Conversión monofásica a trifásica

He visto algunas cajas (con algunos circuitos de condensadores dentro) que hacen la conversión de la fuente de alimentación monofásica a la fuente de alimentación trifásica. El problema con ellos es que hacen que el motor de carga se caliente, porque la diferencia de fase entre las patas es de 90 grados en lugar de 120 grados.

¿Es posible diseñar un circuito que produzca la tercera fase con una diferencia de fase exacta de 120 grados utilizando solo la fase única original?

¿Es posible utilizar los tramos de fase disponibles por igual para producir la tercera fase, de modo que se evite la carga en una sola fase?

¿Cómo se vería este circuito?

Nota: Los motores en cuestión son motores de inducción de 3.7 kW-5.6 kW.

Entiendo que esta pregunta significa que está tratando de hacer funcionar un motor trifásico fuera de una línea monofásica. Si está tratando de hacer funcionar el motor directamente de la línea de CA, los ángulos de fase involucrados dificultarán el arranque del motor, lo cual es parte de la razón por la cual existe la trifásica en primer lugar. Los motores monofásicos generalmente tienen tapas de arranque del motor solo por esa razón. Eso suena como lo que estás describiendo.

La respuesta simple a su pregunta es que para obtener CA trifásica de CA monofásica, debe rectificar la línea de CA monofásica en CC, luego ejecutar la CC de nuevo a través de un inversor para obtener CA trifásica controlada. Hay otros enfoques electrónicos , pero son menos comunes en mi experiencia (limitada). También hay enfoques mecánicos , que pueden ser más convenientes si tiene las piezas.

Sugeriría usar un variador para operar su motor trifásico. Los variadores trifásicos de frecuencia variable típicos son exactamente lo que describí anteriormente: un rectificador, seguido de un inversor. No puedo hablar sobre lo que hay en el mercado en una clase de potencia dada, pero los variadores trifásicos más grandes suelen tener terminales para la entrada de línea de CA trifásica, el bus de CC y la salida del motor trifásico. Si tiene esos terminales, tiene dos opciones.

Una es ejecutar CA monofásica a través de la entrada trifásica del variador. Si los voltajes son correctos, el variador debe funcionar bien. La advertencia es que tendrá que reducir un poco el disco. Los diodos de entrada se especifican suponiendo que la carga de potencia constante del variador se distribuirá entre las tres patas del rectificador. Si distribuye esa misma carga en solo dos patas, esos diodos se calentarán más. Los condensadores del bus interno también se calentarán más, ya que verán más corriente de ondulación sin la tercera fase. Verifique con el fabricante de la unidad la información de reducción.

Si su unidad tiene terminales de bus de CC, su otra opción es omitir su rectificador interno y usar uno externo. Rectifique la CA monofásica, luego use esa CC como entrada al variador. Esto le permitirá evitar reducir la capacidad de la unidad. Mi compañía hace algo exactamente para ese propósito, aunque su rango de potencia puede ser mayor de lo que es rentable para su aplicación. Tendría que poner precio a ambas opciones para averiguarlo con seguridad. Lea esto para más detalles.

En realidad, este es un deseo muy común y legítimo, por ejemplo, ejecutar máquinas herramienta cuasi industriales equipadas con motores trifásicos en un taller doméstico.

Generalmente hay tres enfoques disponibles:

• use condensadores para lograr un cambio de fase para fabricar al menos suficiente sentido de una tercera fase para indicarle al motor en qué dirección desea que arranque. Esto está estrechamente relacionado con la forma en que los motores monofásicos a menudo se arrancan con un condensador de cambio que luego se corta mediante un embrague centrífugo. Algunos condensadores pueden permanecer en el circuito mientras funcionan. Aunque es de bajo costo y simple, esta es la solución menos ventajosa, y el uso desigual de las fases no le permitirá operar con la eficiencia diseñada. Algunas veces puede ver estas soluciones en los catálogos de maquinaria como "convertidores de fase estática"

• use un "convertidor rotativo" que es una especie de autotransformador de inercia rotacional. Básicamente, obtienes otro motor trifásico de tamaño comparable o mayor, y lo giras con una tapa de arranque (o incluso, aunque no se recomienda dado lo que puede salir mal, una cuerda de tracción). Conecta ambos motores en paralelo, con el ralentí generando una tercera fase para el motor de carga a partir de su inercia rotacional (cualquier máquina trifásica funcionará fácilmente como motor o generador, dependiendo solo de si está girando mecánicamente hacia adelante o hacia atrás). rotación de fase eléctrica). Algunos ajustarán aún más estos con condensadores. Aunque se trata de una configuración complicada, tiende a funcionar bastante bien, y con una rueda libre de buen tamaño ofrece ventajas de potencia trifásica, como la inversión rápida durante las operaciones de roscado de torno.

• use semiconductores de potencia modernos para rectificar la fuente de energía disponible a CC, luego PWM sintetiza 3 ondas sinusoidales perfectamente sincronizadas. Por lo general, se denominan variadores de frecuencia (o, a veces, vectores) y tienen la ventaja adicional de permitir la variación en el voltaje y la frecuencia aplicados, es decir, la velocidad de rotación sincrónica, lo que permite al usuario llenar los espacios entre la correa manual / opciones de cambio o potencialmente eliminar la necesidad de una transmisión por completo. Los precios de esta tecnología se están acercando al de los convertidores rotativos, especialmente cuando se considera el costo del cobre en un motor loco de convertidor rotativo.

La corriente del motor varía con la carga, con el voltaje, etc., por lo que no es algo estable y con eso se puede contar. Para este asunto, a partir de dos fases (suponiendo 180 grados) es imposible hacer una conversión estable de 3 fases con solo elementos pasivos, ya que necesitaría dispositivos reactivos para hacer el cambio de fase y todas sus reactancias (impedancias) dependen de la corriente, por lo tanto, tanto las amplitudes como las fases variarán. Sospecho que sus circuitos de caja solo necesitan un nuevo cálculo para el consumo de energía adecuado, pero solo podrán suministrar un motor de una potencia específica. Aún así, incluso si solo tiene un cambio de fase de 90 grados, el motor aún debería estar funcionando, pero con menor eficiencia y estabilidad, posiblemente calentando si las cargas están cerca de su máximo.

Sin embargo, si tiene una cuadratura de dos fases (que dudo), es simple con solo un transformador y bobinados adecuados (transformador Scott-T). Sin embargo, la mejor opción sería un controlador de motor, pero eso puede ser costoso.