають популярність Veichi, INVT, Inovance, Chint , Hiconics, LS Electric, Omron, Fuji Electric, Toshiba, Hyundai Electric, Powtran.  У цих виробників також подібних рішень нема. Знову тривожний дзвіночок. Не будемо далі тягнути інтригу. Такі рішення є у одиничних маловідомих китайських  виробників, розглянемо такий частотник.

Розглянемо будову частотника

 

Напруга з змінної 220В випрямляється в постійну приблизно 310В. Логічно було туди поставити вузел підвищування напруги (boost converter) – підвищити до 540В постійної і з неї зробити 3ф напругу 380В змінну. Але boost converter як правило використовують для підвищення на невеликий вольтаж – блоки живлення які з 12 В роблять 24 чи 30В. да і на невеликі потужності як правило до 500Вт. Основний елемент такого boost converter це дросель в якому запасається енергія. Але якщо розглядати такий підвищувач для частотника 2,2 кВт то його б габарити і вага була б рази у три більша ніж частотник на 2,2 кВт з 3фазним входом да і ціна була б разів у 5 вище. Тому якщо продавець стверджує що в частотнику є вбудований boost converter і він по розмірам як звичайний частотник і ціна не сильно відрізняється приривайте розмову – продавець або не володіє інформацією про товар або просто обманює.  З вбудованим boost converter частотник буде дуже габаритним, важким і дорогим, але правильним з точки зору схемотехніки та вихідних характеристик.

Тому використовується інше рішення.

Схема данного частотника виглядає ось так

Але її можна спростити до наступного вигляду

Таким чином ми отримаємо подвійну напругу ланки постійного струму а саме не 310 а 620Вольт.  Маючи таку напругу інвертор може «нарізати» необхідну напругу 380, 400 чи 440 Вольт.

Але розглянемо мінуси такої схемотехніки

1) Високі пікові напруги.
          Якщо у звичайного частотника це пікова 535В то у цього буде 620 В тобто на 15 % вище

Це дуже погано для обмоток ізоляції, особливо якщо двигун уже тривалий час був в експлуатації, або для нових дешевих двигунів.   
 

 

Чим довше двигун був роботі тим швидше проб’є ізоляцію і двигун піде в ремонт чи під заміну, але це буде тимчасове вирішення проблеми.

2) Імпульсні перенапруги 

Вони виникають у кабелі які ідуть від частотника до двигуна. Якщо у пікові напруги підвищені то і імпульсні перенапруги будуть також вищими і при використанні довгих кабелів наприклад глибинні насоси або ж інші установки. А також для захисту двигуна необхідно використовувати моторний дросель, при використанні такого частотника, а також якомога коротший кабель.

3) Компонентна база такого частотника
Як правило компонентна база таких частотників із перевірених нашими інженерами екземплярів дуже дешева, і ємність конденсаторів була занижена для такої реалізації. Вони по суті були перероблені з 3х фазних моделей шляхом впаюванням навісним монтажем провода як показано на малюнках вище і все. При цьому ємності конденсаторів не були збільшені як те вимагає розрахунок.

4) Погана схемотехніка

В класичному виконанні частотника конденсатор повенен заряджатися повільно через зарядний резистор, який шунтується в кінці заряду за допомогою реле.

А от в «модифікованому» дещо інша ситуація. На верхньому конденсаторі буде все добре , а от на нижньому будуть скачки що негативно вплине на терміні його експлуатації, тим паче якщо там використовуються дешеві комплектуючі.

 

5) Підвищене споживання
 При використанні такого частотника навантаження на фазу збільшується. Уважно ознайомтеся який буде вхідний струм, не потужність а саме струм і переконайтеся що у Вас є можливість забезпечити необхідний струм.

Отже зробимо підсумок. Якщо є двигун у якого для підключення виведено лише 3 проводи (підключення зірка 380В) то:

1) Даний двигун можна віднести до спеціалістів які розберуть двигун і виведуть вам решту 3 кінці обмоток для можливості з’єднання в трикутник і використати частотник якій з 1ф 220 зробить 3в 220В. Це буде САМЕ КРАЩЕ РІШЕННЯ. Не буде втрати потужності. В принципі зазвичай це можна зробити і самому в інтернеті дуже багато відеоматеріалу і для цього не потрібні спеціальні навички чи знання.

2) Якщо таки вирішили використати частотник 1ф 220 в 3в 380 то треба сильно задуматися за можливості використати якомога коротший кабель, встановити моторний дросель використовувати його якомога рідше і не тривало і подумки попрощатися з двигуном, а у випадку підключення до глибинного насоса підшукувати йому заміну. Це фізика і її не надурити.

3) Ну або придбати 3ф джерело напруги так це буде коштувати певних грошей але буде цілий двигун.

Якщо виникли питання чи потрібні уточнення, консультація зв’язуйтеся з нашими фахівцями. Допоможемо.