Dit artikel bespreekt de frequentieomvormer voor een elektromotor, het principe van zijn werking en de belangrijkste componenten. De nadruk ligt op theorie, zodat u het werkingsprincipe van de frequentieomvormer begrijpt en met uw eigen handen verder kunt ontwerpen en vervaardigen. Maar eerst heb je een kleine introductiecursus nodig, waarin je leert wat een frequentieomvormer is en voor welke doeleinden deze nodig is.
Omvormerfuncties
Het leeuwendeel in de industrie wordt ingenomen door asynchrone motoren. En het is altijd moeilijk geweest om ze te beheren, omdat ze een constante rotorsnelheid hebben en het veranderen van de ingangsspanning erg moeilijk en soms zelfs onmogelijk blijkt te zijn. Maar de frequentieomvormer verandert het beeld volledig. En als vroeger bijvoorbeeld verschillende versnellingsbakken werden gebruikt om de snelheid van de transportband te veranderen, is het vandaag voldoende om één elektronisch apparaat te gebruiken.
Bovendien kun je met chastotniki niet alleen de aandrijfparameters wijzigen, maar ook verschillende extra beschermingsniveaus. Er is geen noodzaak voor elektromagnetische starters, en somshet is zelfs niet nodig om een driefasig netwerk te hebben om de normale werking van een inductiemotor te garanderen. Al deze taken die verband houden met het in- en uitschakelen van de elektrische aandrijving worden overgedragen aan de frequentieomvormer. Hiermee kunt u de fasen aan de uitgang wijzigen, de frequentie van de stroom (en dus de snelheid van de rotor verandert), het starten en remmen aanpassen en u kunt ook vele andere functies implementeren. Het hangt allemaal af van de microcontroller die in het regelcircuit wordt gebruikt.
Werkingsprincipe
Het maken van een frequentieomvormer voor een elektromotor met uw eigen handen, waarvan het diagram in het artikel wordt gegeven, is vrij eenvoudig. Hiermee kunt u één fase omzetten in drie. Daarom wordt het mogelijk om een asynchrone elektromotor in het dagelijks leven te gebruiken. Tegelijkertijd gaan de efficiëntie en kracht ervan niet verloren. U weet immers dat wanneer u de motor in een netwerk met één fase aanzet, deze parameters bijna met de helft afnemen. En het draait allemaal om verschillende transformaties van de spanning die aan de ingang van het apparaat wordt geleverd.
De gelijkrichtereenheid is de eerste in het schema. Het zal hieronder in meer detail worden besproken. Nadat de gelijkgerichte spanning is gefilterd. En een schone gelijkstroom wordt geleverd aan de ingang van de omvormer. Het zet gelijkstroom om in wisselstroom met het vereiste aantal fasen. Deze cascade kan worden aangepast. Het bestaat uit halfgeleiders waarop een stuurcircuit op een microcontroller is aangesloten. Maar nu over alle knooppunten in meer detail.
Gelijkrichtereenheid
Het kan van twee soorten zijn: een- en driefasig. Het eerste type gelijkrichter kan in elk netwerk worden gebruikt. Als je een driefasige hebt, is het voldoende om er een aan te sluiten. Het chastotnik-circuit voor een elektromotor is niet compleet zonder een gelijkrichter. Aangezien er een verschil is in het aantal fasen, betekent dit dat een bepaald aantal halfgeleiderdiodes moet worden gebruikt. Als we het hebben over frequentieomvormers die worden aangedreven door een enkele fase, dan is een gelijkrichter met vier dioden vereist. Ze zijn overbrugd.
Hiermee kunt u het verschil tussen de spanningswaarde aan de ingang en uitgang verkleinen. Natuurlijk kan ook een halvegolfschakeling worden gebruikt, maar deze is inefficiënt en er treden veel oscillaties op. Maar als we het hebben over een driefasige verbinding, dan is het noodzakelijk om zes halfgeleiders in het circuit te gebruiken. Precies hetzelfde circuit in de gelijkrichter van een autogenerator, er zijn geen verschillen. Het enige dat hier kan worden toegevoegd, zijn drie extra diodes voor bescherming tegen omgekeerde spanning.
Filterelementen
Na de gelijkrichter komt het filter. Het belangrijkste doel is om de gehele variabele component van de gelijkgerichte stroom af te sluiten. Voor een duidelijker beeld moet je een equivalent circuit opstellen. Dus plus gaat door de spoel. En dan wordt tussen plus en min een elektrolytische condensator aangesloten. Dit is wat interessant is in het vervangingscircuit. Als de spoel wordt vervangen door reactantie, dan zal de condensator, indien aanwezig,verschillende stroom kan een geleider of een onderbreking zijn.
Zoals gezegd, de uitgang van de gelijkrichter is gelijkstroom. En wanneer het wordt toegepast op een elektrolytische condensator, gebeurt er niets, omdat de laatste een open circuit is. Maar er is een kleine variabele in de stroom. En als er een wisselstroom vloeit, wordt de condensator in het equivalente circuit een geleider. Daarom is er een afsluiting van plus naar min. Deze conclusies zijn gemaakt volgens de wetten van Kirchhoff, die fundamenteel zijn in de elektrotechniek.
Power Transistor Inverter
En nu hebben we het belangrijkste knooppunt bereikt - de transistorcascade. Ze maakten een omvormer - een DC-naar-AC-converter. Als u met uw eigen handen een frequentieomvormer voor een elektromotor maakt, wordt het aanbevolen om assemblages van IGBT-transistors te gebruiken, u kunt ze in elke winkel met radio-onderdelen vinden. Bovendien zullen de kosten van alle componenten voor de fabricage van een frequentieomvormer tien keer lager zijn dan de prijs van een afgewerkt product, zelfs gemaakt in China.
Voor elke fase worden twee transistors gebruikt. Ze zijn opgenomen tussen plus en min, zoals weergegeven in het diagram in het artikel. Maar elke transistor heeft een functie: een stuuruitgang. Afhankelijk van welk signaal erop wordt toegepast, veranderen de eigenschappen van het halfgeleiderelement. Bovendien kan dit zowel met behulp van handmatig schakelen (bijvoorbeeld met meerdere microschakelaars spanning zetten op de benodigde stuuruitgangen) als automatisch. Dat gaat overde laatste en zal verder worden besproken.
Besturingsschema
En als de aansluiting van de frequentieomvormer op de elektromotor eenvoudig is, hoeft u alleen de bijbehorende klemmen aan te sluiten, dan is alles veel gecompliceerder met het stuurcircuit. Het punt is dat het apparaat moet worden geprogrammeerd om er de maximaal mogelijke aanpassingen uit te halen. Het hart is een microcontroller, waarop lezers en actuatoren zijn aangesloten. Het is dus noodzakelijk om stroomtransformatoren te hebben die constant het stroomverbruik van de elektrische aandrijving bewaken. En bij overschrijding moet de frequentieomvormer worden uitgeschakeld.
Het stuurcircuit aansluiten
Bovendien is er een oververhittingsbeveiliging. De stuuruitgangen van IGBT-transistoren zijn verbonden met de uitgang van de microcontroller met behulp van een bijpassende inrichting (Darlington-assemblage). Bovendien is het noodzakelijk om de parameters visueel te regelen, dus u moet een LED-display in het circuit opnemen. Van de lezers moet u knoppen toevoegen waarmee u kunt schakelen tussen programmeermodi, evenals een variabele weerstand, door eraan te draaien, verandert de rotatiesnelheid van de rotor van de elektromotor.
Conclusie
Ik zou willen opmerken dat je ook je eigen frequentieomvormer voor een elektromotor kunt maken, de prijs van het eindproduct begint vanaf 5000 roebel. En dit is voor elektromotoren waarvan het vermogen niet groter is dan 0,75 kW. Als u meer moet beherenkrachtige aandrijving, heb je een duurdere chastotnik nodig. Voor gebruik in het dagelijks leven is het onderstaande schema voldoende. De reden is dat er geen groot aantal functies en instellingen nodig zijn, het belangrijkste is de mogelijkheid om de rotorsnelheid te wijzigen.
