Tento článok sa bude zaoberať frekvenčným meničom pre elektromotor, princípom jeho činnosti a hlavnými komponentmi. Hlavný dôraz sa bude klásť na teóriu, aby ste pochopili princíp fungovania frekvenčného meniča a dokázali ho ďalej navrhovať a vyrábať vlastnými rukami. Najprv však potrebujete malý úvodný kurz, ktorý vám povie, čo je to frekvenčný menič a na aké účely je potrebný.
Funkcie meniča
Leví podiel v tomto odvetví majú asynchrónne motory. A vždy bolo ťažké ich spravovať, pretože majú konštantnú rýchlosť rotora a zmena vstupného napätia sa ukazuje ako veľmi náročná a niekedy dokonca nemožná. Ale frekvenčný menič úplne zmení obraz. A ak sa predtým na zmenu rýchlosti dopravníka používali napríklad rôzne prevodovky, dnes stačí použiť jedno elektronické zariadenie.
Okrem toho vám chastotniki umožňujú získať nielen možnosť meniť parametre pohonu, ale aj niekoľko ďalších stupňov ochrany. Nie sú potrebné elektromagnetické štartéry a niekedyna zabezpečenie normálnej prevádzky indukčného motora nie je ani potrebné mať trojfázovú sieť. Všetky tieto povinnosti spojené so zapínaním a zapínaním elektrického pohonu sa prenášajú na frekvenčný menič. Umožňuje meniť fázy na výstupe, frekvenciu prúdu (a tým pádom aj otáčky rotora), upravovať rozbeh a brzdenie a realizovať môžete aj mnoho ďalších funkcií. Všetko závisí od mikrokontroléra použitého v riadiacom obvode.
Princíp fungovania
Výroba frekvenčného meniča pre elektromotor vlastnými rukami, ktorého schéma je uvedená v článku, je pomerne jednoduchá. Umožňuje previesť jednu fázu na tri. Preto je možné v každodennom živote používať asynchrónny elektromotor. Zároveň sa nestratí jeho účinnosť a výkon. Koniec koncov, viete, že keď zapnete motor v sieti s jednou fázou, tieto parametre klesnú takmer o polovicu. A je to všetko o niekoľkých transformáciách napätia dodávaného na vstup zariadenia.
Usmerňovacia jednotka je prvá v schéme. Podrobnejšie sa o tom bude diskutovať nižšie. Po prefiltrovaní usmerneného napätia. A na vstup meniča sa privádza čistý jednosmerný prúd. Premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd s požadovaným počtom fáz. Táto kaskáda môže byť podrobená úpravám. Pozostáva z polovodičov, ku ktorým je pripojený riadiaci obvod na mikrokontroléri. Ale teraz o všetkých uzloch podrobnejšie.
Usmerňovacia jednotka
Môže byť dvoch typov – jedno- a trojfázové. Prvý typ usmerňovača je možné použiť v akejkoľvek sieti. Ak máte trojfázový, tak stačí zapojiť do jedného. Okruh chastotnik pre elektromotor nie je úplný bez usmerňovacej jednotky. Keďže je rozdiel v počte fáz, znamená to, že je potrebné použiť určitý počet polovodičových diód. Ak hovoríme o frekvenčných meničoch, ktoré sú napájané jednou fázou, potom je potrebný štvordiódový usmerňovač. Sú premostené.
Umožňuje vám znížiť rozdiel medzi hodnotou napätia na vstupe a výstupe. Samozrejme je možné použiť aj polvlnový obvod, ktorý je však neefektívny a dochádza k veľkému množstvu kmitov. Ale ak hovoríme o trojfázovom zapojení, potom je potrebné v obvode použiť šesť polovodičov. Presne rovnaký obvod v usmerňovači generátora automobilu, neexistujú žiadne rozdiely. Jediné, čo sa sem dá pridať, sú tri dodatočné diódy na ochranu proti spätnému napätiu.
Prvky filtra
Po usmerňovači nasleduje filter. Jeho hlavným účelom je odrezať celú variabilnú zložku usmerneného prúdu. Pre jasnejší obraz musíte zostaviť ekvivalentný obvod. Takže plus ide cez cievku. A potom je medzi plus a mínus zapojený elektrolytický kondenzátor. Práve to je na náhradnom okruhu zaujímavé. Ak je cievka nahradená reaktanciou, potom kondenzátor, ak je prítomný,iný prúd môže byť buď vodič alebo prerušenie.
Ako už bolo povedané, výstupom usmerňovača je jednosmerný prúd. A keď sa aplikuje na elektrolytický kondenzátor, nič sa nestane, pretože ten je otvorený okruh. V prúde je však malá premenná. A ak preteká striedavý prúd, potom v ekvivalentnom obvode sa kondenzátor stane vodičom. Preto je uzavretie plus mínus. Tieto závery sa robia podľa Kirchhoffových zákonov, ktoré sú v elektrotechnike zásadné.
Výkonový tranzistorový invertor
A teraz sme dosiahli najdôležitejší uzol – tranzistorovú kaskádu. Vyrobili invertor – menič jednosmerného prúdu na striedavý prúd. Ak vyrábate frekvenčný menič pre elektromotor vlastnými rukami, potom sa odporúča použiť zostavy tranzistorov IGBT, nájdete ich v akomkoľvek obchode s rádiovými dielmi. Navyše náklady na všetky komponenty na výrobu frekvenčného meniča budú desaťkrát nižšie ako cena hotového výrobku, dokonca vyrobeného v Číne.
Pre každú fázu sa používajú dva tranzistory. Sú zahrnuté medzi plus a mínus, ako je znázornené na diagrame v článku. Ale každý tranzistor má vlastnosť - riadiaci výstup. V závislosti od toho, ktorý signál je naň privedený, sa menia vlastnosti polovodičového prvku. Okrem toho sa to dá urobiť pomocou manuálneho prepínania (napríklad pomocou niekoľkých mikrospínačov priviesť napätie na potrebné riadiace výstupy) a automaticky. To je asidruhý a bude sa o ňom ďalej diskutovať.
Kontrolná schéma
A ak je pripojenie frekvenčného meniča k elektromotoru jednoduché, stačí pripojiť zodpovedajúce svorky, potom je všetko oveľa komplikovanejšie s riadiacim obvodom. Ide o to, že je potrebné naprogramovať zariadenie, aby sa z neho dosiahli maximálne možné úpravy. Srdcom je mikrokontrolér, ku ktorému sú pripojené čítačky a akčné členy. Preto je potrebné mať transformátory prúdu, ktoré budú neustále monitorovať výkon spotrebovaný elektrickým pohonom. A v prípade prekročenia by sa mal frekvenčný menič vypnúť.
Pripojenie riadiaceho okruhu
Okrem toho je zabezpečená ochrana proti prehriatiu. Riadiace výstupy IGBT tranzistorov sú pripojené k výstupu mikrokontroléra pomocou párovacieho zariadenia (zostava Darlington). Okrem toho je potrebné vizuálne kontrolovať parametre, takže do obvodu musíte zaradiť LED displej. Z čítačiek treba pridať tlačidlá, ktoré umožnia prepínanie medzi programovacími režimami a tiež premenlivý odpor, jeho otáčaním sa mení rýchlosť otáčania rotora elektromotora.
Záver
Chcel by som poznamenať, že si môžete vyrobiť aj vlastný frekvenčný menič pre elektromotor, cena hotového výrobku začína od 5 000 rubľov. A to pre elektromotory, ktorých výkon nepresahuje 0,75 kW. Ak potrebujete spravovať viacvýkonný pohon, budeš potrebovať drahší chastotnik. Na použitie v každodennom živote postačuje schéma uvedená nižšie. Dôvodom je, že nie je potrebné veľké množstvo funkcií a nastavení, najdôležitejšia je možnosť meniť otáčky rotora.
