Conversão monofásica para trifásica

Eu vi algumas caixas (com alguns circuitos de capacitores dentro) que fazem a conversão de fonte de alimentação monofásica para fonte de alimentação trifásica. O problema com eles é que eles fazem o motor de carga esquentar, porque a diferença de fase entre as pernas é de 90 graus em vez de 120 graus.

É possível projetar um circuito que produza a terceira fase com diferença exata de 120 graus usando apenas a fase monofásica original?

É possível usar as pernas de fase disponíveis igualmente para produzir a terceira fase, para evitar o carregamento em uma única fase?

Como seria esse circuito?

Nota: Os motores em questão são motores de indução de 3,7 kW-5,6 kW.

Entendo que essa pergunta significa que você está tentando acionar um motor trifásico em uma linha monofásica. Se você estiver tentando acionar o motor diretamente da linha CA, os ângulos de fase envolvidos dificultarão a partida do motor, o que é parte da razão pela qual a trifásica existe em primeiro lugar. Motores monofásicos geralmente têm tampas de partida do motor apenas por esse motivo. Parece o que você está descrevendo.

A resposta simples para sua pergunta é que, para obter CA trifásica a partir de CA monofásica, você precisa retificar a linha CA monofásica em CC e, em seguida, executar a CC novamente através de um inversor para obter CA trifásica controlada. Existem outras abordagens eletrônicas , mas são menos comuns na minha experiência (limitada). Existem também abordagens mecânicas , que podem ser mais convenientes se você tiver as peças.

Eu sugiro usar um inversor para operar seu motor trifásico. Os inversores trifásicos de frequência variável típicos são exatamente o que descrevi acima: um retificador, seguido por um inversor. Não posso falar sobre o que está no mercado em uma determinada classe de potência, mas os inversores trifásicos maiores normalmente têm terminais para a entrada trifásica da linha CA, o barramento CC e a saída do motor trifásico. Se você possui esses terminais, você tem duas opções.

Uma é executar a CA monofásica através da entrada trifásica do inversor. Se as tensões estiverem corretas, o inversor deverá funcionar corretamente. A ressalva é que você terá que reduzir a unidade um pouco. Os diodos de entrada são especificados, assumindo que a carga de energia constante do inversor será distribuída entre três pernas do retificador. Se você distribuir a mesma carga por apenas duas pernas, esses diodos ficarão mais quentes. Os capacitores de barramento interno também ficarão mais quentes, porque verão mais corrente de ondulação sem a terceira fase. Verifique com o fabricante da unidade as informações sobre redução de potência.

Se o seu inversor possui terminais de barramento CC, sua outra opção é pular o retificador interno e usar um externo. Retifique a CA monofásica e, em seguida, use essa CC como entrada para o inversor. Isso permitirá que você evite reduzir a unidade. Minha empresa fabrica algo exatamente para esse fim, embora seu alcance de energia possa ser maior do que o custo-benefício para sua aplicação. Você teria que definir o preço de ambas as opções para descobrir com certeza. Leia isto para mais detalhes.

Na verdade, é um desejo muito comum e legítimo, por exemplo, operar máquinas-ferramentas quase industriais, equipadas com motores trifásicos em uma oficina doméstica.

Três abordagens estão geralmente disponíveis:

• use capacitores para realizar uma mudança de fase para fabricar pelo menos o sentido suficiente de uma terceira fase para informar ao motor em qual direção você deseja que ele inicie. Isso está intimamente relacionado à forma como os motores monofásicos são frequentemente iniciados com um capacitor de mudança de marchas que é cortado por uma embreagem centrífuga. Alguns capacitores podem permanecer no circuito durante a execução. Embora seja de baixo custo e simples, essa é a solução menos vantajosa e o uso desigual das fases não permitirá que você opere com eficiência projetada. Às vezes, você pode ver essas soluções listadas nos catálogos de máquinas como "conversores de fase estáticos"

• use um "conversor rotativo", que é uma espécie de auto-transformador de inércia de rotação. Basicamente, você adquire outro motor trifásico de tamanho comparável ou maior e gira-o com uma tampa de partida (ou mesmo, embora não seja recomendado, considerando o que pode dar errado, uma corda de tração). Você conecta os dois motores em paralelo, com a polia gerando uma terceira fase para o motor de carga a partir de sua inércia rotacional (qualquer máquina trifásica funcionará prontamente como motor ou gerador, dependendo apenas se estiver girando mecanicamente à frente ou atrás do rotação de fase elétrica). Alguns irão ajustá-los ainda mais com capacitores. Embora essa seja uma configuração complicada, ela tende a funcionar razoavelmente bem e, com uma roldana de bom tamanho, oferece vantagens de energia trifásica, como a reversão rápida durante operações de rosqueamento no torno.

• use semicondutores de energia modernos para retificar a fonte de energia disponível para CC e, em seguida, o PWM sintetize 3 ondas senoidais perfeitamente em fases. Normalmente, eles são chamados de inversores de frequência variável (ou às vezes vetor) e têm a vantagem adicional de permitir variação na tensão e na frequência aplicadas, ou seja, a velocidade da rotação síncrona, permitindo que o usuário preencha as lacunas entre a correia manual / opções de engrenagem ou potencialmente eliminar completamente a necessidade de transmissão. Os preços dessa tecnologia estão se aproximando dos conversores rotativos, especialmente quando você considera o custo do cobre em um motor intermediário de conversor rotativo.

A corrente do motor varia com a carga, com a tensão, etc., portanto, não é algo estável e com o qual se possa contar. Por esse motivo, a partir de uma fase bifásica (assumindo 180 graus) é impossível fazer uma conversão trifásica estável apenas com elementos passivos, pois você precisaria de dispositivos reativos para fazer a mudança de fase e todas as suas reatâncias (impedâncias) dependem da corrente, por conseguinte, ambas as amplitudes e as fases irá variar. Eu suspeito que seus circuitos de caixa só precisam de recálculo para o consumo de energia adequado, mas eles só poderão fornecer um motor de uma potência específica. Ainda assim, mesmo que você tenha apenas uma mudança de fase de 90 graus, o motor ainda deve estar funcionando, mas com menor eficiência e estabilidade, possivelmente aquecendo se as cargas estiverem próximas do máximo.

Se, no entanto, você tem uma bifásica em quadratura (o que duvido), é simples com apenas um transformador e enrolamentos adequados (transformador Scott-T). A melhor opção, no entanto, seria um controlador de motor, mas isso pode ser caro.