Üç fazlı bir elektrik motoru bağlantı şeması için frekans dönüştürücü. Frekans dönüştürücü - türleri, çalışma prensibi, bağlantı şemaları

Asenkron motorlar endüstride en çok kullanılan cihazlardır.

( ArticleToC: etkin=yes )

Sorunsuz bir başlangıç ​​için, başlangıç ​​akımını kontrol edebilen ve dönüş hızını ayarlamanıza izin veren frekans dönüştürücüler kullanılır. Ancak, tek fazlı bir elektrik motoru için frekans dönüştürücünün, üç fazlı bir motor için gerekli olandan farklı olduğunu anlamak önemlidir.

Asenkron motorlar, diğer elektrikli makinelere kıyasla daha güçlü ve üretkendir, ancak rotorun dönme hızından sorumlu ek elemanlarla donatılma ihtiyacı gibi bir dezavantajı vardır.

Aynısı, anma akımından 5-7 kat daha yüksek olan başlatma akımı için de geçerlidir, bu nedenle şok yükleri enerji kaybına neden olur ve hep birlikte hizmet ömrünü azaltır.

Bu sorunlarla mücadele etmek için ani akımları otomatik olarak kontrol eden bir cihaz sınıfı vardır. Bunlara frekans dönüştürücüler denir.

Onların yardımıyla, başlangıç ​​​​akımlarını 5 kat azaltarak sorunsuz bir başlangıç ​​​​yapmak mümkündür.

Ayrıca voltaj ile frekans ayarlanarak rotor kontrol edilir.

Bu avantajlara ek olarak, bu tür cihazların kullanımı aşağıdakilere sahiptir:

• Başlatma sırasında %50'ye kadar enerji tasarrufu sağlanır;
• onların yardımıyla bitişik iletkenler arasında geri bildirim gerçekleştirilir. Onların
• istenilen değer ve frekansta üç fazlı gerilim üreteçleri denilebilir.

Çift çevrim invertöre dayalıdırlar.

Çalışma prensibi aşağıdaki gibidir:

• ilk olarak, giriş akımı, giriş sinüzoidal 220 veya 380v, diyot köprüsünü geçerek düzeltilir;
• bundan sonra düzleştirildiği kapasitör grubuna girer; kapasitörlerden geçtikten sonra, mikro devreleri ve bir bipolar BTI transistörü kontrol etmek için beslenir, daha kesin olarak, belirtilen parametrelerin üç fazlı bir darbe genişliği dizisinin oluşturulduğu köprü anahtarları;
• sargıların endüktansının etkisi altında bir dikdörtgen şeklindeki alınan darbeler, çıkışta sinüzoidal bir gerilime dönüştürülür.

Aşağıda, frekans dönüştürücünün nasıl çalıştığını anlamanıza olanak sağlayan bir şema bulunmaktadır:

Frekans dönüştürücü seçimi

Bu cihazların üreticileri için, her elektronik ekipmanda olduğu gibi, pazarı kazanmak için fiyat önemlidir. Azaltmak için, minimum işlev grubuna sahip cihazlar oluştururlar, yani. frekans konvertörü ne kadar pahalıysa cihaz o kadar çok yönlüdür, bu da motorun ömrünü uzatmak isteyen tüketici için önemlidir.

Ana seçim kriterleri

Bunlar şunları içerir:

• kontrol. Bu göstergeye göre, frekans dönüştürücüler daha yaygın ancak daha pahalı olan skaler ve vektöre ayrılır. Bu, birincisinin sağlayamadığı daha yüksek hassasiyetli ayarlama sağlayabilecekleri gerçeğiyle açıklanmaktadır. Öte yandan skaler, yalnızca belirli bir çıkış voltajı ve frekansı oranını tutabilir. Bu nedenle motor üzerinde düşük yük bulunan cihazlara yerleştirilirler;
• güç. Bu parametre ne kadar büyük olursa o kadar iyi olduğu açıktır. Ancak, sayıya ek olarak, üretici de önemlidir: "yakından ilişkili" ekipman çok daha verimli çalışır.Ayrıca, tek marka dönüştürücülerin kullanımı, birbirinin yerine geçebilirlik için önemlidir;
• şebeke gerilimi. Cihazları genellikle yerel ağlarda meydana gelen güç dalgalanmalarından korumak için voltajın geniş bir çalışma aralığına sahip olması arzu edilir;
• frekans ayar aralığı. Burada belirli bir cihazın gereksinimlerinden devam edin. Uygulamada, frekansı 10-100 Hertz olan dönüştürücüler kullanılır; ayrık girişler Komut göndermek için tasarlanmıştır. Ayrıca onlar sayesinde motor çalıştırılır ve durdurulur, ters yönde döndürülür ve frenlenir;
• analog girişler. Onlar sayesinde çalışan bir motor ve tahrik ayarı ile kontrol gerçekleştirirler;
• dijital. Amaçları, direksiyon açısı sensörleri tarafından üretilen yüksek frekanslı sinyallerin iletilmesidir. Ne kadar çok girdi olursa o kadar iyidir, ancak cihaz daha pahalıdır;
• girdilere ek olarak, sinyalin arızaları (aşırı ısınma, kazalar, giriş voltajının normdan sapması vb.) rapor ettiği ayrık çıkışlar önemlidir;
• analog çıkışlar geribildirimden sorumludur. Yukarıda açıklanan prensibe göre seçilirler;
• kontrol otobüsünde giriş ve çıkışların sayısı dönüştürücü devresine uygun olmalıdır. Ancak, cihazı geliştirirken ihtiyaç duyulabilecek bir marja sahip olması daha iyidir;
• aşırı yük kapasitesi Frekans dönüştürücünün gücünün motorunkinden %10-15 daha fazla olması normal kabul edilir. Nominalden daha yüksek, ayrıca bir akıma sahip olmalıdır.

5-10 watt güçte üretilirler. Bu, santrifüjlerin, ev tipi buzdolaplarının, çamaşır makinelerinin, işleme makinelerinin vs. çalışması için yeterlidir. Teknik özellikleri üç fazlı olanlardan daha kötüdür:

Güç, üç fazlı, alt ve aşırı yük kapasitesinin yalnızca %70'idir.

Sargılar, IM'nin statorunda bulunur - ana ve başlangıç. İkincisi, bir sincap kafesli rotoru başlatırken kullanılır.

Bir başlatma sargısının neden gerekli olduğunu anlamak için bir örnek verelim: motor sadece çalışan sargıya (220V) bağlıdır.

İçinde I1 (tek fazlı akım) manyetik bir titreşimli alan oluşturur. Aynı genlik ve dönüş hızıyla, ancak zıt yönde - Fa ve Fv olarak ikiye ayrılabilir. Sabit bir rotor ile bu alanlar, işaret bakımından farklı, ancak büyüklük olarak eşit olan M1 ve M2 torkları oluşturur.

Ortaya çıkan başlangıç ​​torku sıfırdır (Mn= M1 – M2), yani mile yük uygulanmadan motor dönemez.

Bu nedenle, bir başlangıç ​​sargısı gereklidir. Oluşturduğu alan motorun dönmesine neden olur. Dönme yönü başlangıç ​​başlangıç ​​torkunu belirler.

Bir elektrik motoru, hangi mekanizmaların harekete geçirildiği sayesinde elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir makinedir. Enerji tersine çevrildiğinde, bu cihazlar bir jeneratör görevi görür. Rotor (dönen) ve stator (sabit) elektrik motorlarının ana bileşenleridir.

Dönen bir alan oluşturmak için, stator üzerinde belirli bir açıda uzayda ofset olan iki sargı gereklidir. Başlatıcı, çalışana göre 90 derecelik bir kayma ile buna göre stator üzerine yerleştirilir. Akım kaymasını sağlamak için, ağa bağlarken faz kaydırma elemanı kullanılır - bir bobin, kapasitör veya aktif direnç.

Bir iletkenden akım geçtiğinde, üzerine F kuvveti ile etki eden bir manyetik alan oluşur. İletken bir çerçeve şeklinde bükülür ve bir manyetik alana yerleştirilirse, iki kenarı birbirine 90 derecelik açıyla alan aynı kuvveti yaşayacak, ancak torku oluşturan zıt yönde yönlendirilecektir.

Kondansatör startlı (AIRE, ABE, vb.) asenkron bir motoru kontrol etmek için küçük boyutlu tek fazlı bir frekans dönüştürücüye ihtiyacımız var.

Bu tür motorlar elektrikli fanlara, çamaşır makinelerine, buzdolaplarına vb.

Sitede H ttp://xn--80aqahnfuib9b.xn--p1ai/esq_A200.html cihazın tüm özelliklerini görebilirsiniz. Burada model ile masaya karar vererek satın alabilirsiniz.

çevrimiçi mağazada http://npf-oberon.com.ua/index.php?route=product/product&path=59_63_65&product_id=62/ maliyeti 170 dolar. Oradan da teknik özellikleri kontrol edebilirsiniz.

Tarım ekipmanlarına, konveyörlere, karıştırıcılara, güçlü pompalara takılı motorları kontrol etmek için kullanın.

Sitede farklı üreticilere ait çok çeşitli tek ve üç fazlı dönüştürücüler https://chastotnik.com.ua/preobrasovateli//p5 .

Tek fazlı bir frekans dönüştürücünün üç fazlıdan daha iyi olup olmadığını söylemek için, bunun ne için gerekli olduğunu açıkça bilmeniz gerekir. Tek fazlı motorlarda kontrol ve regülasyon için gereklidirler. Alternatif voltaj, bu tür frekans dönüştürücüler tarafından, frekansın 0-1000 salınım / sn olduğu bir darbe voltajına dönüştürülür. Asenkron motorun rotorunun aynı anda sinüzoidal bir voltaj alarak dönme hızı, böyle bir güç kaynağının frekansıyla orantılı olarak değişir.

Elektrik motoru 380 için frekans dönüştürücü, ev ağından çalışan motorlardan invertere sağlanan voltaj ile farklılık gösterir. Çıkıştaki üç fazlı voltajın frekansı 0-1 kHz aralığındadır.

Motor daha sonra ondan güç alır, yani. böyle bir dönüştürücü, aynı anda özelliklerini düzenlerken sürücünün bir ev ağından güç almasına izin verir.

Bugün, bu tür cihazlar, çok daha geniş yeteneklere sahip üç fazlı frekans dönüştürücülerle değiştirildiği için nadiren kullanılmaktadır. Üç fazlı bir elektrik motoru için üç fazlı bir frekans dönüştürücü, endüstriyel şebeke voltajını (üç fazlı) dönüştürebilir.

Asenkron bir motora "yıldız" ve tek fazlı - "üçgen" ile bağlanırlar, yani daha fazla sayıda parametre düzenlerler, bu da en uygun modu seçmeyi mümkün kılar.

Çok daha küçük boyutlara ve daha fazla işlevselliğe, yüksek dayanıklılık ve güvenilirliğe ve oldukça makul bir maliyete sahiptirler.

Video: Frekans dönüştürücü. Üç fazlı bir motorun tek fazlı 220V ağa bağlanması.

Yerli sektörde otomasyonun giderek artmasıyla birlikte modern sistemlere ve motor kontrol cihazlarına ihtiyaç duyulmaktadır.

Küçük güçlü tek fazlı asenkron motorlarda kapasitörler yardımıyla başlatılan kontrol ve frekans dönüştürme, elektrik tasarrufu sağlar ve enerji tasarrufu modunu yeni, aşamalı bir düzeyde etkinleştirir.

Tek fazlı asenkron makinenin çalışma prensibi

Bir endüksiyon motorunun çalışması, statorun dönen manyetik alanı ile motor rotorunda bu alan tarafından indüklenen akımların etkileşimine dayanır. Titreşimli manyetik alanların dönme frekansındaki bir farkla, bir tork meydana gelir. Asenkron bir motorun dönüş hızını düzenlerken rehberlik eden bu prensiptir.

Başlangıç ​​sargısı stator tasarımındaki slotların 1/3'ünü kaplar, 23 stator slotu ana sargı üzerine düşer.

Statorun sabit bir manyetik alanına yerleştirilen kısa devreli tek fazlı bir motorun rotoru dönmeye başlar.

Şekil No. 1 Tek fazlı bir asenkron motorun çalışma prensibini gösteren motorun şematik çizimi.

Tek fazlı elektrikli sürücülerin ana türleri

Klimalar, soğutma kompresörleri, elektrikli fanlar, üfleyiciler, su, drenaj ve pis su pompaları, çamaşır makineleri tasarımlarında asenkron üç fazlı motor kullanırlar.

Tüm chastotnikov türleri, alternatif şebeke voltajını doğrudan voltaja dönüştürür. Asenkron motorların dönüşünü kontrol etmek için ayarlanabilir frekansa ve belirli bir genliğe sahip tek fazlı bir voltaj oluşturmaya hizmet eder.

Tek fazlı motorların hız kontrolü

Tek fazlı bir motorun dönüş hızını kontrol etmenin birkaç yolu vardır.

1. Motor kayması veya voltaj değişiminin kontrolü. Yöntem, fan yükü olan üniteler için geçerlidir, bunun için artırılmış güce sahip motorların kullanılması tavsiye edilir. Bu yöntemin dezavantajı motor sargılarının ısınmasıdır.
2. Bir ototransformatör yardımıyla motor dönüş hızının kademeli kontrolü.

Şekil 2. Bir otomatik dönüştürücü kullanarak ayarlama şeması.

Devrenin avantajları - çıkış voltajı saf bir sinüsoide sahiptir. Transformatörün aşırı yüklenme yeteneği, büyük bir güç marjına sahiptir.

Dezavantajlar - ototransformatörün büyük genel boyutları vardır.

Tristör kullanımı. Anti-paralel bağlı tristör anahtarları kullanılır.

Pirinç. 3 numara. Tek fazlı asenkron elektrik motorunun tristör düzenleme şeması.

Tek fazlı asenkron motorların dönüş hızını kontrol etmek için kullanıldığında, endüktif yükün olumsuz etkisini önlemek için devre değiştirilir. Güç anahtarlarını korumak için LRC devreleri eklenir, voltaj dalgasını düzeltmek için bir kondansatör kullanılır, minimum motor gücü sınırlandırılır, böylece motorun çalışması garanti edilir. Tristör, motor akımından daha yüksek bir akıma sahip olmalıdır.

transistör voltaj regülatörü

Devre, alan etkili veya iki kutuplu IGBT transistörlerin kullanımına dayalı bir çıkış aşamasıyla darbe genişlik modülasyonu (PWM) kullanır.

Pirinç. 4 numara. Tek fazlı bir asenkron motoru kontrol etmek için PWM kullanma şeması.

Asenkron tek fazlı bir elektrik motorunun frekans regülasyonu, güç, kullanım verimliliği, hız ve enerji tasarrufu göstergelerini düzenlemenin ana yolu olarak kabul edilir.

Pirinç. Numara 5. Kondansatör tasarımından istisnasız motor kontrol devresi.

Frekans dönüştürücü: türleri, çalışma prensibi, bağlantı şemaları

Sahibinin, ekipman ve üretim yönetiminde enerji tüketimini azaltmasına ve süreçleri otomatikleştirmesine izin verir.

Frekans dönüştürücünün ana bileşenleri: çıkış aşamasında birleştirilmiş doğrultucu, kapasitör, IGBT transistörler.

Çıkış frekansı ve voltajının parametrelerini kontrol etme yeteneği ile iyi bir enerji tasarrufu etkisi elde edilir. Enerji tasarrufu şu şekilde ifade edilir:

1. Motor, şaftın sabit bir geçerli dönme momentini korur. Bunun nedeni, invertör konvertörünün çıkış frekansının motor devri ile etkileşimi ve buna bağlı olarak gerilim ve torkun motor miline bağımlılığıdır. Bu, dönüştürücünün, gerekli torku korumak için gerekli olan belirli bir çalışma frekansında aşırı bir voltaj değeri tespit ettiğinde çıkış voltajını otomatik olarak ayarlamayı mümkün kıldığı anlamına gelir. Vektör kontrollü tüm invertör dönüştürücüler, mil üzerinde sabit bir tork sağlama işlevine sahiptir.
2. Frekans dönüştürücü, pompalama birimlerinin () çalışmasını düzenlemek için kullanılır. Bir basınç sensöründen sinyal alırken, frekans dönüştürücü pompalama ünitesinin performansını düşürür. Motor devrinin düşmesiyle çıkış voltajının tüketimi azalır. Bu nedenle, bir pompanın standart su tüketimi, 50Hz güç frekansı ve 400V voltaj gerektirir. Güç formülüne bağlı olarak, güç tüketimi oranını hesaplayabilirsiniz.

Frekansın 40Hz'e düşürülmesiyle voltaj 250V'a düşürülür, bu da pompanın devir sayısının azalması ve enerji tüketiminin 2,56 kat azalması anlamına gelir.

Pirinç. 6 numara. CKEA MULTI 35 sistemlerine göre pompalama ünitelerini kontrol etmek için Speeddrive frekans dönüştürücünün kullanılması.

Kullanımın enerji verimliliğini artırmak için aşağıdakileri yapmanız gerekir:

• Frekans dönüştürücü, elektrik motorunun parametreleriyle eşleşmelidir.
• Frekans dönüştürücü, tasarlandığı çalışma ekipmanının türüne göre seçilir. Bu nedenle, pompalar için frekans dönüştürücü, pompanın çalışmasını kontrol etmek için programda belirtilen parametrelere uygun olarak çalışır.
• Manuel ve otomatik modda kontrol parametrelerinin ince ayarı.
• Frekans dönüştürücü, güç tasarrufu modunu kullanmanızı sağlar.
• Vektör kontrol modu, motor kontrolünün otomatik olarak ayarlanmasına izin verir.

Tek fazlı frekans dönüştürücü

Kompakt frekans dönüştürücü, ev aletleri için tek fazlı elektrik motorlarını kontrol etmek için kullanılır. Çoğu frekans dönüştürücü aşağıdaki tasarım özelliklerine sahiptir:

1. Çoğu model, tasarımlarında en son vektör kontrol teknolojisini kullanır.
2. Geliştirilmiş tek fazlı motor torku sağlarlar.
3. Enerji tasarrufu otomatik moda ayarlanmıştır.
4. Bazı frekans dönüştürücü modelleri, çıkarılabilir bir kontrol paneli kullanır.
5. Yerleşik PLC denetleyicisi (veri toplamak ve iletmek için aygıtlar oluşturmak, telemetri sistemleri oluşturmak için vazgeçilmezdir, farklı protokollere ve iletişim arabirimlerine sahip aygıtları ortak bir ağda birleştirir).
6. Dahili PID denetleyicisi (sıcaklık, basınç ve teknolojik süreçleri kontrol eder ve düzenler).
7. Çıkış voltajı otomatik olarak düzenlenir.

7 numara. Önemli özelliklere sahip modern bir Optidrive.

Önemli: Tek fazlı 220V ağ tarafından desteklenen tek fazlı bir frekans dönüştürücü, her birinin değeri 220V olan üç doğrusal voltaj üretir. Yani, 2 faz arasındaki doğrusal voltaj, doğrudan chastotnik'in kendisinin çıkış voltajının büyüklüğüne bağlıdır.

Frekans dönüştürücü, tasarımda bir PWM denetleyicisinin bulunması nedeniyle çift voltaj dönüşümü için kullanılmaz, voltajı %10'dan fazla yükseltemez.

Tek fazlı bir frekans dönüştürücünün ana görevi, hem tek hem de üç fazlı elektrik motoruna güç sağlamaktır. Bu durumda motor akımı, üç fazlı bir şebekenin bağlantı parametrelerine karşılık gelecek ve sabit kalacaktır.

Tek fazlı asenkron elektrik motorlarının frekans regülasyonu

Ekipmanımız için bir frekans dönüştürücü seçerken dikkat ettiğimiz ilk şey, şebeke voltajı ile motorun tasarlandığı yük akımının nominal değeri arasındaki uygunluktur. Bağlantı yöntemi, çalışma akımına göre seçilir.

Bağlantı şemasındaki ana şey, bir faz kaydırma kapasitörünün varlığıdır, başlangıç ​​​​sargısına sağlanan voltajı değiştirmeye yarar. Motoru çalıştırmaya yarar, bazen motor çalıştıktan sonra kondansatörle birlikte marş sargısı kapatılır, bazen açık kalır.

Kondansatör kullanmadan tek fazlı frekans dönüştürücü kullanan tek fazlı bir motor için bağlantı şeması

Cihazın her fazdaki çıkış hattı voltajı, frekans dönüştürücünün çıkış voltajına eşittir, yani çıkış, her biri 220 V olan üç hat voltajına sahip olacaktır. Başlatma için yalnızca başlatma sargısı kullanılabilir.

Pirinç. 8 numara Tek fazlı asenkron motoru bir kondansatör üzerinden bağlama şeması

Faz kaydırma kapasitörü, inverterin frekans limitleri dahilinde tekdüze bir faz kayması sağlayamaz. Frekans dönüştürücü, düzgün bir faz kayması sağlayacaktır. Bir kondansatörü devreden çıkarmak için şunlara ihtiyacınız vardır:

1. Marş kondansatörü C1 kaldırıldı.
2. Motor sargısının çıkışını frekans dönüştürücünün voltaj çıkış noktasına bağlarız (doğrudan kablolama kullanılır).
3. A Noktası SA'ya katılır; B NE ile bağlanır; W, CC'ye bağlanır, böylece motor doğrudan bağlanır.
4. Ters yönde açmak için (ters kablolama), B CA'ya bağlanmalıdır; Ve NE'ye iliştirin; W SS ile bağlantı kurun.

Pirinç. 9 numara. Kondansatör kullanmadan tek fazlı asenkron motorun bağlantı şeması.

Videoda - Frekans dönüştürücü. tek fazlı bir ağa 220V.

Herhangi bir elektrik motorunun rotoru, stator sargısının içinde dönen bir elektromanyetik alanın neden olduğu kuvvetlerle tahrik edilir. Devirlerinin hızı genellikle elektrik şebekesinin endüstriyel frekansı ile belirlenir.

50 hertzlik standart değeri, bir saniye içinde elli salınım periyodunun tamamlanmasını ifade eder. Bir dakikada sayıları 60 kat artar ve 50x60 = 3000 devirdir. Rotor, uygulanan elektromanyetik alanın etkisi altında aynı sayıda döner.

Statora uygulanan şebeke frekansının değerini değiştirirseniz, rotorun ve ona bağlı sürücünün dönüş hızını ayarlayabilirsiniz. Bu prensip elektrik motoru kontrolünün temelidir.

Frekans dönüştürücü türleri

Tasarım gereği, frekans dönüştürücüler:

1. indüksiyon tipi;

2. elektronik.

Jeneratör moduna yapılan ve başlatılan asenkron elektrik motorları, birinci tipin temsilcileridir. Çalışma sırasında düşük verimliliğe sahiptirler ve düşük verimlilikle tanınırlar. Bu nedenle üretimde geniş bir uygulama bulamamışlardır ve çok nadiren kullanılırlar.

Elektronik frekans dönüştürme yöntemi, hem asenkron hem de senkron makinelerin hızını sorunsuz bir şekilde ayarlamanıza olanak tanır. Bu durumda, iki kontrol ilkesinden biri uygulanabilir:

1. dönme hızının frekansa (V / f) bağımlılığının önceden belirlenmiş bir özelliğine göre;

2. vektör kontrol yöntemi.

İlk yöntem en basit ve daha az mükemmel olanıdır ve ikincisi, kritik endüstriyel ekipmanın dönüş hızlarını hassas bir şekilde kontrol etmek için kullanılır.

Frekans dönüşümünün vektör kontrolünün özellikleri

Bu yöntemin farkı, etkileşim, dönüştürücünün kontrol cihazının, rotor alanının frekansı ile dönen manyetik akının "uzaysal vektörü" üzerindeki etkisidir.

Dönüştürücülerin bu prensibe göre çalışması için algoritmalar iki şekilde oluşturulur:

1. sensörsüz kontrol;

2. akış kontrolü.

İlk yöntem, önceden hazırlanmış algoritmalar için evirici sıra serpiştirmesine belirli bir bağımlılığın atanmasına dayanır. Bu durumda, dönüştürücünün çıkışındaki voltajın genliği ve frekansı, kayma ve yük akımı tarafından düzenlenir, ancak rotorun dönme hızı hakkında geri besleme kullanılmaz.

Bu yöntem, frekans dönüştürücüye paralel bağlı birkaç elektrik motorunu kontrol ederken kullanılır. Akı kontrolü, motor içindeki çalışma akımlarının aktif ve reaktif bileşenlere ayrışmasıyla kontrolünü ve çıkış voltajı vektörleri için genliği, frekansı ve açıyı ayarlamak üzere dönüştürücünün çalışmasında ayarlamalar yapmayı ifade eder.

Bu, motorun doğruluğunu artırmanıza ve düzenlemesinin sınırlarını artırmanıza olanak tanır. Akış kontrolünün kullanılması, vinç kaldırma cihazları veya sarım endüstriyel makineleri gibi yüksek dinamik yüklerle düşük hızlarda çalışan sürücülerin yeteneklerini geliştirir.

Vektör teknolojisinin kullanılması, dinamik tork kontrolünün uygulanmasını mümkün kılar.

eşdeğer devre

Bir asenkron motorun basitleştirilmiş devre şeması aşağıdaki gibi gösterilebilir.

Aktif R1 ve endüktif X1 dirençlerine sahip stator sargılarına u1 gerilimi uygulanır. Hava boşluğu Xv'nin direncini aşan rotor sargısına dönüştürülür ve içinde direncini aşan bir akıma neden olur.

Eşdeğer Devre Vektör Şeması

Yapısı, endüksiyon motorunun içinde devam eden işlemleri anlamaya yardımcı olur.

Stator akım enerjisi iki kısma ayrılır:

iµ - akış oluşturan paylaşım;

iw - moment oluşturan bileşen.

Bu durumda rotor, kaymaya bağlı olarak aktif bir R2/s direncine sahiptir.

Sensörsüz kontrol için aşağıdakiler ölçülür:

voltaj u1;

mevcut i1.

Değerleri hesaplanır:

iµ - akı oluşturan akım bileşeni;

iw - moment üreten miktar.

Hesaplama algoritması, elektromanyetik alanın doyma koşullarını ve çelikteki manyetik enerji kayıplarını hesaba katan akım kontrolörlü bir asenkron motorun elektronik eşdeğer devresini zaten içermiştir.

Akım vektörlerinin açı ve genlik bakımından farklılık gösteren bu bileşenlerinin her ikisi de rotor koordinat sistemi ile birlikte döner ve stator boyunca durağan bir yönlendirme sistemine dönüştürülür.

Bu prensibe göre, frekans dönüştürücünün parametreleri asenkron motorun yüküne göre ayarlanır.

Frekans dönüştürücünün çalışma prensibi

İnverter olarak da adlandırılan bu cihaz, güç kaynağı şebekesinin dalga biçimindeki çifte değişime dayanmaktadır.

İlk olarak, sinüzoidal harmonikleri ortadan kaldıran ancak sinyal dalgalanmaları bırakan güçlü diyotlara sahip bir güç doğrultucu ünitesine endüstriyel voltaj uygulanır. Bunları ortadan kaldırmak için, doğrultulmuş gerilime kararlı, düzleştirilmiş bir şekil sağlayan endüktanslı (LC filtresi) bir kapasitör bankası sağlanmıştır.

Daha sonra sinyal, ters polarite arıza koruma diyotlarına sahip altı IGBT veya MOSFET serisinden oluşan üç fazlı bir köprü devresi olan frekans dönüştürücünün girişine beslenir. Daha önce bu amaçlar için kullanılan tristörler yeterli hıza sahip değildir ve çok gürültülü çalışır.

Motorun "frenleme" modunu etkinleştirmek için devreye, enerjiyi dağıtan güçlü bir dirence sahip kontrollü bir transistör takılabilir. Bu teknik, filtre kondansatörlerini aşırı şarjdan ve arızadan korumak için motor tarafından üretilen voltajı kaldırmanıza olanak tanır.

Dönüştürücünün vektör frekans kontrolü yöntemi, sinyali ATS sistemleri tarafından otomatik olarak kontrol eden devreler oluşturmanıza olanak tanır. Bunun için kontrol sistemi kullanılır:

1. genlik;

2. PWM (Genişlik Darbe Simülasyonu).

Genlik regülasyonu yöntemi, giriş voltajındaki bir değişikliğe dayanır ve PWM, sabit bir giriş voltajına sahip güç transistörlerinin anahtarlama algoritmasına dayanır.

PWM düzenlemesi ile, stator sargısı doğrultucunun pozitif ve negatif terminallerine sıkı bir sırayla bağlandığında bir sinyal modülasyon periyodu oluşturulur.

Jeneratör saat frekansı oldukça yüksek olduğu için endüktif dirençli elektrik motorunun sargısında normal bir sinüzoide yumuşatılır.

PWM kontrol yöntemleri, frekans ve genliğin eş zamanlı kontrolü nedeniyle enerji kayıplarını mümkün olduğunca ortadan kaldırmayı mümkün kılar ve yüksek dönüşüm verimliliği sağlar. GTO serisinin güç geçidi kapalı tristörlerini veya yalıtımlı bir kapıya sahip iki kutuplu IGBT transistör markalarını sürmek için teknolojilerin geliştirilmesi nedeniyle mevcut hale geldiler.

Üç fazlı bir motoru kontrol etmek için dahil edilmelerinin ilkeleri resimde gösterilmiştir.

Altı IGBT'nin her biri, anti-paralel bir devrede kendi ters akım diyotuna bağlanır. Bu durumda, asenkron motorun aktif akımı her bir transistörün güç devresinden geçer ve reaktif bileşeni diyotlardan yönlendirilir.

Sürücünün ve motorun çalışması üzerindeki harici elektriksel girişimin etkisini ortadan kaldırmak için, frekans dönüştürücü devresinin tasarımı şunları içerebilir:

Radyo Girişimi;

çalışan ekipman tarafından indüklenen elektrik deşarjları.

Oluştukları kontrolör tarafından bildirilir ve etkiyi azaltmak için motor ile sürücünün çıkış terminalleri arasında korumalı kablolama kullanılır.

Asenkron motorların doğruluğunu artırmak için frekans dönüştürücülerin kontrol devresi şunları içerir:

gelişmiş arabirim seçenekleriyle giriş iletişimi;

yerleşik denetleyici;

hafıza kartı;

yazılım;

ana çıkış parametrelerini gösteren bilgi LED ekranı;

fren kıyıcı ve yerleşik EMC filtresi;

artan kaynağa sahip fanlar tarafından üflemeye dayalı devrenin soğutma sistemi;

doğru akım ile motoru ısıtma işlevi ve diğer bazı özellikler.

Çalıştırma kablo şemaları

Frekans dönüştürücüler, tek fazlı veya üç fazlı ağlarla çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bununla birlikte, 220 volt gerilime sahip endüstriyel DC kaynaklar varsa, inverterler bunlardan da güç alabilir.

Üç fazlı modeller 380 voltluk bir şebeke gerilimi için hesaplanmış ve elektrik motoruna verilmiştir. Tek fazlı invertörler 220 volt ile beslenir ve çıkışta zamanla ayrılmış üç faz üretir.

Frekans dönüştürücünün motora bağlantı şeması şemalara göre yapılabilir:

yıldızlar;

üçgen.

Motor sargıları, üç fazlı 380 voltluk bir ağdan güç alan bir dönüştürücü için bir "yıldız" şeklinde monte edilmiştir.

"Üçgen" şemasına göre, motor sargıları, onu besleyen dönüştürücü tek fazlı 220 voltluk bir ağa bağlandığında monte edilir.

Bir elektrik motorunu bir frekans dönüştürücüye bağlama yöntemini seçerken, çalışan bir motorun, bir invertörün yetenekleriyle yavaş, yüklü başlatma dahil tüm modlarda oluşturabileceği güç oranına dikkat edilmelidir.

Frekans dönüştürücüyü sürekli olarak aşırı yükleyemezsiniz ve çıkış gücünün küçük bir marjı, uzun ve sorunsuz çalışmasını sağlar.

Asenkron motorlar endüstride çeşitli mekanizmaların çalışmasını sağlamak için kullanılmaktadır. Ancak önemli bir dezavantajları var - başlangıçta beş ila yedi kat arasında kısa vadeli bir akım dalgalanması var. Enerji kayıplarına ek olarak, endüstriyel mekanizmalar, erken aşınmalarına yol açan şok yüklerine dayanır. Bu nedenle, asenkron motorların düzgün çalışmasını ve durmasını sağlayan bir frekans dönüştürücü veya invertör geliştirilmiştir.

Dönüştürücü Temelleri

Frekans dönüştürücü yalnızca motorun yumuşak start-stop, ama aynı zamanda rotor hızını değiştirir motorun girişindeki voltajın frekansını ayarlayarak. Bu durumda invertörler, şebeke frekansı değerinden geniş bir aralıkta frekansı değiştirir. Besleme voltajının büyüklüğü, stator tarafından oluşturulan manyetik alanın dönme frekansını belirler. belirtmek voltaj frekansı, daha sonra motorun manyetik alanının açısal hızı aşağıdaki formülle belirlenir:

stator kutup çiftlerinin sayısı nerede. Orantılılık yasası yük momentine bağlıdır. Yük torku sabitse, statordaki voltaj yasaya göre düzenlenir.

Hayranlar için aşağıdaki ilişki geçerlidir:

.

Yük momenti hız ile ters orantılıysa, voltaj ve frekans aşağıdaki formülle ilişkilidir:

Kontrol ilkesine göre, dönüştürücüler türlere ayrılabilir:

• skaler kontrol ile;
• vektör kontrolü ile.

Prensip skaler kontrol yönetmektir besleme akımının frekansı ve bunun gücü akım. Skaler kontrol, sabit bir torkta belirli bir frekans ve voltaj oranının korunmasını içerir. Skaler Çevirici fanlara, kompresörlere, pompalara uygulanır. Bir invertöre birkaç motor bağlanabilir.

Skaler mod, motor hızını dar bir aralıkta ve ortalama olarak 1 Hz ile 100 Hz arasında ayarlamanıza olanak tanır. Bu, sürücünün girişteki 50 Hz şebeke akım frekansını, aralıktaki elektrik akımının çıkış frekansına dönüştürdüğü anlamına gelir. 1:100Hz.

Frekans konvertörlerinin önemli bir özelliği, motor milinin torkunu korurken hız tutma aralığıdır.

İnvertörün çalışma prensibi ile vektör kontrolüözellikleri yönetmektir frekans, akım ve aşamalar besleme akımı. Rotorun dönüşü, maksimum verimlilikte ve buna bağlı olarak maksimum güç ve torkta stator manyetik alanının dönüşünün %3-5 gerisinde kaldığından, vektör kontrollü invertör, stator manyetik alanının fazının dönüşünü ilgili olarak düzenler. rotorun dönüşüne, böylece her zaman% 3-5 oranında önde olur.

Uygulanan bir frekans dönüştürücü kullanırken vektör ilkesine göre geri besleme sensörleri gerekli, elektrik motorunun rotorunun konumunu izleyen. Sensörlerin kullanımı ile hız kontrol aralığı artırılır ve 1Hz'den 800Hz'e kadar olan çıkış akımı okumalarına ulaşabilir. 1:800Hz. Asansör mekanizmalarında, takım tezgahlarında hız kontrolü ile ilgili olan.

"Vektör kontrolü" adı, stator manyetik alanı tarafından oluşturulan akımın, büyüklüğü akımın büyüklüğüne eşit olan ve koordinatları akımın fazına bağlı olan bir vektör olarak matematiksel temsili nedeniyle ortaya çıktı. Kısaca vektör kontrol modunda diyebiliriz. motor maksimum tork geliştirir manyetik alan vektörü, rotor sargısındaki elektrik akımına 103 0 - 105 0 açıda olduğunda. Vektör modu, düşük hızlarda sabit tork, yüksek kontrol doğruluğu ve frekansı değiştirerek hızı hızlı bir şekilde ayarlama yeteneği sağlar.

Evirici, şebeke gerilimini iki aşamada dönüştürme prensibini kullanır. İlk aşamada, alternatif şebeke gerilimi (220 V / 380 V) diyotlar ve kapasitörler yardımıyla doğrultulur, yumuşatılır. Sonuç olarak, birinci aşamada bir doğru akım gerilimi elde edilir. İkinci aşamada, belirli bir frekansta dikdörtgen darbeler oluşturulur. İnvertör transistörleri aracılığıyla stator sargılarına girerler, burada manyetik alanın etkisi altında alternatif akıma karşılık gelen sinüzoidal sargılara dönüşürler.

Gerilimin darbe genişliği modülasyonu (PWM) yöntemine sahip dönüştürücüler, parametreleri voltajın genliğini ve frekansını belirleyen sinüzoidal bir eğri oluşturur.

Frekans dönüştürücü türleri

Konvertörler amacına göre tek fazlı ve üç fazlı gerilim için üretilmektedir. Kontrol tipine göre - yukarıda tartışıldığı gibi skaler veya vektör kontrolü ile. Dönüşüm türüne göre iki türe ayrılır:

• otonom voltaj invertörü (AVI) ile;
• otonom akım invertörü (AIT).

Modern endüstri, farklı güçte ve farklı işlevlere sahip çok çeşitli frekans dönüştürücüler üretir.

Giriş ve çıkış bilgisi türleri

Frekans dönüştürücüler, giriş ve çıkış sayıları bakımından farklılık gösterir. Giriş (çıkış) sinyalleri, Tablo 1'de gösterilen aşağıdaki tiplere ayrılmıştır.

tablo 1

Ağa bağlanma yöntemine göre frekans dönüştürücüler, tek fazlı ve üç fazlı olarak ayrılır. Tek fazlı chastotniki ev ağına bağlan 220V ve çıkışta üç fazlı bir voltaj oluşur. Onlar motora bağlı üçgen desen. Bu durumda çıkış akımının anma akımının yarısından fazla olmaması gerekir.

Üç fazlı invertörler ağa bağlan 380 V, bağlantı prensibine göre yapılır "yıldız".

Kasadaki frekans dönüştürücü, ilgili işaretle bağlantı için bir dizi terminale sahiptir. Tanımlarını ve işlevlerini göz önünde bulundurun.

Ayrı olarak, kontrol ekipmanına (ACS) bağlantı için dijital çıkışlar vardır. Çıkışların sayısı inverter üreticisi tarafından belirlenir, belirli bir model için kullanım talimatlarında daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Bir dönüştürücü seçmek için temel kurallar

Güç gereksinimlerine ve kontrol edilen mekanizmaların türüne bağlı olarak, bir frekans dönüştürücü seçilir.

• inverter gücü belgelerde belirtilen olmalıdır elektrik motorunun mekanik gücüne eşit veya daha büyük. Ancak aynı zamanda, bağlantılı mekanizmaların türüne ek olarak odaklanmak gerekir. Kaldırma cihazları için, motor gücünün nominal değerinden daha yüksek bir güç değerine sahip bir dönüştürücü seçilir. Ve santrifüj pompa için inverter gücünün daha düşük olmasına izin verilir.
• Eğer bağlı yükün büyük bir ataleti vardır, ardından gerekli hızlanma süresine bağlı olarak dönüştürücünün gücü seçilir. Hızlı hız aşırtma için, güçlü bir dönüştürücüye ihtiyacınız var, motorun anma gücünden %10-15 daha fazla.
• Bir frekans dönüştürücü seçerken anma çalışma akımı mutlak aşmak Nominal değeri motor akımı %10 aşırı akım engellemesini önlemek için.

Akım ve gerilim gereksinimlerini aynı anda karşılamanın imkansız olduğu durumlarda bir frekans dönüştürücü seçmenin ana kriteri, motorun nominal gücünü aşması gereken tam nominal gücün seçilmesidir.

Bir invertör seçerken, üretim sürecinin otomasyonuna ve modernizasyonuna izin veren giriş (çıkış) sinyallerinin sayısı ve türleri göz ardı edilemez. Aynı zamanda, odaklanmak arzu edilir ilke - "çok fazla girdi yok."

Daha önce tartışıldığı gibi, önce kontrol yöntemi seçilir: skaler veya vektör. Basit mekanizmalar için skaler yöntem kullanılır. belirli bir dönüş hızının sağlanması gereken yerlerde (fanlar, kompresörler, vb.), geri besleme sensörlerinin gerekli olmadığı yerlerde. vektör kontrolü gerilim ve akım kontrolüne ayrılmıştır. Hız kontrolü için yüksek gereksinimler için (1:800'den itibaren), ayrıca özel sürücüler sağlanır. Ve mile geri besleme sensörleri koymaya ihtiyaç var

İşlem, bir geri besleme sinyalinin kullanımına dayanmaktadır. PID denetleyicisi. PID denetleyici, Oransal-İntegral-Diferansiyel Denetleyici anlamına gelir. Değerin (hız, voltaj) ayar noktasından (önceden belirlenmiş sapma) sapması ölçülür ve kontrol sistemi istatistiksel hatayı dikkate alarak düzeltme için bir sinyal üretir. Böyle bir sistem pompaların, takım tezgahlarının çalışmasında kullanılır.

Bir frekans dönüştürücünün kullanılması, ekli mekanizmaların çalışmasında bir arıza olması durumunda meydana gelen aşırı yükten (rölanti) motorun korunmasını mümkün kılar. Bir aşırı yük algılandığında, sürücü bir alarm üretir ve bir "Durdur" komutu verir.

Ek olarak "Uçan fırlatma" işlevi izin verir motor çalıştırma gecikmesi dönüş koşullarına bağlı olarak, motor yeniden çalıştırıldığında. Bu, özellikle bir yönde veya diğerinde dönüşe izin veren mekanizmalar için geçerlidir.

EMC filtresi elektromanyetik paraziti azaltır, konvertörü ve girişime duyarlı makineleri korur.

Dönüştürücü-motor sisteminin koruma işlevleri arasında, bir frekans dönüştürücü yardımıyla gerçekleştirilen ana işlevleri listeleriz:

• aşırı akıma karşı;
• aşırı ısınmadan;
• çıkış fazlarının kısa devresine karşı;
• aşırı gerilimden;
• güç kaynağı sistemindeki arızalardan.

Farklı üreticiler, inverterleri müşteri ile kararlaştırıldığı gibi çeşitli ek işlevlerle donatır. Bu nedenle, frekans dönüştürücü seçimi, bağlı ekipman ve dönüştürücü-motor sisteminin sağlaması gereken görevler tarafından belirlenir.

Üç fazlı bir motora güç sağlamak için ilk dönüştürücü devrelerinden biri, 11, 1999 tarihli Radyo dergisinde yayınlandı. Programın geliştiricisi M. Mukhin o zamanlar 10. sınıf öğrencisiydi ve bir radyo kulübünde çalışıyordu.

Dönüştürücü, baskılı devre kartlarını delmek için bir makinede kullanılan minyatür bir üç fazlı motor DID-5TA'ya güç sağlamak için tasarlanmıştır. Bu motorun çalışma frekansının 400Hz ve besleme voltajının 27V olduğuna dikkat edilmelidir. Ek olarak, motorun orta noktası (sargıları bir "yıldız" ile bağlarken) dışarı çıkarılır, bu da devreyi son derece basitleştirmeyi mümkün kılar: yalnızca üç çıkış sinyaline ihtiyaç duyulur ve her faz için yalnızca bir çıkış anahtarı gerekir . Jeneratör devresi Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şemadan görülebileceği gibi, dönüştürücü üç bölümden oluşur: DD1 ... DD3 mikro devrelerinde üç fazlı sıralı bir puls üreteci, kompozit transistörlerde (VT1 ... VT6) üç anahtar ve gerçek motor M1.

Şekil 2, şekillendirme üreteci tarafından üretilen darbelerin zamanlama diyagramlarını göstermektedir. Ana osilatör, DD1 çipinde yapılır. Direnç R2'yi kullanarak, gerekli motor devrini ayarlayabilir ve belirli sınırlar içinde değiştirebilirsiniz. Şema hakkında daha fazla bilgi için yukarıdaki günlüğe bakın. Modern terminolojiye göre, bu tür şekillendirme üreteçlerine kontrolörler denildiğine dikkat edilmelidir.

Resim 1.

Şekil 2. Jeneratör darbe zamanlama diyagramları.

Vitebsk bölgesindeki Novopolotsk'tan A. Dubrovsky tarafından dikkate alınan denetleyiciye dayanmaktadır. 220V gerilimli bir alternatif akım şebekesinden güç alan bir motor için frekans kontrollü sürücü tasarımı geliştirilmiştir. Cihazın şeması 2001 yılında "Radio" dergisinde yayınlandı. 4 numara.

Bu devrede pratik olarak değişiklik yapılmadan, az önce M. Mukhin devresine göre ele alınan kontrolör kullanılmaktadır. DD3.2, DD3.3 ve DD3.4 elemanlarından gelen çıkış sinyalleri, motorun bağlı olduğu A1, A2 ve A3 çıkış anahtarlarını kontrol etmek için kullanılır. Diyagram, A1 anahtarını tam olarak gösterir, gerisi aynıdır. Cihazın tam şeması Şekil 3'te gösterilmiştir.

Figür 3

Motorun çıkış tuşlarına bağlantısını tanımak için, Şekil 4'te gösterilen basitleştirilmiş diyagramı dikkate almaya değer.

Şekil 4

Şekil, V1…V6 tuşları tarafından kontrol edilen M elektrik motorunu göstermektedir. Devreyi basitleştirmek için yarı iletken elemanlar mekanik kontaklar olarak gösterilmiştir. Elektrik motoru, doğrultucudan alınan (şekilde gösterilmemiştir) sabit bir Ud gerilimi ile çalıştırılır. Bu durumda, V1, V3, V5 tuşlarına üst, V2, V4, V6 tuşlarına ise alt denir.

Üst ve alt tuşların, yani V1 & V6, V3 & V6, V5 & V2 çiftlerinin aynı anda açılması kesinlikle kabul edilemez: bir kısa devre meydana gelecektir. Bu nedenle, böyle bir anahtar devresinin normal çalışması için, alt anahtar açıldığında üst anahtarın zaten kapalı olması zorunludur. Bu amaçla, kontrolörler genellikle "ölü bölge" olarak adlandırılan bir duraklama oluşturur.

Bu duraklamanın değeri, güç transistörlerinin garantili kapanmasını sağlayacak şekildedir. Bu duraklama yeterli değilse, üst ve alt tuşların aynı anda kısa süreli açılması mümkündür. Bu, çıkış transistörlerinin ısınmasına ve genellikle arızalanmasına neden olur. Bu duruma akımlar denir.

Şekil 3'te gösterilen devreye geri dönelim. Bu durumda üstteki anahtarlar 1VT3 transistörler, alttakiler ise 1VT6'dır. Alt tuşların kontrol cihazına ve birbirlerine galvanik olarak bağlı olduğunu görmek kolaydır. Bu nedenle, DD3.2 elemanının 3 çıkışından 1R1 ve 1R3 dirençleri aracılığıyla gelen kontrol sinyali, doğrudan kompozit transistör 1VT4 ... 1VT5'in tabanına beslenir. Bu bileşik transistör, basit bir sürücüden başka bir şey değildir. Tam olarak aynı şekilde, A2 ve A3 kanallarının alt anahtar sürücülerinin bileşik transistörleri DD3, DD4 elemanlarından kontrol edilir. Her üç kanal da aynı VD2 doğrultucu tarafından desteklenmektedir.

Üst anahtarların ortak bir kablo ve bir kontrol cihazı ile galvanik bir bağlantısı yoktur, bu nedenle bunları kontrol etmek için, 1VT1 ... 1VT2 kompozit transistör üzerindeki sürücüye ek olarak, ek bir 1U1 optokuplör takmak gerekliydi her kanalda Bu devredeki optokuplörün çıkış transistörü ayrıca ek bir invertörün işlevini yerine getirir: DD3.2 elemanının çıkış 3'ünde üst anahtar transistörü 1VT3 açık olduğunda, yüksek seviye açıktır.

Üst anahtarın her bir sürücüsüne güç sağlamak için ayrı bir doğrultucu 1VD1, 1C1 kullanılır. Her doğrultucu, devrenin bir dezavantajı olarak kabul edilebilecek ayrı bir trafo sargısı ile beslenir.

1C2 kondansatörü, yaklaşık 100 mikrosaniyelik bir anahtarlama gecikmesi sağlar, 1U1 optokuplörü aynı miktarı verir ve böylece yukarıda bahsedilen "ölü bölge"yi oluşturur.

Frekans regülasyonu yeterli mi?

Alternatif voltaj beslemesinin frekansında bir azalma ile, motor sargılarının endüktif direnci azalır (endüktif direnç formülünü hatırlamak yeterlidir), bu da sargılardan geçen akımın artmasına neden olur ve sonuç olarak, sargıların aşırı ısınmasına. Stator manyetik devresi de doymuştur. Bu olumsuz sonuçlardan kaçınmak için frekans düştükçe motor sargılarındaki gerilimin efektif değerinin düşürülmesi gerekir.

Amatör chastotniklerde sorunu çözmenin yollarından biri, bu en etkili değeri, hareketli kontağı mekanik olarak frekans kontrol cihazının değişken direncine bağlı olan LATR kullanarak düzenlemeyi önerdi. Bu yöntem, S. Kalugin'in “Üç fazlı asenkron motorlar için hız kontrol cihazının rafine edilmesi” makalesinde önerilmiştir. Dergi "Radyo" 2002, Sayı 3, sayfa 31.

Amatör koşullarda, mekanik montajın üretilmesi zor ve en önemlisi güvenilmez olduğu ortaya çıktı. Bir ototransformatörü kullanmanın daha basit ve daha güvenilir bir yolu Erivan'dan E. Muradkhanyan tarafından Radio dergisi No. 12 2004'te önerildi. Bu cihazın şeması Şekil 5 ve 6'da gösterilmektedir.

Şebeke gerilimi 220V, ototransformatör T1'e ve hareketli kontağından C1, L1, C2 filtreli VD1 doğrultucu köprüsüne beslenir. Filtrenin çıkışında, motorun kendisine güç sağlamak için kullanılan değişken bir sabit voltaj Ureg elde edilir.

Şekil 5

Direnç R1 üzerinden Ureg voltajı, KR1006VI1 çipinde (ithal versiyon) yapılan ana osilatör DA1'e de sağlanır. Bu bağlantının bir sonucu olarak, geleneksel bir kare dalga üreteci bir VCO'ya (voltaj kontrollü osilatör) dönüşür. Bu nedenle, Ureg voltajındaki bir artışla, DA1 jeneratörünün frekansı da artar ve bu da motor devrinde bir artışa yol açar. Ureg voltajındaki bir düşüşle, ana osilatörün frekansı da orantılı olarak azalır, bu da sargıların aşırı ısınmasını ve stator manyetik devresinin aşırı doymasını önlemeyi mümkün kılar.

Şekil 6

Şekil 7

Jeneratör, DD3 mikro devresinin ikinci tetikleyicisinde yapılır, şemada DD3.2 olarak belirtilir. Frekans, kapasitör C1 tarafından ayarlanır, frekans, değişken direnç R2 tarafından ayarlanır. Frekans kontrolü ile birlikte jeneratör çıkışındaki darbe süresi de değişir: frekans azaldıkça süre azalır, dolayısıyla motor sargılarındaki voltaj düşer. Bu kontrol ilkesine darbe genişlik modülasyonu (PWM) denir.

Ele alınan amatör devrede motor gücü düşüktür, motora dikdörtgen darbelerle güç verilir, bu nedenle PWM oldukça ilkeldir. Gerçek yüksek güçte, PWM, Şekil 8'de gösterildiği gibi çıkışta neredeyse sinüzoidal voltajlar üretmek ve çeşitli yüklerle çalışmak için tasarlanmıştır: sabit bir torkta, sabit bir güçte ve bir fan yükünde.

Şekil 8. Üç fazlı bir PWM invertörün tek fazlı çıkış gerilimi dalga formu.

Devrenin güç kısmı

Modern markalı chastotniki, frekans dönüştürücülerde çalışmak için özel olarak tasarlanmış bir çıkışa sahiptir. Bazı durumlarda, bu transistörler, genellikle tüm tasarımın performansını artıran modüller halinde birleştirilir. Bu transistörler, özel sürücü yongaları tarafından kontrol edilir. Bazı modellerde, transistör modüllerinde yerleşik sürücüler bulunur.

Şu anda en yaygın olanı International Rectifier'dan gelen çipler ve transistörlerdir. Açıklanan devrede IR2130 veya IR2132 sürücülerini kullanmak oldukça mümkündür. Böyle bir mikro devrenin bir mahfazası aynı anda altı sürücü içerir: üçü alt anahtar için ve üçü üst anahtar için, bu da üç fazlı bir köprü çıkış aşamasının montajını kolaylaştırır. Ana işleve ek olarak, bu sürücüler ayrıca aşırı yüklere ve kısa devrelere karşı koruma gibi birkaç ek işlev içerir. Bu sürücüler hakkında daha fazla bilgi, ilgili yongaların Veri Sayfalarında bulunabilir.

Tüm avantajlarla birlikte, bu mikro devrelerin tek dezavantajı yüksek fiyatlarıdır, bu nedenle tasarımın yazarı farklı, daha basit, daha ucuz ve aynı zamanda uygulanabilir bir yol seçti: özel sürücü mikro devreleri, entegre zamanlayıcı mikro devreleri KR1006VI1 (NE555) ile değiştirildi. ).

Entegre zamanlayıcılardaki çıkış tuşları

Şekil 6'ya dönersek, devrenin "H" ve "B" olarak adlandırılan üç fazın her biri için çıkış sinyalleri olduğunu görebiliriz. Bu sinyallerin varlığı, üst ve alt tuşları ayrı ayrı kontrol etmenizi sağlar. Bu ayırma, Şekil 3'teki şemada gösterildiği gibi, tuşların kendisini değil, kontrol ünitesini kullanarak üst ve alt tuşların değiştirilmesi arasında bir duraklama oluşturmanıza olanak tanır.

KR1006VI1 (NE555) mikro devrelerini kullanan çıkış anahtarlarının şeması Şekil 9'da gösterilmektedir. Doğal olarak, üç fazlı bir dönüştürücü için bu tür anahtarların üç kopyasına ihtiyaç vardır.

Şekil 9

Üst (VT1) ve alt (VT2) tuşların sürücüleri olarak, Schmidt tetik devresine göre dahil edilen KR1006VI1 mikro devreleri kullanılır. Onların yardımıyla, çıkış transistörlerinin oldukça güvenilir ve hızlı kontrolünü elde etmeyi mümkün kılan en az 200mA'lık bir kapı darbe akımı elde etmek mümkündür.

Alt anahtar DA2'nin mikro devreleri, +12V güç kaynağı ve buna bağlı olarak kontrol ünitesi ile galvanik bir bağlantıya sahiptir, bu nedenle bu kaynaktan beslenirler. Üst anahtarların mikro devrelerine, transformatör üzerinde ek doğrultucular ve ayrı sargılar kullanılarak Şekil 3'te gösterildiği gibi güç sağlanabilir. Ancak bu şemada, anlamı aşağıdaki gibi olan farklı, sözde "önyükleme" beslenme yöntemi kullanılmaktadır. DA1 mikro devresine, şarjı devre boyunca meydana gelen bir elektrolitik kondansatör C1 ile güç verilir: + 12V, VD1, C1, açık bir transistör VT2 (drenaj kaynağı elektrotları aracılığıyla), "ortak".

Başka bir deyişle, C1 kondansatörünün şarjı, düşük anahtarlı transistörün açık olduğu anda gerçekleşir. Şu anda, C1 kondansatörünün negatif terminali, ortak bir kabloyla neredeyse kısa devre yapıyor (güçlü alan etkili transistörlerin açık “drenaj kaynağı” bölümünün direnci, ohm'un binde biri!) şarj etmeyi mümkün kılar.

Transistör VT2 kapatıldığında, VD1 diyotu da kapanacak, C1 kondansatörünün şarjı, transistör VT2'nin bir sonraki açılışına kadar duracaktır. Ancak C1 kondansatörünün şarjı, transistör VT2 kapalıyken DA1 çipine bir süre güç sağlamak için yeterlidir. Doğal olarak şu anda üst anahtar transistörü kapalı durumdadır. Bu güç anahtarları şemasının o kadar iyi olduğu ortaya çıktı ki, diğer amatör tasarımlarda değişiklik yapılmadan kullanıldı.

Bu makale, her şeyin başladığı ve hatta devreye göre her şeyi "içeriden" düşünebileceğiniz küçük ve orta derecede entegrasyona sahip mikro devreler üzerindeki amatör üç fazlı invertörlerin yalnızca en basit devrelerini tartışmaktadır. Şemaları Radyo dergilerinde defalarca yayınlanan daha modern tasarımlar yapılıyor.

Şemaya göre mikrodenetleyici kontrol üniteleri, ortalama entegrasyon derecesine sahip mikro devrelerden daha basittir, aşırı yüklere ve kısa devrelere karşı koruma ve diğerleri gibi gerekli işlevlere sahiptirler. Bu bloklarda, her şey kontrol programları aracılığıyla veya genel olarak "firmware" olarak adlandırıldıkları şekliyle uygulanır. Üç fazlı invertör kontrol ünitesinin ne kadar iyi veya kötü çalışacağına bu programlardan bağlıdır.

Oldukça basit üç fazlı invertör kontrol devreleri Radio dergisi 2008 No. 12'de yayınlandı. Makalenin adı "Üç fazlı bir inverter için ana osilatör". Makalenin yazarı A. Dolgy aynı zamanda mikrodenetleyiciler ve diğer birçok tasarım üzerine bir dizi makalenin de yazarıdır. Makale, PIC12F629 ve PIC16F628 mikrodenetleyicileri üzerindeki iki basit devreyi göstermektedir.

Her iki devredeki hız, birçok pratik durumda oldukça yeterli olan tek kutuplu anahtarlar kullanılarak kademeli olarak değiştirilir. Ayrıca hazır "firmware" indirebileceğiniz bir bağlantı ve ayrıca "firmware" in parametrelerini kendi takdirinize göre değiştirebileceğiniz özel bir program da vardır. Jeneratörleri demo modunda çalıştırmak da mümkündür. Bu modda jeneratör frekansı 32 kat azaltılır, bu da LED'ler kullanarak jeneratörlerin çalışmasını görsel olarak gözlemlemenizi sağlar. Güç bölümünün bağlanması için öneriler de verilmiştir.

Ancak mikrodenetleyici programlamayla uğraşmak istemiyorsanız Motorola, 3 fazlı motor kontrol sistemleri için tasarlanmış özel bir MC3PHAC akıllı denetleyici piyasaya sürdü. Temel olarak, kontrol ve koruma için gerekli tüm fonksiyonları içeren, ayarlanabilir üç fazlı bir sürücünün düşük maliyetli sistemlerini oluşturmak mümkündür. Bu tür mikro denetleyiciler, bulaşık makineleri veya buzdolapları gibi çeşitli ev aletlerinde giderek daha fazla kullanılmaktadır.

MC3PHAC kontrolör ile birlikte hazır güç modüllerini kullanmak mümkündür, örneğin International Rectifier tarafından geliştirilen IRAMS10UP60A. Modüller altı güç anahtarı ve bir kontrol devresi içerir. Bu unsurlarla ilgili daha fazla ayrıntı, İnternet'te kolayca bulunabilen Veri Sayfası belgelerinde bulunabilir.