Przetworniki częstotliwości robią to samodzielnie. Schemat i zasada działania przetwornicy częstotliwości

Po raz pierwszy silnik asynchroniczny był używany pod koniec 19 wieku. Jego udana aplikacja pozwoliła wprowadzić ten sprzęt do niemal każdej fabryki, fabryki, w dowolnej branży. Jednak kontrolowanie tego urządzenia było dość problematyczne, zwłaszcza przez uruchamianie i zatrzymywanie. Głównym celem obsługi przetwornicy częstotliwości, a także jej celem, było zapotrzebowanie na urządzenie sterujące silnikiem asynchronicznym.

Informacje ogólne

Najlepiej zaopatrzyć się przetwornica częstotliwości (PE) te urządzenia, które mają dość wysoki współczynnik mocy. Głównym przeznaczeniem takiego sprzętu jest zmiana prądu rozruchowego. PE umożliwia ustawienie wartości tego parametru, co zapewnia bardziej płynne zatrzymywanie i uruchamianie silnika.

Można również zauważyć, że te dwa urządzenia, które pracują w parach, umożliwiają zastąpienie takich urządzeń, jak napędy prądu stałego. Z jednej strony bardzo łatwo kontrolować prędkość takiego układu, jednak w takiej sieci jest słaby punkt - sam silnik elektryczny. W silnikach prądu stałego to urządzenie jest najdroższe i niewiarygodne. A jeśli porównać sprzęt asynchroniczny z urządzeniem DC, to istnieją wyraźne zalety: prostsze i bardziej niezawodne urządzenie; masa, koszt i wymiary urządzenia asynchronicznego będą znacznie niższe niż w przypadku maszyny prądu stałego o tej samej mocy.

Co to jest przetwornica częstotliwości

Należy powiedzieć, że bieżącą wartość można regulować ręcznie. Zajmie to jednak trochę czasu, ponieważ osoba nie jest w stanie natychmiast reagować na jakiekolwiek zmiany, takie jak maszyna. A to doprowadzi do tego, że pewna ilość energii zostanie zmarnowana, a zasoby energetyczne silnika będą rozwijane szybciej.

Przetwornica częstotliwości dla silnika elektrycznego jest praktycznie niezbędnym szczegółem, ponieważ urządzenia, które go nie posiadały, miały wartość prądu przekraczającą nominalną wartość napięcia o 5-7 razy. Taka różnica nie pozwoli na stworzenie akceptowalnych warunków pracy silnika.

Zasada działania przetwornicy częstotliwości polega na tym, że wykorzystuje specjalny elektroniczny mechanizm sterujący pracą silnika asynchronicznego. Ważne jest również, aby pamiętać, że stan awaryjny pozwala nie tylko ustawić płynny start, ale także wybrać optymalny wskaźnik między napięciem i częstotliwością. Ta charakterystyka jest obliczana przy użyciu określonej formuły.

Główną zaletą zastosowania przetwornicy częstotliwości dla silnika jest oszczędność energii elektrycznej, której wartość sięga 50%. Inną ważną zaletą PE jest możliwość dostosowania jej pracy tak, aby była najbardziej odpowiednia dla każdej branży. Zastosowanie takiego urządzenia opiera się na zasadzie działania podwójnej konwersji napięcia.

Pierwszym etapem jest regulacja napięcia pochodzącego z sieci. Jest prostowany i filtrowany. Operacje te są wykonywane za pomocą układu kondensatorów.

Drugi etap - włączenie elektronicznego systemu sterowania. Ten element ustawia bieżącą wartość, która będzie odpowiadała częstotliwości, jak również poprzednio wybrany tryb działania.

Jak widać, zasada działania przetwornicy częstotliwości jest dość prosta.

Materiały montażowe

Obecnie rozpowszechnianie i doskonalenie technologii i sprzętu doprowadziło do tego, że mając pewną wiedzę w zakresie elektroniki i umiejętności, możliwe jest samodzielne stworzenie sytuacji awaryjnej dla silnika jednofazowego.

Aby złożyć to urządzenie, potrzebujesz materiałów takich jak:

• trójfazowy model mostka IR2135 lub 2133;
• potrzebujesz mikrokontrolera, który będzie używany jako generator PWM, model AT90SPWM3B;
• innym ważnym szczegółem jest programista;
• trzy pary tranzystorów;
• wskaźnik ciekłokrystaliczny;
• sześć przycisków do sterowania systemem.

Montaż urządzenia

Aby rozpocząć, musisz mieć obwód przetwornicy częstotliwości. W tym dokumencie montaż będzie znacznie łatwiejszy i szybszy.

Pierwszym krokiem montażu jest połączenie uzwojeń silnika. Aby to zrobić, użyj opcji połączenia, która nazywa się trójkątem w elektrotechnice.

Podczas montażu przetwornicy częstotliwości własnymi rękami, podstawą będą dwie deski. Jeden z nich (pierwszy) będzie podstawą do umieszczenia takich elementów, jak zasilacz, sterownik, tranzystory. Zaciski zasilania również zostaną podłączone do tej płytki. Druga płytka jest niezbędna do zamontowania mikrokontrolera i wskaźnika. Aby połączyć te dwa elementy ze sobą, musisz użyć elastycznej pętli. Aby utworzyć jednostkę impulsów, możesz użyć najprostszego schematu.

Aby kontrolować działanie silnika, nie ma potrzeby dodawania urządzeń zewnętrznych. Jeśli jednak takie życzenie nadal istnieje, możesz dodać schemat IL300 do projektu.

Kolejnym ważnym elementem w montażu przetwornicy częstotliwości samemu będzie zwykły grzejnik. W obwodzie tych urządzeń ten element służy do umieszczenia tranzystorów i mostek diodowy. Jednym z wymaganych kroków jest zainstalowanie transoptorów OS2-4. Głównym celem tych elementów jest powielanie przycisków sterujących.

W produkcji przetwornica częstotliwości własnymi rękami dla silnika o mocy do 400 W, można zrobić bez czujnika termicznego. Aby zmierzyć napięcie, możesz użyć konwencjonalnego wzmacniacza (DA-1-2). Konieczne jest również zabezpieczenie wszystkich przycisków kontrolnych. Do tego służą plastykowe popychacze. Urządzenie kontrolowane jest za pomocą transoptora.

Ostatnią rzeczą, którą musisz zrobić przy produkcji przetwornicy częstotliwości własnymi rękami - jest dbanie o tłumienie zakłóceń. Powinno to zostać wykonane tylko wtedy, gdy system używa zbyt długich przewodów. Gdy wirnik silnika już działa, możesz wybrać dowolną prędkość obrotową, która mieści się w zakresie częstotliwości od 1 do 40.

Połączenie

Zbieranie nagłych wypadków to tylko połowa bitwy. Druga połowa to poprawne połączenie konwertera z silnikiem. Przetwornica częstotliwości dla pompy pracującej z wykorzystaniem silnika asynchronicznego może być podłączona za pomocą dwóch metod. Wybór metody zależy od napięcia sieciowego.

Jeśli ma napięcie 220 V i tylko jedną fazę, wówczas najkorzystniejszym schematem połączeń jest trójkąt. Ważne jest, aby pamiętać jedną rzecz. Prąd wyjściowy nie może przekroczyć wartości znamionowej większej niż 50%.

Jeśli podłączysz falownik do 380 V i trzy fazy, to aby połączyć się z silnikiem najlepiej jest użyć takiego schematu jak gwiazda. Aby maksymalnie uprościć ten proces, na zakupionym CP znajdują się specjalne terminale, które mają niezbędne oznaczenia. W domu będzie musiał się bez niego obejść.

Ważne jest, aby nie zapominać, że w każdym systemie, samodzielnie wykonanym lub zakupionym, musi istnieć obwód z terminalem do uziemienia.

Konserwacja urządzenia

Jak wspomniano wcześniej, po prostu zbierz awarię i połącz ją - trochę. Kolejną ważną częścią, która gwarantuje długą żywotność urządzenia, jest konserwacja urządzenia. Konwerter częstotliwości dla pompy, silnika lub innego urządzenia powinien być dokładnie serwisowany:

1. Najstraszniejszym wrogiem sprzętu elektronicznego jest kurz. Ważne jest, aby nie gromadzić się na stykach wewnętrznych. Aby usunąć te cząstki zanieczyszczeń, można użyć sprężarki o niskiej mocy. Nie jest pożądane stosowanie odkurzacza, ponieważ nie będzie on w stanie usunąć gęstej warstwy pyłu.
2. Konieczne jest regularne sprawdzanie wydajności wszystkich węzłów. Jeśli wystąpią problemy, natychmiast je zmień. Normalny czas życia kondensatora elektrolitycznego wynosi 5 lat, a bezpiecznik wynosi 10 lat. Wentylatory pracujące wewnątrz urządzenia muszą być wymieniane co 2-3 lata, wewnętrzne pętle - co 6 lat.
3. Bardzo ważne jest monitorowanie parametrów, takich jak temperatura elementów wewnętrznych, a także napięcie na szynie DC. Jeśli temperatura wzrasta zbyt mocno, smar termiczny może wyschnąć, co prowadzi do awarii kondensatorów. Aby uniknąć tego problemu, zaleca się wymianę smaru termicznego co trzy lata.
4. Ważne jest przestrzeganie następujących zasad działania: temperatura otoczenia nie wyższa niż + 40 stopni; pomieszczenie musi być suche, wysoka wilgotność jest niedopuszczalna; nadmierne zapylenie będzie również niekorzystnie wpływać na urządzenie.

Urządzenie strukturalne PE

Aby dokładnie odpowiedzieć na pytanie, jak wykonać przetwornicę częstotliwości, konieczne jest zrozumienie jeszcze jednego punktu. To jest urządzenie konstrukcyjne tego urządzenia.

Ponieważ konieczne jest poruszanie się po wytwarzaniu zakupionych modeli, wówczas system powinien być odpowiedni. A to oznacza, że ​​powinno działać na strukturze podwójnej transformacji. Ten obwód ma główne części: obwód pośredni, falownik impulsowy i układ sterowania.

Jeśli rozważymy bardziej szczegółowo, część DC składa się z dwóch połączeń: niezarządzanego prostownika i filtra. W tym elemencie napięcie przemienne, które działa w sieci, zostanie przekształcone w stałą.

Drugim elementem jest falownik impulsowy. Jest trójfazowy i składa się z sześciu klucze tranzystorowe. Są one zaprojektowane do połączenia odpowiedniego uzwojenia silnika z każdym z kluczy, zarówno dodatnim, jak i ujemnym. Ten element jest odpowiedzialny za przekształcenie przychodzącego napięcia stałego na trójfazowe i naprzemienne. Również to urządzenie ustawia żądaną częstotliwość i amplitudę.

Ostatnim elementem jest system sterowania. Wykorzystuje tranzystory mocy IGBT. W porównaniu z konwencjonalnymi tyrystorami, częstotliwość przełączania tranzystorów jest wyższa. Pozwala to wygenerować sinusoidalny sygnał wyjściowy z minimalnymi zniekształceniami.

Przetworniki częstotliwości w mikrokontrolerze

Zasada działania takich urządzeń jest następująca. Początkowo charakterystyka wszystkich mikrokontrolerów (MK) jest skonfigurowana do pracy w połączeniu z napięciem 200 V, a także częstotliwością pola 50 Hz. Innymi słowy, są one domyślnie skonfigurowane do pracy w tandemie z najbardziej prymitywnym asynchronicznym Silniki 220 V / 50 Hz Istnieje również taki wskaźnik, jak prędkość wybierania częstotliwościowego. Domyślnie ta wartość jest ustawiona na 15 Hz / s. Oznacza to, że przetaktowanie MK na 50 Hz zajmie nieco ponad 3 sekundy, a na przykład dokładnie 150 Hz w ciągu 10 sekund. Należy również zauważyć, że początkowo PE jest skalarny. Innymi słowy, im wyższa częstotliwość wyjściowa silnika, tym wyższe będzie jego napięcie.

Naprawa i regulacja urządzenia

Naprawa przetwornic częstotliwości jest integralną częścią pracy z tymi urządzeniami. Dość często występuje taki problem, jak uszkodzenie rezystora hamującego. W takim przypadku nagły wypadek nie będzie mógł działać z pełną wydajnością. Aby ustalić, czy element hamulcowy zawiódł, czy nie, znajduje się tabela, w której podane są wszystkie wartości nominalne dla wszystkich typów elementów. Jeśli po weryfikacji za pomocą tego dokumentu okazało się, że żaden parametr się nie zgadza, to należy zmienić rezystor.

Mogą również wystąpić awarie w przypadku, gdy sytuacja awaryjna jest zbyt duża lub sieć jest zbyt słaba dla tego modelu. Oto zasada działania elementów awaryjnych. Jest przeznaczony do pracy przy stałym wysokim napięciu. Jeśli parametry sieci nie osiągną minimalnych wskaźników wymaganych do działania, to nie będą mogły wykonywać swoich funkcji. W związku z tym naprawa przetwornicy częstotliwości nie jest wymagana, musisz kupić mniej wydajne urządzenie.

Główne wskaźniki konwerterów

Główne cechy tych urządzeń to:

• napięcie robocze w zakresie od 220 do 480;
• wszystkie modele są chronione lP54;
• warunki temperaturowe wymagane do normalnej pracy, od +10 do +40 stopni Celsjusza;
• moc dla większości kupowanych modeli - od 1 kW.

Ponadto istnieją modele, takie jak dwuelementowe przetwornice częstotliwości, a także odmiany, takie jak urządzenia macierzowe i wektorowe. Na przykład typ wektorowy to prąd zmienny PE i napięcie, które jest do niego przyłożone, co jest konieczne do uzyskania pożądanej amplitudy. Ten typ urządzenia zapewnia uruchomienie silnika 2 sekundy po rozpoczęciu awaryjnego. Wadą było jednak to, że jest dość droga, a zatem jej popularność szybko spada.

Bardzo ważne jest, aby pamiętać, że wybór tylko potężnego urządzenia jest niewłaściwy. Wybór należy dokonać zgodnie z parametrami eksploatacyjnymi sieci. Jeśli kupisz zbyt mocną przetwornicę częstotliwości dla silnika elektrycznego, okaże się, że nadpłata za urządzenie będzie stanowić zagrożenie i nie będzie regulować działania urządzenia.