مبدل فرکانس ساده مبدل فرکانس موتور الکتریکی و اصل کار

امروزه موتورهای ناهمزمان محرک اصلی کشش ماشین ابزار، نوار نقاله و سایر واحدهای صنعتی هستند.

برای اینکه موتورها به طور عادی کار کنند، به مبدل فرکانس نیاز دارند. این به شما امکان می دهد عملکرد دستگاه را بهینه کنید و عمر مفید آن را افزایش دهید. خرید دستگاه ضروری نیست - می توانید با دستان خود یک سوئیچ فرکانس برای موتور الکتریکی سه فاز بسازید.

هدف مبدل فرکانس

یک موتور الکتریکی ناهمزمان می تواند بدون مبدل فرکانس کار کند اما در این حالت بدون امکان تنظیم سرعت ثابتی خواهد داشت. علاوه بر این، عدم وجود مبدل فرکانس منجر به افزایش جریان شروع به میزان 5-7 برابر نامی می شود که باعث افزایش بارهای شوک، افزایش تلفات برق و کاهش قابل توجهی در طول عمر می شود. واحد.

برای تسطیح همه عوامل منفی فوق، مبدل های فرکانس برای موتورهای سه فاز و تک فاز ناهمزمان اختراع شد.

مبدل فرکانس تنظیم گسترده سرعت موتور الکتریکی را امکان پذیر می کند، شروع صاف را تضمین می کند، به شما امکان می دهد هم سرعت شروع و هم سرعت ترمز را تنظیم کنید، یک موتور سه فاز را به یک شبکه تک فاز وصل کنید و موارد دیگر. . همه این عملکردها به میکروکنترلری که روی آن ساخته شده است بستگی دارد و ممکن است بین مدل ها متفاوت باشد.

نحوه کار دستگاه

جریان متناوب از شبکه به پل دیود جریان می یابد، جایی که یکسو می شود و وارد باتری خازن های صاف کننده می شود، جایی که در نهایت به جریان مستقیم تبدیل می شود که به تخلیه ترانزیستورهای قدرتمند IGBT که توسط کنترل کننده اصلی کنترل می شود، عرضه می شود. منابع ترانزیستورها نیز به نوبه خود به موتور متصل می شوند.

در اینجا یک نمودار ساده از مبدل فرکانس برای یک موتور القایی سه فاز آورده شده است.

حال بیایید ببینیم چه اتفاقی برای ترانزیستورها می افتد و چگونه کار می کنند.

یک ترانزیستور اثر میدانی (با نام مستعار سوئیچ، ماسفت، و غیره) یک کلید الکترونیکی است، اصل عملکرد آن بر اساس وقوع رسانایی بین دو پایانه (تخلیه و منبع) ماسفت زمانی است که ولتاژی بیش از ولتاژ تخلیه ظاهر شود. در ترمینال کنترل (دروازه).

برخلاف رله‌های معمولی، سوئیچ‌ها در فرکانس‌های بسیار بالا (از چندین هرتز تا صدها کیلوهرتز) کار می‌کنند، بنابراین امکان تعویض آنها با رله وجود ندارد.

میکروکنترلر با کمک این کلیدهای پرسرعت قادر به کنترل مدارهای قدرت می باشد.

علاوه بر ماسفت ها، سنسورهای جریان، کنترل های کنترل فرکانس و سایر تجهیزات جانبی نیز به کنترلر متصل هستند.

هنگامی که مبدل فرکانس کار می کند، میکروکنترلر مصرف برق را اندازه گیری می کند و مطابق با پارامترهای تنظیم شده در صفحه کنترل، مدت زمان و فرکانس دوره های باز (روشن) یا بسته (خاموش) ترانزیستور را تغییر می دهد، در نتیجه تغییر یا حفظ سرعت چرخش موتور الکتریکی

خود تولید دستگاه

با وجود تعداد زیادی واحد تولید شده در کارخانه، مردم به تنهایی مبدل های فرکانس را می سازند، خوشبختانه امروزه تمام اجزای آن را می توان در هر فروشگاه رادیویی خریداری کرد یا از چین سفارش داد. چنین ژنراتور فرکانس برای شما بسیار کمتر از یک خریداری شده هزینه خواهد داشت و علاوه بر این، در کیفیت مونتاژ و قابلیت اطمینان آن شکی نخواهید داشت.

ساخت مبدل سه فاز

ما مبدل خود را با استفاده از ماسفت های G4PH50UD مونتاژ می کنیم که توسط یک کنترل کننده PIC16F628A با استفاده از درایورهای HCPL3120 کنترل می شود.

ژنراتور فرکانس مونتاژ شده در صورت اتصال به شبکه تکفاز 220 ولت دارای سه فاز کامل 220 ولتی در خروجی با شیفت 120 درجه و توان 3 کیلو وات خواهد بود.

نمودار مدار فرکانس به شکل زیر است:

از آنجایی که مبدل فرکانس شامل قطعاتی است که هم در ولتاژ بالا (قطع برق) و هم با ولتاژ پایین (کنترل) کار می کنند، منطقی است که آن را به سه برد (برد اصلی، برد کنترل و منبع تغذیه ولتاژ پایین برای آن) تقسیم کنیم تا از این موضوع حذف شود. امکان خرابی بین مسیرهای با ولتاژ بالا و پایین و خرابی دستگاه.

چیدمان برد کنترل به این صورت است:

برای تغذیه برد کنترل، می توانید از هر منبع تغذیه 24 ولتی، با امواج حداکثر 1 ولت، با تاخیر در قطع منبع تغذیه به مدت 2-3 ثانیه از لحظه ولتاژ تغذیه 220 ولت استفاده کنید. ناپدید می شود.

با استفاده از این نمودار می توانید منبع تغذیه را خودتان مونتاژ کنید:

لطفاً توجه داشته باشید که رتبه‌بندی‌ها و نام‌های همه اجزای رادیویی روی نمودارها قبلاً برچسب‌گذاری شده‌اند، بنابراین حتی یک آماتور رادیویی تازه کار نیز می‌تواند با استفاده از آنها یک دستگاه کار را مونتاژ کند.

قبل از شروع مونتاژ مبدل، مطمئن شوید:

اگر همه چیز را به درستی انجام دادید و چیزی را فراموش نکردید، می توانید مونتاژ را شروع کنید.

پس از مونتاژ به چیزی شبیه به این خواهید رسید:

اکنون تنها کاری که باید انجام دهید این است که دستگاه را بررسی کنید: برای انجام این کار، موتور را به مبدل فرکانس وصل کرده و به آن ولتاژ اعمال کنید. پس از روشن شدن LED نشان دهنده آمادگی، دکمه "شروع" را فشار دهید. موتور باید به آرامی شروع به چرخش کند. وقتی دکمه را نگه می‌دارید، موتور شروع به شتاب گرفتن می‌کند، وقتی آزاد می‌شود، سرعت را در سطحی که توانسته است شتاب دهد حفظ می‌کند. هنگامی که دکمه Reset فشار داده می شود، موتور متوقف می شود. دکمه "معکوس" فقط زمانی فعال می شود که موتور خاموش باشد.

اگر آزمایش موفقیت آمیز بود، می توانید شروع به ساخت کیس کنید و مولد فرکانس را در آن مونتاژ کنید. فراموش نکنید که در محفظه سوراخ هایی برای ورود هوای سرد و خروج هوای گرم از رادیاتور ترانزیستورهای IGBT ایجاد کنید.

مبدل فرکانس موتور تک فاز

مبدل فرکانس برای موتور تک فاز با سه فاز متفاوت است زیرا دارای دو فاز در خروجی است (در اینجا خطایی وجود ندارد ، موتور تک فاز است ، هنگام اتصال بدون مبدل فرکانس ، سیم پیچ کار می کند به طور مستقیم به شبکه متصل می شود و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک خازن متصل می شود؛ اما هنگام استفاده از مبدل فرکانس، سیم پیچ راه اندازی از طریق فاز دوم) و یک خنثی متصل می شود - برخلاف سه فاز دومی، بنابراین یک مبدل فرکانس برای موتور الکتریکی تک فاز بسازید، استفاده از مدار سه فاز به عنوان پایه کار نخواهد کرد، بنابراین باید همه چیز را از اول شروع کنید.

ما از یک MCU ATmega328 با لودر آردوینو به عنوان مغز این مبدل استفاده خواهیم کرد. در اصل، این آردوینو است، فقط بدون مهار خودش. بنابراین، اگر یک آردوینو با چنین میکروکنترلری در سطل‌های خود دارید، می‌توانید پس از آپلود طرح (سیستم‌افزار) از این آرشیو روی آن، با خیال راحت آن را از لحیم خارج کرده و برای تجارت استفاده کنید:

درایور IR2132 به atmega و ماسفت های IRG4BC30 به آن متصل می شود که موتوری با توان حداکثر 1 کیلو وات را به آن وصل می کنیم.

نمودار مبدل فرکانس برای موتور تک فاز:

همچنین برای تغذیه آردوینو (5 ولت) و تغذیه رله برق (12 ولت) به 2 استابلایزر نیاز داریم. در اینجا نمودارهای آنها آمده است:

تثبیت کننده 12 ولت.

تثبیت کننده 5 ولت

توجه! این طرح ساده نیست. ممکن است مجبور شوید برای دستیابی به عملکرد کامل دستگاه، سفت‌افزار را پیکربندی و اشکال‌زدایی کنید، اما این کار دشواری نیست و تعداد زیادی کتابچه راهنمای برنامه‌نویسی آردوینو در اینترنت وجود دارد. علاوه بر این، خود طرح حاوی نظرات کاملاً دقیق برای هر عمل است. اما اگر این برای شما خیلی سخت است، می توانید سعی کنید چنین مولد فرکانس را در فروشگاه پیدا کنید. اگرچه آنها به اندازه مبدل های فرکانس موتورهای سه فاز رایج نیستند، می توانید آنها را خریداری کنید، البته نه در هر فروشگاهی.

همچنین به این واقعیت توجه کنید که نمی توانید مدار را بدون بالاست روشن کنید - سوئیچ های خروجی می سوزند. بالاست باید از طریق یک دیود وصل شود که آند رو به خازن فیلتر قدرت باشد. اگر بالاست را بدون دیود وصل کنید، کلیدها دوباره خراب می شوند.

اگر همه چیز برای شما مناسب است، می توانید شروع به ساخت تخته کنید، و سپس به مونتاژ کل مدار. قبل از مونتاژ، مطمئن شوید که چیدمان برد درست است و هیچ نقصی در آن وجود ندارد و همچنین تمام اجزای رادیویی که در نمودار مشخص شده است را دارید. همچنین به یاد داشته باشید که ترانزیستورهای IGBT را روی یک هیت سینک عظیم نصب کنید و با استفاده از پدهای حرارتی و واشرهای عایق، آنها را از آن جدا کنید.

پس از مونتاژ واحد فرکانس، می توانید شروع به بررسی آن کنید. در حالت ایده آل، شما باید عملکرد زیر را داشته باشید: دکمه "S1" - شروع، هر فشار بعدی تعداد دور مشخصی (که با ویرایش طرح تغییر می کند) اضافه می کند. "S2" همان "S1" است، اما باعث می شود موتور در جهت مخالف بچرخد. دکمه "S3" - توقف؛ با فشار دادن، موتور به حالت توقف حرکت می کند.

لطفاً توجه داشته باشید که معکوس از طریق توقف کامل موتور انجام می شود؛ اگر سعی کنید جهت چرخش را در حالی که موتور در حال کار است تغییر دهید، بلافاصله متوقف می شود و سوئیچ های برق در اثر بار اضافی می سوزند. اگر از هزینه ای که باید برای تعویض ماسفت خرج کنید اهمیتی ندارید، می توانید از این ویژگی به عنوان ترمز اضطراری استفاده کنید.

مشکلات احتمالی در حین تأیید

اگر هنگام بررسی سوئیچ فرکانس، مدار کار نمی کند یا به درستی کار نمی کند، به این معنی است که شما در جایی اشتباه کرده اید. مولد فرکانس را از شبکه جدا کرده و صحت آن را بررسی کنیدنصب قطعات، قابلیت سرویس دهی آنها و عدم وجود قطعی / اتصال کوتاه مسیرها در جایی که نباید باشند. پس از پیدا شدن مشکل، آن را اصلاح کنید و دوباره اینورتر را تست کنید. اگر همه چیز درست است، اشکال زدایی سیستم عامل را شروع کنید.

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 عملکرد عادی تجهیزات خواهد داشت.

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.

ماهیت عملکرد این دستگاه 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 پالس های مستطیلی را تولید می کند 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 مشخصات فنی همه مدل های موجود در این محدوده و همچنین الزامات اساسی برای استفاده خاص توجه کنید.

• 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 اسکالر برای دستگاه های پیچیده مناسب نیست و در دستگاه های ساده تری مانند فن استفاده می شود.
• 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. کاربرد عملی شامل استفاده از فرکانس هایی مانند: از 10 تا 60 هرتز است. به ندرت، اما تا 100 هرتز رخ می دهد.
• کنترل شامل استفاده از ورودی ها و خروجی های مختلف است. هر چه تعداد آنها بیشتر باشد، البته بهتر است. اما باید در نظر داشته باشید که با تعداد ورودی و خروجی بیشتر، 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 بیشتر از توان موتور مورد استفاده انتخاب کنید. 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

مبدل فرکانس دارای تعداد معینی ترمینال است که با حروف مختلف مشخص می شوند و برای اتصالات مختلف مورد نیاز هستند:

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 الکترونیکی و مبدل های فرکانس این 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 داشتن دانش لازم در این زمینه با آنها شروع به کار نکنید.

با رشد روزافزون اتوماسیون در بخش خانگی، نیاز به سیستم ها و دستگاه های مدرن برای کنترل موتورهای الکتریکی وجود دارد.

کنترل و تبدیل فرکانس در موتورهای تک فاز ناهمزمان کم توان، که با استفاده از خازن راه اندازی می شوند، به شما امکان می دهد در مصرف انرژی صرفه جویی کنید و حالت صرفه جویی در انرژی را در یک سطح جدید و پیشرونده فعال می کند.

اصل عملکرد یک ماشین ناهمزمان تک فاز

عملکرد یک موتور ناهمزمان بر اساس برهمکنش میدان مغناطیسی دوار استاتور و جریان های القا شده توسط آن در روتور موتور است. هنگامی که فرکانس چرخش میدان های مغناطیسی ضربانی متفاوت است، یک گشتاور رخ می دهد. این اصل است که هنگام تنظیم سرعت چرخش یک موتور ناهمزمان با استفاده از آن رعایت می شود.

سیم پیچ شروع 1/3 شیارهای ساختار استاتور را اشغال می کند و سیم پیچ اصلی 23 شیار استاتور را تشکیل می دهد.

روتور یک موتور تک فاز، با اتصال کوتاه، که در میدان مغناطیسی ثابت استاتور قرار می گیرد، شروع به چرخش می کند.

شکل شماره 1 ترسیم شماتیک یک موتور که اصل کار یک موتور ناهمزمان تک فاز را نشان می دهد.

انواع اصلی درایوهای الکتریکی تک فاز

دستگاه های تهویه مطبوع، کمپرسورهای تبرید، فن های برقی، دمنده ها، پمپ های آب، زهکشی و فاضلاب، ماشین های لباسشویی از موتور سه فاز ناهمزمان در طراحی خود استفاده می کنند.

انواع مبدل های فرکانس ولتاژ متناوب شبکه را به ولتاژ مستقیم تبدیل می کنند. آنها برای تولید ولتاژ تک فاز با فرکانس قابل تنظیم و دامنه مشخص برای کنترل چرخش موتورهای ناهمزمان استفاده می شوند.

کنترل سرعت چرخش موتورهای تک فاز

روش های مختلفی برای تنظیم سرعت چرخش موتور تک فاز وجود دارد.

1. کنترل لغزش یا تغییرات ولتاژ موتور این روش برای واحدهایی با بار فن مناسب است؛ توصیه می شود از موتورهایی با قدرت افزایش یافته استفاده کنید. نقطه ضعف این روش گرم شدن سیم پیچ های موتور است.
2. کنترل مرحله ای سرعت چرخش موتور با استفاده از ترانسفورماتور خودکار.

شکل شماره 2. مدار تنظیم با استفاده از ترانسفورماتور خودکار.

مزایای مدار این است که ولتاژ خروجی سینوسی خالص دارد. توانایی ترانسفورماتور برای مقاومت در برابر بارهای اضافه دارای ذخیره توان زیادی است.

معایب - اتوترانسفورماتور ابعاد کلی بزرگی دارد.

با استفاده از تریستور از سوئیچ های تریستور متصل به پشت استفاده می شود.

برنج. شماره 3. طرح کنترل تریستور موتور الکتریکی ناهمزمان تک فاز.

هنگامی که برای تنظیم سرعت چرخش موتورهای ناهمزمان تک فاز استفاده می شود، مدار برای جلوگیری از تأثیر منفی بار القایی اصلاح می شود. مدارهای LRC برای محافظت از کلیدهای برق اضافه می شوند، از یک خازن برای تصحیح موج ولتاژ استفاده می شود، حداقل قدرت موتور محدود است، این کار باعث می شود موتور روشن شود. تریستور باید جریانی بالاتر از جریان موتور داشته باشد.

تنظیم کننده ولتاژ ترانزیستور

این مدار از مدولاسیون عرض پالس (PWM) با استفاده از یک مرحله خروجی ساخته شده با استفاده از ترانزیستورهای IGBT اثر میدانی یا دوقطبی استفاده می کند.

برنج. شماره 4. طرح استفاده از PWM برای تنظیم موتور الکتریکی ناهمزمان تک فاز.

تنظیم فرکانس یک موتور الکتریکی تک فاز ناهمزمان روش اصلی تنظیم شاخص های قدرت، راندمان، سرعت و صرفه جویی در انرژی در نظر گرفته می شود.

برنج. شماره 5. مدار کنترل موتور الکتریکی بدون حذف خازن از طراحی.

مبدل فرکانس: انواع، اصل کار، نمودارهای اتصال

به مالک خود اجازه می دهد مصرف انرژی را کاهش دهد و فرآیندهای مدیریت تجهیزات و تولید را خودکار کند.

اجزای اصلی مبدل فرکانس: یکسو کننده، خازن، ترانزیستورهای IGBT مونتاژ شده در مرحله خروجی.

به لطف توانایی کنترل پارامترهای فرکانس و ولتاژ خروجی، یک اثر صرفه جویی در انرژی به دست می آید. صرفه جویی در انرژی به صورت زیر بیان می شود:

1. موتور یک گشتاور جریان ثابت شفت را حفظ می کند. این به دلیل تعامل فرکانس خروجی مبدل اینورتر با سرعت موتور و بر این اساس، وابستگی ولتاژ و گشتاور به شفت موتور است. این بدان معنی است که مبدل امکان تنظیم خودکار ولتاژ خروجی را هنگامی که مقدار ولتاژی را که بیش از حد نرمال است با فرکانس کاری معینی که برای حفظ گشتاور مورد نیاز ضروری است را تشخیص می دهد. تمام مبدل های اینورتر با کنترل برداری وظیفه حفظ گشتاور ثابت روی شفت را دارند.
2. مبدل فرکانس برای تنظیم عملکرد واحدهای پمپاژ (). هنگام دریافت سیگنال از سنسور فشار، مولد فرکانس عملکرد واحد پمپاژ را کاهش می دهد. با کاهش دور موتور، مصرف ولتاژ خروجی کاهش می یابد. بنابراین، مصرف آب استاندارد توسط پمپ به فرکانس صنعتی 50 هرتز و ولتاژ 400 ولت نیاز دارد. با استفاده از فرمول توان، می توانید نسبت مصرف برق را محاسبه کنید.

با کاهش فرکانس به 40 هرتز، ولتاژ به 250 ولت کاهش می یابد، به این معنی که تعداد دور پمپ کاهش می یابد و مصرف انرژی 2.56 برابر کاهش می یابد.

برنج. شماره 6. استفاده از مبدل فرکانس Speedrive برای تنظیم واحدهای پمپاژ با استفاده از سیستم CKEA MULTI 35.

برای بهبود بهره وری انرژی، باید موارد زیر را انجام دهید:

• مبدل فرکانس باید با پارامترهای موتور الکتریکی مطابقت داشته باشد.
• مولد فرکانس مطابق با نوع تجهیزات کاری که برای آن در نظر گرفته شده است انتخاب می شود. بنابراین مبدل فرکانس پمپ ها مطابق با پارامترهای موجود در برنامه کنترل عملکرد پمپ عمل می کند.
• تنظیمات دقیق پارامترهای کنترل در حالت دستی و اتوماتیک.
• مبدل فرکانس امکان استفاده از حالت صرفه جویی در انرژی را فراهم می کند.
• حالت کنترل برداری امکان تنظیم خودکار کنترل موتور را فراهم می کند.

مبدل فرکانس تک فاز

دستگاه تبدیل فرکانس فشرده برای کنترل الکتروموتورهای تک فاز تجهیزات خانگی استفاده می شود. اکثر مبدل های فرکانس دارای قابلیت های طراحی زیر هستند:

1. اکثر مدل ها از جدیدترین فناوری های کنترل برداری در طراحی خود استفاده می کنند.
2. آنها گشتاور بهبود یافته ای را برای موتورهای تک فاز فراهم می کنند.
3. صرفه جویی در انرژی روی حالت خودکار تنظیم شده است.
4. برخی از مدل های مبدل فرکانس از یک کنترل پنل قابل جابجایی استفاده می کنند.
5. کنترلر داخلی PLC (برای ایجاد دستگاه های جمع آوری و انتقال داده ها، ایجاد سیستم های تله متری، و ادغام دستگاه ها با پروتکل های مختلف و رابط های ارتباطی در یک شبکه مشترک ضروری است).
6. کنترلر داخلی PID (دما، فشار و فرآیندهای تکنولوژیکی را نظارت و تنظیم می کند).
7. ولتاژ خروجی به طور خودکار تنظیم می شود.

شکل شماره 7. مبدل Optidrive مدرن با ویژگی های کاربردی اولیه.

مهم: یک مبدل فرکانس تک فاز که توسط یک شبکه تک فاز با ولتاژ 220 ولت تغذیه می شود، سه ولتاژ خطی تولید می کند که مقدار هر یک از آنها 220 ولت است. یعنی ولتاژ خطی بین 2 فاز مستقیماً به ولتاژ خروجی خود مبدل فرکانس وابسته است.

مبدل فرکانس برای تبدیل ولتاژ دوگانه کار نمی کند، به دلیل وجود یک تنظیم کننده PWM در طراحی، می تواند مقدار ولتاژ را تا بیش از 10٪ افزایش دهد.

وظیفه اصلی مبدل فرکانس تک فاز تامین برق موتورهای الکتریکی تک فاز و سه فاز است. در این حالت، جریان موتور با پارامترهای اتصال از یک شبکه سه فاز مطابقت دارد و ثابت می ماند

تنظیم فرکانس الکتروموتورهای ناهمزمان تک فاز

اولین چیزی که هنگام انتخاب مبدل فرکانس برای تجهیزات خود به آن توجه می کنیم، مطابقت ولتاژ شبکه و مقدار نامی جریان بار است که موتور برای آن طراحی شده است. روش اتصال نسبت به جریان عملیاتی انتخاب می شود.

نکته اصلی در نمودار اتصال، وجود یک خازن تغییر فاز است؛ این خازن برای جابجایی ولتاژ عرضه شده به سیم پیچ راه اندازی است. برای راه اندازی موتور استفاده می شود، گاهی پس از روشن شدن موتور، سیم پیچ راه اندازی همراه با خازن خاموش می شود، گاهی اوقات روشن می ماند.

نمودار اتصال موتور تک فاز با استفاده از مبدل فرکانس تک فاز بدون استفاده از خازن

ولتاژ خطی خروجی دستگاه در هر فاز برابر با ولتاژ خروجی مبدل فرکانس است، یعنی سه ولتاژ خط در خروجی وجود خواهد داشت که هر کدام 220 ولت است. فقط سیم پیچ راه اندازی را می توان برای راه اندازی استفاده کرد.

برنج. شماره 8. نمودار اتصال یک موتور ناهمزمان تک فاز از طریق یک خازن

یک خازن تغییر فاز نمی تواند تغییر فاز یکنواخت را در محدوده فرکانس اینورتر ایجاد کند. ژنراتور فرکانس یک تغییر فاز یکنواخت را فراهم می کند. برای حذف یک خازن از مدار، باید:

1. خازن استارت C1 حذف می شود.
2. خروجی سیم پیچ موتور را به نقطه خروجی ولتاژ مبدل فرکانس وصل می کنیم (از سیم کشی مستقیم استفاده می شود).
3. نقطه A به SA می پیوندد. B به NE متصل می شود. W به CC متصل است، بنابراین موتور مستقیماً متصل می شود.
4. برای روشن شدن در جهت معکوس (سیم کشی معکوس)، لازم است B را به CA متصل کنید. و به SV وصل کنید. W با CC وصل شوید.

برنج. شماره 9. نمودار اتصال موتور ناهمزمان تک فاز بدون استفاده از خازن.

در ویدیو - مبدل فرکانس. به شبکه تک فاز 220 ولت.

ایجاد یک موتور الکتریکی ناهمزمان سه فاز در پایان قرن نوزدهم رخ داد. از آن زمان تاکنون هیچ کار صنعتی بدون استفاده از آن امکان پذیر نبوده است. مهمترین لحظه در فرآیند کار، استارت و ترمز نرم موتور است. این نیاز به کمک یک مبدل فرکانس به طور کامل برآورده می شود.

چندین گزینه برای نام ژنراتور فرکانس برای موتور الکتریکی سه فاز وجود دارد. به طور خاص، ممکن است نامیده شود:

• معکوس کننده؛
• مبدل فرکانس AC;
• مبدل فرکانس؛
• درایو فرکانس متغیر.

اینورتر برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی استفاده می شود. حرکت انجام شده در این مورد می تواند به حرکتی از نوع دیگر تبدیل شود.

1. "مثلث".

اگر نیاز به کنترل یک درایو تک فاز دارید، نمودار مربوط است. سطح توان مبدل در مدار تا سه کیلووات است و هیچ برقی از بین نمی رود.

1. "ستاره".

روشی مناسب برای اتصال پایانه های درایوهای فرکانس سه فاز که توسط شبکه های سه فاز صنعتی تغذیه می شوند.

شکل، نمودار اتصال مبدل فرکانس 8400 Vector را نشان می دهد

برای محدود کردن جریان راه‌اندازی و کاهش گشتاور راه‌اندازی هنگام راه‌اندازی یک موتور الکتریکی با قدرت بیش از 5 کیلو وات، از کلیدزنی ستاره-مثلث استفاده می‌شود.

هنگامی که ولتاژ به استاتور اعمال می شود، دستگاه به عنوان یک ستاره متصل می شود. به محض اینکه سرعت موتور شروع به مطابقت با مقدار اسمی کرد، برق مطابق مدار "مثلث" تامین می شود. اما این تکنیک تنها زمانی استفاده می شود که قابلیت های فنی اجازه اتصال در دو مدار را می دهد.

در یک مدار ترکیبی ستاره و مثلث، نوسانات شدید جریان مشاهده می شود. هنگام تعویض به نوع دوم اتصال، خوانش سرعت چرخش به طور قابل توجهی کاهش می یابد. برای بازگرداندن حالت کار و سرعت قبلی، جریان باید افزایش یابد.

ژنراتورهای فرکانس به طور فعال در طراحی موتور الکتریکی با سطح توان 0.4 - 7.5 کیلو وات استفاده می شود.

مونتاژ مبدل فرکانس DIY

همزمان با تولید صنعتی مبدل های فرکانس، مونتاژ چنین دستگاهی با دستان خود همچنان مرتبط است. این امر به ویژه با سادگی نسبی فرآیند تسهیل می شود. در نتیجه عملکرد اینورتر، یک فاز به سه فاز تبدیل می شود.

استفاده از موتورهای الکتریکی مجهز به دستگاه مشابه در شرایط خانگی هیچ مشکل اضافی ایجاد نمی کند. بنابراین، می توانید با خیال راحت وارد کار شوید.

شکل بلوک دیاگرام مبدل های فرکانس را با پیوند DC نشان می دهد.

مدارهای مبدل فرکانس مورد استفاده در هنگام مونتاژ شامل یک واحد یکسو کننده، عناصر فیلتر (مسئول قطع قطعه جریان متناوب و ساخته شده از ترانزیستورهای IGBT) است. از نظر هزینه، خرید اجزای جداگانه مبدل و انجام مونتاژ توسط خودتان ارزانتر از خرید یک دستگاه تمام شده است.

مبدل های فرکانس خود مونتاژ شده را می توان در موتورهای الکتریکی با توان 0.1 - 0.75 کیلو وات استفاده کرد.

در عین حال، ژنراتورهای فرکانس کارخانه مدرن به دلیل استفاده از میکروکنترلرها در تولید آنها، عملکرد، الگوریتم های بهبود یافته و کنترل ایمنی فرآیند کار را بهبود بخشیده اند.

زمینه های کاربرد مبدل ها:

• مهندسی مکانیک؛
• صنعت نساجی؛
• مجتمع های سوخت و انرژی؛
• پمپ گمانه و فاضلاب؛
• اتوماسیون کنترل فرآیند

هزینه موتورهای الکتریکی به طور مستقیم به مجهز بودن آن به مبدل بستگی دارد.

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 باعث کاهش قابل توجه جریان راه اندازی در هنگام روشن کردن تجهیزات می شود 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 های یک شبکه خانگی است.

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 DC تامین می شود. 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

در حال حاضر، این 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. برد مدار چاپی

یک منبع تغذیه 24 ولت قابل اعتماد مورد نیاز خواهد بود. 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.