Tento článek pojednává o frekvenčním měniči pro elektromotor, principu jeho činnosti a hlavních součástech. Hlavní důraz bude kladen na teorii, abyste pochopili princip fungování frekvenčního měniče a byli schopni dále navrhovat a vyrábět vlastníma rukama. Nejprve však potřebujete malý úvodní kurz, který vám řekne, co je to frekvenční měnič a pro jaké účely je potřeba.
Funkce měniče
Lví podíl v tomto odvětví zaujímají asynchronní motory. A vždy bylo obtížné je řídit, protože mají konstantní otáčky rotoru a změna vstupního napětí se ukazuje jako velmi obtížná a někdy dokonce nemožná. Ale frekvenční měnič úplně změní obraz. A pokud se dříve pro změnu rychlosti dopravníku používaly například různé převodovky, dnes stačí použít jedno elektronické zařízení.
Kromě toho vám chastotniki umožňují získat nejen možnost měnit parametry pohonu, ale také několik dalších stupňů ochrany. Není potřeba elektromagnetických startérů a někdynení dokonce nutné mít třífázovou síť pro zajištění normálního provozu indukčního motoru. Všechny tyto povinnosti spojené se spínáním a zapínáním elektropohonu se přenášejí na frekvenční měnič. Umožňuje měnit fáze na výstupu, frekvenci proudu (a tedy i otáčky rotoru), upravovat rozběh a brzdu a realizovat lze i mnoho dalších funkcí. Vše závisí na mikrokontroléru použitém v řídicím obvodu.
Princip fungování
Vytvoření frekvenčního měniče pro elektromotor vlastníma rukama, jehož schéma je uvedeno v článku, je poměrně jednoduché. Umožňuje převést jednu fázi na tři. Proto je možné používat asynchronní elektromotor v každodenním životě. Zároveň se neztratí jeho účinnost a síla. Koneckonců víte, že když zapnete motor v síti s jednou fází, tyto parametry se sníží téměř na polovinu. A je to všechno o několika transformacích napětí dodávaného na vstup zařízení.
Usměrňovací jednotka je první ve schématu. Podrobněji to bude probráno níže. Poté je usměrněné napětí filtrováno. A na vstup střídače je přiváděn čistý stejnosměrný proud. Převádí stejnosměrný proud na střídavý proud s požadovaným počtem fází. Tato kaskáda může být podrobena úpravám. Skládá se z polovodičů, ke kterým je připojen řídicí obvod na mikrokontroléru. Ale nyní o všech uzlech podrobněji.
Usměrňovací jednotka
Může být dvou typů – jedno- a třífázové. První typ usměrňovače lze použít v jakékoli síti. Pokud máte třífázový, tak stačí připojit k jednomu. Obvod chastotnik pro elektromotor není kompletní bez usměrňovací jednotky. Protože je rozdíl v počtu fází, znamená to, že je nutné použít určitý počet polovodičových diod. Pokud mluvíme o frekvenčních měničích, které jsou napájeny jednou fází, pak je nutný čtyřdiodový usměrňovač. Jsou přemostěny.
Umožňuje snížit rozdíl mezi hodnotou napětí na vstupu a výstupu. Samozřejmě lze použít i půlvlnný obvod, ale ten je neefektivní, dochází k velkému množství kmitů. Pokud se ale bavíme o třífázovém zapojení, pak je nutné v obvodu použít šest polovodičů. Přesně stejný obvod v usměrňovači generátoru automobilu, neexistují žádné rozdíly. Jediné, co zde lze přidat, jsou tři další diody pro ochranu proti zpětnému napětí.
Prvky filtru
Po usměrňovači následuje filtr. Jeho hlavním účelem je odříznout celou proměnnou složku usměrněného proudu. Pro jasnější obrázek musíte nakreslit ekvivalentní obvod. Takže plus prochází cívkou. A pak se mezi plus a minus připojí elektrolytický kondenzátor. Právě to je na náhradním okruhu zajímavé. Pokud je cívka nahrazena reaktancí, pak kondenzátor, pokud je přítomen,jiný proud může být buď vodičem nebo přerušením.
Jak již bylo řečeno, výstup usměrňovače je stejnosměrný. A když je aplikován na elektrolytický kondenzátor, nic se nestane, protože ten je otevřený obvod. V proudu je ale malá proměnná. A pokud protéká střídavý proud, pak se v ekvivalentním obvodu z kondenzátoru stane vodič. Dochází tedy k uzavření plus mínus. Tyto závěry jsou učiněny podle Kirchhoffových zákonů, které jsou základní v elektrotechnice.
Výkonový tranzistorový měnič
A nyní jsme dosáhli nejdůležitějšího uzlu – tranzistorové kaskády. Vyrobili invertor – stejnosměrný měnič na střídavý proud. Pokud vyrábíte frekvenční měnič pro elektromotor vlastníma rukama, pak se doporučuje použít sestavy tranzistorů IGBT, najdete je v každém obchodě s rádiovými díly. Navíc náklady na všechny komponenty pro výrobu frekvenčního měniče budou desetkrát nižší než cena hotového výrobku, dokonce vyrobeného v Číně.
Pro každou fázi jsou použity dva tranzistory. Jsou zahrnuty mezi plus a mínus, jak je znázorněno na diagramu v článku. Ale každý tranzistor má vlastnost - řídicí výstup. V závislosti na tom, který signál je na něj aplikován, se mění vlastnosti polovodičového prvku. Navíc to lze provést jak pomocí ručního přepínání (např. pomocí několika mikrospínačů přivést napětí na potřebné řídicí výstupy), tak i automaticky. To je asito druhé a bude se o něm dále diskutovat.
Kontrolní schéma
A pokud je připojení frekvenčního měniče k elektromotoru jednoduché, stačí připojit odpovídající svorky, pak je s řídicím obvodem vše mnohem složitější. Jde o to, že je potřeba naprogramovat zařízení, aby se z něj dosáhlo maximálních možných úprav. Srdcem je mikrokontrolér, ke kterému jsou připojeny čtečky a akční členy. Je tedy nutné mít proudové transformátory, které budou neustále monitorovat spotřebu elektrického pohonu. A v případě překročení by měl být frekvenční měnič vypnutý.
Připojení řídicího obvodu
Navíc je poskytována ochrana proti přehřátí. Řídicí výstupy IGBT tranzistorů jsou připojeny k výstupu mikrokontroléru pomocí přizpůsobovacího zařízení (Darlingtonova sestava). Navíc je potřeba vizuálně kontrolovat parametry, takže je potřeba do obvodu zařadit LED displej. Ze čteček je potřeba přidat tlačítka, která umožní přepínat mezi režimy programování a také proměnný odpor, jeho otáčením se mění rychlost otáčení rotoru elektromotoru.
Závěr
Chtěl bych poznamenat, že si můžete také vyrobit svůj vlastní frekvenční měnič pro elektromotor, cena hotového výrobku začíná od 5000 rublů. A to u elektromotorů, jejichž výkon nepřesahuje 0,75 kW. Pokud potřebujete spravovat vícevýkonný pohon, budete potřebovat dražší chastotnik. Pro použití v každodenním životě postačí níže uvedené schéma. Důvodem je, že není potřeba velké množství funkcí a nastavení, nejdůležitější je možnost změny otáček rotoru.
