• Frekvenční měnič pro práci s asynchronním motorem. Účel a princip činnosti frekvenčního měniče pro asynchronní motory

    Pro přehlednost lze schéma rozdělit do tří složek nebo tří vzájemně propojených bloků:

    1. Usměrňovač.

    2. Filtr, jehož účelem je vyhlazení výstupního napětí.

    3. Invertor, který je vlastně zodpovědný za produkci požadované frekvence.

    Jeho použití poskytuje výrazné snížení startovacího proudu při zapnutí zařízení, což výrazně prodlužuje životnost motoru a zařízení, kde je tento motor používán. Přirozeně, že se tímto způsobem zbavíme vysokých hodnot startovacího proudu, je také možné ušetřit elektřinu, která byla ztracena dříve při spuštění zařízení. A to platí zejména v podmínkách, kde je zajištěno časté spouštění a zastavování zařízení.

    Rýže. 2. Komponenty frekvenčního měniče

    Moderní zakoupené invertory jsou široce používány v takových oblastech, jako je výroba, zásobování vodou, energetika, zemědělství a komunální služby, v elektronice a v automatických linkách a komplexech.

    Náklady na značkový frekvenční měnič jsou příliš vysoké na to, abyste mohli studovat jeho pracovní procesy nebo jej používat v každodenním životě nebo v domácí dílně. Proto se v takových situacích často používají domácí chastotniki.

    Sestavení zařízení

    Stojí za to věnovat pozornost skutečnosti, že doma se velmi nedoporučuje používat motory určené pro výkon větší než 1 kW. To jsou vlastnosti domácí sítě.

    S potřebným motorem budete muset nejprve propojit jeho vinutí k sobě "trojúhelníkem".

    Rýže. 3. Třífázový motor

    Rýže. 4. Trojúhelníkové spojení

    Schéma samotného frekvenčního měniče.

    Rýže. 6. Schéma frekvenčního měniče

    Napájení je zajištěno ze zdroje 27 V DC. Může to být buď nastavitelný zdroj nebo samostatně vyrobený zdroj určený pro dané napětí. Schéma zapojení motoru;

    Rýže. 7. Schéma zapojení motoru

    Obvod je jednoduchý a osvědčený a neobsahuje součástky, které by bylo obtížné koupit. Ale bohužel to není bez chyb a je vhodné pro použití pouze v každodenním životě.
    Složitější obvod k sestavení, ale také efektivnější, je uveden níže.

    Rýže. 8. Schéma zapojení motoru

    V tuto chvíli je to nejdiskutovanější obvod frekvenčního měniče, který můžete udělat sami. Firmware mikrokontroléru je na tematických fórech mnoho. Budete potřebovat nejen schopnost kvalifikovaně pájet, ale také flashovat mikrokontroléry.

    Rýže. 9. PCB

    Budete potřebovat spolehlivý zdroj 24 V. Navrhuje se také vyrobit si to sami podle schématu.

    Rýže. 10. Napájecí obvod

    Zařízení lze samozřejmě zakoupit již hotové. Jsou značkové nebo vyrobené lidovými řemeslníky, kteří mají kladná doporučení.

    Výkonné asynchronní elektromotory mají pro moderní průmysl velký význam. Pro realizaci jejich plynulého rozběhu se používají frekvenční měniče - malá zařízení, která řídí hodnotu rozběhových proudů a někdy umožňují měnit rychlost otáčení.

    Proč potřebujete frekvenční měnič

    Asynchronní motor výkonem a výkonem výrazně předčí ostatní typy elektrických strojů, ale není bez charakteristických nedostatků. Takže například pro řízení rychlosti otáčení rotoru musí být zařízení vybaveno dalšími prvky. Totéž je se startováním - startovací proud asynchronního motoru překročí jmenovitou hodnotu 5-7krát. Z tohoto důvodu dochází k dalším rázovým zatížením, ztrátám výkonu, což dohromady pouze snižuje životnost jednotky.

    K vyřešení těchto problémů byla v důsledku vytrvalého výzkumu vytvořena třída speciálních zařízení určených pro automatické elektronické řízení startovacích proudů - frekvenčních měničů.

    Frekvenční měnič pro elektromotor snižuje velikost rozběhových proudů 4-5krát a provádí nejen plynulý rozběh, ale také ovládá rotor úpravou napětí a frekvence. Používání zařízení má další výhody:

    umožňuje ušetřit až 50 % elektrické energie při spuštění;
    poskytuje zpětnou vazbu sousedním pohonům.

    Ve skutečnosti se nejedná o měnič, ale o generátor třífázového napětí požadované velikosti a frekvence.

    Princip činnosti

    Srdcem frekvenčního měniče je střídač s dvojitou konverzí. Princip jeho práce je následující:

    • nejprve vstupní proměnná aktuální sinusového typu s napětím 380 nebo 220 voltů prochází diodovým můstkem a se narovná;
    • poté přiveden do skupiny kondenzátorů pro vyhlazování a filtrování;
    • poté je proud přenášen do řídicích mikroobvodů a můstkových spínačů z tranzistorů IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT), které se z nich tvoří třífázová sekvence šířky pulzu s danými parametry;
    • na výstupu se generované pravoúhlé impulsy vlivem indukčnosti vinutí převádějí na sinusové napětí.

    Následující schéma ukazuje princip činnosti frekvenčního měniče asynchronního elektromotoru.

    Jak si vybrat

    Pro výrobce frekvenčních měničů a dalších elektronických zařízení je hlavním nástrojem k dobývání trhu cena. Aby jej snížili, vytvářejí zařízení s minimální sadou funkcí. V souladu s tím platí, že čím je konkrétní model univerzálnější, tím vyšší je jeho cena. Pro nás je to velmi důležité, protože pro efektivní a dlouhodobý provoz motoru může být vyžadován měnič s určitými funkcemi. Pojďme se podívat na hlavní kritéria, kterým byste měli věnovat pozornost.

    Řízení

    Podle způsobu řízení se frekvenční měniče dělí na vektorové a skalární. První jsou dnes mnohem běžnější, ale ve srovnání s těmi druhými mají vyšší cenu. Výhodou vektorového řízení je vysoká přesnost řízení. Skalární ovládání je velmi jednoduché, umí pouze udržovat poměr výstupního napětí a frekvence na dané hodnotě. Je vhodné nainstalovat takový měnič na malé zařízení bez vysokého zatížení motoru, například ventilátoru.

    Napájení

    Samozřejmě čím vyšší je tato hodnota, tím lépe. Mimochodem, v této věci nejsou čísla tak důležitá. Věnujte větší pozornost výrobci - čím více „souvisí“ vaše zařízení, tím efektivněji bude fungovat. Použití více měničů stejné značky navíc podporuje princip zaměnitelnosti a snadné údržby. Zamyslete se nad dostupností vhodného servisního střediska ve vašem městě.

    Síťové napětí

    V tomto případě platí stejný princip jako v předchozí části – čím širší rozsah provozního napětí, tím lépe pro nás. Domácí elektrické sítě jsou bohužel špatně obeznámeny s pojmem „standard“, proto je lepší zařízení co nejvíce chránit před možnými pády. Pokles napětí pravděpodobně nepovede k vážným následkům (převodník se s největší pravděpodobností jen vypne), ale velký nárůst je nebezpečný - může poškodit zařízení v důsledku výbuchu kondenzátorů elektrolytické sítě.

    Rozsah řízení frekvence

    V tomto případě byste se měli spolehnout pouze na požadavky výroby a konkrétních zařízení. Takže například u zařízení jako jsou brusky je důležitá hodnota maximální frekvence (od 1000 Hz). Norma pro spodní hranici je poměr 1 ku 10 ve vztahu k horní. V praxi se nejčastěji používají převodníky s rozsahem 10 až 100 Hz. Všimněte si, že pouze modely s vektorovým řízením invertorů mají široký rozsah nastavení.

    Ovládací vstupy

    Diskrétní vstupy jsou určeny pro přenos řídicích povelů v měničích. Používají se k nastartování motoru, zastavení, brzdění, zpětnému chodu atd. Analogové vstupy se používají pro signály zpětné vazby, které monitorují a nastavují měnič přímo během provozu. A digitální se používají k přenosu vysokofrekvenčních signálů generovaných kodéry (snímače úhlu natočení).

    Ve skutečnosti platí, že čím více vstupů, tím lépe, ale jejich velké množství nejen znesnadňuje nastavení zařízení, ale také zvyšuje jeho cenu.

    Počet výstupních signálů

    Diskrétní výstupy převodníku jsou nutné pro výstup signálů, které hlásí problémy, jako je přehřátí zařízení, odchylka vstupního napětí od normy, nehoda, chyba atd. Analogové výstupy jsou nezbytné pro přenos zpětné vazby ve složitých systémech. Princip výběru je stejný: hledejte rovnováhu mezi počtem signálů a cenou zařízení.

    Řídící sběrnice

    Při hledání vhodné řídicí sběrnice pomůže schéma zapojení frekvenčního měniče - počet výstupů a vstupů by měl být minimálně stejný, ale je lepší kupovat sběrnici s malou rezervou - značně vám to usnadní další zlepšování zařízení.

    Přetížitelnost

    Za normální se považuje, pokud je výkon frekvenčního měniče o 10–15 % vyšší než výkon motoru. Proud by měl být také o něco vyšší než jmenovitý výkon motoru. Takový výběr "od oka" se však doporučuje pouze v případě, kdy k motoru neexistuje potřebná technická dokumentace. Pokud je k dispozici, pečlivě si přečtěte požadavky a vyberte vhodný převodník. Pokud jsou důležitá rázová zatížení, měl by být špičkový proud měniče o 10 % vyšší než specifikovaná hodnota.

    Vlastní montáž

    Navzdory skutečnosti, že nákup spolehlivého a odolného frekvenčního měniče je prioritní možností, lze takové zařízení sestavit ručně. Na celosvětovém webu je více než jedno schéma a návod, jak to udělat. Vlastně montáž svépomocí může být skvělou alternativou v situaci, kdy je potřeba převodník pro malé domácí zařízení. Domácí zařízení zvládne své úkoly o nic horší než zakoupené, ale bude stát mnohem méně. Pokusy o vytvoření vhodného měniče pro provoz výkonných asynchronních motorů je ale lepší zanechat - zde, ať se budete snažit sebevíc, v účinnosti a kvalitě nepřekonáte profesionální zařízení.


    Pojďme se tedy blíže podívat na to, jak sestavit frekvenční měnič pro asynchronní motor vlastníma rukama. Upozorňujeme, že parametry jednofázové domácí elektrické sítě umožňují v tomto případě použití motoru s výkonem nejvýše 1 kW.

      1. Pro provoz motoru potřebujeme schéma zapojení pro vinutí „trojúhelníku“. Chcete-li to provést, musíte propojit výstupy vinutí navzájem sériově, dodržujte princip „výstupu jednoho vinutí na vstup druhého“.




    1. Abychom mohli navrhnout převodník vlastníma rukama, potřebujeme následující komponenty:
      • jakýkoli mikrokontrolér podobný AT90PWM3B;
      • třífázový můstkový ovladač (podobný IR2135);
      • 6 tranzistorů IRG4BC30W;
      • 6 tlačítek;
      • indikátor.
    2. Konstrukce zařízení, které vytváříme, zahrnuje dvě desky, z nichž na jedné je ovladač, napájecí zdroj, vstupní svorky a tranzistory a na druhé - indikátor a mikrokontrolér. Pro vzájemné propojení desek používáme flexibilní kabel.
    3. K sestavení frekvenčního měniče musíte použít spínaný zdroj. Můžete použít hotové zařízení nebo jej sestavit sami (tento proces nebudeme popisovat - toto je téma pro samostatný článek).
    4. Pro řízení chodu motoru je nutné přivádět externí řídící proud, nicméně můžeme použít čip IL300 s lineárním oddělováním.
      obraz
    5. Tranzistory a diodový můstek jsou instalovány na společném radiátoru.
    6. Optočleny OS2-4 se používají k duplikování ovládacích tlačítek.
    7. Instalace transformátoru na jednofázový frekvenční měnič pro malý motor není nezbytným krokem. Vystačíte si s proudovým bočníkem o průřezu vodiče 0,5 mm a zapojíte k němu zesilovač DA-1 (mimochodem poslouží i k měření napětí).
    8. V našem případě sestavujeme převodník pro asynchronní motor o výkonu 400 W vlastníma rukama, takže nebudeme instalovat teplotní senzor - bez něj je obvod poměrně komplikovaný.
    9. Na konci montáže je nutné tlačítka izolovat plastovými tlačítky. Tlačítka jsou ovládána optočlenem.

    Upozorňujeme, že při použití dlouhých vodičů je nutné nasadit na ně kroužky pro potlačení hluku.

    Umožňuje nastavit otáčení motoru ve frekvenčním rozsahu 1:40.

    Připojení a nastavení

    Pro připojení frekvenčního měniče obecné schéma zapojení asynchronního motoru. V obvodu je měnič umístěn bezprostředně za diferenciálním strojem, navrženým pro proud rovný jmenovité hodnotě motoru. Při instalaci převodníku do třífázové sítě musíte použít třífázový stroj se společnou pákou. To umožňuje v případě přetížení jedné z fází okamžitě vypnout veškeré napájení. Hodnota vypnutí musí být zvolena podle proudu jedné fáze motoru. A v situaci, kdy je frekvenční měnič instalován v síti s jednofázovým proudem, je vhodné použít automatický stroj určený pro trojfázovou hodnotu. Tak či onak, instalace zařízení musí být provedena ručně, bez "řezání" do mezery "nula" a uzemnění.

    Nastavení měniče ve skutečnosti spočívá ve výběru schématu připojení fázových vodičů ke svorkám na elektromotoru, ale často záleží na tom, k jakému typu sítě jsou připojeny. U třífázových elektrických sítí ve výrobních zařízeních je motor spojen s "hvězdou" - toto schéma zajišťuje paralelní připojení vodičů vinutí. Pro domácí jednofázové sítě s napětím 220V se používá obvod „trojúhelník“ (je třeba mít na paměti, že výstupní proud by neměl překročit jmenovitou hodnotu o více než 50%).

    Ovládací panel by měl být umístěn na libovolném místě, které je pro použití nejvhodnější. Schéma jeho zapojení je uvedeno v technické dokumentaci k frekvenčnímu měniči. Před instalací a před připojením napájení musí být páka nastavena do polohy vypnuto. Po přesunutí páčky do polohy zapnuto by se měla rozsvítit příslušná kontrolka. Ve výchozím nastavení zařízení spustíte stisknutím tlačítka "RUN". Chcete-li postupně zvyšovat otáčky motoru, pomalu otáčejte ovládacím knoflíkem. Pro zpětné otáčení přepněte režim pomocí tlačítka zpětného chodu. Nyní můžete nastavit rukojeť do polohy, která nastavuje požadovanou rychlost otáčení. Upozorňujeme, že na ovládacích panelech některých frekvenčních měničů je místo mechanických otáček uvedena frekvence napájecího napětí.

    Chcete-li maximalizovat životnost střídače, snažte se dodržovat následující pokyny pro údržbu:

    • Je nutné neustále čistit vnitřní čištění zařízení od usazeného prachu. Počítejte s tím, že kvůli svému zhutnění si vysavač s takovým úkolem vždy neporadí – mnohem snazší je prach vyfoukat malým kompresorem.
    • Pravidelně kontrolujte součásti obvodu a včas je vyměňte. Pamatujte, že všechny prvky mají různou životnost: chladicí ventilátory jsou dimenzovány na 2-3 roky, elektrolytické kondenzátory jsou dimenzovány na 5 a pojistky jsou 10. Vnitřní kabely zařízení by měly být vyměněny přibližně každých 6 let.
    • Princip včasné reakce by měl být aplikován i na důsledky periodického zahřívání částí zařízení. Kvůli tomu tepelná pasta vysychá, což také vede k selhání kondenzátorů. Zkuste jej měnit častěji než jednou za 3 roky.

    Pozornost věnovaná vnějším podmínkám, ve kterých je frekvenční měnič instalován, také umožňuje výrazně prodloužit jeho životnost. Mělo by to být dobře větrané místo, žádné přímé sluneční světlo, žádné hořlavé kapaliny a materiály v těsné blízkosti, žádné úlomky, kovové a dřevěné třísky, prach, kapky oleje, vibrace, domácí zvířata, myši, švábi… Instalační plocha musí být rovná a udržitelná . V některých případech byste měli věnovat pozornost umístění snímače vzhledem k hladině moře - s každých 100 metrů nadmořské výšky se může okolní teplota snížit o 0,5˚C oproti normě (-10˚C - + 45˚C ).

    V současné době se asynchronní motor stal hlavním zařízením většiny elektrických pohonů. Stále častěji se k jeho ovládání používá – střídač s PWM regulací. Takové ovládání poskytuje mnoho výhod, ale také vytváří určité problémy při výběru určitých technických řešení. Pokusme se jim porozumět podrobněji.

    Zařízení frekvenčního měniče

    Vývoj a výroba široké škály vysokovýkonových vysokonapěťových tranzistorových modulů IGBT umožnily realizovat vícefázové výkonové spínače řízené přímo digitálními signály. Programovatelné výpočetní prostředky umožnily tvořit číselné sekvence na vstupech spínačů, které poskytují signály. Vývoj a masová výroba jednočipových mikrokontrolérů s velkými výpočetními prostředky umožnila přechod na servopohony s digitálními ovladači.

    Výkonové frekvenční měniče jsou zpravidla realizovány podle obvodu obsahujícího usměrňovač na výkonových diodách nebo tranzistorech a invertor (řízený spínač) na IGBT tranzistorech bočních diodami (obr. 1).


    Rýže. 1. Schéma frekvenčního měniče

    Vstupní stupeň usměrňuje přiváděné sinusové síťové napětí, které po vyhlazení pomocí indukčně-kapacitního filtru slouží jako zdroj napájení pro řízený měnič, který působením digitálních řídicích povelů generuje signál c, který generuje sinusový proudy ve vinutí statoru s parametry, které poskytují požadovaný režim provozu elektromotoru.

    Digitální řízení výkonového měniče se provádí pomocí hardwaru a softwaru mikroprocesoru odpovídajících úlohám. Výpočetní zařízení v reálném čase generuje řídicí signály pro 52 modulů a zpracovává také signály z měřicích systémů, které řídí chod pohonu.

    Napájecí zařízení a řídicí výpočetní nástroje jsou kombinovány jako součást konstrukčně navrženého průmyslového produktu zvaného frekvenční měnič.

    V průmyslových zařízeních se používají dva hlavní typy frekvenčních měničů:

      proprietární konvertory pro konkrétní typy zařízení.

      univerzální frekvenční měniče jsou určeny pro víceúčelové řízení provozu IM v uživatelsky definovaných režimech.

    Nastavení a ovládání provozních režimů frekvenčního měniče lze provádět pomocí ovládacího panelu, vybaveného obrazovkou pro zobrazení zadávaných informací. V jednoduché verzi skalárního řízení frekvence můžete využít sadu jednoduchých logických funkcí, které jsou dostupné v továrním nastavení regulátoru a vestavěného PID regulátoru.

    Pro implementaci složitějších režimů řízení pomocí signálů ze zpětnovazebních senzorů je nutné vyvinout strukturu ACS a algoritmus, který by měl být naprogramován pomocí připojeného externího počítače.

    Většina výrobců vyrábí řadu frekvenčních měničů, které se liší vstupními a výstupními elektrickými charakteristikami, výkonem, konstrukcí a dalšími parametry. Pro připojení k externímu zařízení (síť, motor) lze použít další externí prvky: magnetické spouštěče, transformátory, tlumivky.

    Typy řídicích signálů

    Je třeba rozlišovat mezi různými typy signálů a pro každý použít samostatný kabel. Různé typy signálů se mohou navzájem ovlivňovat. V praxi je toto oddělení běžné, např. kabel z lze připojit přímo k frekvenčnímu měniči.


    Rýže. 2. Příklad zapojení silových obvodů a řídicích obvodů frekvenčního měniče

    Lze rozlišit následující typy signálů:

      analogové - napěťové nebo proudové signály (0 ... 10 V, 0 / 4 ... 20 mA), jejichž hodnota se mění pomalu nebo zřídka, obvykle se jedná o řídicí nebo měřicí signály;

      diskrétní napěťové nebo proudové signály (0...10 V, 0/4...20 mA), které mohou nabývat pouze dvou zřídka se měnících hodnot (vysoké nebo nízké);

      digitální (datové) - napěťové signály (0 ... 5 V, 0 ... 10 V), které se rychle a vysokofrekvenčně mění, obvykle se jedná o signály portů RS232, RS485 atd .;

      relé - kontakty relé (0 ... 220 V AC) mohou spínat indukční proudy v závislosti na připojené zátěži (externí relé, svítilny, ventily, brzdová zařízení atd.).

    Volba výkonu frekvenčního měniče

    Při volbě výkonu frekvenčního měniče je nutné vycházet nejen z výkonu elektromotoru, ale také ze jmenovitých proudů a napětí měniče a motoru. Faktem je, že udávaný výkon frekvenčního měniče se vztahuje pouze na jeho provoz se standardním 4-pólovým asynchronním elektromotorem ve standardní aplikaci.

    Skutečné pohony mají mnoho aspektů, které mohou vést ke zvýšení proudového zatížení pohonu, například při spouštění. Obecně platí, že použití frekvenčního měniče umožňuje snížit proudové a mechanické zatížení díky měkkému rozběhu. Například startovací proud se sníží z 600 % na 100-150 % jmenovitého proudu.

    Provoz pohonu se sníženou rychlostí

    Je třeba pamatovat na to, že ačkoliv frekvenční měnič dokáže bez problémů zajistit regulaci otáček 10:1, při chodu motoru v nízkých otáčkách nemusí výkon vlastního ventilátoru stačit. Je nutné sledovat teplotu motoru a zajistit nucenou ventilaci.

    Elektromagnetická kompatibilita

    Protože je frekvenční měnič výkonným zdrojem vysokofrekvenčních harmonických, je nutné pro připojení motorů použít stíněný kabel o minimální délce. Položení takového kabelu musí být provedeno ve vzdálenosti nejméně 100 mm od ostatních kabelů. To minimalizuje rušení. Pokud potřebujete křížit kabely, pak se průsečík provádí pod úhlem 90 stupňů.

    Poháněno nouzovým generátorem

    Měkký start, který zajišťuje frekvenční měnič, umožňuje snížit požadovaný výkon generátoru. Vzhledem k tomu, že při takovém spuštění se proud sníží 4-6krát, lze výkon generátoru snížit stejným počtemkrát. Ale přesto musí být mezi generátor a měnič instalován stykač ovládaný z reléového výstupu frekvenčního měniče. To chrání frekvenční měnič před nebezpečným přepětím.

    Napájení třífázového měniče z jednofázové sítě

    Třífázové měniče kmitočtu lze napájet z jednofázové sítě, jejich výstupní proud však nesmí překročit 50 % jmenovitého.

    Úspora energie a peněz

    K úsporám dochází z několika důvodů. Jednak kvůli růstu na 0,98, tzn. Maximální výkon se spotřebuje na užitečnou práci, minimum se vyplýtvá. Za druhé, koeficient blízký tomuto je získán ve všech provozních režimech motoru.

    Bez frekvenčního měniče mají asynchronní motory při nízké zátěži kosinus phi 0,3-0,4. Do třetice není potřeba žádné dodatečné mechanické seřizování (klapky, plyn, ventily, brzdy atd.), vše probíhá elektronicky. S takovým ovládacím zařízením mohou úspory dosáhnout 50 %.

    Synchronizace více zařízení

    Díky přídavným řídicím vstupům frekvenčního měniče můžete synchronizovat procesy na dopravníku nebo nastavit poměr změn některých hodnot v závislosti na jiných. Například nastavte rychlost otáčení vřetena stroje v závislosti na rychlosti posuvu frézy. Proces bude optimalizován jako se zvyšujícím se zatížením frézy se posuv sníží a naopak.

    Ochrana sítě proti vyšším harmonickým

    Pro dodatečnou ochranu se kromě krátkých stíněných kabelů používají síťové tlumivky a bočníkové kondenzátory. , dále omezuje zapínací proud při zapnutí.

    Správná volba třídy ochrany

    Spolehlivý odvod tepla je nezbytný pro bezproblémový provoz frekvenčního měniče. Pokud používáte vysoké třídy ochrany, jako je IP 54 a vyšší, pak je obtížné nebo nákladné dosáhnout takového odvodu tepla. Proto je možné použít samostatnou skříň s vysokou třídou ochrany, kam umístit moduly s nižší třídou a provést generální ventilaci a chlazení.

    Paralelní připojení elektromotorů k jednomu frekvenčnímu měniči

    Za účelem snížení nákladů lze jeden frekvenční měnič použít k řízení několika elektromotorů. Jeho výkon musí být zvolen s rezervou 10-15% z celkového výkonu všech elektromotorů. V tomto případě je nutné minimalizovat délky motorových kabelů a je velmi žádoucí instalovat motorovou tlumivku.

    Většina frekvenčních měničů neumožňuje vypínání nebo spojování motorů se stykači za chodu frekvenčního měniče. To se provádí pouze pomocí příkazu zastavení pohonu.

    Nastavení funkce ovládání

    Pro získání maximálního výkonu elektropohonu, jako jsou: účiník, účinnost, přetížitelnost, plynulost regulace, životnost, je nutné zvolit správný poměr mezi změnou pracovní frekvence a napětím na výstupu el. frekvenční měnič.

    Funkce změny napětí závisí na povaze zatěžovacího momentu. Při konstantním momentu musí být napětí statoru motoru řízeno úměrně frekvenci (skalární regulace U/F = konst). U ventilátoru je například jiný poměr U/F*F = konst. Zvýšíme-li frekvenci 2x, pak je třeba zvýšit napětí o 4 (vektorová regulace). Existují pohony se složitějšími řídicími funkcemi.

    Výhody použití pohonu s proměnnou rychlostí s frekvenčním měničem

    Kromě zvýšení účinnosti a úspory energie vám takový elektrický pohon umožňuje získat nové kvality ovládání. To se projevuje odmítnutím dalších mechanických zařízení, která vytvářejí ztráty a snižují spolehlivost systémů: brzdy, tlumiče, škrticí klapky, šoupátka, regulační ventily atd. Brzdění může být například prováděno zpětným otáčením elektromagnetického pole ve statoru elektromotoru. Změnou pouze funkčního vztahu mezi frekvencí a napětím získáme jiný pohon, aniž bychom cokoli měnili v mechanice.

    Čtení dokumentace

    Je třeba poznamenat, že ačkoli jsou frekvenční měniče navzájem podobné a po zvládnutí jednoho, je snadné pochopit druhý, přesto je nutné pečlivě číst dokumentaci. Někteří výrobci uvalují na používání svých výrobků omezení, a pokud je poruší, vyřazují výrobky ze záruky.

    Obsah:

    Třífázové asynchronní motory se v průmyslu a dalších oblastech lidského života a činnosti používají již dlouhou dobu. Mezi všemi fázemi pracovního postupu je největší pozornost věnována zajištění plynulého rozběhu a brzdění agregátu. Pro splnění této podmínky je nutné použít frekvenční měnič pro třífázový elektromotor. Kromě svého hlavního názvu - frekvenční měnič je také známý jako invertor, frekvenční měnič nebo střídavý frekvenční měnič.

    Hlavní funkcí frekvenčního měniče je řízení rychlosti otáčení asynchronních motorů, pomocí kterých se elektrická energie přeměňuje na mechanickou energii. Počáteční pohyb se transformuje do dalších druhů pohybů nutných k provedení konkrétní technologické operace. Použití frekvenčních měničů umožňuje dosáhnout účinnosti elektromotoru až 98 %.

    Zařízení a princip činnosti měniče

    Frekvenční měnič reguluje rychlost otáčení třífázových elektromotorů asynchronního typu. Rotace získaná působením elektřiny se přeměňuje na mechanický pohyb pomocí speciálních hnacích zařízení. Rychlost otáčení lze ovládat i jinými zařízeními. Všechny však mají vážné nevýhody ve formě vysokých nákladů, složitého designu a nízké kvality. Rozsah nastavení takových zařízení je navíc pro běžný provoz zcela nedostatečný.

    Všechny tyto problémy jsou efektivně řešeny pomocí frekvenčního měniče. Toto zařízení kromě zajištění měkkého startu a zastavení také řídí další procesy probíhající v motoru. Použití chastotniku snížilo riziko poruch a mimořádných událostí na minimum. Rychlost a plynulé nastavení zajišťuje speciálně navržený obvod frekvenčního měniče pro třífázový motor. V důsledku jeho aplikace se výrazně prodloužila doba nepřetržitého provozu elektromotoru, bylo možné dosáhnout významných úspor energie a zvýšení.

    Díky čemu je možné řídit rychlost otáčení elektromotoru? Za prvé, napětí přicházející ze sítě se mění ve frekvenci. Dále se z něj tvoří běžné třífázové napětí s požadovanou amplitudou a frekvencí, které spotřebovává elektromotor. Regulace rychlosti se provádí v poměrně širokém rozsahu. V případě potřeby umožňuje frekvenční měnič přepnout rotaci rotoru do opačného směru. Všechny úpravy musí být provedeny s přihlédnutím k pasovým údajům jednotky, s ohledem na maximální povolenou rychlost a instalovaný výkon.

    Obecné zařízení frekvenčního měniče je znázorněno na obrázku. Zařízení se skládá ze tří součástí:

    • Usměrňovač. Po připojení ke zdroji energie generuje stejnosměrné napětí. V závislosti na úpravě může být spravovaný nebo nespravovaný.
    • Filtr. Navrženo pro vyhlazení usměrněného napětí, takže jeho konstrukce obsahuje kondenzátory.
    • střídač. Přímo generuje napětí s požadovanou frekvencí a dodává jej do motoru.

    Hlavní klasifikace chastotnikov se provádí v závislosti na typu regulace rychlosti. Existují dva hlavní režimy:

    1. Skalární režim bez zpětné vazby. V tomto případě je řízeno magnetické pole statoru.
    2. Vektorový režim s nebo bez zpětné vazby. Zde dochází k interakci magnetických polí rotoru a statoru, což je zohledněno při řízení. Tento režim optimalizuje točivý moment při různých rychlostech. Tato metoda kontroly je považována za přesnější a účinnější. Vyžaduje však speciální znalosti a dovednosti, nákladnější na údržbu.

    Připojení a nastavení frekvenčního měniče

    Připojení frekvenčních měničů je důležité zejména pro soukromé vlastníky zařízení s asynchronními motory. Předběžně se doporučuje instalovat jistič, který v případě možného zkratu v jedné z fází odpojí síť od napájení.

    V obvodech jsou chastotniki pro asynchronní motory připojeny k elektromotorům dvěma způsoby - "trojúhelník" a "hvězda". První schéma se používá pro jednofázové pohony s proměnnými otáčkami, bez ztráty výkonu. Takové chastotniki mají maximální výkon 3 kW a jsou určeny hlavně pro použití v domácích podmínkách. Hvězdicové schéma se používá tam, kde jsou třífázové průmyslové sítě.

    Za účelem omezení startovacího proudu a snížení startovacího momentu se startování motorů s výkonem nad 5 kW provádí podle smíšeného schématu. "Hvězda" se používá v okamžiku rozběhu, kdy je na stator přivedeno napětí. Poté, co motor dosáhne jmenovitých otáček, napájení se přepne na jiný „trojúhelníkový“ obvod. Tento způsob se nepoužívá všude, ale pouze tam, kde je možné zapojit oba okruhy najednou.

    Dálkové ovládání je připojeno podle schématu připojeného k frekvenčnímu měniči. Před zahájením instalace a před připojením napájení musí být ovládací páka v poloze OFF. Po přesunutí páky do polohy ON je tato činnost potvrzena kontrolkou. U mnoha modelů je výchozí start stisknutím tlačítka RUN. Postupné zvyšování otáček elektromotoru se provádí pomalým otáčením rukojeti dálkového ovládání. Po dosažení požadované rychlosti je rukojeť v této poloze zafixována. Pro přepnutí režimu na zpětné otáčení je zde tlačítko zpětného chodu.

    Vlastní výroba frekvenčního měniče

    V poslední době se v každodenním životě rozšířily nízkovýkonové asynchronní elektromotory používané v pohonech různých zařízení. Proto, aby si pro ně nekupovali drahé dodatečné vybavení, mnoho domácích řemeslníků zajišťuje frekvenční regulaci elektromotorů výrobou měničů vlastníma rukama. Tím je dosaženo úspory energie při zachování výkonu motoru.

    Domácí jednofázová síť umožňuje připojit elektromotor, jehož výkon nepřesahuje 1 kW. Právě pro takové jednotky se vyrábějí hlavně domácí chastotniki. Předem je třeba myslet na zapojení trojúhelníků, určených pro jednofázovou síť. Za tímto účelem jsou výstupy vinutí zapojeny do série navzájem podle principu připojení výstupu jednoho vinutí ke vstupu druhého. Rovněž se doporučuje předem sestavit obvod frekvenčního měniče sestaveného sami.

    Před zahájením výstavby je třeba připravit všechny potřebné prvky a materiály. Můžete použít jakýkoli mikrokontrolér - analog modelu AT90PWM3B a třífázový můstkový ovladač podobný modelu IR2135. Navíc je potřeba zásobit se 6 tranzistory typu IRG4BC30W, 6 tlačítky a indikátorem. Všechny díly jsou umístěny na dvou deskách spojených navzájem flexibilním kabelem.

    Je doplněna konstrukce frekvenčního měniče. Tuto část lze zakoupit hotovou nebo sestavit vlastními rukama podle samostatného schématu. Řízení chodu motoru se provádí pomocí externího řídicího proudu nebo mikroobvodu IL300, který má lineární oddělení. Pro montáž tranzistorů a diodového můstku se používá běžný radiátor. Ovládací tlačítka jsou duplikována optočleny OS2-4.

    Pokud má elektromotor malý výkon, pak není nutné instalovat transformátor na jednofázový frekvenční měnič. Místo toho můžete použít proudový bočník, ve kterém mají vodiče průřez 0,5 mm. K němu je připojen i zesilovač DA-1, který plní doplňkovou funkci měření napětí.

    Údržba zařízení během provozu

    • Nejprve musíte zařízení včas vyčistit zevnitř od prachu. Hlavní postup se provádí vysavačem, ale úplné čištění tímto způsobem nelze provést. Se silnými a hustými vrstvami nahromaděného prachu si vysavač prostě neporadí. Proto se doporučuje používat kompresor nebo čistit ručně.
    • Velký důraz je kladen na včasnou pravidelnou výměnu prvků, dílů a sestav. Ventilátory chlazení se doporučuje měnit po 2-3 letech provozu. Existují lhůty pro pojistky, vnitřní smyčky a další části. Při dodržení těchto podmínek vydrží frekvenční měnič pro elektromotor mnohem déle.
    • Je povinné sledovat vnitřní teplotu a napětí sběrnice. Příliš vysoká teplota vede k negativním důsledkům, když jsou kondenzátory zničeny a tepelně vodivá pasta začíná vysychat.
    • Doporučuje se měnit pastu alespoň jednou za tři roky. Okolní teplota by neměla překročit 40 stupňů a vlhkost a koncentrace prachu by neměly překročit povolené limity.

    Výhody frekvenčních měničů v asynchronních motorech

    Asynchronní motory nabízejí mnoho výhod oproti stejnosměrným zařízením. Vyznačují se jednoduchým designem a vysokou spolehlivostí. Pro domácí a průmyslové účely se proto nejčastěji volí asynchronní jednotky.

    V současné době mnoho uživatelů odmítá mechanicky ovládat proud během provozu motorů. Tato metoda nezaručuje správnou kvalitu zařízení. Místo toho se již dlouho používají frekvenční měniče. Elektronické ovládání umožňuje výrazně snížit spotřebu energie při zachování vlastního výkonu motoru.

    Frekvenční měniče by měly být provozovány v souladu s technickými specifikacemi uvedenými v dokumentaci zařízení. Domácí zařízení se doporučuje používat pouze doma a ve výrobě používejte tovární zařízení. Opravy a údržbu měničů by měl provádět pouze kvalifikovaný personál.


    Jednoduchý frekvenční měnič pro asynchronní motor.

    První byla restaurace - v zimě se má přehřátým návštěvníkům striktně dávkovat studený vzduch a v létě naopak ty zmrzlé od studené zmrzliny plynule ohřívat horkým vzduchem z ulice. Bez měniče se neobejdete.
    Druhý chce ostříhat chundelaté ovečky, ale průšvih je v třífázovém stroji. A v terénu je jen jeden a to není 220v. Opět potřebujete invertor.
    Třetí obecný smirkový kámen, vrtačka a navíječka - chtěl přidělat k motoru.
    Nakonec, když jsem se rozhlédl, viděl jsem - všechno ... vše vyrábí japonský, francouzský, německý invertor .... , ale vlastní ořezávátko na šroubováky zatím nemám. A navíc všechny slušné firmy už psaly, jak na to.

    Takže protože asynchronní motor je tak běžný a systém třífázového napětí vytvořený M. O. Dolivo-Dobrovolsky je tak pohodlný. A základna moderních prvků je tak dobrá. Výroba frekvenčního měniče je pouze otázkou osobního přání a určitých finančních možností. Možná někdo řekne: „No, proč potřebuji invertor, vložím kondenzátor s fázovým posunem a vše je rozhodnuto“. Ale zároveň nemůžete otočit rychlost a ztratit výkon, a pak to není zajímavé.

    Vezměme to jako základ - v každodenním životě existuje jednofázová síť 220v, národní velikost motoru je do 1 kW. Vinutí motoru tedy spojíme trojúhelníkem. Dále je to jednodušší, potřebujete třífázový můstkový ovladač IR2135 (IR2133), tento jsme vybrali, protože se používá v průmyslové technologii, má výstup SD a pohodlné rozložení pinů. IR2132 je také vhodný, ale má více mrtvého času a nemá výstup SD. Jako PWM generátor zvolíme mikrokontrolér AT90SPWM3B - je přístupný, srozumitelný všem, má spoustu funkcí a je levný, existuje jednoduchý programátor -https://real.kiev.ua/avreal/. Zvolíme výkonové tranzistory o 6 kusech IRG4BC30W s určitou proudovou rezervou - startovací proudy AD mohou 5-6x překročit jmenovité. A zatímco nedáváme "brzdový" klíč a rezistor, rotor před startem zabrzdíme a zmagnetizujeme stejnosměrným proudem, ale o tom později.... Celý proces práce je zobrazen na 2řádkovém LCD indikátor. K ovládání postačí 6 tlačítek (frekvence +, frekvence -, start, stop, zpět, menu).
    Ukázalo se, že zde je takové schéma.

    Vůbec se netvářím jako ucelený design a navrhuji tento design pojmout jako jakýsi základ pro nadšence domácího elektropohonu. Zde zobrazené desky byly vyrobeny pod díly, které mám k dispozici.

    Konstrukčně je měnič vyroben na dvou deskách - silové části (zdroj, budič a můstkové tranzistory, silové svorky) a digitální části (mikrokontrolér + indikátor). Desky jsou elektricky propojeny flexibilním kabelem. Tento design byl zvolen pro budoucí přechod na řídicí jednotku TMS320 nebo STM32 nebo STM8.
    Napájecí zdroj je sestaven podle klasického schématu a nepotřebuje komentáře. Čip IL300 lineární optoizolace pro řízení proudu 4-20mA. Optočleny OS2-4 jednoduše duplikují tlačítka „start, stop, reverz“ pro galvanicky oddělené ovládání. Výstup optočlenu OS-1 "uživatelská funkce" (alarm atd.)
    Výkonové tranzistory a diodový můstek jsou upevněny na společném radiátoru. Nasaďte 4 závity manganinového drátu o průměru 0,5 mm na trn 3 mm.
    Okamžitě si všimnu, že některé uzly a prvky nejsou vůbec vyžadovány. Aby bylo možné jednoduše otáčet motorem, není potřeba externí regulace proudu 4-20 mA. Není potřeba proudový transformátor, pro vyhodnocovací měření je vhodný i proudový bočník. Není potřeba žádný externí alarm. S výkonem motoru 400 W a plochou chladiče 100 cm 2 není potřeba žádné teplotní čidlo.

    DŮLEŽITÉ! - ovládací tlačítka dostupná na desce jsou izolována od napájení pouze plastovými tlačítky. Pro bezpečné ovládání je nutné použít optočlen.

    Možné změny v obvodu v závislosti na firmwaru.
    Zesilovač DA-1 lze připojit k proudovému transformátoru nebo k bočníku. Zesilovač DA-1-2 lze použít pro měření síťového napětí nebo pro měření odporu termistoru, pokud není použit teplotní senzor PD-1.
    V případě dlouhých připojovacích vodičů musí být na každý vodič navlečen alespoň odrušovací kroužek. Dochází k interferencím. Například, dokud jsem to neudělal, moje „myš“ visela.
    Za důležité považuji také poznamenat ověření spolehlivosti izolace krevního tlaku – protože. při spínání výkonových tranzistorů mohou napěťové rázy na vinutí dosáhnout hodnot 1,3 upit.

    Obecná forma.

    Něco málo o managementu.

    Po přečtení knih s dlouhými vzorci, v podstatě popisujících, jak vytvořit sinusovou vlnu pomocí PWM. A jak stabilizovat rychlost otáčení hřídele motoru pomocí otáčkoměru a PID regulátoru. Došel jsem k závěru - BP má celkem tuhou charakteristiku v celém rozsahu dovoleného zatížení hřídele.
    Pro osobní potřebu je tedy zákonem popsaný management docela vhodný. Kostenko M.P. nebo jak se také nazývá skalární. Dostačující pro většinu praktických případů použití frekvenčně řízeného elektrického pohonu s rozsahem regulace otáček motoru až 1:40. Tito. zhruba řečeno, v nejjednodušším případě vyrobíme obyčejnou 3fázovou zásuvku s proměnnou frekvencí a napětím, které se mění přímo úměrně. U malých „ale“ v počátečních úsecích charakteristiky je nutné provést IR kompenzaci, tzn. při nízkých frekvencích je potřeba pevné napětí. Druhé "ale" pro přimíchání 3. harmonické do napětí napájejícího motor. Vše ostatní za nás udělají fyzikální principy AD. Více si o tom můžete přečíst v dokumentu AVR494.PDF
    Na základě mých osobních postřehů a skromných zkušeností se tyto metody nejčastěji používají bez ozdůbek u pohonů do 15 kW.
    Dále se nebudu pouštět do teorie a popisu matematických modelů krevního tlaku. I beze mě to profesoři v 60. letech docela dobře konstatovali.

    V žádném případě byste ale neměli podceňovat náročnost řízení krevního tlaku. Všechna moje zjednodušení jsou odůvodněna pouze nekomerčním využitím střídače.

    Deska výkonových prvků.

    Program V-1.0 pro nářadí AT90SPWM3B
    1- Řízení frekvence AD.Formát napětí je sinusoida se 3 harmonickými.
    2- Referenční frekvence 5Hz-50Hz v krocích po 1Hz. PWM frekvence 4 kHz.
    3- Pevná doba zrychlení-zpomalení
    4- Zpětný chod (pouze přes tlačítko STOP)
    5- Zrychlení na nastavenou frekvenci v krocích po 1 Hz
    6 - Indikace hodnot kanálu ADC 6 (bitová hloubka 8 bitů, clona okenního filtru 4 bity)
    Tento kanál používám k měření bočního proudu.
    7 - Indikace provozního režimu START, STOP, RUN, RAMP a Frekvence v Hz.
    8- Zpracování alarmu z ms IR2135

    Přečtěte si více: