Conexión de consumidores trifásicos a una red monofásica. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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En la literatura de radioaficionados [1...5], la cuestión de conectar un consumidor trifásico a una red monofásica se ha planteado repetidamente. Los autores de los artículos señalan las desventajas de los métodos descritos:

- pérdida del 50% de la potencia nominal;

- no todas las marcas de motores eléctricos arrancan bien cuando se alimentan de una red monofásica;

- la necesidad de utilizar dos contenedores (arranque y trabajo);

- ajuste gradual de la capacidad nominal en diferentes modos de funcionamiento;

- la necesidad de cambiar la clasificación de capacitancia cuando cambia la carga en el eje;

- en reposo, circula una corriente un 40% superior a la corriente nominal a través del devanado del motor;

- "campanas y silbatos" adicionales para automatizar el apagado del condensador de arranque y al reemplazar los condensadores de papel por electrolíticos.

Propongo otra opción para conectar consumidores trifásicos a una red monofásica.

Si observa el gráfico de voltaje trifásico, puede ver que cada curva se desplaza con respecto a la otra en 1/3 del período (Fig. 1).

Ris.1

La frecuencia de la red es de 50 Hz, por lo tanto, el período T es de 20 ms. De ello se deduce que 1/3 del período es 6,666 ... ms. Sea Ua en la Fig. 1 una tensión sinusoidal monofásica de 220 V, 50 Hz. Habiendo pasado Ua por el circuito de retardo durante 6,666 ... ms, obtenemos un voltaje Uv desplazado por 1/3 del período, igual en amplitud y frecuencia a Ua. Habiendo "pasado" el voltaje Uv a través de un circuito de retardo similar, obtenemos el voltaje Uс desplazado por 1/3 del período relativo al voltaje Uv.

En la figura 2 se muestra un diagrama esquemático de dicho dispositivo.

Fig.2 (haga clic para ampliar)

El dispositivo consta de una fuente de alimentación y un generador de pulsos de polaridad positiva en el transformador T1. La fuente de alimentación incluye el devanado II del transformador T1, el puente rectificador VD1 ... VD4 y el estabilizador DA1. El generador de pulsos se ensambla en el devanado III del transformador T1, la resistencia R1 y el rectificador en los diodos VD5, VD6. El diodo zener VD7 protege las entradas del elemento DD1.1 de una sobretensión accidental de más de 12 V. En el elemento DD1.1 se monta un formador de pulso rectangular. También puede utilizar el comparador, descrito en detalle en [6]. A la salida del shaper DD1.1 existen pulsos rectangulares con una frecuencia de 50 Hz de polaridad positiva.

Supongamos que estos son pulsos de voltaje Ua (Fig. 1). Los pulsos de la salida "A" del elemento DD1.1 se alimentan a la entrada del circuito de retardo ensamblado en los elementos DD2.1, DD2.2. R2, C3. A la salida del elemento DD2.2, aparecen pulsos que se retrasan 1/3 del período con respecto a los pulsos "A", es decir Impulsos "B". Los pulsos "B" se alimentan a la entrada del segundo circuito de retardo en los elementos DD2.3, DD2.4, R3, C4, en cuya salida (elemento DD2.4) hay pulsos correspondientes al voltaje Uc en la Fig. 1, desplazado en 1/3 del período relativo a "Uv". Los pulsos "A", "B", "C", desplazados entre sí por 6,666 ... ms, llegan a las etapas clave VT1, VS 1; VT2, VS2 y VT3, VS3 respectivamente. Desde las salidas de las teclas (triacs VS1 ... VS3), se suministra un voltaje pulsado con una frecuencia de 50 Hz a los devanados de los transformadores T2 ... T4. De los devanados de salida de los transformadores, obtenemos voltajes sinusoidales desplazados por 1/3 del período o por 120 ° uno con respecto al otro, es decir tensión trifásica.

Detalles y ajuste del circuito. El moldeador de pulsos rectangulares se puede realizar según cualquiera de los esquemas conocidos. En lugar de los diodos VD1 ... VD4, puede utilizar el puente KTs405. Los triacs VS1 ... VS3 se reemplazan por tiristores KU202, porque Se aplica voltaje CC a sus entradas. La constante de tiempo t de los circuitos RC R2, C3 y R3, C4 se calcula mediante la fórmula T=1,4RC. Tomando la capacitancia de los condensadores C3, C4 igual a 0,01 μF, encontramos la resistencia de las resistencias R2, R3, que es 476,186 k. En este caso, la constante de tiempo t es 6,666604 ms, que es casi igual a un desplazamiento de 1/3 período. Para un ajuste más preciso de m circuitos RC, las resistencias R2, R3 constan de resistencias constantes y de ajuste conectadas en serie con un valor total de aproximadamente 510 K. La resistencia de ajuste ajusta m circuitos RC, controlando el cambio de fase en las salidas de los transformadores T2. ... T4 con un medidor de fase, para que la fase de cambio fuera lo más cercana posible a 120°.

Al transformar una corriente trifásica, se utilizan tres transformadores monofásicos o trifásicos especiales con un núcleo en forma de tres varillas en cortocircuito. El esquema de conexión de los transformadores individuales (Fig. 3) corresponde a la conexión estrella/estrella. Tal conexión se muestra en la Fig. 3 [7].

Ris.3

Transformador T 1 (Fig. 2) - fábrica. Tensiones de devanado: II - hasta 30 V (Umax.in DA1); III-12 V. T2 ... T4 - creciente. La entrada "+U2" se alimenta con una tensión nominal, para la cual están diseñados los devanados T2 ... T4, es decir 12 V en Uii=12 V, 24 V en Uii=24 V, etc. Transformadores T2 ... T4: preparados para las corrientes y tensiones correspondientes o de fabricación propia.

Literatura

1. Motor eléctrico trifásico en red monofásica. - Radioaficionado, 1992, núm. 12, C.20.
2. Smirnov K. Sobre el funcionamiento de un motor eléctrico trifásico en una red monofásica. - Radioaficionado, 1993, núm. 6, pág. 27.
3. Kukharenko A. Motor trifásico en red monofásica. - Radioaficionado, 1996, N2, p.28; 1996, núm. 3, p.27.
4. Novik A. Condensador polar en el circuito de corriente alterna. Radioaficionado, 1996, nº 9. C.17.
5. Egovkin V. Elección de diodos para el arranque de condensadores de óxido. - Radioaficionado, 1997, núm. 7, pág.12.
6. Ilyin A.G. Estabilizador de voltaje CA. - Radioaficionado, 1997, núm. 8, C.25.
7. Vorobyov A.V. Ingeniería eléctrica y equipos eléctricos de procesos constructivos. - M.: Editorial "ASV", 1995.
8. Ginkin G. G. Manual de ingeniería de radio. - GEI, 1948.

Autor: A. Ilyin, San Petersburgo; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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