Схема подключения частотного преобразователя: звезда — треугольник

Перейти в каталог продукции: Частотные преобразователи

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

Преобразователь частоты для асинхронного – схема

Асинхронный двигатель (машина) – это электрический двигатель, частота вращения которого не совпадает с частотой тока (ЭДС), прикладываемого к статору.

Рис. 1. Асинхронный двигатель

К преимуществам таких двигателей можно отнести их низкую стоимость, простоту изготовления и эксплуатации, а также возможность прямого включения (без регулирования или преобразования питающего тока). Есть у них и недостатки: высокие требования к пусковому току, сложная регулировка оборотов, низкий коэффициент мощности и др.

Здесь стоит отметить, что асинхронные двигатели рассчитаны на работу только с трехфазным напряжением, только в этом случае не требуются никакие преобразователи.

Однако, в быту часто требуется запитать асинхронный двигатель от обычной сети переменного тока с одной фазой, и именно здесь кроется основная проблема.

Необходимость использования частотного преобразователя

Есть несколько способов управления асинхронным двигателем, и один из них – регулировка частоты.

Изменяя частоту питающего тока, вы меняете частоту вращения двигателя, можете запустить его или наоборот – остановить.

В качестве преобразователя напряжения наибольшее распространение нашли инверторные схемы. Они обеспечивают широкий диапазон регулировки частот, обладают высоким КПД и другими отличными техническими характеристиками.

Схему работы инверторов можно изобразить следующим образом.

Рис. 2. Схема работы инверторов 

Однофазное переменное напряжение преобразуется в постоянное, подается в блок с импульсным инвертором, который формирует три независимых переменных напряжения (одинакового уровня, но со смещенной фазой) — ключа.

Схема инверторного преобразователя для асинхронного двигателя

Преобразователи можно приобрести в готовом виде, а можно изготовить своими руками.
Сложность проектирования и создания таких схем заключается в логике их работы. В настоящее время с приходом программируемых контроллеров Arduino и т. п. имеется возможность создавать сложные схемы с широким диапазоном регулировки частот всех трех питающих напряжений. Однако, для начала рассмотрим простые варианты.

Двигатель ДИД-0.5ТА (напряжение питания около 27 В, частота вращения – до 400 Гц) имеет небольшую мощность и широко применяется в системах автоматики. Чтобы привести его в движение и отрегулировать частоту вращения вала можно использовать следующую схему.

Рис. 3. Схема двигателя

По сути она представляет собой три разделенных генератора частоты (ключа) на базе логических элементов.

За регулировку отвечает резистор R2. Такая схема не подойдет для запуска асинхронных двигателей, работающих от трехфазного напряжения 380 В.

Для этих целей можно использовать адаптированную схему.

Рис. 4. Адаптированная схема

Здесь блоки выходных ключей A2 и А3 изображены схематично, так как полностью дублируют блок А1.

Программировать здесь ничего не нужно.

Более сложные реализации

Многие производители предлагают специальные контроллеры, на базе которых управление асинхронными двигателями существенно упрощается.

Один из таких вариантов – контроллер MC3PHAC.

Рекомендуемая производителем схема подключения.

Рис. 5. Схема подключения

Реализация платы частотного преобразователя может быть, например, такой.

Рис. 6. Реализация платы частотного преобразователя

Обмен данными по последовательному интерфейсу RS232 с персональным компьютером не обязателен. Схема может работать автономно.

Управляющие сигналы и процедуры инициализации можно уточнить в даташите производителя.

Еще один вариант с готовой прошивкой для микроконтроллера

Схема использовалась для питания трехфазного двигателя на пилораме (наверное, самый популярный способ использования трехфазных двигателей).

Рис. 7. Схема для питания трехфазного двигателя

Блок питания к ней.

Рис. 8. Схема блока питания

Вариант печатной платы.

Рис. 9. Печатная плата

Частота может регулироваться в диапазоне 2,5-50 Гц с шагом 1,25. ШИМ – 1700 – 3300 Гц. Мощность двигателя – не более 4 кВт.

После одиночного короткого нажатия на кнопку «пуск» подается пусковая частота – 10 Гц. А удерживание инициирует дальнейший разгон до 50 Гц (в течении приблизительно 2 секунд).

Прошивка для контроллера PIC16F628(A) здесь.

Автор: RadioRadar

Преобразователь частоты для управления скоростью трехфазного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель, вероятно, является наиболее важным первичным двигателем.
для промышленного применения с интегральной мощностью. Для одного и того же веса рейтинг
однофазного асинхронного двигателя составляет всего около 60 процентов от многофазного.
машина. У однофазных двигателей КПД и коэффициент мощности ниже.
Однако трехфазный асинхронный двигатель часто раздражал применение.
инженер из-за его сопротивления контролю скорости. Некоторое увеличение скорости
управление обеспечивается роторными типами, но дальность неконкурентна
с тем, что доступно для двигателей постоянного тока. «Если бы мы только могли варьировать применяемую частоту»,
было замечание, часто сделанное в эпоху до твердого состояния. Конечно, в некоторых реализациях
частота была изменена за счет использования другого комплекта двигателя / генератора переменного тока.
Такая стратегия явно неэкономична.

Конструкция регулируемой частоты трехфазного питания не сложная
если компромисс достигнут в отношении формы волны. Хотя прямоугольная волна
приведет к большим потерям на вихревые токи и гистерезису, но все же не
необходимо для синтеза истинной синусоиды. Ступенчатая форма волны, состоящая
из шести сегментов можно создать путем смешивания логических импульсов. Такая форма волны
будет иметь относительно низкую энергию третьей гармоники — главного виновника вихревых волн.
рассеивание тока и гистерезиса. Использование цифровой логики обеспечивает
значительное упрощение, поскольку модули ИС заменяют сложные дискретные
цепи на всех трех фазах.

Другим аспектом частотно-регулируемого управления является необходимость изменения
напряжение двигателя на тот же процент, что и изменение частоты. В
небольшие двигатели, это основное требование можно обойти, вставив
сопротивления в каждом выводе двигателя. Однако такой техники не будет.
допускается с большими двигателями, если изменение скорости не ограничено.
Использование такого сопротивления также ухудшает регулировку скорости.
мотор.

РИС. 7 представлена ​​блок-схема преобразователя частоты для скорости
управление трехфазным асинхронным двигателем мощностью 10 л.с. Шесть каналов питания обеспечивают
требуемая последовательность шагов напряжения, необходимая для развития квазисинусоиды
волна. Эта последовательность повторяется с интервалом 120°, чтобы обеспечить
трехфазная энергия к двигателю.

РИС. 7 Блок-схема преобразователя частоты для регулирования скорости
трехфазных двигателей. Это от Delco Electronics.

РИС. 8 Логическая временная последовательность для преобразователя частоты. Делко
Электроника.

Трехфазный волновой синтез, передаваемый цифро-логическими модулями
начинается с последовательности импульсов CL. Последующие модификации, сделанные
к этим импульсам, вместе с различными методами комбинирования, проиллюстрированы
в логической временной последовательности, показанной на фиг. 8. Обратите внимание, что базовый трехфазный
волна уже выходит по отношению к волнам A, B и C. Точки контура
из которых эти волны получены в логике КМОП, обозначены в
ИНЖИР. 9. Триггеры FF102, FF103 и FF104 подключены как трехразрядный
регистр сдвига. Обратите внимание, что регистр сдвига обеспечивает дополнительные волны
А’, Б’ и С’, а также. Эти дополнительные волны используются в построении
блочный процесс для изменения исходных трехфазных волн ABC. Один желаемый
модификация представляет собой уменьшение полуволновой скважности до 165° с
обычные 180°. Как упоминалось ранее, это предотвращает одновременное
проведение силовых выходных каскадов, которые чередуют их проведение
состояния. Другая желаемая модификация — это очень грубое моделирование
синусоида. Здесь также используются волны CL и CL. (Хотя ступенчатый
волны ‘i’ BB, и я в конечном итоге доставил двигатель никогда не мог на самом деле
быть ошибочно приняты за синусоиду, они почти так же пригодны для работы
двигателя как истинная синусоида. Отличительной чертой их является легкость
с помощью которых они производятся iii логические схемы и их разумно
низкое содержание третьей гармоники.

РИС. 9 Генератор, управляемый напряжением, и трехфазная логическая схема. К
Делко. На этикетках указано: 12-вольтовый регулируемый блок питания; осциллятор; Волна
формирователь; 3-фи Логика.

Элементы НЕ-И, G101 и G102, запрещают работу в запрещенном состоянии
сдвиговый регистр. Триггер FF101 вдвое уменьшает частоту импульсов, получаемых от
формирователь волны, тем самым создавая волну CL, которая синхронизирует модули в
сдвиговый регистр. Наконец, дополнительный тактовый сигнал генерируется
ворота G103. Этот тактовый сигнал CL не используется при генерации
основные трехфазные волны. Скорее, он используется для тактовых триггеров FF411,
FF421, FF431, FF451 и FF461, показанные на принципиальной схеме.
на фиг. 10. Эти триггеры составляют 3 логическую задержку, показанную на
блок-схема фиг. 7. Эта логическая операция обеспечивает нулевое напряжение
шаг к каждой волне m трехфазной последовательности.

Основная частота, генерируемая управляемым напряжением генератором, равна
в 24 раза выше, чем в конечном итоге поставлено на мотор. Это
полезная техника логического синтеза. Можно построить низкочастотную волну
из более высокочастотных «строительных блоков». Хотя наводит на мысль о Фурье
синтеза, метод проще — манипулируют прямоугольными импульсами и
комбинируются для получения нужной формы сигнала. Осуществляется синтез импульсов.
в функциональном блоке 3-phi Logic на фиг. 7.

Важный аспект формы волны, создаваемой логической схемой.
– ступень нулевого напряжения. В результате этого шага продолжительность
полупериодов, применяемых к двигателю, составляет 165°, а не обычные 180°.
Это предотвращает перекрытие проводимости между выходными каскадами мощности, которые
выключение и те что включаются. Функциональный блок, который производит
этот шаг при нулевом напряжении представляет собой логическую задержку 3 фи на фиг. 7. Фотоэлементы
обеспечить электрическую изоляцию между трехфазной логической схемой
и цепи моторного привода.

Схематическая диаграмма на фиг. 9 показан генератор, управляемый напряжением.
и основная трехфазная логика инвертора. Обратите внимание, что только зарядка
схема для Q102, однопереходного транзистора, соединяется с внешним
Источник переменного напряжения 0-300 вольт. Это позволяет регулировать зарядку.
скорость конденсатора С 104 и, следовательно, скорость пульсации эмиттер-база
явление пробоя Q102. В результате генерируемая частота
и напряжение, подаваемое на двигатель, увеличивается и уменьшается вместе. Почти постоянная
частота, создаваемая большинством однопереходных генераторов, обусловлена ​​тем, что
что эмиттерная и базовая цепи подключены к одному и тому же источнику питания.
В этой схеме межбазовое напряжение фиксируется на уровне 12 вольт внутренним
регулируемый блок питания.

За однопереходным генератором, управляемым напряжением, следует управляемый
мультивибратор на транзисторах Q103 и Q104. Этот этап обрабатывает
сигнал осциллятора до подходящего уровня и формы для срабатывания
3-х логические модули. Выход Q104 состоит из периодической волны
последовательность прямоугольных импульсов CL Эти импульсы имеют половину частоты
из тех, которые первоначально порождены стадией одноперехода.

На рис. 10 представлена ​​принципиальная схема трехфазного инвертора. Этот
схема подает питание на двигатель, когда он управляется генерируемыми сигналами
в трехфазной логической схеме, описанной ранее. Включено в эту схему
являются логикой задержки для придания шагу нулевого напряжения в двигателе
сигналов и оптопары, обеспечивающие гальваническую развязку
между низкоуровневыми логическими сигналами и силовыми цепями.

Схема на фиг. 10 проще, чем кажется при первоначальном осмотре.
В схемах много повторений. Не только
все цепи для каждой из трех фаз идентичны, но каждая из
шесть каналов мощности содержат пять выходных усилителей Дарлингтона, подключенных
в параллели. Усилители Darlington типа DTS с тройным рассеивателем.
кремниевые агрегаты. У них всего три клеммы, что еще больше упрощает
соединений, а также уменьшить количество компонентов. Использование слова «снаббер
сети», на примере R512 и C511, заслуживает внимания. Эти
Сети RC вносят больше, чем просто «устранение пиков» сигналов. На самом деле,
они удерживают динамическое отклонение Дарлингтонского напряжения и тока в пределах
безопасная рабочая зона, предписанная производителем. Такая грузовая марка
«формирование» приносит достойные дивиденды в плане надежности и эффективности.

РИС. 10 Принципиальная схема преобразователя частоты для скорости
управление трехфазными двигателями. от Делко Электроникс.

Внешний источник питания постоянного тока должен иметь допустимый ток около
60 ампер и должен допускать изменение выходного напряжения от 0 до
300 вольт. Таким требованиям лучше всего удовлетворяет коммутационная система с регулируемым напряжением.
питания, что сводит к минимуму рассеиваемую мощность. Альтернатива — простой
двухполупериодный блок питания с автотрансформаторным управлением в сети.
Для питания постоянным током можно использовать однофазную линию электропередачи, а трехфазную,
Мощность 60 Гц, вероятно, была бы более практичной. Когда подача постоянного тока регулируется
на 250 вольт двигатель получает трехфазное питание частотой 60 Гц. С 20
вольт от источника постоянного тока, трехфазное питание, подаваемое на двигатель
имеет частоту 5 Гц. Диапазон скоростей, соответствующий такому напряжению
снижение примерно с 1750 об/мин до 145 об/мин.

[PDF] Анализ гармоник тока в системе привода асинхронного двигателя с питанием от инвертора в условиях неисправности

• Идентификатор корпуса: 16810055

  title={Анализ гармоник тока в системе привода асинхронного двигателя с инверторным питанием в условиях неисправности},
  автор = {Бисваджит Бисвас и С.П. Дас и Притвирадж Пуркаит и М.С. Мандал},
  год = {2009}
} 

• Б. Бисвас, С. Дас, М. Мандал
• Опубликовано в 2009 г.
• Инженерное дело

В этом документе представлен гармонический анализ сигнатур тока двигателя при различных неисправностях систем с частотно-регулируемым приводом (ЧРП) средней и большой мощности. Компьютерное моделирование асинхронного двигателя с питанием от VSI на основе работы с постоянным напряжением/частотой (V/f) реализовано с использованием программного обеспечения для моделирования Powersim (PSIM). Частотные характеристики токов двигателя сравниваются для анализа условий неисправности в системе привода двигателя. шина постоянного тока. Шина постоянного тока содержит конденсаторы для приема питания от… 

iaeng.org

V/F-управление асинхронным двигателем без обратной связи на основе метода ШИМ

• Раджаб Ибсаим, инженер. Ashraf Shariha, Dr. Ali A Mehna

• Engineering

• 2018

Быстрое развитие технологий силовых полупроводников, топологий преобразователей и методов управления с повышенной надежностью и снижением стоимости привело к производству асинхронных приводов переменного тока. …

Серьезность и влияние отказов на гармоники тока в приводах переменного тока с инверторным питанием

Электроприводы составляют огромную часть промышленного оборудования. Современные приводы имеют большую степень автоматизации и используют для управления устройства силовой электроники и цифровые технологии. Приводы асинхронных двигателей, питаемые…

Моделирование анализа трехфазного и замыкания на землю асинхронного двигателя с использованием БПФ

• А. Кулкарни, М. Ф. Куреши, М. Джа

• Инженерное дело

• 2014 имитационное моделирование системы привода асинхронного двигателя. Основной целью этой статьи является анализ трехфазных и линейных замыканий на землю асинхронного двигателя и гармонических…

  Характеристики асинхронного двигателя с питанием от инвертора при разомкнутой цепи конденсатора звена постоянного тока

  Влияние на ток статора, выход инвертора, скорость и крутящий момент двигателя особенно изучены в этой статье, что может увеличить усилия по повышению надежности асинхронного двигателя диски.

  Гармонический анализ асинхронного двигателя с питанием от CSI

  Представлены результаты моделирования гармонического анализа сигнатур тока двигателя при различных условиях отказа асинхронного двигателя с питанием от CSI (Current Source Inverter) для анализа во временной и частотной областях.

  Метод защиты от сбоев для системы однофазного асинхронного двигателя с питанием ZSI

  Предложен метод защиты от сбоев с использованием двунаправленного преобразователя для облегчения работы инверторных приводов после отказа, который оказался эффективным методом снижения гармоник в системе привода во время возникновение неисправности.

  ПРИВОД ТРЕХФАЗНОГО АИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ IGBT И МЕТОДОМ ПОСТОЯННОЙ V/F

  • M.S.Aspalli., P. Hunagund

  • Engineering

  • 2012

  В этой статье представлены проектирование и анализ привода трехфазного асинхронного двигателя с использованием IGBT в силовом каскаде инвертора с управлением вольт-герц (V/F) в замкнутом контуре с использованием dsPIC30F2010 в качестве…

  Сравнительные характеристики и Моделирование однофазного асинхронного двигателя с использованием многоуровневого инвертора

  • Шивпал Р. Верма, Анкита Панде, Хардик А. Дэйв

  • Инженерное дело

  • 2015

  ). Как правило, низкое качество напряжения и тока обычного асинхронного двигателя с инверторным питанием…

  Диагностика обрыва цепи нескольких БТИЗ в асинхронном двигателе, питаемом от инвертора напряжения, с использованием модифицированного метода наклона

  В этом документе рассматривается обнаружение и локализация обрыва цепи биполярного транзистора с несколькими изолированными затворами (БТИЗ) в инверторе источника напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). (VSI) асинхронный…

  Обнаружение неисправностей в преобразователе переменного тока в переменный Драйвер асинхронного двигателя Fed

  • V. Sharma

  • Инженерное дело

  • 2013

  В этой статье представлены результаты моделирования гармонического анализа сигнатур тока двигателя при различных условиях отказа асинхронного двигателя с питанием от преобразователя тока (CSI). В этой работе…

  ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 10 ССЫЛОК

  Анализ напряжения напряжения в обмотке статора систем асинхронных двигателей с инверторным питанием IGBT PWM

  • Don-Han Hwang, YongJun Kim, Sungwoo Bae, Dong-Hee Kim , Че-Гюн Ро, Ин-Ву Ли

  • Инженерная

    Шестая международная конференция по электрическим машинам и системам, 2003 г. ICEMS 2003 г.

  • 2003

  ШИМ-инвертор IGBT был обеспокоен пробоем изоляции и неравномерным распределением напряжения на обмотке статора из-за высокой скорости нарастания напряжения (dv/dt). ) вызванные высокочастотным переключением и…

  Напряжения напряжения на статорных обмотках асинхронных двигателей, приводимых в действие инверторами IGBT PWM

  • D. Hwang, Ki-Chang Lee, YongJun Kim, Sungwoo Bae, Dong-Hee Kim, Chae-Gyun Ро

  • Машиностроение

    38-я Ежегодная конференция IAS, посвященная протоколу конференции по отраслевым приложениям, 2003 г.

  • 2003

  В инверторе IGBT PWM пробой изоляции и неравномерное распределение напряжения на обмотке статора из-за высокой скорости нарастания напряжения (dv/dt), вызванное высокочастотным переключением и импедансом…

  Отклик асинхронных двигателей с ШИМ-питанием во временной области

  Асинхронные двигатели могут возбуждаться прямоугольными волнами напряжения, которые модулируются по ширине импульса в соответствии с различными стратегиями. Определение производительности непосредственно во временной области имеет…

  Индикаторы неисправностей для определения колебаний крутящего момента в асинхронных двигателях с переменной скоростью на основе тока статора с использованием частотно-временного анализа

  • М. Блодт, Жереми Ренье, Мари Шабер, Ж. Фоше В этой статье исследуется обнаружение небольших колебаний крутящего момента в приводах асинхронных двигателей во время переходных процессов скорости путем анализа тока статора. Небольшие колебания крутящего момента могут быть следствием…

    Анализ токовой характеристики двигателя и нечеткая логика в диагностике коротких замыканий в асинхронных двигателях

    • Л. Перейра, Д. да Силва Газзана, Л. Перейра

    • Информатика

      31-я ежегодная конференция IEEE Industrial Electronics Общество, 2005. ИЭКОН 2005.

    • 2005

    Разработанная система обнаружения и диагностики межвитковых замыканий в обмотках статора асинхронных двигателей и методы нечеткой логики обладают высокой степенью надежности, что позволяет их использовать в качестве инструмента мониторинга для подобных двигателей.

    Онлайн-диагностика асинхронных двигателей с использованием MCSA

    Предлагается система онлайн-диагностики асинхронных двигателей с использованием анализа характеристик тока двигателя (MCSA) с усовершенствованными алгоритмами обработки сигналов и данных, способная определять четыре типа неисправностей двигателя и диагностировать неисправность. состояние асинхронного двигателя.

    Анализ переходного процесса статор-ротор-гибридного замыкания в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором

    Статор-ротор-гибридного замыкания в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, означающего возникновение неисправности обрыва стержня ротора и межвиткового замыкания статорной обмотки одновременно было…

    Обзор анализа характеристик асинхронных двигателей как средства обнаружения неисправностей

    • М. Бенбузид

    • Инженерное дело

      IECON ’98. Proceeds of the 24th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (Cat. No.98Ch46200)

    • 1998

    Фундаментальная теория, основные результаты и практическое применение анализа характеристик двигателя для обнаружения и локализации аномальных электрических и вводятся механические условия, которые указывают или могут привести к отказу асинхронных двигателей.