От романа-к гурману. Хозяйственные постройки...("Сделай сам" №4∙2003) - [52]

Рис. 1.Блок-схема универсального преобразователя

Как заставить ротор преобразователя вращаться от однофазного напряжения? Таких способов существует несколько. Я рекомендую использовать широко распространенную схему с пусковым конденсатором (см. рис. 2).

Рис. 2.Схема универсального преобразователя

Емкость конденсатора может быть небольшой, т. к. ротор асинхронного преобразователя приводится во вращение без механической нагрузки на валу. Для преобразователя, построенного на базе асинхронного электродвигателя мощностью 4 кВт (авторский вариант), достаточно конденсатора С_п = 60 мкФ.

Эксперименты, проведенные с таким преобразователем, дали хорошие результаты, но, вместе с тем, были выявлены некоторые недостатки:

— напряжение 380 В является очень опасным для жизни человека. Чтобы снизить вероятность ЧП в быту, желательно использовать линейное напряжение 220 В;

— собственное потребление электроэнергии преобразователем было значительным. Это снижало КПД устройства, особенно в режиме «холостого хода».

Дальнейшая модернизация конструкции позволила избавиться от этих недостатков. Так, в качестве преобразователя автор применял асинхронный 4-киловаттный электродвигатель с 6-полюсной статорной обмоткой (т. н. тысячник). Его обмотки включены «звездой» и рассчитаны на линейное напряжение 380 В. Я же подключал их к 220 В (т. е. между «фазой» и «нулем» двигателя было 127 В). Такое подключение показано на рис. 3.

Рис. 3.Схема преобразователя на "трехфазное" линейное напряжение 220 В

Обычно пусковой конденсатор С_п отключается после того, как преобразователь начнет работать, но можно и не отключать, т. к. его влияние на работу устройства в целом минимально. Легко заметить, что в данном случае получилась «несимметричная звезда».

Преобразователь вырабатывает: «фаза» + «фаза» + «ноль». Я такой ток называю «квазитрехфазный», т. е. «похожий на трехфазный ток» (см. рис. 4).

Рис. 4.Напряжения, получаемые на выходе преобразователя

И действительно, достоинств у него оказалось не меньше, чем у обычного трехфазного тока. Он также порождает вращающееся магнитное поле. А так как «рожден» он трехфазным асинхронным двигателем, то идеально подходит в качестве рабочего тока для трехфазных асинхронных двигателей. Кроме всего прочего, удалось снизить линейное напряжение до 220 В, а также собственное энергопотребление довести до 200 Вт. Все потребители, подключаемые к такому преобразователю, можно включать как «звездой», так и «треугольником» (рис. 5).

Рис. 5.Подключение потребителей к универсальному преобразователю

С целью повышения эффективности отдачи преобразователя можно дополнить его автотрансформатором соответствующей мощности, который включается после преобразователя в одну из фаз. Если у автотрансформатора сделать несколько отводов, то напряжение на какой-либо фазе можно менять, а стало быть, регулировать мощность подключаемых к преобразователю электромоторов, что хорошо экономит электроэнергию. Например, установленный на крупорушке однокиловаттный трехфазный электродвигатель я использую на полную мощность только при помоле твердых семян (кукурузы и гороха), а для помола ячменя и пшеницы достаточно 400–500 Вт. Автотрансформатор торроидального типа мощностью — 5 кВт на статорном железе от сгоревшего электродвигателя мощностью 10 кВт. Обмотка автотрансформатора содержит около 300 витков провода ПЭТВ диаметром 2,12 мм с 10 отводами (после каждых 30 витков-отвод). При необходимости, количество витков автотрансформатора можно уточнить по формуле: W = 220∙45/S, где S = а∙в (S, см²). См. рис. 6.

Рис. 6,а,б. Магнитопровод

Чтобы извлечь магнитопровод из корпуса статора, его надо разбить и удалить сгоревшую обмотку. Получится чистый магнитопровод. Его обматывают куском ткани (мешковиной), пропитанной эпоксидным клеем или лаком. Когда клей высохнет, можно наматывать обмотку автотрансформатора. Ее мотают в несколько слоев, равномерно распределяя по всему магнитопроводу. Верхний слой также покрывают тканью, пропитанной слоем эпоксидной смолы. Такая технология обеспечивает надежную защиту от влаги и достаточную механическую прочность. Конечная схема преобразователя выглядит следующим образом (рис. 7).

Рис. 7. Схема преобразователя с автотрансформатором

Хочу добавить, что мой преобразователь используется в личном хозяйстве около 12 лет. От него работают трехфазные потребители:

— электропилорама, мощностью 2,8 кВт;

— крупорушка, мощностью 1 кВт;

— электроточило, мощностью 400 Вт. Такой же преобразователь я помог сделать своему коллеге по работе. У него безупречно функционируют трехфазные:

— электрический бур, мощностью 1 кВт;

— малогабаритная бетономешалка мощностью 500 Вт;

— крупорушка мощностью 1,2 кВт;

— электрофуганок мощностью 0,6 кВт.

Разумеется, трехфазные электродвигатели от однофазной сети будут потреблять при работе через преобразователь ровно столько энергии, сколько написано в их паспорте (закон сохранения энергии не обманешь!).

В заключение хочу дать несколько практических советов для тех, кто захочет повторить конструкцию преобразователя (и навсегда забыть обо всех проблемах, связанных с эксплуатацией трехфазных электродвигателей в однофазных сетях):