В этом видео канала «Rinat Pak» автор показал свою новую работу. Давно хотел собрать по схеме частотный преобразователь. Использоваться он будет на трехфазном двигателе. Нашел очень хорошую схему. На форуме полностью детально описано, как собрать преобразователь. В архиве на форуме есть все печатные платы, прошивки и подробное описание.
Устройство называется Восьмикрут. Если кто-то не поймет по инструкции или другими словами путеводителя, как собрать частотный преобразователь, читайте форум, там всё подробно расписано. На все вопросы можно найти ответы.
Мастер собирал устройство в течение 3-4 дней. Многие детали он покупал в китайском магазине. Восьмикрут рассчитан на двигатели до 4 киловатт. На Youtube можно найти много обзоров его. Устанавливают на токарные станки, дровоколы, сверлильные станки. Схема отлично показала себя в работе.Найти схему можно по ссылке radiokot.ru/circuit/digital/security/31/
В показанном случае трехфазный мотор на 600 ватт. Частотный преобразователь изготавливался для сверлильного станка. В мастерской уже было старое устройство, но надоело переключаться с одного станка на другой.
Для тех, кто соображает в электронике, показана схема — простой и бюджетный вариант. Готовые устройства стоят очень дорого. Много денег пришли заплатить за силовые транзисторы. Они установлены на радиаторе. Все остальные радиодетали не такие дорогие. Многие удалось использовать из старых запасов. Всё прекрасно работает, без каких-либо блоков.
Структура. Сборка конденсаторов, dc преобразователь, блок питания на 24 вольта, плата управления, кнопки включения, дисплей, регулятор частоты для управления оборотами трехфазного двигателя.Работает конструкция от 220 вольт. Схема несложная, но очень много радиодеталей. Надо внимательно собирать.
Установлен микроконтроллер, которой надо прошивать программатором. Также установлена показаметре. Ты на плате управления. Здесь также требуется прошивка.
Включи мы посмотрим, как частотный самодельный преобразователь работает. При включении щелкает реле. Кнопка реверс, пуск, сброс. Есть ли защита от короткого замыкания, от сверхтока. В описании все это есть. Кому интересно, сможете прочитать. Нажимаем кнопку сброса. Пуск. Регулятором можно менять обороты трехфазного мотора. Нажимаем пуск и смотрим, как двигатель крутится. Мастер плавно регулирует скорость обращения с помощью крутилки. Есть функция auto реверса.
Трёхфазный двигатель
Главная | Виды электродвигателей стиральных машин | Асинхронный трёхфазный двигатель  Рис.2 График трёхфазного тока |
 Рис.3 Соединение обмоток статора по схеме "звезда" и "треугольник" | Существуют две классические схемы подключения трёхфазных двигателей - это соединение обмоток статора по схеме "звезда" и "треугольник" (Рис.3) В стиральных машинах применяются трёхфазные асинхронные двигатели обмотки статора которых соединены по схеме "треугольник", т.е.конец первой обмотки соединен с началом второй, конец второй с началом третьей, а конец третьей с началом первой, образуя замкнутый контур. При таком соединении в замкнутый контур нет никакой опасности, так как благодаря сдвигу по фазе между электродвижущими силами на 120° их геометрическая сумма равна нулю и, следовательно тока в контуре быть не может. Все обмотки в трёхфазном двигателе имеют одинаковое электрическое сопротивление, что обеспечивает равномерную нагрузку на каждую фазу. |
Рис.4 Структурная схема инверторного преобразователя
Данный преобразователь имеет ярко выраженное звено постоянного тока. Переменное напряжение сети преобразуется при помощи диодного моста в постоянное, сглаживается индуктивностью (L) и ёмкостью (C), термистор (NTC) служит для защиты схемы от токовых перегрузок. Индуктивность и ёмкость в выпрямителе служат также фильтром, который защищает сеть от пульсаций при коммутации двигателя.
От переменной сети так же работает импульсный блок питания, который формирует пониженное постоянное напряжение различных значений для питания системы управления. С выхода выпрямителя постоянное напряжение поступает на силовую часть инвертора построенную на IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor — биполярный транзистор с изолированным затвором ). На структурной схеме IGBT позиционированы как Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6. В корпус данных транзисторов интегрирован диод включённый между цепью эмиттера и коллектора, который защищает транзистор от излишних токовых перегрузок возникающих при коммутации обмоток электродвигателя.
В инверторе осуществляется преобрaзовaние постоянного нaпряжения в трехфaзное (или однофaзное) импульсное нaпряжение изменяемой aмплитуды и чaстоты. По сигнaлaм системы упрaвления, кaждaя обмоткa электрического двигaтеля подсоединяется через соответствующие силовые трaнзисторы инверторa к положительному и отрицaтельному полюсaм звенa постоянного токa. Сигналы управления поступают на затворы транзисторов с драйверов (микросхем управления) IR1, IR2, IR3.
Сигнал на драйверы приходит с цифрового сигнального процессора ( DSP-Digital signal processor ) системы управления. Такие процессоры специально разработаны для управления двигателями. Длительность подключения кaждой обмотки в пределaх периодa следовaния импульсов модулируется по синусоидaльному зaкону. Чем выше частота преключения транзисторов, тем выше скорость вращения ротора трёхфазного двигателя, поэтому этот метод управления двигателя называют частотным.
Реверсивное вращение двигателя осуществляется за счёт изменения порядка включения транзисторов инвертора.Алгоритм системы управления двигателем заложен в цифровом сигнальном процессоре.
Тахогенератор (Т) (Рис.4) расположенный на валу двигателя является звеном обратной связи между двигателем и блоком управления, благодаря чему, поддерживается необходимая стабильная скорость вращения двигателя на различных этапах работы стиральной машины. По сигналу с тахогенератора определятся дисбаланс барабана на стадии отжима, а в некоторых моделях стиральных машин происходит даже примерное взвешивание белья, за счёт сравнения характера сигналов тахогенератора при пустом и заполненным бельём барабане.Подобные критерии сигналов тахогенератора, записаны в программе процессора системы управления двигателем или в микросхеме памяти блока управления.
В качестве дополнения, ко всему описанному в этом пункте, представим внешний вид и расположение некоторых компонентов инверторных блоков управления для стиральных машин.
Существует три основных вида:1.Единый блок управления (инвертор и управление остальными элементами стиральной машины совмещены в общий модуль) (Фото 1)2.Отдельный блок для управления 3-х фазным двигателем (Фото 2)3.Блок управления (инвертор) расположен на самом двигателе
|
 Фото 2. Отдельный блок для управления 3-х фазным двигателем |
 Рис.6 Схема соединения частей трёхфазного двигателя с контактной колодкой | Сразу хочется отметить, что трёхфазные асинхронные двигатели стиральных машин довольно надёжные. В практике ремонта стиральных машин, известно крайне мало случаев выхода из строя подобных двигателей. Большая часть неисправностей связанная с некорректной работой двигателей, заключается в неисправности самой системы управления. При неисправности системы управления, двигатель может вращаться рывками или наблюдается нестабильная частота вращения ротора, а иногда он вовсе не вращается. Блок управления трёхфазным двигателем может быть выполнен в виде отдельного модуля или совмещён с общим модулем управления стиральной машины. |
Невозможно полноценно проверить работоспособность или напрямую включить трёхфазной двигатель стиральной машины без подключения к электронной схеме.
При помощи мультиметра представляется возможным проверить лишь целостность цепи обмоток статора двигателя, пробой обмоток на корпус, электрическое сопротивление катушки тахогенератора и тепловое защитное устройство.
К недостаткам стоит отнести лишь сложную электронную систему управления двигателем.
Материал подготовлен сервисной службой "Аквалюкс"
www.a-qualux.ru
В регулируемых приводах различных устройств уже на протяжении длительного времени применяются трехфазные электродвигатели синхронного и асинхронного типа. Чаще всего применяется асинхронный вариант, в котором для регулировки используются полупроводниковые частотные преобразователи.
Для того чтобы обеспечить плавное регулирование и быстроту действия существует специальная схема частотного преобразователя асинхронного двигателя.Таким образом, управляющие устройства осуществляют непрерывную регулировку в быстром режиме.
Стандартный частотный преобразователь является специальным электротехническим устройством. С его помощью асинхронным двигателям обеспечивается плавный пуск и остановка, а также возможность изменения скорости, крутящего момента и других производственных характеристик. Кроме этого, преобразователь контролирует показатели параметров для всех процессов, происходящих в двигателе. Одновременно контролируются и технологические процессы.
Применение преобразователей позволяет существенно увеличить время непрерывной работы асинхронных двигателей и значительно экономить электроэнергию. Операторы постоянно используют обратную связь при наблюдении за приводами во время работы. За счет этого снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций. По сравнению с механическими регулировочными приспособлениями частотный преобразователь позволяет довести КПД до 96-98%.
В некоторых видах частотных преобразователей имеются промежуточные преобразующие звенья. Поэтому вся конструкция прибора может быть одно- или двухступенчатой. Во втором случае преобразование электроэнергии производится дважды. Этот вариант получил более широкое распространение. Здесь происходит преобразование переменного тока в постоянный, после его прохождения через выпрямитель. Затем, преобразованный ток поступает в инвертор, где происходит конвертация в обратную сторону. Таким образом, скорость вращения ротора регулируется за счет изменения частоты и напряжения электрического тока на входе.
Управление электродвигателями осуществляется векторным и скалярным способом. Первый вариант отличается более высокой точностью и эффективностью. Этот способ достаточно дорогой, сложный в обслуживании, требующий от специалистов полного объема знаний и навыков. Во втором случае обслуживание управления гораздо проще, а сам частотный преобразователь значительно дешевле. Он применяется в механизмах, где выходные параметры не требуют точной регулировки. Тем не менее, плавный пуск обеспечивается также качественно, как и при векторном управлении.
Конструкция стандартного преобразователя включает в себя неуправляемый силовой диодный выпрямитель, автономный инвертор, система управления и автоматической регулировки, а также дроссель и конденсатор фильтра. Выходная частота и напряжение регулируется с помощью инвертора, в котором применяется широтно-импульсное высокочастотное управление. При этом, возникает определенный период модуляции, во время которого происходит поочередное подключение обмотки статора к положительному или отрицательному полюсу выпрямителя. Продолжительность такого состояния происходит в соответствии с синусоидальным законом.
Во время регулировки скорости, скольжение асинхронного двигателя не увеличивается. За счет этого удается избежать потерь мощности. Подводимое напряжение подвергается изменениям совместно с частотой. Поэтому удается получить высокий коэффициент мощности, КПД, способность к перегрузкам и другие энергетические показатели, характерные для асинхронных двигателей.
Чаще всего схема частотного преобразователя асинхронного двигателя построена на принципе двойного преобразования. Для выпрямления входного синусоидального напряжения используется звено постоянного тока. После этого происходит сглаживание фильтром, включающим в себя конденсатор и дроссель. Затем, при помощи инвертора, производится еще одно преобразование, после которого постоянная амплитуда и частота напряжения становится изменяемой, с необходимыми параметрами.
Необходимые параметры частоты и напряжения на выходе регулируются широтно-импульсным управлением высокой частоты. В это время происходит модуляция продолжительности поочередного подключения обмоток к каждому из полюсов выпрямителя. В средней части полупериода ширина импульсов становится максимальной, а в начале и конце каждого полупериода наступает их уменьшение. Именно таким путем и обеспечивается регулировка напряжения, поступающего на обмотки асинхронного двигателя. Для изменяемой амплитуды и частоты на выходе устанавливаются все необходимые параметры.
electric-220.ru
Для управления трехфазным асинхронным двигателем применяются частотные преобразователи (инверторы), рассчитанные на однофазное или трехфазное входное напряжение. Инверторы обеспечивают возможность мягкого запуска двигателя и регулировки частоты оборотов, защиту от перегрузок. Кроме этого, частотник позволяет подключать трехфазные двигатели к однофазным сетям без потерь мощности. Преобразователи частоты трансформируют напряжение электросети частотой 50 Гц в импульсное с частотой от 0 Гц до 1 кГц.
Внимание: представленная схема является общей. При подключении используйте схему из инструкции по эксплуатации!
Однофазные преобразователи частоты рассчитаны на входное напряжение 1 фаза 220 В и на выходе формируют трехфазное напряжение 220 В заданной частоты. Иными словами, однофазный инвертор обеспечивает трехфазное питание асинхронного двигателя от бытовых электросетей. При использовании однофазных частотных преобразователей, в клеммной коробке двигателя, клеммы подключают по схеме «треугольник» (Δ). При подключении трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети 220 В, при использовании конденсаторной схемы, неизбежна большая потеря мощности. В то время как, при пользовании однофазного частотного преобразователя, подключаемого в двигателю по схеме «треугольник» (Δ), потерь мощности не происходит.
Более совершенные трехфазные преобразователи частоты работают от промышленных трехфазных сетей с напряжением 380 В, 50 Гц. Частота напряжения на выходе – от 0 Гц до 1кГц. Трехфазные инверторы подключают по схеме «звезда» (Y).
Трехфазный частотный преобразователь подключают асинхронному двигателю по схеме звезда:
Однофазный частотный преобразователь подключают асинхронному двигателю по схеме треугольник:
Для ограничения пускового тока и снижения пускового момента при пуске асинхронного двигателя мощностью более 5 кВт может применяться метод переключения «звезда-треугольник». В момент пуска напряжение на статор подключается по схеме «звезда», как только двигатель разгонится до номинальной скорости, производится переключение питания на схему «треугольник». Пусковой ток при переключении втрое меньше, чем при прямом пуске двигателя от сети. Этот метод пуска оптимально подходит для механизма с большой маховой массой, если нагрузка набрасывается после разгона.
Способ пуска переключением «звезда-треугольник» можно использовать только для двигателей, имеющих возможность подключения по обеим схемам. При пуске наблюдается уменьшение пускового момента на треть от номинального. Если переключение произойдет до того, как двигатель разгонится, ток увеличится до значений, соответствующих току прямого пуска.
При пуске переключением «звезда-треугольник» неизбежны резкие скачки токов, в отличие от плавного нарастания при прямом пуске. В момент переключения на «треугольник» на двигатель не подается напряжение и скорость вращения может резко снизится. Для восстановления частоты оборотов требуется увеличение тока.
Перейти в каталог продукции: Частотные преобразователи
www.maxprofi.su
Применяется преобразователь частоты для асинхронного двигателя в нескольких случаях. Во-первых, для изменения скорости вращения ротора. Во-вторых, для осуществления настроек, например времени торможения и разгона, изменения степени защиты. В-третьих, для преобразования однофазного напряжения в трехфазное. Не всегда есть возможность реализовать питание асинхронного двигателя от трехфазной сети. А для его нормальной работы и достижения максимальной мощности требуется именно такая сеть. К сожалению, в частных домах сделать трехфазное напряжение достаточно сложно. А преобразователь частоты позволяет осуществить правильное питание двигателя.
Любой преобразователь, даже самый сложный по конструкции, имеет в своем составе несколько блоков. Первый – это выпрямительный каскад, который служит для преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от того, от какой сети производится питание, необходимо использовать различные схемы выпрямителей. Так, при включении в сеть переменного однофазного тока достаточно использовать однополупериодный выпрямитель. Стоит заметить, что ротор асинхронного двигателя имеет короткозамкнутые витки, поэтому в питании не нуждается.
Реализовать его можно при помощи одного полупроводникового диода. Но лучшими характеристиками обладает мостовой выпрямитель: потерь напряжения меньше. В качестве полупроводника используется кремний. Если решите самостоятельно изготовить преобразователь частоты для асинхронного двигателя, то для выпрямителя необходимо осуществлять подбор элементов по величине обратного тока, проводимости. Это позволит улучшить характеристики устройства.
После выпрямительного каскада следует блок фильтров. В простейшем варианте это индуктивность (дроссель), включенная в разрыв плюса. Между плюсом и минусом включается электролитический конденсатор. С его помощью проводится избавление от всех переменных составляющих, которые остаются в выпрямленном напряжении. В результате убираются все пульсации. Если подключить выход фильтра к осциллографу и взглянуть на монитор, то можно увидеть, что линии прямые, без лишних пульсаций.
Но схема асинхронного двигателя такова, что запитывать его можно только переменным током. А на выходе фильтра возникает постоянный. Следовательно, требуется вернуть все на круги своя, сделать из постоянного напряжения переменное. Причем его значение должно быть 220 вольт (при замере между фазой и нулем). А количество фаз – три. Только при этом условии получится обеспечить работу асинхронного двигателя в нормальном режиме.
Данный каскад служит для преобразования постоянного тока в переменный. Именно в этом блоке можно проводить регулировку и изменение параметров тока на выходе. Основа инвертора – это мощные транзисторы. Любой современный преобразователь частоты для асинхронного двигателя в этом каскаде содержит сборку из шести IGBT-транзисторов. Всего используется по два полупроводника на каждую фазу. Управление ими производится по базе, включение p-n-переходов произведено последовательно. В точке их соединения снимаются три фазы. Это видно из структурной схемы, приведенной выше.
При изготовлении преобразователя частоты или проведении ремонта требуется осуществлять подбор силовых сборок по выходному току. Пожалуй, это единственный параметр, которого нужно придерживаться. Также следует учитывать возможности микропроцессорной системы управления. Не все сборки транзисторов позволяют изменять те или иные характеристики инверторного каскада. Поэтому при выборе силовых транзисторов обратите внимание на возможность управления.
В основе лежит несложный микроконтроллер, который и обеспечивает работу всей системы. Это небольшая микросхема, которая может иметь как 16 выводов, так и 32, и 64, и 128. Все зависит от того, сколько портов ввода-вывода имеется. Для управления преобразователем частоты необходимо контролировать несколько параметров. Во-первых, производить отключение при превышении температуры корпуса ПЧ. Во-вторых, включать вентиляторы при достижении некоторого значения температуры. В-третьих, проводить замер тока на каждой фазе выходного каскада. Частота асинхронного двигателя должна изменяться, делается это при помощи установленного переменного резистора.
Если контроль температуры производится при помощи простейших датчиков, то для защиты по току необходимо использовать специальные трансформаторы. Они так и называются – трансформаторы тока. Это небольшие катушки на магнитопроводе, сквозь который проходит вывод фазы. Следовательно, остается только составить несложные алгоритмы, о которых будет рассказано ниже. Что касается программирования функций, то для этой цели необходимо предусмотреть подключение к микроконтроллеру нескольких кнопок с нормально разомкнутыми контактами.
При самостоятельном изготовлении ПЧ потребуется использовать множество знаний, включая и программирование. Так, преобразователи частоты для двигателей должны иметь защиту. Следовательно, при составлении алгоритма работы микроконтроллерной системы управления необходимо прописать определенные параметры, при которых происходит аварийное отключение устройства. Например, указывается предельно допустимое значение температуры корпуса устройства, а также тока, протекающего в каждой фазе на выходе.
Кроме того, необходимо учесть, что при нулевом значении потребляемого тока в одной фазе (при условии, что в других больше) должно производиться аварийное отключение. Исходя из всего этого, нужно составить алгоритм работы, который записывается в микроконтроллер. Именно по этой схеме устройство и будет работать.
Преобразователь частоты для асинхронного двигателя должен также изменять скорость вращения ротора. Переменный резистор подключаете через делитель напряжения к порту ввода-вывода. В алгоритме следует учесть, что при изменении сопротивления на данном входе контроллера нужно увеличивать или уменьшать частоту вращения ротора.
fb.ru
Немного предыстории. Тема моей дипломной работы звучала так: «Разработка и исследование тиристорного частотно-регулируемого асинхронного электропривода электромобильного агрегата». Пространное название, зато отражающее суть: и силовую элементную базу (тиристоры, точнее тринисторы), и способ управления (частотно-регулируемый), и назначение электропривода – электромобиль.
Это мой диплом инженера-электрика. Слева внизу печать: Нагрудный знак выдан.
Вкладыш к диплому. Вверху напечатано, на какую тему я зашитил дипломный прект.
Внизу напечатаны предметы, которые я изучал по индивидуальному плану.
Вкладыш в развёрнутом виде. Сколько же предметов изучено за 5 лет!
А теперь краткое описание моей дипломной работы, которую я защитил на "отлично" с ходатайством о поступлении в аспирантуру:
Схемы блоков управления были выполнены на транзисторах. Блок силовых тринисторов был увесистой конструкцией. В качестве двигателя агрегата использовался трёхфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Для питания силового блока и схемы управления применялась свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, занимающая всё пространство багажника и весящая неимоверно много.
Получался электромобиль-фургон, назначение которого было перевозить небольшие грузы в черте города, например, по торговым точкам. Запаса электроэнергии аккумуляторов хватало на рабочий день. Средняя скорость – 70 км/час.
Теперь перенесёмся на несколько десятилетий вперёд. Тяга к проблеме электропривода у меня с годами не только не прошла, а всё более разгоралась. На смену и в дополнение мощным тринисторам пришли мощные полевые (например, IRF840A) и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IRG4PSC71U). Взамен схем управления на транзисторах и микросхем малой и средней степени интеграции пришли микроконтроллеры (я использую в своих конструкциях любимые мной PIC-контроллеры) и специализированные драйверы – микросхемы управления выходными силовыми транзисторными ключами IR2130-IR2131.
Мой путь к успеху был тернистым. Много времени я повторял чужие схемотехнические ошибки, допуская свои. Использовал недоработанные программы управления, записанные в памяти PIC-контроллеров. Не будучи программистом, я не мог программы доработать, усовершенствовать. В результате – куча сгоревших мощных транзисторов и, как неизбежное, несмотря на узлы защиты, «палёных» микросхем драйверов IR2131 и моих любимцев – PIC16F628A – микроконтроллеров.
Успех стал приходить с внимательным изучением материала по этому актуальному вопросу из различных источников. Это и иностранные статьи, в которых раньше чем в отечественной технической литературе публиковались и теоретические материалы, и практические схемные решения по управлению трёхфазными асинхронными электродвигателями от одно- и трёхфазной электрической сети, что непринципиально.
В результате моя самодельная конструкция собрана из нескольких функциональных блоков, разработанных разными авторами, которым я стал доверять, навсегда расставшись с другими, «благодаря» которым я терпел неуспех за неуспехом.
Буквально на-днях собрал, запустил и опробовал свой модульный, пока последний, вариант частотного преобразователя на 4 фиксированные скорости вращения.
С 250-ватным 3-фазным электродвигателем работа устойчива. Мощные ключевые транзисторы IRG4PSC71 без радиаторов позволяют управлять электродвигателями до 5 кВт.
Принципиальная электрическая схема этого варианта "частотника" показана на фото:
Основные этапы сборки будут отражены на ряде фотографий.
Внешний вид платы управления со стороны деталей:
Это основная плата управления преобразователя. В панельку вставлен PIC16F628A. Три транзисторных сдвоенных оптронных ключа АТ101АС гальванически развязывают выходы микроконтроллера и входы драйвера силовых ключй IR2131.
Внешний вид платы управления со сотороны печати:
Компоновка основных узлов прибора на кросс-плате:
Кросс-плата с закреплёнными узлами установлена в корпусе от БП ПК:
Вид прибора сверху:
Вид прибора сзади:
Вид прибора сбоку со стороны печатных дорожек платы драйвера:
Импровизированный испытательный стенд:
Статья обзорная. Такую сложную тему невозможно описать в рамках всего одной статьи, поэтому по мере доработок и усовершенствований будет время от времени подлежать корректуре и редактированию.
monemo.ru
