Precej težko je izdelati frekvenčne pretvornike z lastnimi rokami, saj morate biti zelo dobro seznanjeni z močnostno elektroniko in polprevodniško tehnologijo. Toda preden razmišljate o oblikovanju te naprave, morate ugotoviti, za kakšne namene se uporabljajo. Prav tako boste morali vedeti, katere so glavne komponente teh elektronskih sistemov.
Kaj je frekvenčni pretvornik?
Vsi vedo, da je v omrežju izmenični tok, ki ima določeno frekvenco. V Rusiji je standard 50 Hertz. V nekaterih zahodnih državah je nekoliko drugačen standard 60 Hertz. Delovanje številnih naprav je odvisno od frekvence toka. Pretvorniki se uporabljajo za napajanje asinhronih motorjev. Razlogov za uporabo elektronskih sredstev je veliko. Na primer, v industriji so razsmerniki postali razširjeni od njihove uporabevam omogoča, da se znebite ogromnih mehanizmov.
Podrobneje lahko spremenite hitrost vrtenja traku na transportnem traku z uporabo menjalnika, ki temelji na nekakšnem avtomobilskem menjalniku. Poleg tega je lahko mehanski (z več prestavami) ali CVT. Toda veliko bolj učinkovito je spremeniti parametre toka, ki napaja motor. Z obračanjem spremenljivega upora se spremeni hitrost vrtenja transporterja. Poleg tega lahko frekvenco spreminjate v širokem razponu.
Katere druge funkcije imajo frekvenčni pretvorniki?
Poleg tega nastavitve pretvornika omogočajo, da elektromotor postopoma pridobiva hitrost v nekaj sekundah. Čas nastavi uporabnik s programiranjem funkcij frekvenčnega pretvornika. Podobno lahko storite s časom zaustavitve armature motorja. To zmanjša obremenitev pogona, kar neposredno vpliva na njegov vir.
Poleg tega je za mala podjetja, ki si ne morejo zagotoviti trifaznega omrežja, a obstaja potreba po tem, je uporaba frekvenčnih pretvornikov prava panaceja. Obstaja veliko modelov takšnih naprav, ki so priključene na enofazno omrežje izmeničnega toka, na izhodu pa proizvajajo tri. Zato je mogoče električni motor priključiti v običajno vtičnico. In v tem primeru ne bo izgubil moči, njegovo delo bo pravilno.
Napajalne komponente pretvornikov
Vsi frekvenčni pretvorniki uporabljajo zmogljive IGBT ali MOSFET tranzistorje. Za tovrstno delo so idealni. Vgrajeni so v ločene module. Ta način namestitve lahko izboljša delovanje elektronske naprave. Ti tranzistorji delujejo v ključnem načinu, nadzor se izvaja z mikroprocesorskim sistemom. Dejstvo je, da je ves nadzor nizkotok, preklapljanje visokih napetosti ni potrebno. Zato je to mogoče doseči z najpreprostejšim mikroprocesorjem.
Najpogosteje uporabljeni posebni sklopi serij IR2132 in IR2130. Sestavljeni so iz šestih gonilnikov, ki nadzorujejo ključe. Tri se uporabljajo za dno in tri za vrh. Ta sklop vam omogoča izvedbo preproste kaskade frekvenčnega pretvornika. Poleg tega ima več stopenj zaščite. Na primer, proti kratkemu stiku in preobremenitvi. Podrobnejše značilnosti vseh elementov najdete v priročnikih. Toda vsi napajalni elementi imajo veliko pomanjkljivost - visoke stroške izdelkov.
Strukturni diagram pretvornika
Vsak frekvenčni pretvornik za motor ima tri glavne bloke - usmernik, filtre, pretvornik. Izkazalo se je, da se izmenična napetost najprej pretvori v enosmerno, nato filtrira. Po vsem tem se obrne v spremenljivko. Obstaja pa še tretji blok - mikroprocesorsko krmiljenje pretvornika. In če smo bolj natančni, močni IGBT tranzistorji. Če ste se kdaj ukvarjali zfrekvenčni pretvorniki, potem veste, da imajo na sprednji plošči več gumbov za programiranje.
Priročnik z navodili za pretvornik vas bo vodil, kako nastaviti vse funkcije. To je zelo zapletena zadeva, saj je tudi v najpreprostejši napravi precej nastavitev. Poleg tega, da elektronska naprava omogoča spreminjanje frekvence vrtenja armature motorja, prilagajanje časa pospeševanja in upočasnjevanja, obstaja tudi več stopenj zaščite. Na primer prekomerni tok. V primeru uporabe takšne naprave ni treba namestiti avtomatskih stikal.
Enota usmernika
Odvisno od namena frekvenčnega pretvornika se uporabljajo različne stopnje usmernika. In možnost napajanja je lahko bodisi iz trifaznega omrežja bodisi iz enofaznega. Toda na izhodu pretvornika je v vsakem primeru trifazna izmenična napetost. Toda da bi nadzorovali tok, ga je treba najprej popraviti. Stvar je v tem, da je spremenljivko precej težko nadzorovati - treba je uporabiti velike reostate, kar ni zelo priročno. Poleg tega je zdaj čas mikroelektronike in avtomatizacije, ne samo da je nesmiselno uporabljati zastarele tehnologije, ampak tudi zelo nedonosno.
Za usmerjanje trifaznega izmeničnega toka se uporablja elektronska naprava, sestavljena iz šestih polprevodniških diod. Vklopljeni so v premostitvenem vezju, izkaže se, da vsak par diod služi za popravljanje ene faze. Na izhodu usmerniške enote se pojavi konstantna napetost, njenvrednost je enaka tisti, ki teče na vhod. Na tej stopnji so vse transformacije končane, nadzor nad tem blokom se ne izvaja. V primeru, da se napajanje napaja iz enofaznega omrežja, zadostuje stopnja usmernika tudi iz ene diode. Vendar je učinkoviteje uporabiti premostitveno vezje štirih.
Filter box
Ta modul se uporablja za filtriranje enosmerne napetosti. Najenostavnejša različica bloka je induktor, vključen v režo pozitivnega ramena. Med poloma je priključen elektrolitski kondenzator. Ima eno funkcijo - znebiti se spremenljive komponente. Stvar je v tem, da se usmernik ne more popolnoma znebiti valovanja. Ostaja majhna količina AC, ki lahko med delovanjem povzroči precejšen hrup.
Za upoštevanje načela delovanja filtrirnega bloka je potrebno analizirati z zamenjavo elementov. Pri delovanju v enosmernih tokovnih pogojih se induktivnost nadomesti z uporom, kondenzator se nadomesti z odprtim vezjem. Toda ko se napaja z izmeničnim tokom, kapacitivnost nadomesti upor. Zato celotna spremenljiva komponenta izgine, saj v tem primeru pride do kratkega stika. Da bi to razumeli, je precej težko, je treba razumeti teoretične temelje elektrotehnike. Toda brez tega ni mogoče izdelati 3-faznega frekvenčnega pretvornika.
stopnja pretvornika
In tukaj se zabava začne – uporaba močnih IGBT tranzistorjev. Upravlja jih mikroprocesorski sistem, odkakovost njihovega delovanja je odvisna od delovanja celotnega frekvenčnega pretvornika. Takšno vezje pretvornika napetosti se pogosto uporablja. Pravzaprav je s pomočjo močnostnih tranzistorjev mogoče obrniti katero koli napetost. Skupno se v najpreprostejšem vezju uporablja šest elementov - dva za vsako fazo. Frekvenčni pretvornik proizvede 220 voltov na vsaki fazi glede na nič.
Da se znebite pojava povratne napetosti, je potrebno uporabiti polprevodniške diode. Povezani so med kolektorjem in emiterjem močnostnih tranzistorjev. Upravljanje se izvaja na vhodu v bazo. Kot smo že omenili, imajo frekvenčni pretvorniki, ki jih naredite sami, dva tranzistorja za vsako fazo v kaskadi pretvornika. Zaporedoma vklopite njihove p-n stičišča. Faza se odstrani s sredine vsakega ramena. Na voljo so že pripravljeni moduli, ki imajo vodnike za dovajanje enosmerne napetosti, pa tudi tri kontakte za odstranjevanje trifaznega izmeničnega. Poleg tega je na voljo konektor za priključitev krmilnega sistema mikrokrmilnika.
Mikroprocesorski nadzor
Uporablja se za spreminjanje hitrosti gredi motorja s strani pretvornika, napetost, katere privzeta frekvenca je 50Hz, se lahko spreminja v amplitudi v širokem razponu. In natančneje, od nič do frekvence, ki jo lahko zagotovi mikroprocesor. Glavna zahteva za slednje je možnost povezave več naprav. Ko tinačrtovati pretvornik, katerega napetost, katere frekvenca se spreminja s spremenljivim uporom, mora nadzorovati procesor. Izbrana je skrbno, imeti mora zadostno število V/I vrat.
Sistem lahko nekoliko zakomplicirate s priklopom LCD zaslona na mikrokrmilnik. Od tega ni potrebna visoka barvna reprodukcija, dovolj je enobarvna, kot v preprostih kalkulatorjih. Gumbi za programiranje so povezani tudi z vhodno-izhodnimi vrati. Tako lahko naredite preprost frekvenčni pretvornik. Cena vseh elementov ne bo višja od dva tisoč rubljev. Toda stroški pretvornika z močjo 200-750 vatov se gibljejo od 6500 do 12000 rubljev. Vse je odvisno od proizvajalca in zmogljivosti naprave.
Ohišje naprave
Frekvenčni pretvorniki, ki jih naredite sami, morajo imeti zanesljivo ohišje. Od tega ni odvisna samo enostavna uporaba, ampak tudi učinkovitost. Podstavek je izdelan iz aluminija. Razlog za uporabo tega materiala je potreba po visokokakovostnem hlajenju. Med delovanjem se IGBT modul zelo segreje, dvigne pa se tudi temperatura polprevodniških diod. In sploh ni pomembno, ali imate frekvenčni pretvornik 380 ali 220 voltov.
Preostali del telesa je izdelan iz plastike. Potrebno je, da so vsi napajalni elementi skriti z njim, da med delovanjem ne pride do nenamernega stika z visokonapetostnimi sponkami. V sprednjem delu je potrebno predvideti luknjo za LCD zaslon in gumbe. Ločeno, vna priročnem mestu je nameščen spremenljivi upor. Pri programiranju mikrokrmilnika je treba upoštevati, da ta upor spreminja frekvenco izhodnega toka.
Izmenjava toplote sistemskih elementov
Posebno pozornost je treba nameniti odvajanju toplote. Močnejša kot je naprava, ki se razvija, bolj zanesljiv mora biti hladilni sistem. Kot je navedeno zgoraj, mora biti osnova izdelana iz aluminija. Tokokrog pretvornika napetosti mora zagotavljati zaščito pred pregrevanjem. V ta namen je potrebno izvrtati luknjo v ohišju, vanj je nameščen temperaturni senzor. Iz nje se signal dovaja prek ujemajoče naprave v mikrokrmilnik. Če je najvišja temperatura presežena, je treba obremenitev odklopiti. Zato se modul močnostnega tranzistorja izklopi.
Za izboljšanje odvajanja toplote je treba uporabiti ventilatorje. Njihovo lokacijo je treba izbrati tako, da zračni tok hladi rebra radiatorja ohišja. Za povečanje učinkovitosti hladilnega sistema morate uporabiti termično pasto. Bolj smiselno je ventilatorje vklopiti ob zagonu naprave. Možno pa je tudi programirati krmilnik s pomočjo signala temperaturnega senzorja. Ko temperatura doseže polovico temperature, pri kateri pride do izklopa naprave v sili, se ventilatorji vklopijo.
vezna plošča
Kot vezje je najbolje uporabiti že pripravljene možnosti. V prodaji so deske različnih velikosti z luknjami okoli katerihmajhni kositrni kontakti. Pogovorno se imenujejo "ribe". Edina stvar, ki jo je vredno razmisliti, je možnost zamenjave procesorja in mikrovezij. V ta namen morate uporabiti konektorje, ki so spajkani na ploščo. Frekvenčni pretvorniki, ki jih naredite sami, je najbolje izdelati s pričakovanjem hitre zamenjave elementov. IC ali krmilnik je preprosto vtaknjen v to vtičnico, kot vtič v vtičnico.
Sklepi
Izdelate lahko tudi svoj frekvenčni pretvornik. Cena analogov je, kot smo ugotovili, veliko višja. Čeprav imajo seveda več priložnosti. Toda v resnici, če pogledate natančneje, se izkaže, da dejansko ni uporabljenih več kot pet funkcij. Ko pogon deluje, je potrebno spremeniti hitrost vrtenja ter prilagoditi čas pospeševanja in zaviranja. Nekoliko redkeje se uporabljata povratna funkcija in sprememba največjega dovoljenega toka.
