Este destul de dificil să faci convertoare de frecvență cu propriile mâini, deoarece trebuie să fii foarte bine versat în electronica de putere și tehnologia semiconductoarelor. Dar înainte de a vă gândi la proiectarea acestui dispozitiv, trebuie să aflați în ce scopuri sunt folosite. De asemenea, va trebui să știți care sunt componentele principale ale acestor sisteme electronice.
Ce este un convertor de frecvență?
Toată lumea știe că există curent alternativ în rețea și are o anumită frecvență. În Rusia, standardul este de 50 Herți. În unele țări occidentale, un standard ușor diferit este 60 Herți. Funcționarea multor dispozitive depinde de frecvența curentului. Convertizoarele sunt folosite pentru alimentarea motoarelor asincrone. Există multe motive pentru utilizarea mijloacelor electronice. De exemplu, în industrie, invertoarele au devenit larg răspândite, încă de la utilizarea lorvă permite să scăpați de mecanismele uriașe.
Mai detaliat, puteți modifica viteza de rotație a benzii pe transportor folosind o cutie de viteze, care se bazează pe un fel de cutie de viteze auto. Mai mult, poate fi fie mecanic (folosind mai multe trepte), fie CVT. Dar este mult mai eficient să schimbi parametrii curentului care alimentează motorul. Rotirea rezistenței variabile modifică viteza de rotație a transportorului. În plus, frecvența poate fi modificată într-o gamă largă.
Ce alte funcții au convertizoarele de frecvență?
În plus, setările invertorului permit motorului electric să câștige treptat viteza în câteva secunde. Ora este setată de utilizator prin programarea funcției convertizorului de frecvență. În mod similar, puteți face cu timpul de oprire a armăturii motorului. Acest lucru reduce sarcina pe unitate, care îi afectează direct resursele.
În plus, pentru întreprinderile mici care nu au capacitatea de a se asigura cu o rețea trifazată, dar este nevoie de aceasta, utilizarea convertoarelor de frecvență este un adevărat panaceu. Există multe modele de astfel de dispozitive care sunt conectate la o rețea de curent alternativ monofazat și produc trei la ieșire. Prin urmare, este posibil să conectați un motor electric la o priză obișnuită. Și în acest caz, nu își va pierde puterea, lucrul său va fi corect.
Componentele de putere ale convertoarelor
Toate convertoarele de frecvență folosesc tranzistoare puternice IGBT sau MOSFET. Sunt ideale pentru acest tip de lucru. Sunt montate în module separate. Această metodă de instalare poate îmbunătăți performanța unui dispozitiv electronic. Acești tranzistori funcționează în modul cheie, controlul este efectuat folosind un sistem cu microprocesor. Faptul este că tot controlul este de curent scăzut, nu este necesară comutarea tensiunilor în alte. Prin urmare, acest lucru poate fi realizat folosind cel mai simplu microprocesor.
Cele mai frecvent utilizate ansambluri speciale din seriile IR2132 și IR2130. Sunt formate din șase șoferi care controlează cheile. Trei sunt folosite pentru partea de jos și trei pentru partea de sus. Acest ansamblu vă permite să implementați o cascadă simplă a convertizorului de frecvență. În plus, are mai multe grade de protecție. De exemplu, împotriva scurtcircuitului și suprasarcinii. Caracteristici mai detaliate ale tuturor elementelor pot fi găsite în manuale. Dar toate elementele de putere au un dezavantaj imens - costul ridicat al produselor.
Diagrama structurală a convertorului
Orice convertor de frecvență pentru un motor are trei blocuri principale - un redresor, filtre, un invertor. Se pare că tensiunea AC este mai întâi convertită în DC, apoi filtrată. După toate acestea, este inversat într-o variabilă. Dar există un al treilea bloc - controlul cu microprocesor al invertorului. Și pentru a fi mai precis, tranzistori IGBT puternici. Dacă te-ai ocupat vreodatăconvertoare de frecvență, atunci știți că pe panoul frontal au mai multe butoane pentru programare.
Manualul de instrucțiuni al invertorului vă va ghida cum să configurați toate funcțiile. Aceasta este o chestiune foarte complicată, deoarece există destul de multe setări chiar și în cel mai simplu dispozitiv. Pe lângă faptul că dispozitivul electronic vă permite să schimbați frecvența de rotație a armăturii motorului, să reglați timpul de accelerare și decelerare, există și mai multe grade de protecție. De exemplu, supracurent. În cazul utilizării unui astfel de dispozitiv, nu este nevoie să instalați întrerupătoare automate.
Unitate redresor
În funcție de scopul convertizorului de frecvență, sunt utilizate diferite trepte de redresor. Iar optiunea de alimentare poate fi fie dintr-o retea trifazata, fie dintr-una monofazata. Dar la ieșirea invertorului, în orice caz, există o tensiune alternativă trifazată. Dar pentru a controla curentul, acesta trebuie mai întâi redresat. Chestia este că este destul de dificil să controlați variabila - este necesar să folosiți reostate mari, ceea ce nu este foarte convenabil. Mai mult, acum este vremea microelectronicii și automatizării, nu este doar nerezonabil să folosiți tehnologii învechite, ci și foarte neprofitabil.
Un dispozitiv electronic format din șase diode semiconductoare este utilizat pentru a redresa un curent alternativ trifazat. Sunt pornite într-un circuit de punte, se dovedește că fiecare pereche de diode servește la redresarea unei faze. O tensiune constantă apare la ieșirea unității redresorului, aceastavaloarea este egală cu cea care curge la intrare. În această etapă, toate transformările sunt finalizate, nu se efectuează niciun control asupra acestui bloc. În cazul în care puterea este furnizată dintr-o rețea monofazată, o treaptă de redresor este suficientă chiar și de la o singură diodă. Dar este mai eficient să folosiți un circuit bridge de patru.
Caseta de filtrare
Acest modul este utilizat pentru filtrarea tensiunii continue. Cea mai simplă versiune a blocului este un inductor inclus în golul umărului pozitiv. Între poli este conectat un condensator electrolitic. Are o singură funcție - de a scăpa de componenta variabilă. Chestia este că redresorul nu este capabil să scape complet de ondulații. Rămâne o cantitate mică de curent alternativ care poate produce zgomot semnificativ în timpul funcționării.
Pentru a lua în considerare principiul de funcționare al blocului filtrant, este necesar să se analizeze prin înlocuirea elementelor. Când funcționează în condiții de curent continuu, inductanța este înlocuită cu rezistență, condensatorul este înlocuit cu un circuit deschis. Dar atunci când este alimentat de curent alternativ, capacitatea este înlocuită cu rezistență. Prin urmare, întreaga componentă variabilă dispare, deoarece în acest caz are loc un scurtcircuit. Pentru a înțelege acest lucru este destul de dificil, este necesar să înțelegem fundamentele teoretice ale ingineriei electrice. Dar un convertor de frecvență cu 3 faze nu poate fi realizat fără acest lucru.
Etapa invertor
Și aici începe distracția - utilizarea tranzistoarelor IGBT puternice. Sunt controlate de un sistem cu microprocesor, de lacalitatea funcționării acestora depinde de funcționarea întregului convertizor de frecvență. Un astfel de circuit convertor de tensiune este utilizat pe scară largă. De fapt, cu ajutorul tranzistoarelor de putere, orice tensiune poate fi inversată. În total, în cel mai simplu circuit sunt utilizate șase elemente - două pentru fiecare fază. Convertorul de frecvență produce 220 de volți pe fiecare fază în raport cu zero.
Pentru a scăpa de apariția tensiunii inverse, este necesar să folosiți diode semiconductoare. Ele sunt conectate între colectorul și emițătorul tranzistorilor de putere. Managementul se realizează la intrarea bazei. După cum am menționat mai devreme, convertoarele de frecvență de tip „do-it-yourself” au două tranzistoare pentru fiecare fază din cascada invertorului. Porniți joncțiunile lor p-n în serie. Faza este îndepărtată de la mijlocul fiecărui umăr. Sunt disponibile pentru vânzare module gata făcute, au cabluri pentru alimentarea cu tensiune continuă, precum și trei contacte pentru îndepărtarea alternanței trifazate. În plus, există un conector pentru conectarea unui sistem de control cu microcontroler.
Control microprocesor
Folosit pentru a modifica viteza arborelui motor de către invertor, tensiunea, a cărei frecvență implicită este de 50 Hz, poate fi modificată în amplitudine pe o gamă largă. Și mai precis, de la zero la frecvența pe care o poate furniza microprocesorul. Principala cerință pentru acesta din urmă este capacitatea de a conecta mai multe dispozitive. Cand tuproiectați un convertor, a cărui tensiune, a cărui frecvență este modificată de o rezistență variabilă, trebuie controlată de procesor. Este ales cu grijă, trebuie să aibă un număr suficient de porturi I/O.
Puteți complica puțin sistemul conectând un afișaj LCD la microcontroler. Redarea ridicată a culorilor nu este necesară de la acesta, monocromul este suficient, ca în calculatoarele simple. Butoanele pentru programare sunt, de asemenea, conectate la porturile de intrare-ieșire. Acesta este modul în care puteți face un simplu convertor de frecvență. Prețul tuturor elementelor nu va depăși două mii de ruble. Dar costul unui invertor cu o putere de 200-750 de wați variază de la 6500 la 12000 de ruble. Totul depinde de producător și de capacitățile dispozitivului.
Carcasă pentru dispozitiv
Convertoarele de frecvență făcute de dvs. trebuie să aibă o carcasă fiabilă. Nu depinde doar ușurința de utilizare, ci și eficiența. Baza este din aluminiu. Motivul utilizării acestui material este nevoia de răcire de în altă calitate. În timpul funcționării, modulul IGBT devine foarte fierbinte, iar temperatura diodelor semiconductoare crește și ea. Și nu contează deloc dacă aveți un convertor de frecvență de 380 sau 220 de volți.
Restul corpului este din plastic. Este necesar ca toate elementele de putere să fie ascunse de acesta, astfel încât să nu existe un contact accidental cu bornele de în altă tensiune în timpul funcționării. În partea din față, este necesar să se prevadă un orificiu pentru afișajul LCD și butoane. Separat, înun loc convenabil, este instalat un rezistor variabil. La programarea microcontrolerului, este necesar să se țină cont de faptul că această rezistență modifică frecvența curentului de ieșire.
Schimb de căldură al elementelor sistemului
O atenție specială trebuie acordată disipării căldurii. Cu cât dispozitivul dezvoltat este mai puternic, cu atât sistemul de răcire ar trebui să fie mai fiabil. După cum am menționat mai sus, baza trebuie să fie din aluminiu. Circuitul convertorului de tensiune trebuie să ofere protecție împotriva supraîncălzirii. În acest scop, este necesar să găuriți o gaură în carcasă, în care este montat un senzor de temperatură. De la acesta, semnalul este transmis printr-un dispozitiv de potrivire la microcontroler. Dacă temperatura maximă este depășită, sarcina trebuie deconectată. Prin urmare, modulul tranzistorului de putere se oprește.
Pentru a îmbunătăți disiparea căldurii, trebuie folosite ventilatoare. Locația acestora trebuie aleasă astfel încât fluxul de aer să răcească aripioarele radiatorului carcasei. Pentru a crește eficiența sistemului de răcire, trebuie să utilizați pastă termică. Este mai rezonabil să porniți ventilatoarele în momentul pornirii dispozitivului. Dar este și posibil să programați controlerul folosind un semnal de la un senzor de temperatură. Când temperatura atinge jumătate din temperatura la care are loc oprirea de urgență a dispozitivului, ventilatoarele se pornesc.
Placă de circuite
Ca placă de circuit, cel mai bine este să utilizați opțiuni gata făcute. La vânzare există scânduri de diferite dimensiuni cu găuri în jurul căroracontacte mici cositorite. Aceștia sunt denumiți în mod colocvial „pești”. Singurul lucru care merită luat în considerare este posibilitatea înlocuirii procesorului și microcircuitelor. În acest scop, trebuie să utilizați conectori care sunt lipiți pe placă. Convertizoarele de frecvență făcute de dvs. sunt cel mai bine realizate cu așteptarea unei înlocuiri rapide a elementelor. Circuitul integrat sau controlerul este pur și simplu conectat la această priză, ca o mufă într-o priză.
Concluzii
Puteți, de asemenea, să vă creați propriul convertor de frecvență. Prețul analogilor, după cum am aflat, este mult mai mare. Deși, desigur, au mai multe oportunități. Dar, de fapt, dacă aruncați o privire mai atentă, se dovedește că nu sunt utilizate efectiv mai mult de cinci funcții. Când unitatea funcționează, este necesar să se schimbe viteza de rotație, precum și să se ajusteze timpii de accelerare și decelerare. Puțin mai rar, se utilizează funcția inversă și modificarea curentului maxim permis.
