مدار مبدل فرکانس ساده ژنراتور فرکانس خود را برای یک موتور الکتریکی انجام دهید: نمودار، دستورالعمل ها و اتصال

موتور سه فاز ناهمزمان در پایان قرن نوزدهم ایجاد شد و در این مرحله از توسعه انسانی یکی از عناصر ضروری در تولید صنعتی مدرن است. برای اطمینان از شروع و توقف صاف چنین موتوری، از دستگاه خاصی استفاده می شود.

اگر ساده تر باشد به آن مبدل فرکانس یا مبدل فرکانس می گویند. برای موتورهای بزرگ با قدرت بالا وجود چنین مبدلی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با کمک مبدل های فرکانس، می توان جریان های هجومی را تنظیم کرد، که به معنای اجرای دستکاری هایی مانند کنترل و محدودیت بزرگی آنها است.

اصل عملکرد مبدل فرکانس

کنترل انحصاری مکانیکی جریان منجر به تلفات انرژی و کاهش عمر تجهیزات می شود. شاخص های این جریان چندین برابر بیشتر از اسمی خواهد بود، که تأثیر بسیار منفی بر روی خواهد داشت عملکرد عادیتجهیزات.

اصل کار مبدل فرکانس این است که جریان به صورت الکترونیکی کنترل می شود. این امر با مشاهده رابطه بین فرکانس و جهت طبق فرمول خاص، شروع نرم و تنظیم روان عملکرد درایو را تضمین می کند.

مبدل فرکانس دارای چندین مزیت است که عملکرد این دستگاه را بسیار مثبت توصیف می کند. یکی از این مزایا این است که مبدل فرکانس به صرفه جویی در مصرف انرژی کمک می کند. پس انداز تقریباً 50٪ است که به خودی خود یک مزیت بسیار بزرگ است. به هر حال، با در نظر گرفتن نیازهای یک تولید خاص، می توان انرژی مصرف شده در طول عملیات تجهیزات را تنظیم کرد.

اصل کار از این دستگاهبر اساس اصل تبدیل ولتاژ دوگانه است. خود ماهیت را می توان با توصیف فقط دو نکته توصیف کرد که به شما امکان می دهد کل اصل را ردیابی و درک کنید:

1. ولتاژ شبکهتوسط یک سیستم خازن اصلاح و فیلتر می شود.
2. پس از این، کنترل الکترونیکی به طور مستقیم وارد عمل می شود، که شامل تولید جریانی با فرکانس است که از قبل برنامه ریزی شده است.

خروجی داده شده است پالس های مربعی، که تحت تأثیر سیم پیچ استاتور موتور قرار می گیرند و پس از آن به یک سینوسی نزدیک می شوند.

انتخاب فرکانس

تولید کنندگان چنین دستگاه هایی بر هزینه مبدل های فرکانس تمرکز می کنند. از این نتیجه می‌شود که بسیاری از گزینه‌های موجود در مدل‌های گران‌تر دیگر در مدل‌های مبدل ارزان وجود ندارند. قبل از انتخاب دستگاه مناسب، باید به آن توجه کنید مشخصات فنیتمام مدل های موجود در این محدوده و همچنین الزامات اساسی برای استفاده خاص ارائه شده است.

• کنترل را می توان به دو صورت انجام داد: برداری و اسکالر. کنترل برداری امکان تنظیم دقیق را فراهم می کند. اصل عملکرد کنترل اسکالر حفظ یک رابطه بین ولتاژ و فرکانس در خروجی است که توسط کاربر مشخص شده است. کنترل اسکالرمناسب نیست برای دستگاه های پیچیدهو برای بیشتر استفاده می شود دستگاه های سادهمثل یک هوادار
• قدرت نشان داده شده در مشخصات بالاتر است، تطبیق پذیری مبدل بالاتر است. این بدان معنی است که قابلیت تعویض را تضمین می کند. علاوه بر این، تعمیر و نگهداری چنین دستگاهی آسان تر خواهد بود.
• حتما باید به محدوده ولتاژ شبکه مشخص شده توجه کنید. باید تا حد امکان عریض باشد که در صورت تغییر استانداردهای آن ایمنی را تضمین می کند. و نمی توان از ذکر این واقعیت غافل شد که افزایش بسیار خطرناکتر از کاهش است. هنگامی که افزایش می یابد، خازن های شبکه ممکن است منفجر شوند.
• فرکانس مشخص شده لزوما باید تمام نیازهای تولید را برآورده کند. محدوده کنترل سرعت درایو با حد پایین نشان داده می شود. اگر به یک گسترده تر نیاز دارید، باید به کنترل برداری متوسل شوید. استفاده عملیاستفاده از فرکانس هایی مانند: از 10 تا 60 هرتز را فراهم می کند. به ندرت، اما تا 100 هرتز رخ می دهد.
• اجرای مدیریت مستلزم استفاده است ورودی های مختلفو خارج می شود. هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، البته بهتر است. اما باید این را در نظر بگیرید که چه زمانی بیشترورودی و خروجی، هزینه مبدل فرکانس به طور قابل توجهی افزایش می یابد، و پیکربندی آن نیز پیچیده تر می شود.
• همچنین باید به باس کنترل تجهیزات متصل توجه شود.. باید با ظرفیت مدار مولد فرکانس از نظر تعداد ورودی و خروجی مطابقت داشته باشد. همچنین فراموش نکنید که برای نوسازی احتمالی بهتر است بوی کمی در دسترس داشته باشید.
• قابلیت های اضافه بار دستگاه را فراموش نکنید.. توصیه می شود یک مبدل فرکانس با توان 15 درصد انتخاب کنید. قدرت بیشترموتور مورد استفاده اکیداً توصیه می شود که دستورالعمل های ارائه شده با مبدل فرکانس را مطالعه کنید. سازندگان مطمئناً تمام پارامترهای اصلی آن را در مستندات دستگاه نشان می دهند. اگر بارهای اوج مهم هستند، هنگام انتخاب دستگاه، باید به شاخص های فعلی واقعی و مقادیر نشان داده شده به عنوان پیک توجه کنید. در این حالت، شما باید مبدلی را انتخاب کنید که امتیاز جریان اوج آن 10٪ بیشتر از موارد ذکر شده در اسناد باشد.

اتصال مبدل فرکانس به موتور الکتریکی

• برای سیم کشی تک فاز (220 ولت)یعنی برای استفاده در منزل، اتصال باید توسط کاربر با انجام مدار «مثلثی» انجام شود. جریان خروجی تحت هیچ شرایطی نباید از 50 درصد جریان نامی تجاوز کند! این خیلی مهمه!
• برای مصارف صنعتی(سیم کشی سه فاز در 380 ولت) توصیه می شود مبدل فرکانس را در پیکربندی ستاره ای به موتور متصل کنید.

پایانه ها

یک مبدل فرکانسدارای تعداد معینی پایانه است که با حروف مختلف مشخص شده اند و برای آنها مورد نیاز است اتصالات مختلف:

به منظور افزایش عمر مبدل، باید تعدادی از الزامات را رعایت کنید و نکاتی را دنبال کنید که به افزایش عمر دستگاه کمک می کند:

کنترل یک موتور ناهمزمان فرآیند آسانی نیست. برای انجام موفقیت آمیز تمام دستکاری هایی که هم اتصالات و هم فعالیت های عملیاتی را شامل می شود، دانش خاصی لازم است.

مبدل هایی که در خانه ساخته می شوند را می توان به راحتی در خانه و برای مصارف خانگی استفاده کرد. علاوه بر این، چنین ژنراتورهای فرکانس به طور قابل توجهی کمتر از همتایان صنعتی خود هزینه دارند. اما استفاده از چنین مبدل هایی برای کار در تولید به شدت توصیه نمی شود. برای چنین شرایطی باید واحدهای فرکانسی را انتخاب کنید که در کارخانه ها مونتاژ شده اند. کار بر روی این گونه دستگاه ها و تعمیر و نگهداری آنها باید به پرسنلی سپرده شود که در این دستگاه ها مسلط هستند و دانش کافی برای کار با مولدهای فرکانس را دارند.

نتیجه گیری

الکتروموتورهای آسنکرون از بسیاری جهات نسبت به موتورهای DC برتری دارند. این برتری هم به دستگاه و هم به قابلیت اطمینان مربوط می شود. بنابراین، در بسیاری از موارد، کاربران موتورهای ناهمزمان را انتخاب می کنند که دقیقاً با توجه به برتری آنها نسبت به سایر دستگاه ها هدایت می شود.

کنترل جریان مکانیکی باعث برخی عواقب منفی می شود، زیرا هنگام استفاده از این گزینه کنترل نمی توان از عملکرد صد در صد و باکیفیت تجهیزات اطمینان داشت. استفاده از مبدل های فرکانس برای موتورهای آسنکرون دارای مزایای بسیار مهمی است که در بسیاری از جنبه های کار با موتورها حائز اهمیت است. یکی از مهمترین مزایای استفاده از کنترل الکترونیکیو فرکانس ژنراتورها این واقعیت است که این دستگاه ها به شما امکان صرفه جویی در مصرف انرژی را می دهند. علاوه بر این، قدرت بیشتر خواهد بود.

درایورهای فرکانس باید با در نظر گرفتن بسیاری از ویژگی هایی که در اسناد پیوست شده به دستگاه مشخص شده اند انتخاب شوند. مبدل های فرکانس خانگی می توانند در شرایط داخلی مفید باشند، اما نباید در تولید از آنها استفاده کرد.

عملکرد مبدل ها باید مطابق با تمام توصیه ها و قوانین به درستی انجام شود. این باعث بهبود کیفیت عملکرد تجهیزات می شود. علاوه بر این، بسیاری از نکات عمر موتور و مبدل را افزایش می دهد. بسیار توصیه می شود که ولتاژ را کنترل کنید. در صورت افزایش بحرانی ولتاژ، خازن ها ممکن است منفجر شوند. ژنراتورهای فرکانس باید با رعایت تمام قوانین ایمنی اولیه استفاده شوند. توصیه می شود بدون همه با آنها شروع به کار نکنید دانش لازمدر این منطقه.

روتور هر موتور الکتریکی توسط نیروهای ناشی از یک میدان الکترومغناطیسی دوار در داخل سیم پیچ استاتور به حرکت در می آید. سرعت آن معمولاً با فرکانس صنعتی تعیین می شود شبکه برق.

او ارزش استاندارد 50 هرتز به معنی تکمیل پنجاه دوره نوسان در یک ثانیه است. در یک دقیقه تعداد آنها 60 برابر می شود و به 50x60=3000 دور می رسد. روتور به همان تعداد بار تحت تأثیر میدان الکترومغناطیسی اعمال شده می چرخد.

اگر مقدار فرکانس شبکه اعمال شده به استاتور را تغییر دهید، می توانید سرعت چرخش روتور و درایو متصل به آن را تنظیم کنید. این اصل اساس کنترل موتورهای الکتریکی است.

انواع مبدل فرکانس

بر اساس طراحی، مبدل های فرکانس عبارتند از:

1. نوع القایی;

2. الکترونیکی.

موتورهای الکتریکی ناهمزمان، ساخته شده و راه اندازی شده در حالت ژنراتور، نمایندگان نوع اول هستند. آنها راندمان عملیاتی پایینی دارند و با راندمان پایین مشخص می شوند. بنابراین کاربرد وسیعی در تولید پیدا نکرده اند و بسیار کم استفاده می شوند.

روش تبدیل فرکانس الکترونیکی به شما امکان می دهد سرعت ماشین های ناهمزمان و سنکرون را به آرامی تنظیم کنید. در این مورد، یکی از دو اصل کنترل را می توان اجرا کرد:

1. با توجه به یک مشخصه از پیش تعیین شده وابستگی سرعت چرخش به فرکانس (V/f).

2. روش کنترل برداری.

روش اول ساده ترین و کمتر پیشرفته است و روش دوم برای کنترل دقیق سرعت چرخش تجهیزات حیاتی صنعتی استفاده می شود.

ویژگی های کنترل برداری تبدیل فرکانس

تفاوت بین این روش تعامل، تأثیر دستگاه کنترل مبدل بر روی "بردار فضایی" شار مغناطیسی است که با فرکانس میدان روتور می چرخد.

الگوریتم های عملیات مبدل بر اساس این اصل به دو روش ایجاد می شوند:

1. کنترل بدون لمس.

2. کنترل جریان.

روش اول مبتنی بر اختصاص یک وابستگی معین از تناوب توالی اینورتر به الگوریتم های از پیش آماده شده است. در این حالت، دامنه و فرکانس ولتاژ در خروجی مبدل با توجه به جریان لغزش و بار تنظیم می شود، اما بدون استفاده از بازخوردبا سرعت چرخش روتور

این روش هنگام کنترل چندین موتور الکتریکی که به صورت موازی به مبدل فرکانس متصل شده اند استفاده می شود. کنترل شار شامل نظارت بر جریان های عملیاتی داخل موتور، تجزیه آنها به اجزای فعال و راکتیو و انجام تنظیماتی در عملکرد مبدل برای تنظیم دامنه، فرکانس و زاویه برای بردارهای ولتاژ خروجی است.

این به شما امکان می دهد دقت موتور را افزایش دهید و محدودیت های تنظیم آن را افزایش دهید. استفاده از کنترل جریان، قابلیت‌های درایوهایی را که در سرعت‌های پایین با بارهای دینامیکی زیاد کار می‌کنند، مانند دستگاه‌های بالابر جرثقیل یا ماشین‌های سیم پیچ صنعتی، گسترش می‌دهد.

استفاده از فناوری برداری اجازه می دهد تا تنظیم دینامیکی گشتاورهای چرخشی اعمال شود.

طرح تعویض

مدار الکتریکی ساده شده شماتیک یک موتور ناهمزمان را می توان به صورت زیر نشان داد.

ولتاژ u1 به سیم پیچ های استاتور اعمال می شود که دارای R1 فعال و مقاومت القایی X1 هستند. با غلبه بر مقاومت شکاف هوا Xv، به سیم پیچ روتور تبدیل می شود و باعث ایجاد جریانی در آن می شود که بر مقاومت آن غلبه می کند.

نمودار برداری مدار معادل

ساخت آن به درک فرآیندهای رخ داده در داخل یک موتور ناهمزمان کمک می کند.

انرژی جریان استاتور به دو بخش تقسیم می شود:

iµ - کسر جریان ساز.

iw جزء تشکیل دهنده گشتاور است.

در این حالت روتور دارای مقاومت فعال R2/s بسته به لغزش.

برای کنترل بدون لمس موارد زیر اندازه گیری می شود:

ولتاژ u1;

i1 فعلی

بر اساس مقادیر آنها، موارد زیر محاسبه می شود:

iµ - جزء جریان تشکیل دهنده جریان؛

iw کمیت تشکیل دهنده گشتاور است.

الگوریتم محاسبات قبلاً شامل الکترونیکی شده است مدار معادلموتور ناهمزمان با تنظیم کننده های جریان، که شرایط اشباع میدان الکترومغناطیسی و تلفات انرژی مغناطیسی در فولاد را در نظر می گیرد.

هر دوی این اجزای بردارهای جریان، که از نظر زاویه و دامنه متفاوت هستند، همراه با سیستم مختصات روتور می چرخند و به سیستم ثابتجهت گیری استاتور

بر اساس این اصل، پارامترهای مبدل فرکانس با بار موتور ناهمزمان تنظیم می شود.

اصل عملکرد مبدل فرکانس

این دستگاه که اینورتر نیز نامیده می شود، بر اساس تغییر مضاعف در شکل سیگنال شبکه برق تغذیه است.

در آغاز ولتاژ صنعتیبه یک واحد یکسو کننده قدرت با دیودهای قدرتمند عرضه می شود که هارمونیک های سینوسی را حذف می کند، اما امواج سیگنال را به جا می گذارد. برای از بین بردن آنها، یک بانک خازن با اندوکتانس (فیلتر LC) ارائه می شود که یک شکل پایدار و صاف را برای ولتاژ یکسو شده فراهم می کند.

سپس سیگنال به ورودی مبدل فرکانس که یک پل است می رود مدار سه فازاز شش سری IGBT یا MOSFET با دیودهای محافظ فلاش اور قطبیت معکوس. تریستورهایی که قبلاً برای این منظور استفاده می شدند سرعت کافی ندارند و با نویز زیاد کار می کنند.

برای فعال کردن حالت "ترمز" موتور، می توان یک ترانزیستور کنترل شده با یک مقاومت قدرتمند که انرژی را تلف می کند در مدار نصب کرد. این تکنیک به شما امکان می دهد ولتاژ تولید شده توسط موتور را حذف کنید تا از خازن های فیلتر در برابر شارژ بیش از حد و خرابی محافظت کنید.

روش کنترل برداری فرکانس مبدل به شما امکان می دهد مدارهایی ایجاد کنید که به طور خودکار سیگنال را توسط سیستم های ACS تنظیم می کند. برای این کار از یک سیستم کنترل استفاده می شود:

1. دامنه;

2. PWM (مدل سازی عرض پالس).

روش کنترل دامنه مبتنی بر تغییر ولتاژ ورودی است و PWM الگوریتمی برای سوئیچینگ ترانزیستورهای قدرت است. ولتاژ ثابتورود.

با تنظیم PWM، زمانی که سیم پیچ استاتور به ترمینال های مثبت و منفی یکسو کننده متصل می شود، یک دوره مدولاسیون سیگنال ایجاد می شود.

از آنجایی که فرکانس ساعت ژنراتور بسیار زیاد است، سیم پیچی یک موتور الکتریکی با راکتانس القایی، آنها را به یک سینوسی صاف می کنند ظاهر عادی.

روش های کنترل PWM امکان حذف تلفات انرژی را تا حد امکان فراهم می کند بازدهی بالاتبدیل به دلیل کنترل همزمان فرکانس و دامنه. آنها به لطف توسعه فناوری های کنترل برای تریستورهای خاموش کننده برق سری GTO یا مارک های دوقطبی در دسترس قرار گرفتند. ترانزیستورهای IGBTبا کرکره عایق

اصول گنجاندن آنها برای کنترل موتور سه فاز در تصویر نشان داده شده است.

هر یک از شش ترانزیستور IGBT در یک مدار ضد موازی به دیود جریان معکوس خودش متصل است. در این حالت جریان فعال موتور ناهمزمان از مدار قدرت هر ترانزیستور عبور می کند و جزء راکتیو آن از طریق دیودها هدایت می شود.

برای از بین بردن تأثیر نویز الکتریکی خارجی بر عملکرد اینورتر و موتور، طراحی مدار مبدل فرکانس را می توان گنجاند که از بین بردن:

تداخل رادیویی؛

تخلیه الکتریکی ناشی از تجهیزات عملیاتی

وقوع آنها توسط کنترلر علامت داده می شود و برای کاهش ضربه از سیم کشی محافظ بین موتور و ترمینال های خروجی اینورتر استفاده می شود.

به منظور بهبود دقت عملکرد موتورهای ناهمزمان، مدار کنترل مبدل های فرکانس شامل:

ورودی ارتباط با قابلیت های رابط پیشرفته؛

کنترلر داخلی؛

کارت حافظه؛

نرم افزار؛

صفحه نمایش اطلاعات LED که پارامترهای اصلی خروجی را نمایش می دهد.

خردکن ترمز و فیلتر EMC داخلی؛

سیستم خنک کننده مدار مبتنی بر دمیدن با فن های با طول عمر بالا.

عملکرد گرم کردن موتور با استفاده از جریان مستقیم و برخی ویژگی های دیگر.

نمودارهای اتصال عملیاتی

مبدل های فرکانس برای کار با شبکه های تک فاز یا سه فاز طراحی شده اند. با این حال، اگر منابع DC صنعتی با ولتاژ 220 ولت وجود داشته باشد، اینورترها نیز می توانند از آنها تغذیه شوند.

مدل های سه فاز برای ولتاژ شبکه 380 ولت طراحی شده و آن را به موتور الکتریکی تامین می کنند. اینورترهای تک فاز با ولتاژ 220 ولت تغذیه می شوند و سه فاز با فاصله زمانی از همدیگر خروجی دارند.

نمودار اتصال مبدل فرکانس به موتور را می توان با توجه به نمودارهای زیر تهیه کرد:

ستاره ها؛

مثلث.

سیم پیچ های موتور در یک "ستاره" برای مبدلی که از آن تغذیه می شود، مونتاژ می شوند شبکه سه فاز 380 ولت.

سیم پیچ های موتور طبق طرح "مثلث" مونتاژ می شوند زمانی که مبدل تغذیه کننده آن به یک شبکه 220 ولتی تک فاز متصل می شود.

هنگام انتخاب روشی برای اتصال موتور الکتریکی به مبدل فرکانس، باید به نسبت قدرتی که یک موتور در حال کار می تواند در همه حالت ها، از جمله راه اندازی آهسته و با بار، با قابلیت های اینورتر ایجاد کند، توجه کنید.

شما نمی توانید دائماً مبدل فرکانس را اضافه بار کنید و ذخیره کمی از توان خروجی آن عملکرد طولانی مدت و بدون مشکل آن را تضمین می کند.

برای وضوح، نمودار را می توان به سه جزء یا سه بلوک به هم پیوسته تقسیم کرد:

1. یکسو کننده.

2. فیلتری که هدف آن صاف کردن ولتاژ خروجی است.

3. اینورتر که در واقع وظیفه تولید فرکانس مورد نیاز را بر عهده دارد.

استفاده از آن کاهش قابل توجهی را ایجاد می کند جریان شروع، هنگام روشن کردن تجهیزات، که به طور قابل توجهی عمر عملیاتی موتور و دستگاهی را که در آن از این موتور استفاده می شود افزایش می دهد. طبیعتاً با خلاص شدن از شر قرائت های جریان راه اندازی بالا به این روش، می توان در مصرف برق نیز صرفه جویی کرد که قبلاً هنگام راه اندازی تجهیزات هدر می رفت. و این به ویژه در شرایطی که راه اندازی و توقف مکرر دستگاه ها ارائه می شود صادق است.

برنج. 2. اجزای یک مبدل فرکانس

اینورترهای مدرن خریداری شده به طور گسترده در زمینه هایی مانند تولید، تامین آب، انرژی، کشاورزی و خدمات شهری، الکترونیک و خطوط و مجتمع های اتوماتیک استفاده می شوند.

هزینه مبدل فرکانس مارک دار برای مطالعه فرآیندهای عملیاتی آن یا استفاده از آن در زندگی روزمره یا در کارگاه خانگی بسیار زیاد است. بنابراین در چنین شرایطی اغلب از ژنراتورهای فرکانس خانگی استفاده می شود.

مونتاژ دستگاه

شایان ذکر است که در خانه استفاده از موتورهای طراحی شده برای قدرت بیشتر از 1 کیلو وات به شدت توصیه نمی شود. اینها ویژگی ها هستند شبکه خانگی.

با داشتن موتور لازم، ابتدا باید سیم پیچ های آن را با استفاده از روش "مثلث" به یکدیگر متصل کنید.

برنج. 3. موتور سه فاز

برنج. 4. اتصال مثلثی

نمودار خود مبدل فرکانس.

برنج. 6. مدار مبدل فرکانس

برق از منبع تغذیه 27 ولت تامین می شود ولتاژ DC. این می تواند یک منبع تغذیه قابل تنظیم یا یک منبع تغذیه ساخته شده برای یک ولتاژ معین باشد. نمودار اتصال موتور؛

برنج. 7. نمودار اتصال موتور

مدار ساده و اثبات شده است و شامل قطعاتی نیست که خرید آنها دشوار باشد. اما متاسفانه بدون ایراد نیست و فقط برای استفاده روزمره مناسب است.
مدار پیچیده تر برای مونتاژ، اما همچنین موثرتر، در زیر ارائه شده است.

برنج. 8. نمودار اتصال موتور

بر این لحظهاین مورد بحث ترین مدار مبدل فرکانس است که می توانید خودتان بسازید. سیستم عامل میکروکنترلر در انجمن های موضوعی فراوان است. شما نه تنها به توانایی لحیم کاری مناسب، بلکه به فلاش کردن میکروکنترلرها نیز نیاز خواهید داشت.

برنج. 9. تخته مدار چاپی

ضروری منبع موثقمنبع تغذیه 24 ولت. همچنین پیشنهاد می شود طبق نمودار آن را خودتان بسازید.

برنج. 10. مدار منبع تغذیه

به طور طبیعی، دستگاه را می توان به صورت آماده خریداری کرد. آنها را می توان برندسازی کرد یا توسط صنعتگران عامیانه ای که توصیه های مثبتی دارند ساخته شد.

کمی پس زمینه موضوع من پایان نامهبه این صورت بود: "توسعه و تحقیق درایو الکتریکی ناهمزمان با فرکانس کنترل تریستور یک واحد خودروی الکتریکی." نامی طولانی است، اما ماهیت را منعکس می کند: و قدرت پایه عنصر(تریستورها، به طور دقیق تر SCR)، و روش کنترل (با فرکانس کنترل شده)، و هدف از درایو الکتریکی - یک وسیله نقلیه الکتریکی.

این مدرک مهندسی برق من است. تمبر پایین سمت چپ: نشان صادر شد.

درج دیپلم. در بالا چاپ شده است که پایان نامه خود را در چه موضوعی نوشتم.

در زیر موضوعاتی که من طبق یک طرح فردی مطالعه کردم چاپ شده است.

درج باز شده است. چند موضوع در 5 سال مطالعه شده است!

و حالا توضیح کوتاهپایان نامه من که با نمرات عالی از آن دفاع کردم، درخواست پذیرش در مقطع کارشناسی ارشد:

مدارهای واحد کنترل با استفاده از ترانزیستور ساخته شده اند. بلوک تریستور قدرت سازه ای سنگین بود. یک موتور الکتریکی ناهمزمان سه فاز با روتور قفس سنجابی به عنوان موتور واحد مورد استفاده قرار گرفت. سرب-اسید برای تغذیه واحد قدرت و مدار کنترل استفاده شد. باتری باتری، کل فضای صندوق عقب را اشغال کرده و وزن بسیار زیادی دارد.

نتیجه یک ون برقی بود که هدف آن حمل بارهای کوچک در داخل شهر، به عنوان مثال، به مراکز خرده فروشی بود. منبع برق باتری برای یک روز کاری کافی بود. میانگین سرعت 70 کیلومتر در ساعت است.

اکنون چند دهه به جلو حرکت کنید. با گذشت سالها، ولع من برای مشکل درایو الکتریکی نه تنها از بین نرفت، بلکه بیشتر و بیشتر شد. تریستورهای قدرتمند با تریستورهای قدرتمند اثر میدان (به عنوان مثال IRF840A) جایگزین و تکمیل شده اند. ترانزیستورهای دوقطبیدارای گیت عایق (IRG4PSC71U). به جای مدارهای کنترلی بر روی ترانزیستورها و ریزمدارهای درجه یکپارچگی کوچک و متوسط، میکروکنترلرها آمدند (من از کنترلرهای PIC مورد علاقه خود در طراحی هایم استفاده می کنم) و درایورهای تخصصی - میکرو مدارهای کنترل سوئیچ های ترانزیستور قدرت خروجی IR2130-IR2131.

مسیر موفقیت من خاردار بود. برای مدت طولانی من اشتباهات طراحی مدار دیگران را در حالی که خودم می ساختم تکرار می کردم. استفاده از برنامه های کنترل ناتمام ذخیره شده در حافظه کنترلرهای PIC. من که یک برنامه نویس نبودم، نتوانستم برنامه ها را اصلاح یا بهبود بخشم. نتیجه یک دسته سوخته است ترانزیستورهای قدرتمندو همانطور که اجتناب ناپذیر است، با وجود واحدهای حفاظتی، تراشه های درایور IR2131 "سوخته" و میکروکنترلرهای مورد علاقه من - PIC16F628A.

موفقیت با مطالعه دقیق مطالب در این مورد شروع شد موضوع موضوعیاز جانب منابع مختلف. اینها مقالات خارجی هستند که در آنها، زودتر از ادبیات فنی داخلی، هم مطالب تئوری و هم راه حل های مدار عملی برای کنترل موتورهای الکتریکی ناهمزمان سه فاز از یک شبکه الکتریکی تک فاز و سه فاز منتشر شده است، که اساسی نیست.

در نتیجه من طراحی خانگیاز چندین بلوک کاربردی که توسط نویسندگان مختلف ساخته شده است، جمع آوری شده است، که من شروع به اعتماد به آنها کردم، و برای همیشه از دیگران جدا شدم، "به لطف" آنها شکست پس از شکست را متحمل شدم.

همین روز قبل آخرین نسخه مبدل فرکانس مدولار خود را برای 4 سرعت چرخش ثابت مونتاژ، راه اندازی و آزمایش کردم.

با یک موتور الکتریکی 3 فاز 250 وات عملکرد پایدار است. ترانزیستورهای کلیدی قدرتمند IRG4PSC71 بدون رادیاتور به شما امکان کنترل موتورهای الکتریکی تا 5 کیلو وات را می دهد.

اساسی نمودار الکتریکیاین نسخه از "درایور فرکانس" در عکس نشان داده شده است:

مراحل اصلی مونتاژ در تعدادی عکس منعکس خواهد شد.

نمای ظاهری برد کنترل از طرف قطعات:

این برد کنترل اصلی اینورتر است. PIC16F628A در سوکت قرار داده شده است. سه سوئیچ اپتوکوپلر دوگانه ترانزیستوری AT101AC خروجی های میکروکنترلر و ورودی های درایور سوئیچ پاور IR2131 را به صورت گالوانیکی ایزوله می کنند.

شکل ظاهری برد کنترل از سمت چاپ:

چیدمان اجزای اصلی دستگاه در backplane:

یک هواپیمای پشتی با اجزای ثابت از منبع تغذیه رایانه شخصی در کیس نصب شده است:

نمای بالای دستگاه:

نمای عقب دستگاه:

نمای جانبی دستگاه از مسیرهای چاپ شده درایور برد:

نیمکت آزمایشی بداهه:

بررسی مقاله چنین موضوع پیچیده ای را نمی توان تنها در یک مقاله توصیف کرد، بنابراین، با بهبود و بهبود، هر از گاهی در معرض تصحیح و ویرایش قرار می گیرد.

موتور القایی اولین بار در اواخر قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفت. کاربرد موفق آن امکان معرفی را فراهم کرد این تجهیزاتتقریباً به هر کارخانه، کارخانه، در هر صنعتی. با این حال، عملکرد این دستگاه، به خصوص شروع و توقف، کاملاً مشکل ساز بود. هدف اصلی از راه اندازی یک مبدل فرکانس و همچنین هدف از ایجاد آن، دقیقاً نیاز به دستگاهی بود که یک موتور ناهمزمان را کنترل کند.

اطلاعات کلی

بهتر است یک مبدل فرکانس (FC) را برای دستگاه هایی که دارای توان نسبتاً بالایی هستند تهیه کنید. هدف اصلی که چنین تجهیزاتی برای آن استفاده می شود، تغییر جریان هجومی است. وضعیت اضطراری امکان تنظیم مقداری برای این پارامتر را فراهم می کند که توقف و روشن شدن آرام موتور را تضمین می کند.

همچنین می توان به این نکته اشاره کرد که این دو دستگاه با کار جفتی امکان جایگزینی دستگاه هایی مانند درایوهای الکتریکی DC را فراهم می کنند. از یک طرف، تنظیم سرعت چنین سیستمی بسیار ساده است، اما وجود دارد ضعفدر چنین شبکه ای - خود موتور الکتریکی. در درایوهای الکتریکی DC، این دستگاه گران ترین و غیر قابل اعتمادترین است. و اگر تجهیزات ناهمزمان را با یک دستگاه جریان مستقیم مقایسه کنیم، می توانیم برجسته کنیم مزایای واضح: ساده تر و دستگاه قابل اعتماد; وزن، هزینه و ابعاد یک دستگاه ناهمزمان بسیار کمتر از یک دستگاه جریان مستقیم با همان قدرت خواهد بود.

مبدل فرکانس چیست؟

قابل ذکر است که چه چیزی را تنظیم کنیم مقدار عددیشما همچنین می توانید آن را به صورت دستی انجام دهید. با این حال، این مدت زمان معینی طول می کشد، زیرا فرد قادر نیست فوراً به هر تغییری مانند یک ماشین واکنش نشان دهد. و این منجر به این واقعیت می شود که مقدار مشخصی از انرژی هدر می رود و منبع انرژی موتور سریعتر تمام می شود.

مبدل فرکانس برای موتور الکتریکی یک بخش عملا ضروری است، زیرا آن دسته از دستگاه هایی که آن را نداشتند دارای مقدار جریانی بودند که 5-7 برابر از ولتاژ نامی فراتر رفت. چنین تفاوتی اجازه ایجاد شرایط قابل قبول برای کارکرد موتور را نمی دهد.

اصل کار مبدل فرکانس در این واقعیت نهفته است که از مکانیزم الکترونیکی خاصی استفاده می کند که عملکرد موتور ناهمزمان را کنترل می کند. همچنین مهم است که توجه داشته باشید که وضعیت اضطراری به شما امکان می دهد نه تنها راه اندازی صاف را تنظیم کنید، بلکه می توانید شاخص بهینه بین ولتاژ و فرکانس را نیز انتخاب کنید. این مشخصه با استفاده از فرمول خاصی محاسبه می شود.

مزیت اصلی استفاده از مبدل فرکانس برای موتور، صرفه جویی است انرژی الکتریکی، که ارزش آن به 50 درصد می رسد. یکی دیگر مزیت مهمشرایط اضطراری فرصتی است برای سفارشی کردن کار آن به گونه ای که به بهترین وجه مناسب هر صنعت باشد. استفاده از چنین دستگاهی بر اساس اصل عملیات تبدیل ولتاژ دوگانه است.

مرحله اول تنظیم ولتاژ ورودی از شبکه است. صاف و فیلتر می شود. این عملیات از طریق یک سیستم خازن انجام می شود.

مرحله دوم شامل کنترل الکترونیکی سیستم است. این عنصر مقدار فعلی را تنظیم می کند که با فرکانس و همچنین حالت عملکرد انتخاب شده قبلی مطابقت دارد.

همانطور که می بینید، اصل کار مبدل فرکانس بسیار ساده است.

مواد مونتاژ

امروزه گسترش و بهبود فناوری ها و تجهیزات منجر به این شده است که با داشتن دانش و مهارت در الکترونیک، امکان ایجاد وضعیت اضطراری برای موتور تک فازبا دست خودش

برای مونتاژ این دستگاه به مواد زیر نیاز دارید:

• درایور پل سه فاز مدل IR2135 یا 2133;
• شما به یک میکروکنترلر نیاز دارید که به عنوان یک ژنراتور PWM، مدل AT90SPWM3B استفاده شود.
• یکی دیگه جزئیات مهم- برنامه نویس؛
• سه جفت ترانزیستور؛
• صفحه نمایش کریستال مایع؛
• شش دکمه برای کنترل سیستم.

مونتاژ دستگاه

برای شروع، باید مدار مبدل فرکانس داشته باشید. در صورت داشتن این سند، مونتاژ بسیار راحت تر و سریعتر خواهد بود.

اولین مرحله مونتاژ، اتصال سیم پیچ های موتور است. برای این کار باید از گزینه اتصال استفاده کنید که در مهندسی برق به آن مثلث گفته می شود.

در مونتاژ یک مبدل فرکانس با دستان خود، اساس دو تخته خواهد بود. یکی از آنها (اولین) مبنای قرار دادن عناصری مانند منبع تغذیه، درایور و ترانزیستور خواهد بود. پایانه های برق نیز به این برد متصل خواهند شد. برد دوم برای نصب میکروکنترلر و نشانگر لازم است. برای اتصال این دو عنصر به یکدیگر، باید از یک کابل انعطاف پذیر استفاده کنید. ساختن بلوک پالس، می توانید از ساده ترین طرح استفاده کنید.

برای کنترل عملکرد موتور نیازی به اضافه کردن نیست دستگاه های خارجی. با این حال، اگر هنوز هم چنین تمایلی دارید، می توانید مدار IL300 را به طراحی اضافه کنید.

بعد عنصر مهمدر مجموعه مبدل فرکانس DIY یک رادیاتور مشترک وجود خواهد داشت. در نمودار این دستگاه ها این عنصربرای قرار دادن ترانزیستور و پل دیودی روی آن استفاده می شود. یکی از مراحل مورد نیاز نصب اپتوکوپلرهای OS2-4 است. هدف اصلی این عناصر، تکرار دکمه های کنترلی است.

هنگام ساخت مبدل فرکانس با دستان خود برای موتوری با توان حداکثر 400 وات، می توانید بدون سنسور دما انجام دهید. برای اندازه گیری ولتاژ، می توانید از یک تقویت کننده معمولی (DA-1-2) استفاده کنید. همچنین محافظت از تمام دکمه های کنترل ضروری است. برای این کار از فشار دهنده های پلاستیکی استفاده می شود. این دستگاه با استفاده از کوپلر نوری کنترل می شود.

آخرین کاری که باید هنگام ساخت مبدل فرکانس انجام دهید این است که از سرکوب نویز مراقبت کنید. این کار فقط در صورتی انجام می شود که سیستم از تعداد زیادی استفاده کند سیم های بلند. هنگامی که روتور موتور از قبل کار می کند، می توانید هر سرعت چرخشی را که در محدوده فرکانس 1 تا 40 قرار دارد انتخاب کنید.

ارتباط

جمع آوری شرایط اضطراری تنها نیمی از کار است. نیمه دوم است اتصال صحیحمبدل به موتور مبدل فرکانس برای پمپی که با استفاده از موتور ناهمزمان کار می کند را می توان با استفاده از دو روش متصل کرد. انتخاب روش بستگی به ولتاژ شبکه دارد.

اگر دارای ولتاژ 220 ولت و تنها یک فاز باشد، پس سودمندترین نمودار اتصال یک مثلث است. در اینجا مهم است که یک چیز را به خاطر بسپارید. جریان خروجی نمی تواند بیش از 50٪ از جریان نامی تجاوز کند.

اگر مبدل فرکانس را با 380 ولت و سه فاز وصل می کنید، برای اتصال به موتور بهتر است به مداری مانند ستاره متوسل شوید. به منظور ساده سازی هر چه بیشتر این فرآیند، PE های خریداری شده دارای ترمینال های خاصی هستند که دارای با علامت های لازم. در یک دست ساز باید بدون این کار کنید.

فراموش نکنید که در هر سیستمی، خانگی یا خریداری شده، باید مداری وجود داشته باشد که دارای ترمینال اتصال به زمین باشد.

تعمیر و نگهداری دستگاه

همانطور که قبلا ذکر شد، به سادگی مونتاژ یک موقعیت اضطراری و اتصال آن کافی نیست. بخش مهم دیگری که تضمین می کند بلند مدتخدمات دستگاه تعمیر و نگهداری دستگاه است. مبدل فرکانس برای پمپ، موتور یا هر وسیله دیگری باید به دقت نگهداری شود:

1. وحشتناک ترین دشمن تجهیزات الکترونیکی گرد و غبار است. اطمینان از آن مهم است مخاطبین داخلیانباشته نشد برای حذف این ذرات زباله می توان از کمپرسور کم توان استفاده کرد. استفاده از جاروبرقی توصیه نمی شود، زیرا قادر به حذف لایه متراکم گرد و غبار نخواهد بود.
2. لازم است به طور منظم عملکرد همه اجزا را بررسی کنید. در صورت بروز مشکل، فوراً آنها را تغییر دهید. عمر سرویس عادی خازن الکترولیتی- 5 سال، برای فیوز - 10 سال. فن هایی که در داخل دستگاه کار می کنند باید هر 2-3 سال یکبار تعویض شوند، کابل های داخلی - هر 6 سال یکبار.
3. نظارت بر پارامترهایی مانند دمای عناصر داخلی و همچنین ولتاژ روی باس DC بسیار مهم است. اگر دما بیش از حد افزایش یابد، خمیر حرارتی احتمالا خشک می شود و باعث از کار افتادن خازن ها می شود. برای جلوگیری از این مشکل توصیه می شود خمیر حرارتی را هر سه سال یکبار تعویض کنید.
4. رعایت آن مهم است قوانین زیرعملیات: دمای محیط بیش از +40 درجه نیست. اتاق باید خشک باشد، رطوبت زیادغیر قابل قبول؛ افزایش گرد و غبار نیز بر دستگاه تأثیر منفی خواهد گذاشت.

دستگاه سازه شرایط اضطراری

برای پاسخ دقیق به این سوال که چگونه یک مبدل فرکانس بسازید، باید یک نکته دیگر را درک کنید. این - آرایش ساختاریاز این دستگاه

از آنجایی که در طول تولید باید روی مدل های خریداری شده تمرکز کنید، نمودار باید مناسب باشد. این بدان معنی است که باید روی یک ساختار تبدیل دوگانه کار کند. این مدار دارای قطعات اصلی است: یک لینک DC، یک اینورتر پالس قدرت و یک سیستم کنترل.

اگر با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم، قسمت با دی سیاز دو اتصال تشکیل شده است: یکسو کننده کنترل نشده و یک فیلتر. در این عنصر است ولتاژ ACکه در شبکه معتبر است به دائمی تبدیل می شود.

عنصر دوم یک اینورتر پالس قدرت است. سه فاز بوده و از شش کلید ترانزیستوری تشکیل شده است. آنها برای اتصال سیم پیچ موتور مربوطه به هر یک از کلیدها، مثبت و منفی طراحی شده اند. این عنصر وظیفه تبدیل ولتاژ مستقیم ورودی به ولتاژ سه فاز و متناوب را بر عهده دارد. این دستگاه نیز تنظیم می کند فرکانس مورد نظرو دامنه.

آخرین عنصر سیستم کنترل است. در اینجا از ترانزیستورهای قدرت IGBT استفاده می شود. در مقایسه با تریستورهای معمولی، فرکانس سوئیچینگ ترانزیستورها بیشتر است. این اجازه می دهد تا سیگنال خروجی به شکل موج سینوسی با حداقل اعوجاج تولید شود.

مبدل های فرکانس در میکروکنترلر

اصل عملکرد چنین دستگاه هایی به شرح زیر است. در ابتدا، مشخصات همه میکروکنترلرها (MCs) برای کار پشت سر هم با ولتاژ 200 ولت و فرکانس میدان 50 هرتز پیکربندی می شوند. به عبارت دیگر، آنها به طور پیش فرض پیکربندی شده اند تا با ابتدایی ترین موتورهای ناهمزمان 220 ولت/50 هرتز در پشت سر هم کار کنند. همچنین شاخصی مانند سرعت افزایش فرکانس وجود دارد. به طور پیش فرض این مقدار روی 15 هرتز در ثانیه تنظیم شده است. این بدان معناست که شتاب MK تا 50 هرتز کمی بیشتر از 3 ثانیه و برای مثال تا 150 هرتز دقیقاً در 10 ثانیه طول می کشد. همچنین توجه به این نکته مهم است که در ابتدا وضعیت اضطراری اسکالر است. به عبارت دیگر، هر چه فرکانس خروجی موتور بیشتر باشد، ولتاژ آن نیز بیشتر خواهد بود.

تعمیر و تنظیم دستگاه

تعمیر مبدل های فرکانس جزء جدایی ناپذیر کار با این دستگاه ها می باشد. اغلب اوقات مشکلی مانند خرابی مقاومت ترمز رخ می دهد. اگر این اتفاق بیفتد، وضعیت اضطراری نمی تواند در آن کار کند قدرت کامل. برای تعیین اینکه آیا المنت ترمز از کار افتاده است یا خیر، جدولی وجود دارد که تمام مقادیر اسمی همه انواع عناصر را نشان می دهد. اگر پس از بررسی با این سند، معلوم شد که هیچ پارامتری مطابقت ندارد، باید مقاومت را تغییر دهید.

همچنین اگر وضعیت اضطراری بیش از حد قدرتمند باشد یا شبکه برای این مدل بسیار ضعیف باشد، ممکن است خرابی وجود داشته باشد. نکته در اینجا اصل عملکرد عناصر اضطراری است. برای کار در ولتاژ بالا ثابت طراحی شده است. اگر پارامترهای شبکه به حداقل شاخص های مورد نیاز برای عملکرد نرسد، آنگاه قادر به انجام وظایف خود نخواهد بود. به این ترتیب، تعمیر مبدل فرکانس مورد نیاز نیست، شما باید دستگاهی با قدرت کمتر خریداری کنید.

شاخص های اصلی مبدل ها

از ویژگی های اصلی این دستگاه ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ولتاژ کاری از 220 تا 480 ولت؛
• تمامی مدل ها دارای حفاظت lP54 هستند.
• شرایط دمایی مورد نیاز برای عملکرد عادی از +10 تا +40 درجه سانتیگراد است.
• قدرت برای اکثر مدل های خریداری شده از 1 کیلو وات است.

علاوه بر این، مدل هایی مانند مبدل های فرکانس دو پیوندی و همچنین انواعی مانند دستگاه های ماتریسی و برداری وجود دارد. برای مثال نوع برداری حالت اضطراری است جریان متناوبو ولتاژی که به آن اعمال می شود برای ایجاد دامنه مورد نظر لازم است. این نوع دستگاه تضمین می کند که موتور 2 ثانیه پس از روشن شدن اضطراری روشن می شود. با این حال، نقطه ضعف آن این است که بسیار گران است و بنابراین محبوبیت آن به سرعت در حال کاهش است.

توجه به این نکته بسیار مهم است که صرفاً انتخاب یک دستگاه قدرتمند اشتباه است. انتخاب باید مطابق با پارامترهای عملیاتی شبکه انجام شود. اگر مبدل فرکانسی بخرید که برای یک موتور الکتریکی بسیار قدرتمند است، به جای تنظیم کردن عملکرد واحد، در نهایت برای تجهیزاتی که تهدیدی هستند، هزینه اضافی پرداخت می کنید.