Фазовый преобразователь — это устройство, преобразующее электроэнергию, подаваемую в виде одной фазы , в многофазную или наоборот. Большинство фазовых преобразователей используются для получения трехфазной электроэнергии из однофазного источника, что позволяет эксплуатировать трехфазное оборудование на объекте, где есть только однофазное электроснабжение. Фазовые преобразователи используются там, где трехфазное обслуживание недоступно у поставщика коммунальных услуг или его установка слишком дорога. Поставщик коммунальных услуг обычно взимает более высокую плату за трехфазное обслуживание из-за дополнительного оборудования, включая трансформаторы, счетчики и распределительный провод, необходимые для завершения функциональной установки.
Трехфазные асинхронные двигатели могут нормально работать при несбалансированном питании, если они не сильно загружены. Это позволяет использовать различные несовершенные методы. Однофазный двигатель может приводить в действие трехфазный генератор, который будет производить высококачественный трехфазный источник, но с высокой ценой для долговечности системы. Хотя существуют многофазные системы преобразования, наиболее распространенными являются:
Вращающийся фазовый преобразователь — это распространенный способ создания трехфазного питания в районе, где трехфазное питание отсутствует или не может быть подключено. Вращающийся фазовый преобразователь использует панель управления с пусковой и рабочей цепями для создания питания без избыточного напряжения. Трехфазный двигатель использует вращающийся магнит, окруженный тремя наборами катушек, для создания третьей ветви питания в холостом двигателе. Некоторые вращающиеся фазовые преобразователи имеют цифровое управление, что позволяет им производить питание, которое может работать на чувствительных к напряжению нагрузках, таких как станок с ЧПУ, сварочный аппарат или любая другая управляемая компьютером нагрузка.
Вращающийся фазовый преобразователь не изменяет напряжение, но его можно использовать в паре с трансформатором для повышения или понижения напряжения в зависимости от необходимости.
Цифровой фазовый преобразователь создает трехфазное питание из однофазного питания. Цифровой сигнальный процессор (DSP) используется для управления силовыми электронными устройствами для генерации третьей ветви напряжения, которая вместе со стандартным однофазным напряжением от источника питания создает сбалансированное трехфазное питание .
Переменный ток от электросети преобразуется в постоянный ток , а затем обратно в переменный ток с помощью биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT). [2] Этот процесс преобразования позволяет генерировать третью ветвь из существующего источника питания.
В одном типе цифрового фазового преобразователя входной выпрямитель состоит из IGBT, используемых вместе с индукторами для создания третьей ноги мощности. IGBT управляются программным обеспечением в DSP для получения тока из однофазной линии синусоидальным образом , заряжая конденсаторы на шине постоянного напряжения. Поскольку входящий ток является синусоидальным, нет значительных гармоник, генерируемых обратно в линию, как это происходит с выпрямителями, имеющимися в большинстве VFD . Управляемый вход выпрямителя позволяет выполнять коррекцию коэффициента мощности.
Вторая половина цифрового фазового преобразователя состоит из IGBT, которые используют мощность, ранее сохраненную в шине постоянного тока, для создания переменного напряжения, которое не является синусоидальным. Это широтно-импульсная модулированная (ШИМ) форма волны с очень высоким уровнем гармонических искажений. Затем это напряжение проходит через систему фильтров индуктор/конденсатор, которая создает синусоидальное напряжение с общим гармоническим искажением менее 3% (стандарты для мощности компьютерного класса допускают до 5% THD). Напротив, VFD генерируют напряжение ШИМ, которое ограничивает их универсальность и делает их непригодными для многих приложений. Программное обеспечение в DSP постоянно контролирует и регулирует это генерируемое напряжение для создания сбалансированного трехфазного выхода в любое время. Он также обеспечивает защитные функции, отключая в случае перенапряжения и пониженного напряжения в сети или неисправности. Благодаря возможности подстраиваться под изменяющиеся условия и поддерживать баланс напряжения, цифровой фазовый преобразователь может безопасно и эффективно управлять практически любым типом трехфазного оборудования или любым количеством множественных нагрузок.
Поскольку цифровые фазовые преобразователи являются твердотельными конструкциями, в них практически нет движущихся частей, за исключением охлаждающих вентиляторов. В свою очередь, это позволяет цифровым фазовым преобразователям помещаться в небольшие корпуса и работать с эффективностью от 95% до 98%. Эти преобразователи также не потребляют энергию в режиме холостого хода, что снижает общие затраты и увеличивает долговечность.
В Европе электричество обычно вырабатывается как трехфазный переменный ток частотой 50 Гц . Пять европейских стран: Германия , Австрия , Швейцария , Норвегия и Швеция стандартизировали однофазный переменный ток напряжением 15 кВ и частотой 16⅔ Гц для электрификации железных дорог . Поэтому для изменения как фазы, так и частоты используются фазовые преобразователи . [ требуется ссылка ]