Det er ganske vanskelig å lage frekvensomformere med egne hender, siden du må være godt kjent med kraftelektronikk og halvlederteknologi. Men før du tenker på å designe denne enheten, må du finne ut til hvilke formål de brukes. Du må også vite hva som er hovedkomponentene i disse elektroniske systemene.
Hva er en frekvensomformer?
Alle vet at det er vekselstrøm i nettet, og det har en viss frekvens. I Russland er standarden 50 Hertz. I noen vestlige land er en litt annen standard 60 Hertz. Driften av mange enheter avhenger av frekvensen til strømmen. Omformere brukes til å drive asynkronmotorer. Det er mange grunner til å bruke elektroniske midler. For eksempel i industrien har invertere blitt utbredt siden de ble bruktlar deg bli kvitt enorme mekanismer.
Mer detaljert kan du endre rotasjonshastigheten til båndet på transportøren ved å bruke en girkasse, som er basert på en slags bilgirkasse. Dessuten kan det være enten mekanisk (ved hjelp av flere gir) eller CVT. Men det er mye mer effektivt å endre parametrene til strømmen som mater motoren. Ved å dreie den variable motstanden endres rotasjonshastigheten til transportøren. Dessuten kan frekvensen endres i et bredt område.
Hvilke andre funksjoner har frekvensomformere?
I tillegg lar inverterinnstillingene at den elektriske motoren gradvis øker hastigheten over flere sekunder. Tiden stilles inn av brukeren gjennom frekvensomformerfunksjonsprogrammering. På samme måte kan du gjøre med tidspunktet for å stoppe ankeret til motoren. Dette reduserer belastningen på stasjonen, som direkte påvirker ressursen.
I tillegg, for små bedrifter som ikke har mulighet til å skaffe seg et trefasenettverk, men det er behov for det, er bruk av frekvensomformere et sant universalmiddel. Det er mange modeller av slike enheter som er koblet til et enfaset vekselstrømnettverk, og de produserer tre ved utgangen. Derfor er det mulig å koble en elektrisk motor til en vanlig stikkontakt. Og i dette tilfellet vil den ikke miste strøm, dens arbeid vil være korrekt.
Strømkomponenter til omformere
Alle frekvensomformere bruker kraftige IGBT- eller MOSFET-transistorer. De er ideelle for denne typen arbeid. De er montert i separate moduler. Denne installasjonsmetoden kan forbedre ytelsen til en elektronisk enhet. Disse transistorene fungerer i nøkkelmodus, kontroll utføres ved hjelp av et mikroprosessorsystem. Faktum er at all kontroll er lavstrøm, det er ikke nødvendig å bytte høyspenning. Derfor kan dette oppnås ved å bruke den enkleste mikroprosessoren.
De mest brukte spesialenhetene i IR2132- og IR2130-seriene. De består av seks sjåfører som styrer nøklene. Tre brukes til bunnen og tre til toppen. Denne sammenstillingen lar deg implementere en enkel kaskade av frekvensomformeren. I tillegg har den flere beskyttelsesgrader. For eksempel mot kortslutning og overbelastning. Mer detaljerte egenskaper for alle elementene finnes i manualene. Men alle kraftelementer har en stor ulempe – de høye kostnadene for produkter.
Strukturdiagram av omformeren
Enhver frekvensomformer for en motor har tre hovedblokker - en likeretter, filtre, en omformer. Det viser seg at AC-spenningen først konverteres til DC, deretter filtreres. Etter alt dette blir det invertert til en variabel. Men det er en tredje blokk - mikroprosessorkontroll av omformeren. Og for å være mer presis, kraftige IGBT-transistorer. Hvis du noen gang har håndtertfrekvensomformere, da vet du at på frontpanelet har de flere knapper for programmering.
Instruksjonsmanualen til omformeren vil veilede deg hvordan du setter opp alle funksjonene. Dette er en veldig komplisert sak, siden det er ganske mange innstillinger selv i den enkleste enheten. I tillegg til at den elektroniske enheten lar deg endre rotasjonsfrekvensen til motorarmaturet, justere akselerasjons- og retardasjonstiden, er det også flere beskyttelsesgrader. For eksempel overstrøm. Ved bruk av en slik enhet er det ikke nødvendig å installere automatiske brytere.
likeretterenhet
Avhengig av formålet med frekvensomformeren, brukes forskjellige likerettertrinn. Og strømforsynings alternativet kan enten være fra et trefaset nettverk eller fra et enfaset. Men ved utgangen til omformeren er det i alle fall en trefaset vekselspenning. Men for å kontrollere strømmen må den først rettes opp. Saken er at det er ganske vanskelig å kontrollere variabelen - det er nødvendig å bruke store reostater, noe som ikke er veldig praktisk. Dessuten, nå er tiden for mikroelektronikk og automatisering, det er ikke bare urimelig å bruke utdaterte teknologier, men også svært ulønnsomt.
En elektronisk enhet bestående av seks halvlederdioder brukes til å likerette en trefaset vekselstrøm. De er slått på i en brokrets, det viser seg at hvert par dioder tjener til å rette opp en fase. En konstant spenning vises ved utgangen til likeretterenheten, densverdien er lik den som strømmer til inngangen. På dette stadiet er alle transformasjoner fullført, ingen kontroll av denne blokken utføres. I tilfelle strøm tilføres fra et enfaset nettverk, er et likerettertrinn tilstrekkelig selv fra en enkelt diode. Men det er mer effektivt å bruke en brokrets på fire.
Filterboks
Denne modulen brukes til DC-spenningsfiltrering. Den enkleste versjonen av blokken er en induktor inkludert i gapet til den positive skulderen. En elektrolytisk kondensator er koblet mellom polene. Den har én funksjon - å bli kvitt den variable komponenten. Saken er at likeretteren ikke er i stand til å kvitte seg helt med krusninger. Det gjenstår en liten mengde AC som kan produsere betydelig støy under drift.
For å vurdere driftsprinsippet til filterblokken, er det nødvendig å analysere ved å bytte ut elementene. Ved drift under likestrømsforhold erstattes induktansen med motstand, kondensatoren erstattes av en åpen krets. Men når den drives av vekselstrøm, erstattes kapasitansen med motstand. Derfor forsvinner hele den variable komponenten, siden det oppstår en kortslutning i dette tilfellet. For å forstå dette er ganske vanskelig, det er nødvendig å forstå det teoretiske grunnlaget for elektroteknikk. Men en 3-fase frekvensomformer kan ikke lages uten denne.
Inverter stage
Og her begynner moroa - bruken av kraftige IGBT-transistorer. De styres av et mikroprosessorsystem, frakvaliteten på deres funksjon avhenger av driften av hele frekvensomformeren. En slik spenningsomformerkrets er mye brukt. Faktisk, ved hjelp av krafttransistorer, kan enhver spenning inverteres. Tot alt brukes seks elementer i den enkleste kretsen - to for hver fase. Frekvensomformeren produserer 220 volt på hver fase i forhold til null.
For å bli kvitt forekomsten av reversspenning er det nødvendig å bruke halvlederdioder. De er koblet mellom kollektoren og emitteren til krafttransistorer. Ledelsen utføres ved inngangen til basen. Som nevnt tidligere har gjør-det-selv frekvensomformere to transistorer for hver fase i vekselretterkaskaden. Slå på p-n-kryssene deres i serie. Fasen fjernes fra midtpunktet på hver skulder. Ferdige moduler er tilgjengelige for salg, de har ledninger for tilførsel av likespenning, samt tre kontakter for fjerning av trefaset alternerende. I tillegg er det en kontakt for tilkobling av et mikrokontrollerkontrollsystem.
Mikroprosessorkontroll
Brukes til å endre motorakselhastigheten av omformeren, spenningen, hvis standardfrekvens er 50Hz, kan endres i amplitude over et bredt område. Og mer spesifikt, fra null til frekvensen som mikroprosessoren kan gi. Hovedkravet for sistnevnte er muligheten til å koble til flere enheter. Når dudesigne en omformer, spenningen, hvis frekvens endres av en variabel motstand, må kontrolleres av prosessoren. Den er valgt med omhu, den må ha et tilstrekkelig antall I/O-porter
Du kan komplisere systemet litt ved å koble en LCD-skjerm til mikrokontrolleren. Høy fargegjengivelse er ikke nødvendig fra det, monokrom er nok, som i enkle kalkulatorer. Knapper for programmering er også koblet til inngang-ut-portene. Slik kan du lage en enkel frekvensomformer. Prisen på alle elementene vil ikke være mer enn to tusen rubler. Men kostnadene for en omformer med en effekt på 200-750 watt varierer fra 6500 til 12000 rubler. Alt avhenger av produsenten og egenskapene til enheten.
Enhetsdeksel
Gjør-det-selv-frekvensomformere må ha et pålitelig hus. Ikke bare brukervennlighet avhenger av det, men også effektivitet. Basen er laget av aluminium. Grunnen til å bruke dette materialet er behovet for kjøling av høy kvalitet. Under drift blir IGBT-modulen veldig varm, og temperaturen på halvlederdiodene stiger også. Og det spiller ingen rolle om du har en 380 eller 220 volt frekvensomformer.
Resten av kroppen er laget av plast. Det er nødvendig at alle kraftelementer skjules av det, slik at det ikke er utilsiktet kontakt med høyspenningsterminaler under drift. I den fremre delen er det nødvendig å gi et hull for LCD-skjermen og knappene. Separat, iet praktisk sted, en variabel motstand er installert. Ved programmering av mikrokontrolleren er det nødvendig å ta hensyn til at denne motstanden endrer frekvensen til utgangsstrømmen.
Varmeveksling av systemelementer
Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot varmeavledning. Jo kraftigere enheten som utvikles, desto mer pålitelig bør kjølesystemet være. Som nevnt ovenfor må underlaget være laget av aluminium. Spenningsomformerkretsen skal gi beskyttelse mot overoppheting. For dette formålet er det nødvendig å bore et hull i huset, en temperatursensor er montert i den. Fra den mates signalet gjennom en matchende enhet til mikrokontrolleren. Hvis makstemperaturen overskrides, må lasten kobles fra. Derfor slår krafttransistormodulen seg av.
For å forbedre varmespredningen må vifter brukes. Deres plassering må velges slik at luftstrømmen avkjøler radiatorfinnene til kassen. For å øke effektiviteten til kjølesystemet må du bruke termisk pasta. Det er mer fornuftig å slå på viftene når du starter enheten. Men det er også mulig å programmere kontrolleren ved hjelp av et signal fra en temperaturføler. Når temperaturen når halvparten av temperaturen der nødstengingen av enheten skjer, slås viftene på.
kretskort
Som kretskort er det best å bruke ferdige alternativer. På salg er det brett i forskjellige størrelser med hull rundt somsmå hermetiske kontakter. De omtales i daglig tale som "fisk". Det eneste som er verdt å vurdere er muligheten for å bytte ut prosessor og mikrokretser. For dette formålet må du bruke kontakter som er loddet til brettet. Gjør-det-selv frekvensomformere er best laget med forventning om rask utskifting av elementer. IC eller kontrolleren kobles ganske enkelt til denne kontakten, som en plugg inn i en kontakt.
Konklusjoner
Du kan også lage din egen frekvensomformer. Prisen på analoger, som vi fant ut, er mye høyere. Selv om de selvfølgelig har flere muligheter. Men faktisk, hvis du tar en nærmere titt, viser det seg at det faktisk ikke brukes mer enn fem funksjoner. Når drevet er i gang, er det nødvendig å endre rotasjonshastigheten, samt justere akselerasjons- og retardasjonstidene. Litt sjeldnere brukes reversfunksjonen og endring av maksim alt tillatt strøm.
