Convertor de frecvență simplu. Convertor de frecvență pentru motor electric și principiu de funcționare

Astăzi, motoarele asincrone sunt principalele unități de tracțiune pentru mașini-unelte, transportoare și alte unități industriale.

Pentru ca motoarele să funcționeze normal, au nevoie de un convertor de frecvență. Vă permite să optimizați funcționarea unității și să prelungiți durata de viață a acesteia. Nu este necesar să cumpărați un dispozitiv - puteți face un comutator de frecvență pentru un motor electric trifazat cu propriile mâini.

Scopul convertizorului de frecvență

Un motor electric asincron poate funcționa fără convertizor de frecvență, dar în acest caz va avea o viteză constantă fără posibilitatea de reglare. În plus, absența unui convertor de frecvență va duce la o creștere a curentului de pornire de 5-7 ori curentul nominal, ceea ce va provoca o creștere a sarcinilor de șoc, va crește pierderile de energie electrică și va duce la o reducere semnificativă a duratei de viață a unitatea.

Pentru a egaliza toți factorii negativi de mai sus, au fost inventate convertoare de frecvență pentru motoarele asincrone trifazate și monofazate.

Convertorul de frecvență face posibilă reglarea pe scară largă a vitezei motorului electric, asigură o pornire lină, vă permite să reglați atât viteza de pornire, cât și viteza de frânare, conectați un motor trifazat la o rețea monofazată și multe altele . Toate aceste funcții depind de microcontrolerul pe care este construit și pot diferi între modele.

Cum funcționează dispozitivul

Curentul alternativ curge din rețea către puntea de diode, unde este redresat și intră într-o baterie de condensatoare de netezire, unde este transformat în final în curent continuu, care este alimentat la drenurile tranzistoarelor IGBT puternice controlate de controlerul principal. Sursele tranzistorilor, la rândul lor, sunt conectate la motor.

Iată o diagramă simplificată a unui convertor de frecvență pentru un motor cu inducție trifazat.

Acum să ne uităm la ce se întâmplă cu tranzistoarele și cum funcționează.

Un tranzistor cu efect de câmp (aka comutator, mosfet etc.) este un comutator electronic, principiul funcționării acestuia se bazează pe apariția conductivității între două borne (dren și sursă) ale mosfetului atunci când apare o tensiune care depășește tensiunea de dren. la terminalul de control (poarta).

Spre deosebire de releele convenționale, comutatoarele funcționează la frecvențe foarte înalte (de la câțiva herți la sute de kiloherți), așa că nu este posibil să le înlocuiți cu un releu.

Cu ajutorul acestor comutatoare de mare viteză, microcontrolerul este capabil să controleze circuitele de alimentare.

Pe lângă mosfet-uri, la controler sunt conectate și senzori de curent, controale de control al frecvenței și alte periferice.

Când convertorul de frecvență funcționează, microcontrolerul măsoară consumul de energie și, în conformitate cu parametrii setați pe panoul de control, modifică durata și frecvența perioadelor în care tranzistorul este deschis (pornit) sau închis (oprit), modificând sau menţinerea vitezei de rotaţie a motorului electric.

Autoproducția dispozitivului

În ciuda numeroaselor unități produse în fabrică, oamenii fac singuri convertoare de frecvență, din fericire astăzi toate componentele sale pot fi cumpărate de la orice magazin radio sau comandate din China. Un astfel de generator de frecvență vă va costa mult mai puțin decât unul achiziționat și, în plus, nu vă veți îndoi de calitatea asamblarii și fiabilitatea acestuia.

Realizarea unui convertor trifazat

Ne vom asambla convertorul utilizând mosfet-uri G4PH50UD, care vor fi controlate de un controler PIC16F628A folosind optodrivere HCPL3120.

Generatorul de frecvență asamblat, atunci când este conectat la o rețea monofazată de 220 V, va avea trei faze complete de 220 V la ieșire, cu o deplasare de 120° și o putere de 3 kW.

Schema circuitului de frecvență arată astfel:

Deoarece convertizorul de frecvență constă din părți care funcționează atât la tensiune mare (partea de putere) cât și la tensiune scăzută (de control), ar fi logic să-l împărțim în trei plăci (placă principală, placă de control și sursă de alimentare de joasă tensiune) pentru a exclude posibilitatea defecțiunii între piste cu tensiune înaltă și joasă și defecțiunea dispozitivului.

Iată cum arată aspectul plăcii de control:

Pentru alimentarea plăcii de control, puteți utiliza orice sursă de alimentare de 24 V, cu ondulații de cel mult 1 V vârf la vârf, cu o întârziere în oprirea alimentării cu 2-3 secunde din momentul în care tensiunea de alimentare de 220 V. dispare.

Puteți asambla singur sursa de alimentare folosind această diagramă:

Vă rugăm să rețineți că evaluările și numele tuturor componentelor radio de pe diagrame sunt deja etichetate, astfel încât chiar și un radioamator începător poate asambla un dispozitiv de lucru folosindu-le.

Înainte de a începe asamblarea convertorului, asigurați-vă că:

Dacă ați făcut totul corect și nu ați uitat nimic, puteți începe asamblarea.

După asamblare veți ajunge cu ceva asemănător cu acesta:

Acum tot ce trebuie să faceți este să verificați dispozitivul: pentru a face acest lucru, conectați motorul la convertizorul de frecvență și aplicați-i tensiune. După ce LED-ul se aprinde, indicând disponibilitatea, apăsați butonul „Start”. Motorul ar trebui să înceapă să se rotească încet. Când ții apăsat butonul, motorul începe să accelereze, la eliberare, își menține viteza la nivelul la care a reușit să accelereze. Când butonul de resetare este apăsat, motorul se oprește. Butonul „Marşarier” este activat numai când motorul este oprit.

Dacă testul a avut succes, atunci puteți începe să fabricați carcasa și să asamblați generatorul de frecvență în ea. Nu uitați să faceți găuri în carcasă pentru afluxul de aer rece și scurgerea aerului cald din radiatorul tranzistoarelor IGBT.

Convertor de frecventa pentru motor monofazat

Un convertor de frecvență pentru un motor monofazat diferă de unul trifazat prin faptul că are două faze la ieșire (nu există nicio eroare aici, motorul este monofazat, atunci când este conectat fără un convertor de frecvență, înfășurarea de lucru este conectat direct la rețea, iar înfășurarea de pornire este conectată printr-un condensator, dar atunci când se utilizează un convertor de frecvență, înfășurarea de pornire este conectată prin a doua fază) și unul neutru - spre deosebire de cele trei faze ale acestuia din urmă; faceți un convertor de frecvență pentru un motor electric monofazat, utilizarea unui circuit trifazat ca bază nu va funcționa, așa că va trebui să o luați de la capăt.

Vom folosi un MCU ATmega328 cu un încărcător Arduino ca creier al acestui convertor. În principiu, acesta este Arduino, doar fără cablaj propriu. Deci, dacă aveți un Arduino cu un astfel de microcontroler întins în coșurile dvs., îl puteți dezlipi în siguranță și îl puteți folosi pentru afaceri, după ce ați încărcat schița (firmware) din această arhivă pe el:

Driverul IR2132 va fi conectat la atmega, iar la acesta vor fi conectate mosfet-urile IRG4BC30, la care vom conecta un motor cu o putere de până la 1 kW inclusiv.

Diagrama convertorului de frecvență pentru un motor monofazat:

De asemenea, pentru a alimenta arduino (5V) și pentru a alimenta releul de putere (12V), vom avea nevoie de 2 stabilizatori. Iată diagramele lor:

stabilizator de 12 volți.

stabilizator de 5 volți.

Atenţie! Această schemă nu este simplă. Poate fi necesar să configurați și să depanați firmware-ul pentru a obține funcționalitatea completă a dispozitivului, dar acest lucru nu este dificil și există o mulțime de manuale de programare Arduino pe Internet. În plus, schița în sine conține comentarii destul de detaliate pentru fiecare acțiune. Dar dacă acest lucru este prea dificil pentru dvs., atunci puteți încerca să găsiți un astfel de generator de frecvență într-un magazin. Chiar dacă nu sunt la fel de comune ca convertizoarele de frecvență pentru motoarele trifazate, le puteți cumpăra, deși nu în orice magazin.

De asemenea, acordați atenție faptului că nu puteți porni circuitul fără balast - comutatoarele de ieșire se vor arde. Balastul trebuie conectat printr-o diodă cu anodul îndreptat către condensatorul filtrului de putere. Dacă conectați balastul fără diodă, cheile vor eșua din nou.

Dacă totul ți se potrivește, poti incepe sa faci tabla, iar apoi la asamblarea întregului circuit. Înainte de asamblare, asigurați-vă că aspectul plăcii este corect și că nu există defecte în ea și, de asemenea, că aveți toate componentele radio indicate în diagramă. De asemenea, nu uitați să instalați tranzistoarele IGBT pe un radiator masiv și să le izolați de acesta folosind plăcuțe termice și șaibe izolatoare.

După asamblarea unității de frecvență, puteți începe să o verificați. În mod ideal, ar trebui să aveți următoarea funcționalitate: butonul „S1” - porniți, fiecare apăsare ulterioară adaugă un anumit număr (modificat prin editarea schiței) de rotații; „S2” este același cu „S1”, dar face ca motorul să se rotească în sens opus; butonul „S3” - opriți când este apăsat, motorul se oprește.

Vă rugăm să rețineți că inversul se efectuează printr-o oprire completă a motorului, dacă încercați să schimbați sensul de rotație în timp ce motorul este în funcțiune, acesta se va opri imediat, iar comutatoarele de alimentare se vor arde de la suprasarcină. Dacă nu vă deranjează banii pe care trebuie să-i cheltuiți pentru înlocuirea mosfet-urilor, puteți utiliza această funcție ca frână de urgență.

Posibile probleme în timpul verificării

Dacă la verificarea comutatorului de frecvență, circuitul nu funcționează sau nu funcționează corect, înseamnă că ați greșit undeva. Deconectați generatorul de frecvență de la rețea și verificați corectitudinea instalarea componentelor, funcționalitatea acestora și absența întreruperilor/scurtcircuitelor șinelor unde acestea nu ar trebui să fie. Odată ce este găsită o problemă, corectați-o și testați din nou invertorul. Dacă acest lucru este în regulă, începeți să depanați firmware-ul.

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 putere mare 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, ceea ce va avea un impact extrem de negativ asupra funcționării normale a echipamentului.

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 funcționării acestui dispozitiv este principiul conversiei dublei tensiuni. Esența în sine poate fi descrisă prin descrierea a doar două puncte, care vă vor permite să urmăriți și să înțelegeți întregul principiu:

1. Tensiune de rețea 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 produce impulsuri dreptunghiulare, care sunt influențate de înfășurarea statorului motorului, după care devin aproape 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, trebuie să acordați atenție caracteristicilor tehnice ale tuturor modelelor disponibile prezentate în gamă, precum și cerințelor de bază pentru o anumită utilizare.

• 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. Controlul scalar nu este potrivit pentru dispozitive complexe și este utilizat pe dispozitive mai simple, cum ar fi 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.
• Asigurați-vă că acordați atenție intervalului 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 antrenare este indicat de limita inferioară. Dacă aveți nevoie de o gamă mai largă, ar trebui să apelați la controlul vectorial. Aplicația practică presupune utilizarea unor frecvențe precum: de la 10 la 60 Hz. Rareori, dar apar și până la 100 Hz.
• Controlul implică utilizarea diferitelor intrări și ieșiri. Cu cât sunt mai multe, cu atât mai bine, desigur. Dar trebuie să țineți cont de faptul că, cu un număr mai mare de 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.. Se recomandă selectarea unui convertor de frecvență cu o putere cu 15% mai mare decât puterea motorului utilizat. 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! Acest lucru este foarte important!
• Pentru uz industrial(cablare trifazată la 380V) se recomandă conectarea convertizorului de frecvență la motor în configurație în stea.

Terminale

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

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 foarte 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 controlului electronic și convertoarelor 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 toate cunoștințele necesare în acest domeniu.

Odată cu creșterea tot mai mare a automatizării în sectorul casnic, este nevoie de sisteme și dispozitive moderne pentru controlul motoarelor electrice.

Controlul și conversia frecvenței în motoarele asincrone monofazate de putere mică, lansate folosind condensatoare, vă permit să economisiți energie și activează modul de economisire a energiei la un nivel nou, progresiv.

Principiul de funcționare al unei mașini asincrone monofazate

Funcționarea unui motor asincron se bazează pe interacțiunea câmpului magnetic rotativ al statorului și a curenților induși de acesta în rotorul motorului. Când frecvența de rotație a câmpurilor magnetice pulsatorii diferă, apare un cuplu. Acest principiu este urmat atunci când se reglează viteza de rotație a unui motor asincron folosind.

Înfășurarea de pornire ocupă 1/3 din fantele din structura statorului, iar înfășurarea principală reprezintă 23 de fante pentru stator.

Rotorul unui motor monofazat, scurtcircuitat, plasat într-un câmp magnetic staționar al statorului, începe să se rotească.

Fig. Nr. 1 Desen schematic al unui motor, care demonstrează principiul de funcționare al unui motor asincron monofazat.

Principalele tipuri de acționări electrice monofazate

Aparatele de aer condiționat, compresoarele frigorifice, ventilatoarele electrice, suflantele, pompele de apă, de canalizare și de canalizare, mașinile de spălat rufe utilizează un motor trifazat asincron în proiectarea lor.

Toate tipurile de convertoare de frecvență transformă tensiunea alternativă de rețea în tensiune continuă. Acestea sunt folosite pentru a genera tensiune monofazată cu o frecvență reglabilă și o amplitudine dată pentru a controla rotația motoarelor asincrone.

Controlul vitezei de rotație a motoarelor monofazate

Există mai multe moduri de a regla viteza de rotație a unui motor monofazat.

1. Controlul alunecării motorului sau al variației tensiunii. Metoda este relevantă pentru unitățile cu sarcină de ventilator, se recomandă utilizarea motoarelor cu putere crescută. Dezavantajul acestei metode este încălzirea înfășurărilor motorului.
2. Controlul treptat al vitezei de rotație a motorului cu ajutorul unui autotransformator.

Fig. nr. 2. Circuit de reglare folosind un autotransformator.

Avantajele circuitului sunt că tensiunea de ieșire are o sinusoidă pură. Capacitatea transformatorului de a rezista la suprasarcini are o rezervă mare de putere.

Dezavantaje - autotransformatorul are dimensiuni mari de gabarit.

Folosind un tiristor. Se folosesc comutatoare cu tiristoare conectate spate la spate.

Orez. Nr. 3. Schema controlului tiristor al unui motor electric asincron monofazat.

Când este utilizat pentru reglarea vitezei de rotație a motoarelor asincrone monofazate, circuitul este modificat pentru a evita influența negativă a sarcinii de inducție. Se adaugă circuite LRC pentru a proteja întrerupătoarele de alimentare, se folosește un condensator pentru a corecta unda de tensiune, puterea minimă a motorului este limitată, acest lucru asigură pornirea motorului. Tiristorul trebuie să aibă un curent mai mare decât curentul motorului.

Regulator de tensiune tranzistor

Circuitul folosește modularea lățimii impulsului (PWM) folosind o etapă de ieșire construită folosind tranzistoare IGBT bipolare sau cu efect de câmp.

Orez. nr. 4. Schema de utilizare a PWM pentru reglarea unui motor electric asincron monofazat.

Reglarea frecvenței unui motor electric monofazat asincron este considerată metoda principală de reglare a indicatorilor de putere, eficiență, viteză și economie de energie.

Orez. nr. 5. Circuitul de control al motorului electric fără a exclude condensatorul din proiectare.

Convertor de frecvență: tipuri, principiu de funcționare, scheme de conectare

Permite proprietarului său să reducă consumul de energie și să automatizeze procesele în managementul echipamentelor și al producției.

Componentele principale ale convertorului de frecvență: redresor, condensator, tranzistoare IGBT asamblate într-o etapă de ieșire.

Datorită capacității de a controla parametrii frecvenței și tensiunii de ieșire, se obține un efect bun de economisire a energiei. Economisirea energiei se exprimă astfel:

1. Motorul menține un cuplu constant al arborelui. Acest lucru se datorează interacțiunii frecvenței de ieșire a convertorului invertorului cu turația motorului și, în consecință, dependenței tensiunii și cuplului de arborele motorului. Aceasta înseamnă că convertizorul face posibilă reglarea automată a tensiunii de ieșire atunci când detectează o valoare a tensiunii care depășește norma cu o anumită frecvență de funcționare necesară pentru a menține cuplul necesar. Toate convertoarele cu invertor cu control vectorial au funcția de a menține cuplul constant pe arbore.
2. Convertorul de frecvență este utilizat pentru a regla funcționarea unităților de pompare (). La primirea unui semnal de la un senzor de presiune, generatorul de frecvență reduce performanța unității de pompare. Pe măsură ce turația motorului scade, consumul de tensiune de ieșire scade. Astfel, consumul standard de apă de către o pompă necesită o frecvență industrială de 50 Hz și o tensiune de 400 V. Folosind formula de putere, puteți calcula raportul dintre consumul de energie.

Prin reducerea frecvenței la 40Hz, tensiunea este redusă la 250V, ceea ce înseamnă că numărul de rotații al pompei este redus și consumul de energie este redus de 2,56 ori.

Orez. nr. 6. Utilizarea unui convertor de frecvență Speedrive pentru a regla unitățile de pompare folosind sistemul CKEA MULTI 35.

Pentru a îmbunătăți eficiența energetică, procedați în felul următor:

• Convertorul de frecvență trebuie să se potrivească cu parametrii motorului electric.
• Generatorul de frecvență este selectat în funcție de tipul de echipament de lucru pentru care este destinat. Astfel, convertizorul de frecvență pentru pompe funcționează în conformitate cu parametrii incluși în programul de control al funcționării pompei.
• Setări precise ale parametrilor de control în modul manual și automat.
• Convertorul de frecvență permite utilizarea modului de economisire a energiei.
• Modul de control vectorial permite reglarea automată a controlului motorului.

Convertor de frecvență monofazat

Dispozitivul compact de conversie a frecvenței este utilizat pentru a controla motoare electrice monofazate pentru echipamentele de uz casnic. Majoritatea convertoarelor de frecvență au următoarele capacități de proiectare:

1. Majoritatea modelelor folosesc cele mai noi tehnologii de control vectorial în designul lor.
2. Acestea oferă un cuplu îmbunătățit pentru motoarele monofazate.
3. Economisirea energiei este setată în modul automat.
4. Unele modele de convertoare de frecvență folosesc un panou de control detașabil.
5. Controler PLC încorporat (este indispensabil pentru crearea dispozitivelor de colectare și transmitere a datelor, pentru crearea sistemelor de telemetrie și integrează dispozitive cu diverse protocoale și interfețe de comunicare într-o rețea comună).
6. Controler PID încorporat (monitorizează și reglează temperatura, presiunea și procesele tehnologice).
7. Tensiunea de ieșire este reglată automat.

Fig. nr. 7. Convertor Optidrive modern cu caracteristici funcționale de bază.

Important: Un convertor de frecvență monofazat, alimentat de o rețea monofazată cu o tensiune de 220V, produce trei tensiuni liniare, valoarea fiecăreia dintre ele fiind de 220V. Adică, tensiunea liniară dintre cele 2 faze depinde direct de tensiunea de ieșire a convertizorului de frecvență însuși.

Convertorul de frecvență nu servește la conversia dublei tensiuni datorită prezenței unui regulator PWM în proiectare, poate crește valoarea tensiunii cu cel mult 10%.

Sarcina principală a unui convertor de frecvență monofazat este de a furniza energie atât motoarelor electrice monofazate, cât și trifazate. În acest caz, curentul motorului va corespunde parametrilor de conectare dintr-o rețea trifazată și va rămâne constant

Reglarea frecvenței motoarelor electrice asincrone monofazate

Primul lucru la care acordăm atenție atunci când alegem un convertor de frecvență pentru echipamentul nostru este corespondența tensiunii rețelei și valoarea nominală a curentului de sarcină pentru care este proiectat motorul. Metoda de conectare este selectată în funcție de curentul de funcționare.

Principalul lucru în schema de conectare este prezența unui condensator de defazare care servește la deplasarea tensiunii furnizate înfășurării de pornire. Este folosit pentru a porni motorul, uneori după ce motorul a pornit, înfășurarea de pornire împreună cu condensatorul este oprită, uneori rămâne aprinsă.

Schema de conectare pentru un motor monofazat care utilizează un convertor de frecvență monofazat fără a utiliza un condensator

Tensiunea liniară de ieșire a dispozitivului la fiecare fază este egală cu tensiunea de ieșire a convertizorului de frecvență, adică vor exista trei tensiuni de linie la ieșire, fiecare 220V. Numai înfășurarea de pornire poate fi folosită pentru pornire.

Orez. nr 8. Schema de conectare a unui motor asincron monofazat printr-un condensator

Un condensator de defazare nu poate asigura o defazare uniformă în limitele de frecvență ale invertorului. Generatorul de frecvență va oferi o schimbare uniformă de fază. Pentru a exclude un condensator din circuit, trebuie să:

1. Condensatorul de pornire C1 este scos.
2. Conectam ieșirea înfășurării motorului la punctul de ieșire de tensiune al convertizorului de frecvență (se folosește cablarea directă).
3. Punctul A se alătură SA; B se conectează la NE; W este conectat la CC, deci motorul va fi conectat direct.
4. Pentru a porni în sens invers (cablare inversă), este necesar să conectați B la CA; Și atașează-te la SV; W se conectează cu CC.

Orez. nr. 9. Schema de conexiuni pentru un motor asincron monofazat fără utilizarea unui condensator.

În videoclip - Convertor de frecvență. la o rețea monofazată de 220 V.

Crearea unui motor electric asincron trifazat a avut loc la sfârșitul secolului al XIX-lea. De atunci, nicio lucrare industrială nu a fost posibilă fără utilizarea acesteia. Cel mai important moment al procesului de lucru este pornirea și frânarea lină a motorului. Această cerință este îndeplinită pe deplin cu ajutorul unui convertor de frecvență.

Există mai multe opțiuni pentru numele generatorului de frecvență pentru un motor electric trifazat. În special, poate fi numit:

• Invertor;
• Convertor de frecvență AC;
• Convertor de frecventa;
• Unitate de frecvență variabilă.

Un invertor este folosit pentru a transforma energia electrică în energie mecanică. Mișcarea efectuată în acest caz poate fi transformată într-o mișcare de alt tip.

1. "Triunghi".

Diagrama este relevantă dacă trebuie să controlați o unitate monofazată. Nivelul de putere al convertorului din circuit este de până la trei kilowați și nu se pierde puterea.

1. "Stea".

O metodă adecvată pentru conectarea bornelor variatoarelor de frecvență trifazate alimentate de rețele industriale trifazate.

Figura prezintă schema de conectare pentru 8400 Vector.

Pentru a limita curentul de pornire și a reduce cuplul de pornire la pornirea unui motor electric cu o putere mai mare de 5 kW, se utilizează comutarea stea-triunghi.

Când se aplică tensiune la stator, dispozitivul este conectat ca o stea. De îndată ce viteza motorului începe să corespundă valorii nominale, puterea este furnizată conform circuitului „triunghi”. Dar această tehnică este utilizată numai atunci când capacitățile tehnice permit conectarea în două circuite.

Într-un circuit combinat stea și deltă, se observă supratensiuni ascuțite de curent. La trecerea la al doilea tip de conexiune, citirile vitezei de rotație scad semnificativ. Pentru a restabili modul și viteza de funcționare anterioare, curentul ar trebui mărit.

Generatoarele de frecvență sunt utilizate cel mai activ în proiectarea unui motor electric cu un nivel de putere de 0,4 - 7,5 kW.

Ansamblu convertor de frecvență DIY

Concomitent cu producția industrială de convertoare de frecvență, asamblarea unui astfel de dispozitiv cu propriile mâini rămâne relevantă. Acest lucru este facilitat în special de relativa simplitate a procesului. Ca rezultat al funcționării invertorului, o fază este convertită în trei.

Utilizarea motoarelor electrice echipate cu un dispozitiv similar în condiții casnice nu provoacă dificultăți suplimentare. Prin urmare, puteți trece în siguranță la treabă.

Figura prezintă o diagramă bloc a convertoarelor de frecvență cu o legătură DC.

Circuitele convertoarelor de frecvență utilizate în timpul asamblarii constau dintr-o unitate redresoare, elemente de filtrare (responsabile cu întreruperea componentei de curent alternativ și construite din tranzistoare IGBT). În ceea ce privește costul, achiziționarea de componente individuale de convertizor și efectuarea singur a asamblarii este mai ieftină decât achiziționarea unui dispozitiv finit.

Convertizoarele de frecvență auto-asamblate pot fi utilizate în motoarele electrice cu o putere de 0,1 - 0,75 kW.

În același timp, generatoarele moderne de frecvență din fabrică au funcționalitate extinsă, algoritmi îmbunătățiți și control îmbunătățit asupra siguranței procesului de lucru datorită faptului că microcontrolerele sunt utilizate în producția lor.

Domenii de aplicare ale convertoarelor:

• Inginerie mecanică;
• industria textila;
• Complexe de combustibil și energie;
• Pompe de foraj și de canalizare;
• Automatizarea controlului procesului.

Costul motoarelor electrice depinde direct de dacă este echipat cu convertoare.

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 a curentului 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 unei rețele 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 convertizor de frecvență

Alimentarea este furnizată de la o sursă de alimentare de 27 volți DC. Aceasta poate fi fie o sursă de alimentare reglabilă, fie o sursă de alimentare realizată de sine stătător 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

În 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

Va fi necesară o sursă de alimentare fiabilă de 24 de volți. 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.