Un simplu circuit convertor de frecvență. Generator de frecvență pentru un motor electric: diagramă, instrucțiuni și conexiune

Motorul asincron trifazat a fost creat la sfârșitul secolului al XIX-lea și în acest stadiu al dezvoltării umane este unul dintre elementele indispensabile în producția industrială modernă. Pentru a asigura pornirea și oprirea lină a unui astfel de motor, se folosește un dispozitiv special.

Se numește convertor de frecvență sau convertor de frecvență, dacă este mai simplu. Pentru motoare mari cu de mare putere prezența unui astfel de convertor este deosebit de importantă. Cu ajutorul convertoarelor de frecvență, este posibilă reglarea curenților de pornire, ceea ce implică implementarea unor astfel de manipulări precum controlul și limitarea amplitudinii acestora.

Principiul de funcționare al convertizorului de frecvență

Controlul exclusiv mecanic al curentului duce la pierderi de energie și la reducerea duratei de viață a echipamentului. Indicatorii acestui curent vor fi de câteva ori mai mari decât nominalul, care va avea un impact extrem de negativ asupra operatie normala echipamente.

Principiul de funcționare al convertizorului de frecvență este că curentul este controlat electronic. Acest lucru asigură o pornire ușoară, o reglare lină a funcționării acționării, prin observarea relației dintre frecvență și direcție conform unei formule speciale date.

Convertorul de frecvență are o serie de avantaje care caracterizează foarte pozitiv funcționarea acestui dispozitiv. Unul dintre aceste avantaje este faptul că Convertorul de frecvență ajută la economisirea consumului de energie. Economiile sunt de aproximativ 50%, ceea ce în sine este un foarte mare plus. Apropo, ținând cont de nevoile unei producții specifice, este posibilă reglarea energiei care este consumată în timpul funcționării echipamentului.

Esența lucrării a acestui dispozitiv se bazează pe principiul conversiei duble a tensiunii. Esența în sine poate fi descrisă prin descrierea a doar două puncte, care vă vor permite să urmăriți și să înțelegeți întregul principiu:

1. Tensiunea principala este rectificată și filtrată de un sistem de condensatoare.
2. După aceasta, controlul electronic intră direct în funcțiune, care constă în generarea unui curent cu o frecvență care a fost preprogramată.

Ieșirea este dată impulsuri pătrate, care sunt influențate de înfășurarea statorului motorului, după care se apropie de o sinusoidă.

Selectarea frecventei

Producătorii de astfel de dispozitive se concentrează pe costul convertoarelor de frecvență. Rezultă de aici că multe dintre opțiunile care sunt disponibile pe modelele mai scumpe nu vor mai fi prezente pe modelele de convertoare ieftine. Înainte de a alege dispozitivul potrivit, ar trebui să acordați atenție specificații toate modelele disponibile prezentate în gamă, precum și cerințele de bază pentru o utilizare specifică.

• Controlul poate fi efectuat în două moduri: vector și scalar. Controlul vectorial permite o ajustare precisă. Principiul de funcționare al controlului scalar este de a menține o relație între tensiune și frecvență la ieșire, specificată de utilizator. Control scalar nu este potrivit pentru dispozitive complexeși este folosit pentru mai mult dispozitive simple ca un ventilator.
• Cu cât puterea indicată în caracteristici este mai mare, cu atât este mai mare versatilitatea convertorului. Aceasta înseamnă că va asigura interschimbabilitatea. În plus, întreținerea unui astfel de dispozitiv va fi mai ușoară.
• Cu siguranță ar trebui să acordați atenție domeniului de tensiune de rețea specificat. Ar trebui să fie cât mai larg posibil, ceea ce va asigura siguranță atunci când standardele sale se schimbă. Și nu putem să nu menționăm faptul că o creștere este mult mai periculoasă decât o scădere. La mărire, condensatorii rețelei pot exploda.
• Frecvența specificată trebuie să îndeplinească în mod necesar toate nevoile de producție. Domeniul de control al vitezei de transmisie este indicat de limita inferioară. Dacă aveți nevoie de unul mai larg, ar trebui să apelați la controlul vectorial. Uz practic prevede utilizarea unor frecvenţe precum: de la 10 la 60 Hz. Rareori, dar apar până la 100 Hz.
• Implementarea managementului presupune utilizarea diverse intrăriși ieșiri. Cu cât sunt mai multe, cu atât mai bine, desigur. Dar trebuie să ții cont de asta când Mai mult intrări și ieșiri, costul convertizorului de frecvență crește semnificativ, iar configurația acestuia devine și mai complicată.
• De asemenea, trebuie acordată atenție magistralei de control a echipamentului conectat.. Trebuie să se potrivească cu capacitatea circuitului generator de frecvență în ceea ce privește numărul de intrări și ieșiri. De asemenea, nu uita ca este mai bine sa ai la dispozitie un mic miros pentru o eventuala modernizare.
• Nu uitați de capacitățile de supraîncărcare ale dispozitivului.. Este recomandat să alegeți un convertor de frecvență cu o putere care va fi de 15% mai multă putere motorul folosit. Este recomandat să citiți instrucțiunile incluse cu convertizorul de frecvență. Producătorii indică cu siguranță toți parametrii săi principali în documentația pentru dispozitiv. Dacă sarcinile de vârf sunt importante, atunci când alegeți un dispozitiv, ar trebui să acordați atenție indicatorilor actuali de curent și valorilor indicate ca vârf. În acest caz, trebuie să selectați un convertor cu valori nominale de vârf care va fi cu 10% mai mare decât cele indicate în documentație.

Conectarea unui convertor de frecvență la un motor electric

• Pentru cablare monofazată (220 V), adică pentru utilizare acasă, conexiunea trebuie făcută de utilizator prin efectuarea unui circuit „triunghi”. Curentul de ieșire nu trebuie să depășească în niciun caz 50% din curentul nominal! Este foarte important!
• Pentru uz industrial(cablare trifazată la 380V) se recomandă conectarea convertizorului de frecvență la motor în configurație în stea.

Terminale

Un convertor de frecvență are un anumit număr de terminale, care sunt desemnate prin litere diferite și care sunt necesare pentru conexiuni diferite:

Pentru a prelungi durata de viață a convertorului, ar trebui să îndepliniți o serie de cerințe și să urmați sfaturi care vă vor ajuta la prelungirea duratei de viață a dispozitivului:

Controlul unui motor asincron nu este un proces ușor. Este necesar să aveți anumite cunoștințe pentru a realiza cu succes toate manipulările care implică atât conexiuni, cât și activități de operare.

Convertizoarele care au fost făcute acasă pot fi folosite cu ușurință acasă și în scopuri casnice. În plus, astfel de generatoare de frecvență costă mult mai puțin decât omologii lor industriali. Dar nu este recomandat să folosiți astfel de convertoare pentru lucrul în producție. Pentru astfel de condiții, ar trebui să alegeți unități de frecvență care au fost asamblate în fabrici. Lucrările la astfel de dispozitive și întreținerea acestora ar trebui să fie încredințate personalului care este bine versat în aceste dispozitive și are cunoștințe suficiente pentru a lucra cu generatoare de frecvență.

concluzii

Motoarele electrice asincrone sunt superioare motoarelor de curent continuu în multe privințe. Această superioritate privește atât dispozitivul, cât și fiabilitatea. Prin urmare, în multe cazuri, utilizatorii aleg motoare asincrone, ghidându-se tocmai pe considerentele superiorității lor față de alte dispozitive.

Controlul mecanic al curentului provoacă unele consecințe negative, deoarece atunci când utilizați această opțiune de control nu puteți fi sigur de funcționarea sută la sută și de înaltă calitate a echipamentului. Utilizarea convertoarelor de frecvență pentru motoarele asincrone are avantajele sale foarte importante, care sunt importante în multe aspecte ale lucrului cu motoare. Unul dintre cele mai importante avantaje ale utilizării control electronic iar generatoarele de frecvență este faptul că aceste dispozitive vă permit să economisiți consumul de energie. În plus, puterea va fi mai mare.

Driverele de frecvență trebuie selectate ținând cont de multe caracteristici care sunt specificate în documentația atașată dispozitivului. Convertizoarele de frecvență de casă pot fi utile în condiții casnice, dar nu ar trebui folosite în producție.

Funcționarea convertoarelor trebuie efectuată corect, în conformitate cu toate recomandările și regulile. Acest lucru va îmbunătăți calitatea funcționării echipamentului. În plus, multe sfaturi vor prelungi durata de viață a motorului și a convertorului. Este foarte recomandat să monitorizați tensiunea. În cazul unei creșteri critice a tensiunii, condensatorii pot exploda. Generatoarele de frecvență trebuie utilizate în conformitate cu toate regulile de bază de siguranță. Este recomandat să nu începeți să lucrați cu ei fără toată lumea cunoștințe necesare in aceasta zona.

Rotorul oricărui motor electric este antrenat de forțele cauzate de un câmp electromagnetic rotativ din interiorul înfășurării statorului. Viteza sa este de obicei determinată de frecvența industrială reteaua electrica.

A ei valoare standard 50 hertzi implică finalizarea a cincizeci de perioade de oscilație într-o secundă. Într-un minut, numărul lor crește de 60 de ori și se ridică la 50x60=3000 de rotații. Rotorul se rotește de același număr de ori sub influența unui câmp electromagnetic aplicat.

Dacă modificați valoarea frecvenței rețelei aplicată statorului, puteți regla viteza de rotație a rotorului și a acționării conectate la acesta. Acest principiu stă la baza controlului motoarelor electrice.

Tipuri de convertoare de frecvență

Prin proiectare, convertoarele de frecvență sunt:

1. tip inductie;

2. electronice.

Motoarele electrice asincrone, realizate și lansate în regim de generator, sunt reprezentative ale primului tip. Au o eficiență scăzută de operare și se caracterizează printr-o eficiență scăzută. Prin urmare, nu au găsit o aplicație largă în producție și sunt utilizate extrem de rar.

Metoda de conversie electronică a frecvenței vă permite să reglați fără probleme viteza atât a mașinilor asincrone, cât și a celor sincrone. În acest caz, se poate implementa unul dintre cele două principii de control:

1. conform unei caracteristici predeterminate a dependenţei vitezei de rotaţie de frecvenţă (V/f);

2. metoda control vectorial.

Prima metodă este cea mai simplă și mai puțin avansată, iar a doua este utilizată pentru a controla cu precizie vitezele de rotație ale echipamentelor industriale critice.

Caracteristici ale controlului vectorial al conversiei de frecvență

Diferența dintre această metodă este interacțiunea, influența dispozitivului de control al convertorului asupra „vectorului spațial” al fluxului magnetic, care se rotește cu frecvența câmpului rotorului.

Algoritmii pentru operarea convertoarelor bazate pe acest principiu sunt creați în două moduri:

1. control fără atingere;

2. controlul debitului.

Prima metodă se bazează pe atribuirea unei anumite dependențe a alternanței secvenței invertorului unor algoritmi pre-preparați. În acest caz, amplitudinea și frecvența tensiunii la ieșirea convertorului sunt ajustate în funcție de alunecarea și curentul de sarcină, dar fără a utiliza părere prin viteza de rotatie a rotorului.

Această metodă este utilizată la controlul mai multor motoare electrice conectate în paralel la un convertor de frecvență. Controlul fluxului presupune monitorizarea curenților de funcționare din interiorul motorului, descompunerea acestora în componente active și reactive și efectuarea de ajustări la funcționarea convertorului pentru a seta amplitudinea, frecvența și unghiul pentru vectorii de tensiune de ieșire.

Acest lucru vă permite să creșteți precizia motorului și să creșteți limitele reglării acestuia. Utilizarea controlului debitului extinde capacitățile acționărilor care funcționează la viteze mici cu sarcini dinamice mari, cum ar fi dispozitivele de ridicare a macaralei sau mașinile de bobinat industriale.

Utilizarea tehnologiei vectoriale permite aplicarea ajustării dinamice a cuplurilor de rotație.

Schema de substituire

Circuitul electric simplificat schematic al unui motor asincron poate fi reprezentat după cum urmează.

Tensiunea u1 este aplicată înfășurărilor statorului, care au R1 activ și rezistență inductivă X1. Acesta, depășind rezistența întrefierului Xv, este transformat în înfășurarea rotorului, provocând în ea un curent care îi depășește rezistența.

Diagrama vectorială a circuitului echivalent

Construcția sa ajută la înțelegerea proceselor care au loc în interiorul unui motor asincron.

Energia curentului statorului este împărțită în două părți:

iµ - fracția de curgere;

iw este componenta care formează cuplul.

În acest caz, rotorul are rezistență activă R2/s, în funcție de alunecare.

Pentru controlul fără atingere se măsoară următoarele:

tensiunea u1;

curent i1.

Pe baza valorilor acestora, se calculează următoarele:

iµ - componenta de curent formatoare de curgere;

iw este cantitatea de formare a cuplului.

Algoritmul de calcul a inclus deja electronica circuit echivalent motor asincron cu regulatoare de curent, care ține cont de condițiile de saturație a câmpului electromagnetic și pierderile de energie magnetică din oțel.

Ambele componente ale vectorilor curenti, care difera ca unghi si amplitudine, se rotesc impreuna cu sistemul de coordonate al rotorului si sunt convertite in sistem staționar orientarea statorului.

Conform acestui principiu, parametrii convertizorului de frecvență sunt ajustați la sarcina motorului asincron.

Principiul de funcționare al convertizorului de frecvență

Acest dispozitiv, numit și invertor, se bazează pe o dublă modificare a formei semnalului rețelei electrice de alimentare.

La inceput tensiune industrială furnizat unei unități de redresor de putere cu diode puternice care elimină armonicile sinusoidale, dar lasă ondulații de semnal. Pentru a le elimina, este prevăzută o bancă de condensatoare cu inductanță (filtru LC), oferind o formă stabilă, netedă, tensiunii redresate.

Semnalul merge apoi la intrarea convertizorului de frecvență, care este o punte circuit trifazat din șase serii IGBT sau MOSFET cu diode de protecție împotriva stingerii polaritate inversă. Tiristoarele folosite anterior în aceste scopuri nu au viteză suficientă și funcționează cu zgomot mare.

Pentru a activa modul de „frânare” a motorului, în circuit poate fi instalat un tranzistor controlat cu un rezistor puternic care disipează energia. Această tehnică vă permite să eliminați tensiunea generată de motor pentru a proteja condensatorii filtrului de supraîncărcare și defecțiuni.

Metoda de control vectorial al frecvenței convertorului vă permite să creați circuite care reglează automat semnalul de către sistemele ACS. Pentru aceasta, se folosește un sistem de control:

1. amplitudine;

2. PWM (modelarea lățimii pulsului).

Metoda de control al amplitudinii se bazează pe schimbarea tensiunii de intrare, iar PWM este un algoritm pentru comutarea tranzistoarelor de putere atunci când tensiune constantă Intrare.

Cu reglarea PWM, se creează o perioadă de modulație a semnalului atunci când înfășurarea statorului este conectată în ordine strictă la bornele pozitive și negative ale redresorului.

Deoarece frecvența ceasului generatorului este destul de mare, înfășurarea unui motor electric cu reactanța inductivă, sunt netezite până la o sinusoidă aspect normal.

Metodele de control PWM fac posibilă eliminarea pierderilor de energie cât mai mult posibil și asigurarea Eficiență ridicată transformări datorate controlului simultan al frecvenței și amplitudinii. Au devenit disponibile datorită dezvoltării tehnologiilor de control pentru tiristoarele de oprire a puterii din seria GTO sau mărcile bipolare tranzistoare IGBT cu un oblon izolat.

Principiile includerii lor pentru controlul unui motor trifazat sunt prezentate în imagine.

Fiecare dintre cele șase tranzistoare IGBT este conectată într-un circuit anti-paralel la propria sa diodă de curent invers. În acest caz, curentul activ al motorului asincron trece prin circuitul de putere al fiecărui tranzistor, iar componenta sa reactivă este direcționată prin diode.

Pentru a elimina influența zgomotului electric extern asupra funcționării invertorului și a motorului, poate fi inclus proiectarea circuitului convertizorului de frecvență, eliminând:

interferențe radio;

descărcări electrice induse de echipamentele de operare.

Apariția lor este semnalată de controler, iar pentru a reduce impactul, se utilizează cablaj ecranat între motor și bornele de ieșire ale invertorului.

Pentru a îmbunătăți acuratețea funcționării motoarelor asincrone, circuitul de control al convertoarelor de frecvență include:

intrare de comunicare cu capabilități avansate de interfață;

controler încorporat;

card de memorie;

software;

Afișaj LED cu informații care afișează principalii parametri de ieșire;

Chopper de frână și filtru EMC încorporat;

sistem de răcire a circuitului bazat pe suflare cu ventilatoare de lungă durată;

funcția de încălzire a motorului folosind curent continuu și alte caracteristici.

Scheme de conectare operaționale

Convertizoarele de frecvență sunt proiectate să funcționeze cu rețele monofazate sau trifazate. Cu toate acestea, dacă există surse industriale de curent continuu cu o tensiune de 220 de volți, atunci invertoarele pot fi alimentate și de la acestea.

Modelele trifazate sunt proiectate pentru o tensiune de rețea de 380 de volți și o furnizează motorului electric. Invertoarele monofazate sunt alimentate cu 220 de volți și produc trei faze distanțate în timp.

Schema de conectare a convertizorului de frecvență la motor poate fi realizată conform următoarelor diagrame:

stele;

triunghi.

Înfășurările motorului sunt asamblate într-o „stea” pentru un convertor alimentat de la retea trifazata 380 volți.

Înfășurările motorului sunt asamblate conform schemei „triunghi” atunci când convertorul care îl alimentează este conectat la o rețea monofazată de 220 volți.

Atunci când alegeți o metodă de conectare a unui motor electric la un convertor de frecvență, trebuie să acordați atenție raportului dintre puterea pe care o poate crea un motor în funcțiune în toate modurile, inclusiv pornirea lentă, încărcată, cu capacitățile invertorului.

Nu puteți supraîncărca constant convertizorul de frecvență, iar o mică rezervă a puterii sale de ieșire îi va asigura funcționarea pe termen lung și fără probleme.

Pentru claritate, diagrama poate fi împărțită în trei componente sau trei blocuri interconectate:

1. Redresor.

2. Filtru, al cărui scop este de a netezi tensiunea de ieșire.

3. Invertor, care este de fapt responsabil pentru producerea frecvenței necesare.

Utilizarea acestuia asigură o reducere semnificativă curent de pornire, la pornirea echipamentului, ceea ce prelungește semnificativ durata de viață a motorului și a dispozitivului în care este utilizat acest motor. Bineînțeles, scăpând în acest fel de valorile ridicate ale curentului de pornire, este posibilă și economisirea energiei electrice, care a fost irosită anterior la pornirea echipamentului. Și acest lucru este valabil mai ales în condițiile în care sunt prevăzute porniri și opriri frecvente ale dispozitivelor.

Orez. 2. Componentele unui convertor de frecvență

Invertoarele moderne achiziționate sunt utilizate pe scară largă în domenii precum producție, alimentare cu apă, energie, agricultură și servicii urbane, electronice și linii și complexe automate.

Costul unui convertor de frecvență de marcă este prea mare pentru a-i studia procesele de funcționare sau pentru a-l utiliza în viața de zi cu zi sau într-un atelier de acasă. Prin urmare, generatoarele de frecvență de casă sunt adesea folosite în astfel de situații.

Asamblarea dispozitivului

Merită să acordați atenție faptului că acasă nu este recomandat să folosiți motoare proiectate pentru o putere mai mare de 1 kW. Acestea sunt caracteristicile rețeaua de acasă.

Având motorul necesar, mai întâi va trebui să-i conectați înfășurările între ele folosind metoda „triunghiului”.

Orez. 3. Motor trifazat

Orez. 4. Conexiune triunghiulară

Diagrama convertorului de frecvență în sine.

Orez. 6. Circuit convertor de frecvență

Alimentarea este furnizată de la o sursă de alimentare de 27 volți tensiune DC. Aceasta poate fi fie o sursă de alimentare reglabilă, fie o sursă de alimentare creată de sine, proiectată pentru o anumită tensiune. Schema de conectare a motorului;

Orez. 7. Schema de conectare a motorului

Circuitul este simplu și dovedit și nu conține componente care ar fi greu de cumpărat. Dar, din păcate, nu este lipsită de dezavantaje și este potrivită doar pentru utilizarea de zi cu zi.
Un circuit mai complex de asamblat, dar și mai eficient, este prezentat mai jos.

Orez. 8. Schema de conectare a motorului

Pe acest moment Acesta este cel mai discutat circuit de convertizor de frecvență pe care îl puteți realiza singur. Firmware-ul microcontrolerelor abundă pe forumurile tematice. Veți avea nevoie nu numai de capacitatea de a lipi în mod competent, ci și de a flash microcontrolere.

Orez. 9. Placă de circuit imprimat

Necesar sursa de incredere Sursa de alimentare de 24 volti. De asemenea, se propune să-l faci singur conform diagramei.

Orez. 10. Circuitul de alimentare

Desigur, dispozitivul poate fi achiziționat gata făcut. Ele pot fi marcate sau realizate de meșteri populari care au recomandări pozitive.

Un mic fundal. Tema mea teza suna astfel: „Dezvoltarea și cercetarea unui tiristor controlat de frecvență electrică asincronă a unei unități de vehicul electric.” Un nume lung, dar reflectă esența: și putere element de bază(tiristoare, mai precis SCR), și metoda de control (controlată în frecvență) și scopul acționării electrice - un vehicul electric.

Aceasta este diploma mea de inginerie electrică. Ştampila din stânga jos: Insigna emisă.

Inserare de diplomă. În partea de sus este imprimat pe ce subiect am scris teza.

Mai jos sunt tipărite materiile pe care le-am studiat după un plan individual.

Inserția este desfășurată. Câte materii s-au studiat în 5 ani!

Si acum scurta descriere teza mea, pe care am susținut-o cu note excelente, solicitând admiterea la liceu:

Circuitele unității de comandă au fost realizate folosind tranzistori. Blocul tiristoarelor de putere era o structură grea. Ca motor al unității a fost folosit un motor electric asincron trifazat cu un rotor cu colivie. A fost folosit plumb-acid pentru alimentarea unității de alimentare și a circuitului de control. acumulator, ocupând tot spațiul portbagajului și cântărind incredibil de mult.

Rezultatul a fost o dubă electrică, al cărei scop era să transporte încărcături mici în interiorul orașului, de exemplu, către punctele de vânzare cu amănuntul. Alimentarea cu energie electrică a bateriei a fost suficientă pentru o zi lucrătoare. Viteza medie este de 70 km/h.

Acum înainte rapid câteva decenii. De-a lungul anilor, pofta mea de problema cu motorul electric nu numai că nu a dispărut, dar a devenit din ce în ce mai intensă. Tiristoarele puternice au fost înlocuite și completate cu unele puternice cu efect de câmp (de exemplu, IRF840A) și tranzistoare bipolare cu poarta izolata (IRG4PSC71U). În loc de circuite de control pe tranzistoare și microcircuite de grad mic și mediu de integrare, au venit microcontrolere (folosesc controlerele mele preferate PIC în design-urile mele) și drivere specializate - microcircuite pentru controlul comutatoarelor tranzistoare de putere de ieșire IR2130-IR2131.

Drumul meu către succes a fost spinos. Multă vreme am repetat greșelile de proiectare a circuitelor altora în timp ce le-am făcut pe ale mele. S-au folosit programe de control neterminate stocate în memoria controlerelor PIC. Nefiind programator, nu am putut modifica sau îmbunătăți programele. Rezultatul este o grămadă de arse tranzistoare puterniceși, așa cum este inevitabil, în ciuda unităților de protecție, a cipurilor driverului IR2131 „ars” și a microcontrolerelor preferate – PIC16F628A.

Succesul a început să vină odată cu studiul atent al materialului despre aceasta problemă de actualitate din diverse surse. Acestea sunt articole străine în care, mai devreme decât în ​​literatura tehnică autohtonă, au fost publicate atât materiale teoretice, cât și soluții practice de circuit pentru controlul motoarelor electrice asincrone trifazate dintr-o rețea electrică mono și trifazată, ceea ce nu este fundamental.

Ca urmare a mea design de casă asamblat din mai multe blocuri funcționale dezvoltate de diferiți autori, în care am început să am încredere, despărțindu-mă pentru totdeauna de alții, „mulțumită” cărora am suferit eșec după eșec.

Chiar zilele trecute am asamblat, lansat și testat versiunea mea modulară, până acum ultima, a unui convertor de frecvență pentru 4 viteze de rotație fixe.

Cu un motor electric trifazat de 250 de wați, funcționarea este stabilă. Tranzistoarele cu cheie puternice IRG4PSC71 fără radiatoare vă permit să controlați motoare electrice de până la 5 kW.

Fundamental schema electrica Această versiune a „driverului de frecvență” este prezentată în fotografie:

Principalele etape ale asamblarii vor fi reflectate într-o serie de fotografii.

Aspectul plăcii de control din partea pieselor:

Aceasta este placa de control principală a invertorului. PIC16F628A este introdus în priză. Trei comutatoare cu optocuplaj dublu cu tranzistori AT101AC izolează galvanic ieșirile microcontrolerului și intrările driverului comutatorului de alimentare IR2131.

Aspectul plăcii de control din partea de imprimare:

Dispunerea principalelor componente ale dispozitivului pe backplane:

Un backplane cu componente fixe este instalat în carcasă de la sursa PC:

Vedere de sus a dispozitivului:

Vedere din spate a dispozitivului:

Vedere laterală a dispozitivului din pistele imprimate ale plăcii de driver:

Banc de testare improvizat:

Revizuieste articolul. Un subiect atât de complex nu poate fi descris într-un singur articol, prin urmare, pe măsură ce se fac îmbunătățiri și îmbunătățiri, va fi supus corecturii și editării din când în când.

Motorul cu inducție a fost folosit pentru prima dată la sfârșitul secolului al XIX-lea. Aplicarea sa de succes a făcut posibilă introducerea acest echipament la aproape orice fabrică, fabrică, din orice industrie. Cu toate acestea, operarea acestui dispozitiv s-a dovedit a fi destul de problematică, mai ales pornirea și oprirea. Scopul principal al funcționării unui convertor de frecvență, precum și scopul creării acestuia, a fost tocmai nevoia unui dispozitiv care să controleze un motor asincron.

Informații generale

Cel mai recomandabil este să furnizați un convertor de frecvență (FC) acelor dispozitive care au o putere nominală destul de mare. Scopul principal pentru care este utilizat un astfel de echipament este schimbarea curentului de pornire. Starea de urgență face posibilă setarea unei valori pentru acest parametru, care asigură o oprire și pornire mai lină a motorului.

De asemenea, se poate remarca faptul că aceste două dispozitive, care funcționează în perechi, fac posibilă înlocuirea dispozitivelor precum unitățile electrice de curent continuu. Pe de o parte, este foarte simplu să reglați viteza unui astfel de sistem, dar există și slăbiciuneîntr-o astfel de rețea - motorul electric în sine. În acționările electrice de curent continuu, acest dispozitiv este cel mai scump și mai nefiabil. Și dacă comparăm echipamentul asincron cu un dispozitiv de curent continuu, atunci putem evidenția avantaje clare: mai simplu si dispozitiv de încredere; greutatea, costul și dimensiunile unui dispozitiv asincron vor fi mult mai mici decât cele ale unui dispozitiv de curent continuu cu aceeași putere.

Ce este un convertor de frecvență

Merită menționat ce trebuie reglementat valoare numerica O poți face și manual. Cu toate acestea, acest lucru va dura o anumită perioadă de timp, deoarece o persoană nu este capabilă să reacționeze instantaneu la orice schimbare, ca o mașină. Și acest lucru va duce la faptul că o anumită cantitate de energie va fi irosită, iar resursa de energie a motorului va fi epuizată mai repede.

Un convertor de frecvență pentru un motor electric este o parte practic necesară, deoarece acele dispozitive care nu îl aveau aveau o valoare a curentului care depășea tensiunea nominală de 5-7 ori. O astfel de diferență nu va permite crearea unor condiții acceptabile pentru funcționarea motorului.

Principiul de funcționare al convertorului de frecvență constă în faptul că folosește un mecanism electronic special, care controlează funcționarea motorului asincron. De asemenea, este important să rețineți că starea de urgență vă permite nu numai să stabiliți o pornire lină, ci și să selectați indicatorul optim între tensiune și frecvență. Această caracteristică este calculată folosind o anumită formulă.

Principalul avantaj al utilizării unui convertor de frecvență pentru un motor este economiile energie electrica, a cărui valoare ajunge la 50%. O alta avantaj important O urgență este o oportunitate de a-și personaliza activitatea astfel încât să se potrivească cel mai bine fiecărei industrie. Utilizarea unui astfel de dispozitiv se bazează pe principiul de funcționare al conversiei dublei tensiuni.

Prima etapă este reglarea tensiunii care vine de la rețea. Se îndreaptă și se filtrează. Aceste operațiuni sunt efectuate printr-un sistem de condensatoare.

A doua etapă este includerea controlului electronic al sistemului. Acest element setează valoarea curentă care va corespunde frecvenței, precum și modul de funcționare selectat anterior.

După cum puteți vedea, principiul de funcționare al convertorului de frecvență este destul de simplu.

Materiale de asamblare

Astăzi, răspândirea și îmbunătățirea tehnologiilor și echipamentelor a condus la faptul că, având unele cunoștințe în electronică și abilități, este posibilă asamblarea stării de urgență pentru motor monofazat cu propria sa mână.

Pentru a asambla acest dispozitiv, veți avea nevoie de următoarele materiale:

• Driver de punte trifazat model IR2135 sau 2133;
• vei avea nevoie de un microcontroler care va fi folosit ca generator PWM, model AT90SPWM3B;
• încă unul detaliu important- programator;
• trei perechi de tranzistoare;
• indicator cu cristale lichide;
• șase butoane pentru a controla sistemul.

Asamblarea dispozitivului

Pentru a începe, trebuie să aveți un circuit convertor de frecvență. Asamblarea va fi mult mai comodă și mai rapidă dacă aveți acest document.

Primul pas de asamblare este conectarea înfășurărilor motorului. Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați o opțiune de conectare, care în inginerie electrică se numește triunghi.

La asamblarea unui convertor de frecvență cu propriile mâini, baza va fi două plăci. Unul dintre ele (primul) va fi baza pentru plasarea elementelor precum sursa de alimentare, driverul și tranzistoarele. Terminalele de alimentare se vor conecta și la această placă. A doua placă este necesară pentru montarea microcontrolerului și a indicatorului. Pentru a conecta aceste două elemente unul la altul, trebuie să utilizați un cablu flexibil. A face blocarea pulsului, puteți folosi cea mai simplă schemă.

Pentru a controla funcționarea motorului, nu este nevoie să adăugați dispozitive externe. Cu toate acestea, dacă mai aveți o astfel de dorință, atunci puteți adăuga circuitul IL300 la design.

Următorul element importantîn ansamblul convertizorului de frecvență DIY va exista un radiator comun. În diagrama acestor dispozitive acest element folosit pentru a plasa tranzistori și o punte de diode pe el. Unul dintre pașii necesari este instalarea optocuplelor OS2-4. Scopul principal al acestor elemente este de a duplica butoanele de control.

Când faceți un convertor de frecvență cu propriile mâini pentru un motor cu o putere de până la 400 W, puteți face fără un senzor de temperatură. Pentru a măsura tensiunea, puteți utiliza un amplificator convențional (DA-1-2). De asemenea, este necesar să protejați toate butoanele de control. Pentru aceasta se folosesc împingătoare din plastic. Dispozitivul este controlat cu ajutorul unui cuplaj optic.

Ultimul lucru pe care trebuie să-l faceți când faceți singur un convertor de frecvență este să aveți grijă de suprimarea zgomotului. Acest lucru ar trebui făcut numai dacă sistemul folosește prea multe fire lungi. Când rotorul motorului funcționează deja, puteți selecta orice viteză de rotație care se află în intervalul de frecvență de la 1 la 40.

Conexiune

Colectarea unei situații de urgență este doar jumătate din luptă. A doua jumătate este conexiunea corectă convertor la motor. Un convertor de frecvență pentru o pompă care funcționează cu un motor asincron poate fi conectat folosind două metode. Alegerea metodei depinde de tensiunea rețelei.

Dacă are o tensiune de 220 V și o singură fază, atunci cea mai avantajoasă schemă de conectare este un triunghi. Este important să ne amintim un lucru aici. Curentul de ieșire nu poate depăși curentul nominal cu mai mult de 50%.

Dacă conectați un convertor de frecvență cu 380 V și trei faze, atunci pentru a vă conecta la motor cel mai bine este să apelați la un circuit precum o stea. Pentru a simplifica pe cât posibil acest proces, PE-urile achiziționate au terminale speciale care au cu marcajele cerute. Pe unul de casă va trebui să te descurci fără asta.

Este important să nu uităm că în orice sistem, făcut în casă sau achiziționat, trebuie să existe un circuit care să aibă un terminal de împământare.

Întreținerea dispozitivului

După cum am menționat mai devreme, simpla asamblare a unei situații de urgență și conectarea acesteia nu este suficientă. O altă parte importantă care garantează termen lung servicii de dispozitiv este întreținerea dispozitivului. Un convertor de frecvență pentru o pompă, motor sau orice alt dispozitiv trebuie întreținut cu atenție:

1. Cel mai teribil inamic al echipamentelor electronice este praful. Este important să se asigure că contacte interne nu s-a acumulat. Un compresor de putere redusă poate fi folosit pentru a îndepărta aceste particule de resturi. Nu este indicat sa folositi un aspirator, deoarece acesta nu va putea indeparta un strat dens de praf.
2. Este necesar să se verifice în mod regulat funcționalitatea tuturor componentelor. Dacă apar probleme, schimbați-le imediat. Durată de viață normală condensator electrolitic- 5 ani, pentru o siguranță - 10 ani. Ventilatoarele care funcționează în interiorul dispozitivului trebuie schimbate la fiecare 2-3 ani, cablurile interne - la fiecare 6 ani.
3. Este foarte important să monitorizați parametri precum temperatura elementelor interne, precum și tensiunea pe magistrala DC. Dacă temperatura crește prea mult, este probabil ca pasta termică să se usuce, provocând defectarea condensatorilor. Pentru a evita această problemă, se recomandă schimbarea pastei termice la fiecare trei ani.
4. Este important să se conformeze urmând reguli funcționare: temperatura ambiantă nu mai mare de +40 de grade; camera trebuie să fie uscată, umiditate crescută inacceptabil; Creșterea prafului va afecta, de asemenea, negativ dispozitivul.

Dispozitiv structural al situațiilor de urgență

Pentru a răspunde cu exactitate la întrebarea cum să faci un convertor de frecvență, trebuie să înțelegeți încă un punct. Acest - aranjament structural a acestui dispozitiv.

Deoarece în timpul producției trebuie să vă concentrați pe modelele achiziționate, diagrama trebuie să fie adecvată. Aceasta înseamnă că trebuie să funcționeze pe o structură de conversie dublă. Acest circuit are părți principale: o legătură DC, un invertor de impulsuri de putere și un sistem de control.

Dacă luăm în considerare mai detaliat, atunci partea cu DC constă din două conexiuni: un redresor necontrolat și un filtru. Este în acest element Tensiune AC, care este valabil în rețea, va fi transformat într-unul permanent.

Al doilea element este un invertor de impulsuri de putere. Este trifazat și este format din șase comutatoare cu tranzistori. Ele sunt concepute pentru a conecta înfășurarea motorului corespunzătoare la fiecare dintre comutatoare, atât pozitive, cât și negative. Acest element este responsabil pentru transformarea tensiunii continue de intrare în tensiune trifazată și alternativă. Acest dispozitiv setează și el frecvența dorităși amplitudine.

Ultimul element este sistemul de control. Aici se folosesc tranzistori IGBT de putere. În comparație cu tiristoarele convenționale, frecvența de comutare a tranzistoarelor este mai mare. Acest lucru permite ca semnalul de ieșire să fie produs sub forma unei undă sinusoidală cu distorsiuni minime.

Convertoare de frecvență pe un microcontroler

Principiul de funcționare al unor astfel de dispozitive este următorul. Inițial, caracteristicile tuturor microcontrolerelor (MC) sunt configurate să funcționeze în tandem cu o tensiune de 200 V și o frecvență de câmp de 50 Hz. Cu alte cuvinte, acestea sunt configurate implicit să funcționeze în tandem cu cele mai primitive motoare asincrone de 220 V/50 Hz. Există, de asemenea, un indicator precum viteza de câștig de frecvență. În mod implicit, această valoare este setată la 15 Hz/sec. Aceasta înseamnă că accelerarea MK la 50 Hz va dura puțin mai mult de 3 secunde și, de exemplu, la 150 Hz în exact 10 secunde. De asemenea, este important de menționat că inițial starea de urgență este scalară. Cu alte cuvinte, cu cât frecvența de ieșire a motorului este mai mare, cu atât tensiunea acestuia va fi mai mare.

Repararea și reglarea dispozitivului

Reparația convertoarelor de frecvență este o parte integrantă a lucrului cu aceste dispozitive. Destul de des apare o problemă, cum ar fi defectarea rezistenței de frânare. Dacă se întâmplă acest lucru, atunci starea de urgență nu va putea funcționa toata puterea. Pentru a determina dacă elementul de frână s-a defectat sau nu, există un tabel care arată toate valorile nominale pentru toate tipurile de elemente. Dacă, după verificarea cu acest document, se dovedește că niciun parametru nu se potrivește, atunci rezistența trebuie schimbată.

De asemenea, pot exista defecțiuni dacă situația de urgență este prea puternică sau rețeaua este prea slabă pentru acest model. Ideea aici este principiul funcționării elementelor de urgență. Este proiectat pentru funcționare la tensiune înaltă constantă. Dacă parametrii rețelei nu ating indicatorii minimi necesari pentru funcționare, atunci nu își va putea îndeplini funcțiile. Ca atare, repararea convertorului de frecvență nu este necesară; trebuie să cumpărați un dispozitiv mai puțin puternic.

Principalii indicatori ai convertoarelor

Principalele caracteristici ale acestor dispozitive includ următoarele:

• tensiune de funcționare cuprinsă între 220 și 480 V;
• toate modelele au protectie lP54;
• condițiile de temperatură necesare pentru funcționarea normală variază de la +10 la +40 grade Celsius;
• puterea pentru majoritatea modelelor achiziționate este de la 1 kW.

În plus, există modele precum convertoarele de frecvență cu două legături, precum și varietăți precum dispozitivele matrice și vectoriale. De exemplu, tipul de vector este o stare de urgență curent alternativși tensiunea care i se aplică, necesară pentru a crea amplitudinea dorită. Acest tip de dispozitiv asigură pornirea motorului la 2 secunde după pornirea situației de urgență. Cu toate acestea, dezavantajul este că este destul de scump și, prin urmare, popularitatea sa scade rapid.

Este foarte important să rețineți că simpla alegere a unui dispozitiv puternic este greșită. Alegerea trebuie făcută în conformitate cu parametrii de funcționare ai rețelei. Dacă cumpărați un convertor de frecvență prea puternic pentru un motor electric, veți ajunge să plătiți în exces pentru echipamente care vor reprezenta o amenințare, mai degrabă decât să reglementeze funcționarea unității.