単相から三相への変換

単相電源から三相電源への変換を行うボックス（内部にいくつかのコンデンサ回路を含む）をいくつか見ました。それらの問題は、脚間の位相差が120度ではなく90度であるため、負荷モーターが熱くなることです。

元の単一フェーズのみを使用して、正確な120度の位相差を持つ3番目のフェーズを生成する回路を設計することは可能ですか？

利用可能なフェーズレッグを等しく使用して3番目のフェーズを生成することは可能ですか？

この回路はどのように見えますか？

注：問題のモーターは3.7 kW〜5.6 kW誘導モーターです。

この質問を理解しているのは、単相ラインから三相モーターを実行しようとしているということです。ACラインから直接モーターを稼働させようとしている場合、関係する位相角によりモーターを起動するのが難しくなります。これは、そもそも三相が存在する理由の1つです。単相モーターには通常、そのためにモータースタートキャップがあります。それはあなたが説明しているもののように聞こえます。

あなたの質問への簡単な答えは、単相ACから三相ACを得るには、単相ACラインをDCに整流し、制御された三相ACを得るためにDCをインバーターに戻す必要があるということです。他の電子的アプローチもありますが、私の（限られた）経験ではあまり一般的ではありません。機械的な方法もありますが、パーツがある場合はより便利です。

ドライブを使用して三相モーターを操作することをお勧めします。典型的な可変周波数3相ドライブは、まさに私が上記で説明したものです。整流器の後にインバータが続きます。特定のパワークラスで市場にあるものについて話すことはできませんが、通常、より大きな三相ドライブには、三相ACライン入力、DCバス、および三相モーター出力用の端子があります。これらの端末がある場合、2つのオプションがあります。

1つは、ドライブの3相入力を介して単相ACを実行することです。電圧が正しい場合、ドライブは正常に動作するはずです。注意点は、ドライブをいくらか軽減する必要があるということです。入力ダイオードは、ドライブの定電力負荷が整流器の3つのレグに分配されることを想定して仕様化されています。同じ負荷を2本の足に分配すると、それらのダイオードはより高温になります。内部バスコンデンサは、3番目のフェーズがないとリップル電流が増えるため、温度が高くなります。ドライブの製造元にディレーティング情報を確認してください。

ドライブにDCバス端子がある場合、他のオプションは、ドライブの内部整流器をスキップして外部整流器を使用することです。単相ACを整流し、そのDCをドライブへの入力として使用します。これにより、ドライブのディレーティングを回避できます。私の会社はその目的のために何かを作りますが、その電力範囲はあなたのアプリケーションにとって費用対効果が高いよりも大きいかもしれません。あなたは確かに見つけるために両方のオプションの価格を設定する必要があります。詳細については、こちらをお読みください。

これは実際には非常に一般的で正当な願望です。たとえば、家庭のワークショップで3相モーターを備えた準産業用工作機械を実行したい場合などです。

3つのアプローチが一般的に利用可能です。

• コンデンサーを使用して位相シフトを達成し、モーターを開始する方向をモーターに指示するために、少なくとも十分な3番目の位相のセンスを製造します。これは、単相モーターがシフトコンデンサで起動されることが多い方法と密接に関係しており、遠心コンデンサによってシフトコンデンサが切り離されます。一部のコンデンサは、動作中に回路内に残る場合があります。低コストでシンプルですが、これは最も不利なソリューションであり、フェーズの不均一な使用は設計された効率で操作することを可能にしません。機械カタログに「静的フェーズコンバーター」としてリストされているこれらのソリューションを時々見ることができます

• 回転慣性オートトランスの一種である「回転コンバーター」を使用してください。基本的に、同等またはそれ以上のサイズの別の3相モーターを入手し、スタートキャップ（または、問題が発生する可能性があるため、推奨されていませんが、プルロープ）を使用して回転させます。両方のモーターを並列に接続し、アイドラーが回転慣性から負荷モーターの3番目のフェーズを生成します（3相マシンは、機械的に前方または後方に回転しているかどうかによってのみ、モーターまたはジェネレーターとして簡単に動作します）電気的位相回転）。コンデンサーでこれらをさらに微調整する人もいます。これは複雑なセットアップですが、かなりうまく機能する傾向があり、適切なサイズのアイドラーを使用すると、旋盤のねじ切り操作中にすばやく反転するなど、3相パワーの利点が得られます。

• 最新のパワー半導体を使用して、利用可能な電源をDCに整流し、その後、PWMは3つの完全な位相の正弦波を合成します。これらは通常、可変（または場合によってはベクトル）周波数ドライブと呼ばれ、印加される電圧と周波数、つまり同期回転の速度を変更できるという追加の利点があり、ユーザーは手動ベルト/ギアオプションを選択したり、トランスミッションの必要性を完全に排除したりできます。このテクノロジーの価格は、特にロータリーコンバーターのアイドラーモーターの銅のコストを考えると、ロータリーコンバーターの価格に近づいています。

モーターの電流は、負荷や電圧などによって変化するため、安定したものではなく、それを当てにすることができます。この問題については、2相（180度と仮定）から、受動素子のみで安定した3相変換を行うことは不可能です。したがって、振幅と位相の両方が変化します。私はあなたのボックス回路が適切な電力消費のために再計算を必要とするだけではないかと思いますが、それらは特定の電力のモーターにしか供給できません。それでも、90度の位相シフトしかない場合でも、モーターは動作していますが、効率と安定性は低く、負荷が最大値に近い場合は加熱される可能性があります。

ただし、直交2相（疑わしい）の場合は、変圧器と適切な巻線（Scott-T変圧器）だけで簡単です。ただし、最良のオプションはモーターコントローラーですが、それは高価になる可能性があります。