Αυτό το άρθρο θα συζητήσει τον μετατροπέα συχνότητας για έναν ηλεκτροκινητήρα, την αρχή της λειτουργίας του και τα κύρια εξαρτήματα. Η κύρια έμφαση θα δοθεί στη θεωρία, ώστε να κατανοήσετε την αρχή λειτουργίας του μετατροπέα συχνότητας και να μπορέσετε να σχεδιάσετε και να κατασκευάσετε περαιτέρω με τα χέρια σας. Αλλά πρώτα, χρειάζεστε ένα μικρό εισαγωγικό μάθημα, το οποίο θα σας πει τι είναι ο μετατροπέας συχνότητας και για ποιους σκοπούς χρειάζεται.
Λειτουργίες μετατροπέα
Η μερίδα του λέοντος στη βιομηχανία καταλαμβάνεται από ασύγχρονους κινητήρες. Και ήταν πάντα δύσκολο να τα διαχειριστείς, αφού έχουν σταθερή ταχύτητα ρότορα και η αλλαγή της τάσης εισόδου αποδεικνύεται πολύ δύσκολη, και μερικές φορές ακόμη και αδύνατη. Αλλά ο μετατροπέας συχνότητας αλλάζει εντελώς την εικόνα. Και αν νωρίτερα, για παράδειγμα, χρησιμοποιήθηκαν διάφορα κιβώτια ταχυτήτων για την αλλαγή της ταχύτητας του μεταφορέα, σήμερα αρκεί η χρήση μιας ηλεκτρονικής συσκευής.
Επιπλέον, τα chastotniki σάς επιτρέπουν να έχετε όχι μόνο τη δυνατότητα αλλαγής των παραμέτρων του δίσκου, αλλά και αρκετούς επιπλέον βαθμούς προστασίας. Δεν υπάρχει ανάγκη για ηλεκτρομαγνητικούς εκκινητές, και μερικές φορέςδεν είναι καν απαραίτητο να υπάρχει τριφασικό δίκτυο για να διασφαλίζεται η κανονική λειτουργία ενός επαγωγικού κινητήρα. Όλα αυτά τα καθήκοντα που σχετίζονται με την ενεργοποίηση και την ενεργοποίηση του ηλεκτροκινητήρα μεταφέρονται στον μετατροπέα συχνότητας. Σας επιτρέπει να αλλάζετε τις φάσεις στην έξοδο, τη συχνότητα του ρεύματος (και επομένως την ταχύτητα του ρότορα αλλάζει), να ρυθμίζετε την εκκίνηση και το φρένο και μπορείτε επίσης να εφαρμόσετε πολλές άλλες λειτουργίες. Όλα εξαρτώνται από τον μικροελεγκτή που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα ελέγχου.
Αρχή λειτουργίας
Η κατασκευή ενός μετατροπέα συχνότητας για έναν ηλεκτροκινητήρα με τα χέρια σας, το διάγραμμα του οποίου δίνεται στο άρθρο, είναι αρκετά απλή. Σας επιτρέπει να μετατρέψετε μια φάση σε τρεις. Ως εκ τούτου, καθίσταται δυνατή η χρήση ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα στην καθημερινή ζωή. Ταυτόχρονα, η αποτελεσματικότητα και η ισχύς του δεν θα χαθεί. Εξάλλου, ξέρετε ότι όταν ανάβετε τον κινητήρα σε ένα δίκτυο με μία φάση, αυτές οι παράμετροι μειώνονται σχεδόν στο μισό. Και όλα αφορούν αρκετούς μετασχηματισμούς της τάσης που παρέχεται στην είσοδο της συσκευής.
Η μονάδα ανορθωτή είναι η πρώτη στο σχήμα. Θα συζητηθεί λεπτομερέστερα παρακάτω. Αφού φιλτραριστεί η ανορθωμένη τάση. Και ένα καθαρό συνεχές ρεύμα παρέχεται στην είσοδο του μετατροπέα. Μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα με τον απαιτούμενο αριθμό φάσεων. Αυτός ο καταρράκτης μπορεί να υποβληθεί σε προσαρμογές. Αποτελείται από ημιαγωγούς στους οποίους είναι συνδεδεμένο ένα κύκλωμα ελέγχου σε έναν μικροελεγκτή. Αλλά τώρα για όλους τους κόμβους με περισσότερες λεπτομέρειες.
Μονάδα ανορθωτή
Μπορεί να είναι δύο τύπων - μονοφασικό και τριφασικό. Ο πρώτος τύπος ανορθωτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε δίκτυο. Εάν έχετε τριφασικό, τότε αρκεί να συνδεθείτε σε ένα. Το κύκλωμα chastotnik για έναν ηλεκτροκινητήρα δεν είναι πλήρες χωρίς μονάδα ανορθωτή. Εφόσον υπάρχει διαφορά στον αριθμό των φάσεων, σημαίνει ότι πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένας συγκεκριμένος αριθμός διόδων ημιαγωγών. Εάν μιλάμε για μετατροπείς συχνότητας που τροφοδοτούνται από μία φάση, τότε απαιτείται ανορθωτής τεσσάρων διόδων. Είναι γεφυρωμένα.
Σας επιτρέπει να μειώσετε τη διαφορά μεταξύ της τιμής τάσης στην είσοδο και στην έξοδο. Φυσικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και κύκλωμα μισού κύματος, αλλά είναι αναποτελεσματικό και εμφανίζεται μεγάλος αριθμός ταλαντώσεων. Αλλά αν μιλάμε για μια τριφασική σύνδεση, τότε είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν έξι ημιαγωγοί στο κύκλωμα. Ακριβώς το ίδιο κύκλωμα στον ανορθωτή μιας γεννήτριας αυτοκινήτου, δεν υπάρχουν διαφορές. Το μόνο πράγμα που μπορεί να προστεθεί εδώ είναι τρεις πρόσθετες δίοδοι για προστασία από την αντίστροφη τάση.
Στοιχεία φίλτρου
Μετά τον ανορθωτή έρχεται το φίλτρο. Ο κύριος σκοπός του είναι να αποκόψει ολόκληρη τη μεταβλητή συνιστώσα του ανορθωμένου ρεύματος. Για μια πιο καθαρή εικόνα, πρέπει να σχεδιάσετε ένα ισοδύναμο κύκλωμα. Έτσι, το plus περνάει από το πηνίο. Και τότε ένας ηλεκτρολυτικός πυκνωτής συνδέεται μεταξύ συν και πλην. Αυτό είναι το ενδιαφέρον στο κύκλωμα αντικατάστασης. Εάν το πηνίο αντικατασταθεί από αντίδραση, τότε ο πυκνωτής, εάν υπάρχει,διαφορετικό ρεύμα μπορεί να είναι είτε αγωγός είτε διακοπή.
Όπως ειπώθηκε, η έξοδος του ανορθωτή είναι συνεχές ρεύμα. Και όταν εφαρμόζεται σε ηλεκτρολυτικό πυκνωτή, δεν συμβαίνει τίποτα, αφού ο τελευταίος είναι ανοιχτό κύκλωμα. Αλλά υπάρχει μια μικρή μεταβλητή στο ρεύμα. Και αν ρέει εναλλασσόμενο ρεύμα, τότε στο ισοδύναμο κύκλωμα, ο πυκνωτής γίνεται αγωγός. Ως εκ τούτου, υπάρχει ένα κλείσιμο του συν στο πλην. Αυτά τα συμπεράσματα συνάγονται σύμφωνα με τους νόμους του Kirchhoff, οι οποίοι είναι θεμελιώδεις στην ηλεκτρική μηχανική.
Μετατροπέας τρανζίστορ ισχύος
Και τώρα φτάσαμε στον πιο σημαντικό κόμβο - τον καταρράκτη τρανζίστορ. Έφτιαξαν έναν μετατροπέα - έναν μετατροπέα DC-σε-AC. Εάν φτιάχνετε έναν μετατροπέα συχνότητας για έναν ηλεκτροκινητήρα με τα χέρια σας, τότε συνιστάται η χρήση συγκροτημάτων τρανζίστορ IGBT, μπορείτε να τα βρείτε σε οποιοδήποτε κατάστημα ανταλλακτικών ραδιοφώνου. Επιπλέον, το κόστος όλων των εξαρτημάτων για την κατασκευή ενός μετατροπέα συχνότητας θα είναι δέκα φορές μικρότερο από την τιμή ενός τελικού προϊόντος, ακόμη και κατασκευασμένου στην Κίνα.
Δύο τρανζίστορ χρησιμοποιούνται για κάθε φάση. Περιλαμβάνονται μεταξύ συν και πλην, όπως φαίνεται στο διάγραμμα του άρθρου. Αλλά κάθε τρανζίστορ έχει ένα χαρακτηριστικό - μια έξοδο ελέγχου. Ανάλογα με το ποιο σήμα εφαρμόζεται σε αυτό, οι ιδιότητες του στοιχείου ημιαγωγού αλλάζουν. Επιπλέον, αυτό μπορεί να γίνει τόσο με τη βοήθεια χειροκίνητης μεταγωγής (για παράδειγμα, εφαρμόστε τάση στις απαραίτητες εξόδους ελέγχου με αρκετούς μικροδιακόπτες), όσο και με αυτόματη. Αυτό είναι περίπουτο τελευταίο και θα συζητηθεί περαιτέρω.
Σχέδιο ελέγχου
Και αν η σύνδεση του μετατροπέα συχνότητας με τον ηλεκτροκινητήρα είναι απλή, πρέπει απλώς να συνδέσετε τους αντίστοιχους ακροδέκτες, τότε όλα είναι πολύ πιο περίπλοκα με το κύκλωμα ελέγχου. Το θέμα είναι ότι υπάρχει ανάγκη προγραμματισμού της συσκευής για να επιτευχθούν οι μέγιστες δυνατές ρυθμίσεις από αυτήν. Στην καρδιά βρίσκεται ένας μικροελεγκτής, στον οποίο συνδέονται αναγνώστες και ενεργοποιητές. Επομένως, είναι απαραίτητο να υπάρχουν μετασχηματιστές ρεύματος που θα παρακολουθούν συνεχώς την ισχύ που καταναλώνει ο ηλεκτροκινητήρας. Και σε περίπτωση υπέρβασης, ο μετατροπέας συχνότητας θα πρέπει να απενεργοποιηθεί.
Σύνδεση του κυκλώματος ελέγχου
Επιπλέον, παρέχεται προστασία από υπερθέρμανση. Οι έξοδοι ελέγχου των τρανζίστορ IGBT συνδέονται στην έξοδο του μικροελεγκτή χρησιμοποιώντας μια αντίστοιχη συσκευή (συγκρότημα Darlington). Επιπλέον, είναι απαραίτητο να ελέγχετε οπτικά τις παραμέτρους, επομένως πρέπει να συμπεριλάβετε μια οθόνη LED στο κύκλωμα. Από τους αναγνώστες, πρέπει να προσθέσετε κουμπιά που θα σας επιτρέψουν να κάνετε εναλλαγή μεταξύ των λειτουργιών προγραμματισμού, καθώς και μια μεταβλητή αντίσταση, περιστρέφοντάς την, αλλάζει η ταχύτητα περιστροφής του ρότορα του ηλεκτροκινητήρα.
Συμπέρασμα
Θα ήθελα να σημειώσω ότι μπορείτε επίσης να φτιάξετε τον δικό σας μετατροπέα συχνότητας για έναν ηλεκτρικό κινητήρα, η τιμή του τελικού προϊόντος ξεκινά από 5000 ρούβλια. Και αυτό είναι για ηλεκτροκινητήρες των οποίων η ισχύς δεν υπερβαίνει τα 0,75 kW. Εάν πρέπει να διαχειριστείτε περισσότεραισχυρός δίσκος, θα χρειαστείτε ένα πιο ακριβό chastotnik. Για χρήση στην καθημερινή ζωή, το σχήμα που συζητείται παρακάτω είναι αρκετό. Ο λόγος είναι ότι δεν υπάρχει ανάγκη για μεγάλο αριθμό λειτουργιών και ρυθμίσεων, το πιο σημαντικό είναι η δυνατότητα αλλαγής της ταχύτητας του ρότορα.
