Često, mnogi šunke ili samo poslovni ljudi moraju kontrolirati brzinu trofaznog motora. Za to nema smisla koristiti banalni regulator snage, jer je izgrađen na principu promjene napona, a opet, kao što znate, izmjenični motori ne žele biti regulirani na ovaj način, čak ni jednofazni.

Okretanja će se, naravno, promijeniti, ali samo u maloj i gotovo neprimjetnoj granici, nakon čega, kad se dostigne donji prag i kad se 220 V napaja na 150 V, okretaji se potpuno zaustavljaju. Ako i osovina treba primiti normalan trenutak, na primjer, prilikom regulacije brzine transportera ili letve, ovisno o tome na što je spojena, tada je prikladan samo pretvarač frekvencije.

Što je pretvaranje frekvencije

Pod pojmom pretvaranje frekvencije, a zatim pretvaračem frekvencije, trebali bismo razumjeti cijeli sustav koji nešto radi. Naime, pretvara frekvenciju dovodnog namota asinhronog naponskog motora. To jest, usredotočujemo vašu pažnju na činjenicu da se ovdje ne mijenja napon, već njegova učestalost. U ovom načinu upravljanja održava se trenutak na vratilu motora kada se promijeni brzina vrtnje.

Ali da biste napravili frekvencijski pretvarač vlastitim rukama, morate se sjetiti dizajna i mogućih karakteristika rada asinhronih motora. Štoviše, odlučujući posebno proizvoditi takav uređaj, prvi korak je pronaći motor koji će biti prikladan za parametre, koji će se nositi s radom koji mu je dodijeljen kao dio gotovog kompleksa.

Odabir motora

Da biste dizajnirali domaći chastotnik, prvo se morate sjetiti što je asinhroni motor i kako to radi. Ne-sinhroni motor ili DPT mehanički je uređaj koji se sastoji od statora sa poljskim namotima i rotora. Druga komponenta može biti:

  • kratki spoj, to jest, srednji vodiči na krajevima su spojeni prstenovima, a sami su debeli i kratki, zbog čega se dizajn naziva "kotač vjeverica";
  • faza, rotor ima nekoliko namotaja koji su spojeni na klizne prstenove koji se koriste za uklanjanje napona u načinu rada generatora.

Princip rada motora vrlo je jednostavan i sastoji se od utjecaja rotirajućeg magnetskog polja stvorenog u statoru na rotor kaveza vjeverice u kojem se pojavljuje emf. Zbog toga u rotoru počinje teći struja, što dovodi do stvaranja sila koje međusobno djeluju s magnetskim poljem statora. U ovom slučaju su brzina rotora i magnetsko polje nejednaki, zbog čega je naziv asinkroni motor.

Razumno je pretpostaviti da ako promijenite frekvenciju napona koji opskrbljuje stator, brzina rotora će se promijeniti. U stvari, zato sve ozbiljne tvrtke koriste upravo frekventne pretvarače za upravljanje takvim motorima. Kada vlastitim rukama oblikujete krug pretvarača frekvencije za električni motor, trebali biste uzeti u obzir vrstu motora i sve njegove karakteristike. Konkretno, snaga, broj polova i maksimalna brzina vrtnje. Spremne sheme možete preuzeti iz internetskog časopisa "Radiocot" . Ima ih puno .

Dobivanje magnetskog polja

Za dobivanje trofaznog rotirajućeg magnetskog polja potrebno je provesti struju kroz zavojnicu na statoru potrebnom frekvencijom, koja će biti određena formulom: iA = I m sinωt. Kao rezultat djelovanja ove struje, MDS FA počinje djelovati duž osi skretanja. Budući da se zavoji u statoru izmjenjuju u fazama, valjak će imati isti karakter, stvarajući zajedničku pulsirajuću silu F, koja je konstanta. Definiran je kao korijen kvadratnih sila u dva okreta pomaknuta jedan prema drugom pod kutom od 90 °.

Kao rezultat, dolazi do rotacije polja s kutnom brzinom, izraženom formulom za svaki zaokret zasebno: ω = 2π f 1. No za izračunavanje brzine polja u cijelom stroju potrebno je uzeti u obzir ukupni broj parova polova, izražen simbolom p. I tada će brzina polja biti jednaka: ω 0 = 2π f 1 / p. U skladu s tim, moguće je izračunati brzinu izraženu u rpm: n0 = 60 f 1 / p.

Uz ove podatke, valja imati na umu da će se karakteristike razlikovati od načina rada u praznom hodu, to jest, pri ω = ω 0 i pri opterećenju, kada ω ≠ ω 0. I bilo bi korisno podsjetiti i da je pod opterećenjem takva stvar kao proklizavanje, koje se pojavljuje zbog zaostajanja ω od ω 0. I izražava se kao: s = (ω 0 - ω) / ω 0. To sugerira da je pri izgradnji ACS-a s povećanjem ove vrijednosti potrebno automatski promijeniti frekvenciju napona u namotima kako bi se osigurala stabilnost brzine pri različitim opterećenjima .

Industrijski frekvencijski pogoni

Svi industrijski chastotnikovi pružaju različite principe za kontrolu brzine i momenta na vratilu indukcijskih motora mijenjajući ne samo frekvenciju, već i fazni pomak, vrijeme porasta upravljačkih impulsa, dinamičko kočenje i mnoge druge parametre. U isto vrijeme, sve se to provodi automatski bez dodatnog sudjelovanja izvana. Stoga se industrijski krug pretvarača frekvencije za trofazni motor sastoji od sljedećih komponenti:

  • Središnji procesor, koji djeluje kao oblik glavnih i upravljačkih impulsa.
  • Jedinica napajanja: ispravljač i istovremeno upravljačka jedinica, ugrađena u IGBT - module.
  • Ulazna i izlazna jedinica ili samo sučelje za interakciju s korisnicima.
  • Pretvornik sabirnica za rad s programskim upravljačkim sustavom.

Trofazni motor može biti opremljen senzorom, tada je potrebna povratna informacija. Senzor može biti optički, induktivni ili magnetski. U visoko okretnim motorima brzina se izračunava programski na temelju karakteristika.

Prednosti upotrebe frekventnih pretvarača

Nije uzalud da su ljudi počeli aktivno koristiti pretvarače frekvencije u svim vrstama poduzeća, pa čak i u svakodnevnom životu, jer su mnogo ekonomičniji od kolektora i mogu raditi u uvjetima u kojima se motor četke brzo pokvari. Uz sve to, upotreba frekventnog pretvarača omogućila je zamjenu mehaničkih varijatora s pogonskim sustavima, što je uvelike pojednostavilo dizajn opreme. S obzirom da DPT praktički ne zahtijeva popravak tijekom rada, uporaba pretvarača jednostavno je idealno rješenje.

Ali treba imati na umu da postoje regulatorna ograničenja kod kojih će se promijeniti i princip upravljanja indukcijskim motorom:

  • Pri reguliranju brzine u području od 16: 1 ili manje, potrebno je koristiti pretvarač koji djeluje na volt-frekvencijski odziv.
  • Za regulaciju u rasponu od 50: 1 mora se koristiti senzorsko upravljanje bez senzora.
  • Kod velikog raspona treba koristiti povratne informacije pomoću senzora ili pid regulatora integriranog u pretvarač.

U svakom slučaju, kada se planira koristiti motor u teškim radnim uvjetima, što se obično događa, bolje je koristiti vektorsku kontrolu.

Regulacija vektora i frekvencija

Da bi se izgradio visokokvalitetni sustav samohodnih pištolja s asinhronim upravljanjem motorom, potrebno je dobro razumijevanje koncepata, odnosno vektorske regulacije ili regulacije frekvencije.

Princip frekvencije primjenjuje se u sustavima u kojima nije potrebno strogo kontrolirati brzinu, a važan je protok koji motor stvara bez značajnog opterećenja. Ali kad se od prvog zavoja zahtijeva visok okretni moment i dobra vuka, treba koristiti vektorsku kontrolu.

Vektorske samohodne puške također se koriste u sustavima za praćenje s niskim udjelom stope. Na primjer, u strojevima za uvlačenje stolova ili nosačima vretena. Ovdje nije samo potrebno svladati inerciju kreveta, već i osigurati potrebni napor prilikom obrade dijela.

Prilikom dizajniranja chastotnika za trofazni elektromotor vlastitim rukama potrebno je uzeti u obzir vrstu opterećenja, jer će o tome ovisiti i karakteristika upravljanja prekidačima za napajanje kako bi se postigla potrebna snaga s minimalnim gubicima.

Tehnička primjena invertera

Tako dolazimo do konstrukcije dijagrama upravljačkog bloka indukcijskog motora. I odmah biste trebali osigurati da gotovo svi proizvođači ove vrste pretvarača koriste isti blok kruga koji možete koristiti za dizajn vlastitog pretvarača. A sastoji se od sljedećih komponenti:

  • Nekontrolirani ispravljač trofaznog napona 380 V ili jednofazni 220 V.
  • DC sabirnica s ugrađenim LC - filtrom, koja se sastoji od skupa kondenzatora koji osiguravaju njegovo stabilno punjenje i uklanjaju pukotine tijekom prenapona u mreži.
  • Pretvarač napona koji pretvara konstantni srednji napon u izmjenični napon željene frekvencije. Opremljen je PWM-om za kontrolu kvalitete.
  • Asinhroni elektromotor kojim se upravlja.

Treba reći da su proizvođači dugo koračali prema stvaranju idealnog PWM-a s kojim bi bilo moguće stabilno kontrolirati motor. I tek pojavom IGBT modula postalo je moguće. Stoga, za izradu vlastitog pretvarača preporučuje se korištenje tipki s naponom od najmanje 1200 V, uzimajući u obzir moguće mreškanje mreže i s dobrom marginom struje. Na tržištu je sasvim moguće pronaći tranzistore i module do 100 ili više A.

Pojednostavljeni sklop blok pretvarača izgledat će ovako:

  • Ispravljač, njegovo spajanje provodi se po principu jednofaznog ili dvofaznog mostovskog kruga. Dizajniran je za pretvaranje izmjeničnog napona u istosmjerni, pogodan za daljnju pretvorbu frekvencije od 0 Hz do glavne mreže. Srednji krug se uvjetno sastoji od dva bloka:
  • Uređaji za glatko punjenje sabirnice, kako ne bi oštetili struje za prijenos struje prilikom punjenja kondenzatora. Zove se otpor balasti.
  • Blok kondenzatora je filter.

Izračunati napon srednjeg kruga je √2 puta veći od U N. Nakon postizanja potrebne konstantne razine napona na sabirnici, otpornik premošćuje kontaktni par. Posljednji blok u krugu je pretvarač. To je posljednji pokretač izlaznih impulsa, koji se potom dovode u motor, osiguravajući njegovo okretanje u određenoj brzini.

Generalizirana struktura modula napajanja prikazana je na sljedećoj slici:

Za izgradnju pretvarača koriste se visokonaponski tranzistori koji rade u režimu čistog prebacivanja. U procesu su vrlo vruće, pa se ugrađuju na velike radijatore s velikim prostorom rasipanja topline.

Da biste dizajnirali upravljački krug pretvarača, morate jasno zamisliti nedostatak tipki. Da biste to učinili, obratite pažnju na sliku ispod:

Prikazuje vremenske intervale za svaki od tipki instaliranih tim redoslijedom, kao što je prikazano na prethodnoj slici. To jest, u fazi U djeluju tranzistori T1 i T4, u fazi V - T3 i T6, i tako dalje. Za svaki od namotaja motora gomila para IGBT. Pri konstrukciji pretvarača za motore male snage sa slabom strujom možete koristiti jednostavne bipolarne tranzistore sa efektom polja.

Vremenski dijagram pokazuje da se u prvom trenutku vremenski tranzistori T1, T5 i T6 otvaraju. Nadalje, tranzistor T1 i T6 i dalje su otvoreni, dok se T5 zatvara, a T2 otvara i tako dalje. Ovaj dijagram u potpunosti ponavlja dijagram napona u trofaznoj mreži, ali samo impulsi imaju pravokutni oblik i frekvenciju postavlja kontroler.

Rezultat je vrsta cikličkog prebacivanja tranzistora, dok se struja u fazama pomiče za 120 ° u odnosu jedna na drugu. A za dobivanje kontrolnog napona, koji se sastoji od mnogih impulsa, u obliku sinusoidnog signala s minimalnim brojem harmonika, koristite omjer uključenih i isključenih tranzistora.

Da bi se minimizirali gubici motora, koji se obično javljaju tijekom pokušaja upravljanja smanjenjem napona preko namotaja motora, pribjegavaju se povećanju frekvencije.

Načelo regulacije brzine

Za promjenu brzine vrtnje vratila motora potrebno je promijeniti frekvenciju f 1, ali to treba učiniti pažljivo. Uostalom, potrebno je zadržati struju magnetizacije nepromijenjenom. Da bi održali ovu ravnotežu, U 1 mora biti proporcionalan f 1., ali ako se ravnoteža prekine, struja magnetizacije ili će se smanjivati ​​ili povećavati. U skladu s tim, polje će oslabiti ili prenasićeno. Da bi se to osiguralo, odabrana je u / f karakteristika linearna dok se ne postigne kutna frekvencija. Javlja se kada napon na namotima poraste do maksimalne oznake.

Kategorija: