Šajā rakstā tiks apspriests elektromotora frekvences pārveidotājs, tā darbības princips un galvenās sastāvdaļas. Galvenais uzsvars tiks likts uz teoriju, lai Jūs izprastu frekvences pārveidotāja darbības principu un varētu tālāk projektēt un ražot savām rokām. Bet vispirms ir nepieciešams neliels ievadkurss, kurā pastāstīs, kas ir frekvences pārveidotājs un kādiem nolūkiem tas ir vajadzīgs.
Invertora funkcijas
Nozares lauvas tiesu aizņem asinhronie motori. Un vienmēr ir bijis grūti tos pārvaldīt, jo tiem ir nemainīgs rotora ātrums, un ieejas sprieguma maiņa izrādās ļoti sarežģīta un dažreiz pat neiespējama. Bet frekvences pārveidotājs pilnībā maina attēlu. Un, ja agrāk, piemēram, konveijera ātruma maiņai tika izmantotas dažādas pārnesumkārbas, tad šodien pietiek ar vienu elektronisku ierīci.
Turklāt chastotniki ļauj iegūt ne tikai iespēju mainīt piedziņas parametrus, bet arī vairākas papildu aizsardzības pakāpes. Nav nepieciešami elektromagnētiskie starteri, un dažreizpat nav nepieciešams trīsfāzu tīkls, lai nodrošinātu normālu asinhronā motora darbību. Visi šie pienākumi, kas saistīti ar elektriskās piedziņas pārslēgšanu un ieslēgšanu, tiek pārnesti uz frekvences pārveidotāju. Tas ļauj mainīt fāzes pie izejas, strāvas frekvenci (un līdz ar to mainās arī rotora ātrums), regulēt iedarbināšanu un bremzi, kā arī var īstenot daudzas citas funkcijas. Tas viss ir atkarīgs no vadības ķēdē izmantotā mikrokontrollera.
Darbības princips
Elektromotora frekvences pārveidotāja izgatavošana ar savām rokām, kuras diagramma ir sniegta rakstā, ir pavisam vienkārša. Tas ļauj pārvērst vienu fāzi trīs. Tāpēc kļūst iespējams asinhrono elektromotoru izmantot ikdienas dzīvē. Tajā pašā laikā tā efektivitāte un jauda netiks zaudēta. Galu galā jūs zināt, ka, ieslēdzot motoru tīklā ar vienu fāzi, šie parametri samazinās gandrīz uz pusi. Un tas viss attiecas uz vairākām ierīces ieejai piegādātā sprieguma pārveidojumiem.
Taisngrieža bloks ir pirmais shēmā. Tas tiks apspriests sīkāk tālāk. Pēc rektificētā sprieguma filtrēšanas. Un invertora ieejai tiek piegādāta tīra līdzstrāva. Tas pārvērš līdzstrāvu maiņstrāvā ar nepieciešamo fāžu skaitu. Šo kaskādi var pielāgot. Tas sastāv no pusvadītājiem, kuriem ir pievienota vadības ķēde uz mikrokontrollera. Bet tagad par visiem mezgliem sīkāk.
Taisngrieža bloks
Tas var būt divu veidu – vienas un trīsfāzes. Pirmā veida taisngriežus var izmantot jebkurā tīklā. Ja jums ir trīsfāzu, tad pietiek ar savienojumu ar vienu. Chastotnik ķēde elektromotoram nav pilnīga bez taisngrieža bloka. Tā kā pastāv atšķirības fāžu skaitā, tas nozīmē, ka ir jāizmanto noteikts skaits pusvadītāju diožu. Ja mēs runājam par frekvences pārveidotājiem, kas tiek darbināti ar vienu fāzi, tad ir nepieciešams četru diožu taisngriezis. Tie ir savienoti.
Tas ļauj samazināt atšķirību starp ieejas un izejas sprieguma vērtību. Protams, var izmantot arī pusviļņu ķēdi, taču tā ir neefektīva, un rodas liels skaits svārstību. Bet, ja mēs runājam par trīsfāzu savienojumu, tad ķēdē ir jāizmanto seši pusvadītāji. Tieši tāda pati ķēde automašīnas ģeneratora taisngriežā, nav atšķirību. Vienīgais, ko šeit var pievienot, ir trīs papildu diodes pretsprieguma aizsardzībai.
Filtra elementi
Pēc taisngrieža nāk filtrs. Tās galvenais mērķis ir atslēgt visu rektificētās strāvas mainīgo komponentu. Lai iegūtu skaidrāku attēlu, jums ir jāizveido līdzvērtīga shēma. Tātad, plus iet pa spoli. Un tad starp plusu un mīnusu ir pievienots elektrolītiskais kondensators. Tas ir tas, kas ir interesants nomaiņas ķēdē. Ja spole tiek aizstāta ar pretestību, tad kondensators, ja tāds ir,dažāda strāva var būt vai nu vadītājs, vai pārtraukums.
Kā jau tika teikts, taisngrieža izeja ir līdzstrāva. Un, kad tas tiek pielietots elektrolītiskajam kondensatoram, nekas nenotiek, jo pēdējais ir atvērta ķēde. Bet strāvā ir neliels mainīgais. Un, ja plūst maiņstrāva, tad līdzvērtīgā ķēdē kondensators kļūst par vadītāju. Tāpēc ir slēgšana no plus līdz mīnusam. Šie secinājumi ir izdarīti saskaņā ar Kirhhofa likumiem, kas ir būtiski elektrotehnikā.
Jaudas tranzistoru invertors
Un tagad esam sasnieguši vissvarīgāko mezglu - tranzistoru kaskādi. Viņi izgatavoja invertoru - līdzstrāvas-maiņstrāvas pārveidotāju. Ja ar savām rokām izgatavojat elektromotora frekvences pārveidotāju, tad ieteicams izmantot IGBT tranzistoru komplektus, kurus varat atrast jebkurā radio detaļu veikalā. Turklāt visu frekvences pārveidotāja ražošanas komponentu izmaksas būs desmit reizes mazākas nekā gatavā produkta cena, pat ražota Ķīnā.
Katrai fāzei tiek izmantoti divi tranzistori. Tie ir iekļauti starp plus un mīnusiem, kā parādīts raksta diagrammā. Bet katram tranzistoram ir iezīme - vadības izeja. Atkarībā no tā, kurš signāls tam tiek pievadīts, mainās pusvadītāja elementa īpašības. Turklāt to var izdarīt gan ar manuālas pārslēgšanas palīdzību (piemēram, pielikt spriegumu nepieciešamajām vadības izejām ar vairākiem mikroslēdžiem), gan automātiski. Tas ir apmērampēdējais un tiks apspriests tālāk.
Vadības shēma
Un, ja frekvences pārveidotāja pieslēgšana elektromotoram ir vienkārša, jums vienkārši jāpievieno atbilstošās spailes, tad ar vadības ķēdi viss ir daudz sarežģītāk. Lieta tāda, ka ir nepieciešams ieprogrammēt ierīci, lai no tās panāktu maksimāli iespējamos pielāgojumus. Sirdī ir mikrokontrolleris, kuram ir pievienoti lasītāji un izpildmehānismi. Tātad, ir nepieciešami strāvas transformatori, kas pastāvīgi uzraudzīs elektriskās piedziņas patērēto jaudu. Un pārsniegšanas gadījumā frekvences pārveidotājs ir jāizslēdz.
Vadības ķēdes pievienošana
Papildus ir nodrošināta aizsardzība pret pārkaršanu. IGBT tranzistoru vadības izejas ir savienotas ar mikrokontrollera izeju, izmantojot saskaņošanas ierīci (Darlingtona komplekts). Turklāt ir nepieciešams vizuāli kontrolēt parametrus, tāpēc ķēdē jāiekļauj LED displejs. No lasītājiem jāpievieno pogas, kas ļaus pārslēgties starp programmēšanas režīmiem, kā arī mainīga pretestība, to griežot, mainās elektromotora rotora griešanās ātrums.
Secinājums
Vēlos atzīmēt, ka jūs varat arī izgatavot savu frekvences pārveidotāju elektromotoram, gatavā produkta cena sākas no 5000 rubļiem. Un tas ir paredzēts elektromotoriem, kuru jauda nepārsniedz 0,75 kW. Ja jums ir nepieciešams pārvaldīt vairākjaudīgs disks, jums būs nepieciešams dārgāks chastotnik. Lietošanai ikdienas dzīvē pietiek ar zemāk apskatīto shēmu. Iemesls ir tāds, ka nav nepieciešams liels skaits funkciju un iestatījumu, vissvarīgākais ir iespēja mainīt rotora ātrumu.
