Det är ganska svårt att göra frekvensomvandlare med egna händer, eftersom du måste vara mycket väl insatt i kraftelektronik och halvledarteknik. Men innan du tänker på att designa den här enheten måste du ta reda på för vilka ändamål de används. Du måste också veta vad som är huvudkomponenterna i dessa elektroniska system.
Vad är en frekvensomvandlare?
Alla vet att det finns växelström i nätet, och det har en viss frekvens. I Ryssland är standarden 50 Hertz. I vissa västländer är en något annorlunda standard 60 Hertz. Funktionen hos många enheter beror på strömfrekvensen. Omvandlare används för att driva asynkronmotorer. Det finns många anledningar till att använda elektroniska medel. Till exempel i branschen har växelriktare blivit utbredda sedan de användeslåter dig bli av med enorma mekanismer.
Mer detaljerat kan du ändra bandets rotationshastighet på transportören genom att använda en växellåda, som är baserad på en sorts bilväxellåda. Dessutom kan den vara antingen mekanisk (med flera växlar) eller CVT. Men det är mycket mer effektivt att ändra parametrarna för strömmen som matar motorn. Vridning av det variabla motståndet ändrar transportörens rotationshastighet. Dessutom kan frekvensen ändras inom ett brett område.
Vilka andra funktioner har frekvensomriktare?
Dessutom tillåter växelriktarens inställningar att elmotorn gradvis ökar hastigheten under flera sekunder. Tiden ställs in av användaren genom programmering av frekvensomformarens funktion. På samma sätt kan du göra med tiden för att stoppa motorns armatur. Detta minskar belastningen på enheten, vilket direkt påverkar dess resurser.
Dessutom, för små företag som inte har möjlighet att förse sig med ett trefasnät, men det finns ett behov av det, är användningen av frekvensomriktare ett sant universalmedel. Det finns många modeller av sådana enheter som är anslutna till ett enfas växelströmsnätverk, och de producerar tre vid utgången. Därför är det möjligt att koppla in en elmotor i ett vanligt uttag. Och i det här fallet kommer den inte att tappa ström, dess arbete kommer att vara korrekt.
Strömkomponenter i omvandlare
Alla frekvensomvandlare använder kraftfulla IGBT- eller MOSFET-transistorer. De är idealiska för denna typ av arbete. De är monterade i separata moduler. Denna installationsmetod kan förbättra prestandan hos en elektronisk enhet. Dessa transistorer fungerar i nyckelläge, styrning utförs med hjälp av ett mikroprocessorsystem. Faktum är att all styrning är lågström, byte av höga spänningar krävs inte. Därför kan detta uppnås med den enklaste mikroprocessorn.
De vanligaste specialenheterna i serierna IR2132 och IR2130. De består av sex förare som styr nycklarna. Tre används för botten och tre för toppen. Denna sammansättning låter dig implementera en enkel kaskad av frekvensomformaren. Dessutom har den flera skyddsgrader. Till exempel mot kortslutning och överbelastning. Mer detaljerade egenskaper för alla element finns i manualerna. Men alla kraftelement har en stor nackdel - den höga kostnaden för produkter.
Strukturdiagram över omvandlaren
Alla frekvensomvandlare för en motor har tre huvudblock - en likriktare, filter, en växelriktare. Det visar sig att växelspänningen först omvandlas till DC och sedan filtreras. Efter allt detta inverteras det till en variabel. Men det finns ett tredje block - mikroprocessorstyrning av växelriktaren. Och för att vara mer exakt, kraftfulla IGBT-transistorer. Om du någonsin har hanteratfrekvensomriktare, då vet du att de på frontpanelen har flera knappar för programmering.
Instruktionsboken för växelriktaren vägleder dig hur du ställer in alla funktioner. Detta är en mycket komplicerad fråga, eftersom det finns ganska många inställningar även i den enklaste enheten. Förutom det faktum att den elektroniska enheten låter dig ändra rotationsfrekvensen för motorankaret, justera accelerations- och retardationstiden, finns det också flera skyddsgrader. Till exempel överström. Om du använder en sådan enhet behöver du inte installera automatiska omkopplare.
Lriktarenhet
Beroende på syftet med frekvensomformaren används olika likriktarsteg. Och strömförsörjnings alternativet kan vara antingen från ett trefasnät eller från ett enfas. Men vid växelriktarens utgång finns det i alla fall en trefas växelspänning. Men för att styra strömmen måste den först åtgärdas. Saken är att det är ganska svårt att kontrollera variabeln - det är nödvändigt att använda stora reostater, vilket inte är särskilt bekvämt. Dessutom är det nu mikroelektronikens och automatiseringens tid, det är inte bara orimligt att använda föråldrad teknik, utan också mycket olönsamt.
En elektronisk enhet som består av sex halvledardioder används för att likrikta en trefas växelström. De är påslagna i en bryggkrets, det visar sig att varje par dioder tjänar till att likrikta en fas. En konstant spänning uppträder vid utgången av likriktarenheten, dessvärdet är lika med det som flödar till ingången. I detta skede är alla transformationer slutförda, ingen kontroll av detta block utförs. I händelse av att ström tillförs från ett enfasnät räcker ett likriktarsteg även från en enda diod. Men det är mer effektivt att använda en bryggkrets på fyra.
Filterlåda
Denna modul används för DC-spänningsfiltrering. Den enklaste versionen av blocket är en induktor som ingår i gapet på den positiva axeln. En elektrolytisk kondensator är ansluten mellan polerna. Den har en funktion - att bli av med den variabla komponenten. Saken är den att likriktaren inte helt kan bli av med krusningar. Det finns kvar en liten mängd växelström som kan producera betydande brus under drift.
För att överväga principen för filterblockets funktion är det nödvändigt att analysera genom att byta ut elementen. Vid drift i likströmsförhållanden ersätts induktansen med motstånd, kondensatorn ersätts av en öppen krets. Men när den drivs av växelström ersätts kapacitansen av resistans. Därför försvinner hela den variabla komponenten, eftersom en kortslutning uppstår i detta fall. För att förstå detta är ganska svårt, det är nödvändigt att förstå de teoretiska grunderna för elektroteknik. Men en 3-fas frekvensomformare kan inte göras utan denna.
Inverter stage
Och här börjar det roliga - användningen av kraftfulla IGBT-transistorer. De styrs av ett mikroprocessorsystem, frånkvaliteten på deras funktion beror på driften av hela frekvensomformaren. En sådan spänningsomvandlarkrets används ofta. Faktum är att med hjälp av krafttransistorer kan vilken spänning som helst inverteras. Tot alt används sex element i den enklaste kretsen - två för varje fas. Frekvensomformaren producerar 220 volt på varje fas med avseende på noll.
För att bli av med uppkomsten av omvänd spänning är det nödvändigt att använda halvledardioder. De är anslutna mellan kollektorn och emittern för krafttransistorer. Hanteringen utförs vid ingången till basen. Som tidigare nämnts har gör-det-själv-frekvensomformare två transistorer för varje fas i växelriktarkaskaden. Slå på deras p-n-korsningar i serie. Fasen tas bort från mitten av varje axel. Färdiga moduler finns till försäljning, de har ledningar för att försörja likspänning, samt tre kontakter för att ta bort trefas växelvis. Dessutom finns en kontakt för att ansluta ett mikrokontrollsystem.
Mikroprocessorkontroll
Används för att ändra motoraxelns varvtal av omriktaren, spänningen, vars standardfrekvens är 50Hz, kan ändras i amplitud över ett brett område. Och mer specifikt, från noll till den frekvens som mikroprocessorn kan ge. Huvudkravet för det senare är möjligheten att ansluta flera enheter. När dudesigna en omvandlare, spänningen, vars frekvens ändras av ett variabelt motstånd, måste styras av processorn. Den är vald noggrant, den måste ha ett tillräckligt antal I/O-portar.
Du kan komplicera systemet lite genom att ansluta en LCD-skärm till mikrokontrollern. Hög färgåtergivning krävs inte av det, monokrom är tillräckligt, som i enkla miniräknare. Knappar för programmering är också anslutna till ingångs-utgångsportarna. Så här kan du göra en enkel frekvensomformare. Priset på alla element kommer inte att vara mer än två tusen rubel. Men kostnaden för en växelriktare med en effekt på 200-750 watt varierar från 6500 till 12000 rubel. Allt beror på tillverkaren och enhetens kapacitet.
Enhetsfodral
Gör-det-själv-frekvensomformare måste ha ett pålitligt hölje. Inte bara användarvänligheten beror på det, utan också effektiviteten. Basen är gjord av aluminium. Anledningen till att använda detta material är behovet av högkvalitativ kylning. Under drift blir IGBT-modulen mycket varm, och halvledardiodernas temperatur stiger också. Och det spelar ingen roll om du har en 380 eller 220 volts frekvensomvandlare.
Resten av kroppen är gjord av plast. Det är nödvändigt att alla kraftelement döljs av det, så att det inte finns någon oavsiktlig kontakt med högspänningsterminaler under drift. I den främre delen är det nödvändigt att tillhandahålla ett hål för LCD-skärmen och knapparna. Separat, ien bekväm plats är ett variabelt motstånd installerat. Vid programmering av mikrokontrollern är det nödvändigt att ta hänsyn till att detta motstånd ändrar frekvensen på utströmmen.
Värmeväxling av systemelement
Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt värmeavledning. Ju kraftfullare enheten som utvecklas, desto mer tillförlitlig bör kylsystemet vara. Som nämnts ovan måste basen vara gjord av aluminium. Spänningsomvandlarkretsen måste ge skydd mot överhettning. För detta ändamål är det nödvändigt att borra ett hål i huset, en temperatursensor är monterad i den. Från den matas signalen genom en matchande enhet till mikrokontrollern. Om maxtemperaturen överskrids måste lasten kopplas bort. Därför stängs krafttransistormodulen av.
Fläktar måste användas för att förbättra värmeavledningen. Deras placering måste väljas så att luftflödet kyler kylarfenorna på höljet. För att öka effektiviteten i kylsystemet måste du använda termisk pasta. Det är mer rimligt att slå på fläktarna när du startar enheten. Men det är också möjligt att programmera regulatorn med en signal från en temperaturgivare. När temperaturen når hälften av den temperatur vid vilken enhetens nödavstängning inträffar slås fläktarna på.
Kretskort
Som kretskort är det bäst att använda färdiga alternativ. På rea finns brädor i olika storlekar med hål runt vilkasmå konserverade kontakter. De kallas i vardagsspråk för "fisk". Det enda som är värt att överväga är möjligheten att byta ut processor och mikrokretsar. För detta ändamål måste du använda kontakter som är lödda till kortet. Gör-det-själv-frekvensomvandlare görs bäst med förväntan på snabbt byte av element. IC eller kontroller ansluts helt enkelt till det här uttaget, som en kontakt i ett uttag.
slutsatser
Du kan också göra din egen frekvensomvandlare. Priset på analoger, som vi fick reda på, är mycket högre. Även om de såklart har fler möjligheter. Men faktiskt, om man tittar närmare så visar det sig att inte mer än fem funktioner faktiskt används. När drivningen är igång är det nödvändigt att ändra rotationshastigheten, samt justera accelerations- och retardationstiderna. Lite mer sällan används den omvända funktionen och ändra den högsta tillåtna strömmen.
