Фазовращатель трёхфазный

[Jackson]

Доброе!

Есть задачка, пока теоретическая "в стол", но если решение получится не слишком сложным и дорогим то вполне себе будет реализовано, потребность есть.

На входе имеем обычную трёхфазную пром.сеть 3х400В 50Гц. В векторах это всем известная векторная диаграмма напряжений - система из трёх векторов, вращающихся со скоростью 50 оборотов в минуту. На выходе нужно получить ту же самую трёхфазную сеть 3х400В, но со смещением этих векторов на определённый угол относительно исходной сети, причём чтобы угол смещения можно было плавно задавать в диапазоне хотя бы +-30 градусов (в идеале - +-180 градусов, или 0-360 градусов) с точностью хотя бы +-1 градус. Нагрузкой будет измерительный прибор, потребляемая прибором мощность - до 10 ВА на каждую фазу. И хорошо бы чтобы всё это работало во всём диапазоне напряжений от 0 до 400В (линейное), напряжение может меняться например трёхфазным ЛАТРом.

Чем бы повернуть фазу?

Я знаю готовые устройства, которые это умеют - например РЕТОМ с силовым трёхфазным блоком. Но стОит он космических денег. Нужно что-то попроще. Руки есть, монтаж сделаю ими сам. Осталось понять, куда копать.

За мысли буду благодарен. Спасибо!

[Looker]

Если в свой ВУЗ доберусь, и если меня там не забыли, посправшиваю если старички остались). С начальником метрологии - были отличные отношения, но он старше меня и наверно как и я пенсионер.У них приборов было на все электрическое...

[Looker]

Кацман М.М. Электрические машины.

[Jackson]

Looker, Идея да! Только вот где взять синхронную электромашину с фазным ротором, да не просто с фазным, а с трёхфазным, на мощность в десятки ватт (ну 200 ватт максимум).... А так-то да - перевёрнутый сельсин, думал об этом.

[Looker]

Посетил свой ВУЗ, лучше бы прошел мимо: две кафедры, где учился и работал - никого. По сути вопроса, асинхронный двигатель с фазным ротором, только такие бывают на большую мощность. И по напряжению: 0.4 не долго выдержит остановленный ротор.

PS: Отличия синхронного от асинхронного с фазным ротором: на роторе два (С) или три кольца (АС)...

[Jackson]

только такие бывают на большую мощность

Да мне как раз на небольшую надо... Даже 20 ватт за глаза достаточно.
Понял. Спасибо!

[Универсал]

Screenshot_20240516-173244.png

Три таких фазовращателя, три усилителя класса D и три повышающих трансформатора, если надо 400 вольт. На вход подать с трёхфазного трансформатора 400/24, или любое низкое напряжение.

[Jackson]

Универсал, а угол поворота регулируется R5? В каком диапазоне получается? И как определить мощность резисторов?

[olexsa]

И как определить мощность резисторов

Все резисторы мощностью не менее 0,125 Вт.
Вот здесь небольшое описание нюансов работы данной схемы.
https://studfile.net/preview/9356774/page:42/

Отправлено спустя 9 минут 5 секунд:
Вообще - то предложенное Универсал решение довольно неожиданное. Почему то предполагал, что решение будет на ЭМУ или что то аналогичное.
Более точное АЧХ будут иметь фазовращатели на ОУ.

[Jackson]

Почему то предполагал, что решение будет на ЭМУ

Это громоздко - для таких-то мощностей. Всё началось с идеи "а давайте проверим на стенде синхроноскоп", а он потребляет всего-то пару ватт.

Вот здесь небольшое описание нюансов работы данной схемы.
https://studfile.net/preview/9356774/page:42/

Я поизучаю. Спасибо огромное!
Сам сколько ни гуглил - не находил чего-то путного. Видимо не то спрашивал.

Отправлено спустя 59 минут 16 секунд:
Как работает - более чем понятно. Просто и изящно.
Но есть вопросы.

Точные номиналы конденсатора С2 и резистора R5 зависят как от амплитуды входного сигнала, так и от его частоты.

Вот амплитуда может меняться. Цель использования - подключение разных изм.приборов с номиналом 110, 127, 230 и 400 вольт. Вообще-то во всём диапазоне от 57 до 690 вольт, но можно ограничиться этими четырьмя значениями. Это можно решить, поставив на входе понижающий трансформатор с отводами обмотки на соответствующее входное. Такие бывают. И такой же трансформатор на выходе. И переключать их синхронно.
Так что частоту считаем 50Гц константа (нет у меня генератора, только сеть будет источником), напряжение - примерно тоже стабильное.
Вопрос: как посчитать номиналы R5 и C2?

Был бы генератор - не нужен был бы такой девайс. Раньше был, но с ним пришлось расстаться.

Отправлено спустя 3 минуты 48 секунд:
Есть альтернативное решение для однофазного фазовращателя. Двухканальный генератор синусоиды, в одном из каналов нужна возможность изменения фазы. А на выходе усилитель и повышающий трансформатор. Относительно бюджетное решение - какая-нибудь музыкальная программа генератор, пусть в правый канал генерирует чистую синусоиду 50 Гц (звуковая же частота), а в левый - ту же но со смещением фазы. Далее на выходе стереоусилитель и трансформаторы. Тоже вполне себе решение, но оно будет завязано на комп и оно будет однофазным. А хотелось бы без компа обойтись, и есть необходимость проверять и трёхфазные цепи.
Хотя, с помощью ещё четырёх точно таких же схем можно из двух однофазных синусоид сделать две трёхфазные. Кстати, это мысль.

[Универсал]

Конечно, был бы под рукой грамотный электронщик, способный программировать микроконтроллеры, можно было бы синтезировать сколько угодно синусоид с произвольными и регулируемыми фазами, но где ж его взять?

[Jackson]

Конечно, был бы под рукой грамотный электронщик, способный программировать микроконтроллеры, можно было бы синтезировать сколько угодно синусоид с произвольными и регулируемыми фазами, но где ж его взять?

На Avito в разделе "работа", за деньги конечно. :)

Вот я теперь задумался, как делать:

1. то ли исходно брать из сети 3х400 вольт и трансформировать, предложенной схемой крутить фазу
2. то ли действительно синтезировать с ПК а предложенной схемой родить трёхфазное напряжение из однофазного, которое потом усилить и трансформировать. Схему можно будет настроить 1 раз на сдвиг 120 градусов и больше не трогать, а менять фазу второго сигнала с компа. проверочный стенд будет на базе ПК - ничего страшного, РЕТОМ тоже с ПК управляется. Главное что ПК может быть любым - софт-генератор переносить можно куда угодно.

Есть о чём подумать: трансформировать или нет

сидишь трансформируешь.jpg

[Looker]

Конечно, был бы под рукой грамотный электронщик, способный программировать микроконтроллеры, можно было бы синтезировать сколько угодно синусоид с произвольными и регулируемыми фазами, но где ж его взять?

Идея отличная. Есть отладочные платы, см. фото. Там самая дешевая без аналоговых выходов. Цена вопроса около 2$, за каждую. Настроечная софтина MX Cube бесплатная: настройка входов, выходов и генерация начального кода для С. Далее пишется свой код, тоже есть бесплатная среда.

[Jackson]

Далее пишется свой код

Вот этого совсем не хотелось бы. Не я один буду пользоваться, хотелось бы повторяемости.

Отправлено спустя 2 минуты 46 секунд:

Есть отладочные платы, см. фото. Там самая дешевая без аналоговых выходов.

А набрать контроллер просто со стереовыходом и генерировать синусоидальный звук с частотой 50Гц, каким-то образом меняя фазу в одном из каналов - можно? Видимо, нужен ещё дисплейчик и две-три кнопки.

[Looker]

Далее пишется свой код

Вот этого совсем не хотелось бы. Не я один буду пользоваться, хотелось бы повторяемости.

Один раз написать программу, а остальным инструкция как пользоваться. Но придется продумать режимы работы и их изменения, внешними рукоятками.

[Jackson]

Один раз написать программу, а остальным инструкция как пользоваться. Но придется продумать режимы работы и их изменения, внешними рукоятками.

Ага.
Короче, надо силовую часть сначала реализовать, которая из однофазной синусоиды сделает трёхфазную, усилит её до 110/230/400 вольт 20 ватт и сделает это для двух каналов. А входом можно рассмотреть сигнал с параметрами линейного выхода звукового устройства, например ПК. Сам источник такой синусоиды - уже есть варианты. Можно с ПК брать, софт есть даже бесплатный, например вот, можно контроллер сваять, который придётся попрограммить.

[Looker]

Один раз написать программу, а остальным инструкция как пользоваться. Но придется продумать режимы работы и их изменения, внешними рукоятками.

Ага.
Короче, надо силовую часть сначала реализовать, которая из однофазной синусоиды сделает трёхфазную, усилит её до 110/230/400 вольт 20 ватт и сделает это для двух каналов. А входом можно рассмотреть сигнал с параметрами линейного выхода звукового устройства, например ПК. Сам источник такой синусоиды - уже есть варианты.

Программно хоть 10 фаз, если хватит аналоговых выходов. Далее без электронщика не обойтись - на "силу" надо перейти и желательно с гальванической развязкой. Для компов есть куча программ: осциллографы, генераторы (даже с ГКЧ)...
С дочкой лабораторку по физике делал - ноутбук заменил все приборы.

[Универсал]

Можно обойтись совсем без аналоговых выходов, синтезировать синус ШИМ, его можно усилить тупым импульсным усилителем. Структурно получится обычный частотник, отличающийся более примитивной прошивкой. Не надо менять частоту, напряжение, измерять и вычислять токи, а всего лишь двигать фазу относительно опорной.
Было бы кому, можно было бы взять самый убогий частотник и написать свою прошивку. С минимальной доработкой - завести в контроллер опорную фазу от сети.

[Универсал]

Есть ещё мысль. Если взять агрегат мотор-генератор, в качестве мотора синхронный двигатель, плюс трёхфазный генератор. Поворачивая вал генератора относительно вала двигателя, мы будем сдвигать фазу генерируемого напряжения относительно фазы питающего двигатель. Вот только как это делать на ходу?

[Jackson]

Есть ещё мысль. Если взять агрегат мотор-генератор,

Девайс придумывается как раз потому, что его нет. :) Знаете, сколько он стОит на такую мощность?

[Ryzhij]

И по напряжению: 0.4 не долго выдержит остановленный ротор.

Даже у 6 кВ движка при старте на обмотках ротора где-то 800 Вольт. Всё от тока зависит, а ток (и момент) - от сопротивления в цепи фазного ротора.

...асинхронный двигатель с фазным ротором, только такие бывают на большую мощность...

Сейчас не знаю, а раньше всякие были. Далеко не всё грузовые лебёдки кранов были супер-мощными.

[Jackson]

Вот только как это делать на ходу?

Элементарно и я это прекрасно делал каждый день, пока у меня был мотор-генератор. С ним пришлось расстаться. Разживусь ли снова - большой вопрос, не такая простая штука как кажется на первый взгляд. Отсюда и идея этого топика.

Самое простое решение, какое в итоге с вашей помощью я придумал: Берём самый простой генератор типа Victor 2015, стОит он всего 10 тыщ максимум новый, умеет генерить две синусоиды и сдвигать одну относительно другой, управляется хоть локально хоть с ПК. Класс точности небольшой у него, радиолюбители его не жалуют, но такого и не надо - мне не ВЧ-контура им испытывать. Он готовый - бери и пользуйся. На выход - четыре например предложенных выше схемы фазового сдвига, усилителя и 3-фазный трансформатор, можно автотрансформатор (и он у меня есть!). Проще не придумаешь, по-моему.