Účel a princip činnosti frekvenčního měniče pro asynchronní motory. Regulace jednofázového asynchronního motoru pomocí frekvenčního měniče

Na moderním trhu s energií museli elektrikáři pro připojení asynchronního motoru použít velkokapacitní spouštěcí kondenzátor nebo kondenzátor s fázovým posunem.

Motor běžel, ale výrazně ztrácel výkon. Také použití kondenzátorů silně zahřívalo vinutí motoru, což výrazně zkracovalo jeho životnost a motory se často musely „převíjet“. Vzhledem k tomu, že vinutí asynchronního motoru je vyrobeno z měděného drátu, způsobily takové opravy velké škody.

Vzhledem k tomu, že asynchronní motor je nedílnou součástí téměř každého moderního pohonu, povýšila se otázka tvorby frekvenční regulace na zvláštní úroveň. A nyní jsou frekvenční generátory již široce používány pro připojení elektromotoru k síti a jeho řízení.

Frekvenční měnič je v podstatě zařízení, které PWM regulací mění frekvenci napětí přiváděného do vinutí. Díky frekvenčnímu měniči bylo možné připojit asynchronní motor do sítě bez ohrožení jeho životnosti, bez přehřívání a také poskytnout spoustu možností pro řízení otáček hřídele.

Použití frekvenčních pohonů také umožnilo s využitím různých rozhraní pro přenos dat a příkazů spojit všechny pohony velkého podniku do jednoho dispečerského systému pro řízení a sledování parametrů.

Ve světě moderní automatizace procesů je to silný argument.

Moderní frekvenční měnič se skládá ze dvou základních bloků. První blok zcela vyhlazuje napětí a vytváří konstantní výstup. Konstantní napětí je přiváděno do jednotky pro výrobu napájecí frekvence. Po převodu bude napěťová frekvence na výstupu druhého bloku již stejná, jako je určena nastavením.

Za schopnost měnit frekvenci napětí je zodpovědný mikroprocesor, který je zabudován do frekvenčního měniče. Procesor pomocí daného programu sleduje frekvenci výstupního napětí a také provozní parametry elektromotoru.

Ve skutečnosti frekvenční měniče pro asynchronní motory, jejichž principem činnosti je jednoduše generovat požadovanou frekvenci střídavého proudu, jsou modulátory požadovaného charakteru napětí, které je nezbytné pro to či ono zařízení. Právě to snížilo negativní dopad na provoz elektromotoru, ke kterému docházelo při použití kondenzátů.

Elektromotor dostává přesně takové napětí, jaké potřebuje pro normální a plný provoz.

Považujeme za nutné poznamenat, že i za přítomnosti třífázového napěťového vedení není vždy racionální připojit elektromotor k síti jednoduše pomocí spínače. V tomto případě bude motor fungovat, ale nebude možné regulovat jeho provoz. Nebude možné sledovat stav vinutí.

V průmyslovém provedení se můžete setkat se dvěma hlavními typy:

• Speciální.
• Univerzální.

Pro konkrétní zařízení podle konkrétních potřeb se vyrábí speciální frekvenční měnič pro asynchronní motor, jehož obvod je mírně odlišný od univerzálního. Zpravidla se jedná o velmi okleštěné verze, které nejsou schopny pracovat s žádným zařízením.

Univerzální frekvenční měniče mohou pracovat jak ve speciálních zařízeních, tak ve všech ostatních aplikacích. Proto jsou univerzální, lze je přizpůsobit a naprogramovat tak, aby vyhovovaly jakýmkoli potřebám.

Volba asynchronního motoru by proto neměla být diktována ani tak specifickými potřebami výroby, ale také možností modernizace zařízení.

Téměř všechny frekvenční generátory dnes mají možnost instalovat a ovládat provozní režim elektromotoru z ovládacího panelu. První ovládací rozhraní je zabudováno do samotného krytu frekvenčního vysílače. Nechybí ani knoflík pro regulaci otáček motoru.

Můžete ale použít i dálkové ovládací panely. Který může být umístěn jak ve velínu, tak přímo na stroji, který je poháněn elektromotorem.
To je častější v situacích, kdy je stroj s motorem umístěn v místnosti, kde se nedoporučuje instalovat frekvenční měnič. A je instalován mimo zařízení.

Většina frekvenčních měničů umožňuje naprogramovat provoz zařízení. Ale nebudete moci nastavit program jednoduše z ovládacího panelu. K tomuto účelu slouží rozhraní pro přenos dat a konfiguraci, které pomocí počítače umožňuje nastavit požadovaný operační program.

Rozdíl v typech řídicích signálů

Při projektování dílny je velmi důležité vzít v úvahu, že komunikace mezi frekvenčními měniči a ústřednou bude probíhat pomocí elektrických impulsů přes komunikační vodiče. Zároveň bychom neměli zapomínat, že různé komunikační standardy se navzájem různě ovlivňují. Přenos dat jedním způsobem tedy může výrazně snížit kvalitu přenosu dat jiným způsobem.
Výpočet frekvenčního měniče pro asynchronní motor by proto měl být proveden nejen podle jeho elektrických charakteristik, ale také podle jeho kompatibility se sítí.

Otázka výkonu měniče frekvence je s největší pravděpodobností v popředí při výpočtu měniče pro jakýkoli stroj nebo jednotku. Faktem je, že většina frekvenčních měničů je schopna odolat velkému přetížení až 200 - 300 %. To ale vůbec neznamená, že k napájení elektromotoru si můžete klidně koupit frekvenční generátor o segment nižší, než vyžaduje plánování.

Výběr se provádí s povinnou marží 20 - 30 %. Ignorování tohoto pravidla může mít za následek poruchu frekvenčního měniče a prostoje zařízení.

Je také důležité vzít v úvahu špičkové zatížení, které frekvenční generátor vydrží. Faktem je, že když se elektromotor spustí, jeho startovací proudy mohou značně překročit jmenovité proudy. V některých případech je startovací proud šestinásobek jmenovitého proudu! Frekvenční měnič musí být navržen pro takové změny.

Každý elektromotor je vybaven chladicím ventilátorem. Jedná se o lopatky, které jsou namontovány v zadní části motoru a jak se hřídel otáčí, tlačí vzduch skrz skříň motoru.

Pokud elektromotor běží při nízkých otáčkách, nemusí být proudění vzduchu dostatečné pro chlazení.

V tomto případě je třeba zvolit frekvenční měnič se snímači teploty motoru. Nebo zorganizujte dodatečné chlazení.

Elektromagnetická kompatibilita frekvenčních měničů

Při výpočtu sítě i elektromotoru je třeba mít na paměti, že je velmi náchylný na rušení. Také samotný frekvenční měnič se může stát zdrojem rušení pro jiná zařízení. Proto jsou všechna připojení k a od frekvenčního generátoru provedena stíněnými kabely a je dodržena vzájemná vzdálenost 10 cm.

Využití privátního měniče pro napájení asynchronního elektromotoru ve svém jádru umožnilo výrazně prodloužit životnost elektromotoru, umožnilo regulovat chod motoru a hodně ušetřit na spotřebě elektrické energie.

Asynchronní motory jsou dnes hlavními trakčními pohony obráběcích strojů, dopravníků a dalších průmyslových celků.

Aby motory fungovaly normálně, potřebují frekvenční měnič. Umožňuje optimalizovat provoz jednotky a prodloužit její životnost. Není nutné kupovat zařízení - frekvenční spínač pro třífázový elektromotor si můžete vyrobit vlastními rukama.

Účel frekvenčního měniče

Asynchronní elektromotor může pracovat bez frekvenčního měniče, ale v tomto případě bude mít konstantní otáčky bez možnosti nastavení. Absence frekvenčního měniče navíc povede ke zvýšení rozběhového proudu o 5-7 násobek jmenovitého proudu, což způsobí zvýšení rázové zátěže, zvýší ztráty elektřiny a povede k výraznému snížení životnosti jednotka.

Pro vyrovnání všech výše uvedených negativních faktorů byly vynalezeny frekvenční měniče pro třífázové a jednofázové asynchronní motory.

Frekvenční měnič umožňuje širokou regulaci otáček elektromotoru, zajišťuje plynulý rozběh, umožňuje nastavení jak rozjezdové rychlosti, tak rychlosti brzdění, připojení třífázového motoru do jednofázové sítě a mnoho dalšího . Všechny tyto funkce závisí na mikrokontroléru, na kterém je postaven, a mohou se mezi modely lišit.

Jak zařízení funguje

Střídavý proud teče ze sítě do diodového můstku, kde je usměrněn a vstupuje do baterie vyhlazovacích kondenzátorů, kde je nakonec přeměněn na stejnosměrný proud, který je přiváděn do vývodů výkonných IGBT tranzistorů řízených hlavním regulátorem. Zdroje tranzistorů jsou zase připojeny k motoru.

Zde je zjednodušené schéma frekvenčního měniče pro třífázový indukční motor.

Nyní se podívejme, co se stane s tranzistory a jak fungují.

Tranzistor s efektem pole (také znám jako spínač, mosfet atd.) je elektronický spínač, princip jeho činnosti je založen na výskytu vodivosti mezi dvěma svorkami (drain a source) mosfetu, když se objeví napětí přesahující napětí kolektoru na ovládacím terminálu (bráně).

Na rozdíl od konvenčních relé pracují spínače na velmi vysokých frekvencích (od několika hertzů do stovek kilohertzů), takže je není možné nahradit relé.

Pomocí těchto vysokorychlostních spínačů je mikrokontrolér schopen ovládat silové obvody.

Kromě mosfetů jsou k ovladači připojeny také proudové senzory, ovládání frekvence a další periferie.

Při provozu frekvenčního měniče měří mikrokontrolér spotřebu energie a v souladu s parametry nastavenými na ovládacím panelu mění dobu trvání a frekvenci period, kdy je tranzistor otevřený (on) nebo zavřený (off), čímž se mění popř. udržování rychlosti otáčení elektromotoru.

Vlastní výroba zařízení

Navzdory mnoha továrně vyráběným jednotkám si lidé vyrábějí frekvenční měniče svépomocí, naštěstí se dnes všechny jeho komponenty dají koupit v každém obchodě s rádiem nebo objednat z Číny. Takový frekvenční generátor vás bude stát mnohem méně než zakoupený a kromě toho nebudete pochybovat o kvalitě jeho montáže a spolehlivosti.

Výroba třífázového měniče

Náš převodník sestavíme pomocí mosfetů G4PH50UD, které budou řízeny řadičem PIC16F628A pomocí optodriverů HCPL3120.

Sestavený frekvenční generátor po zapojení do jednofázové sítě 220 V bude mít na výstupu tři plné fáze 220 V s posunem o 120° a výkon 3 kW.

Frekvenční schéma zapojení vypadá takto:

Protože se měnič kmitočtu skládá z částí pracujících jak při vysokém (výkonová část), tak při nízkém (řídicí) napětí, bylo by logické jej rozdělit na tři desky (hlavní desku, řídicí desku a její nízkonapěťový napájecí zdroj), aby byly vyloučeny možnost průrazu mezi kolejemi s vysokým a nízkým napětím a selhání zařízení.

Takto vypadá rozložení ovládací desky:

K napájení řídicí desky můžete použít jakýkoli zdroj 24 V se zvlněním maximálně 1 V mezi špičkami, se zpožděním zastavení napájení na 2-3 sekundy od okamžiku, kdy se objeví napájecí napětí 220 V zmizí.

Napájecí zdroj si můžete sestavit sami pomocí tohoto schématu:

Vezměte prosím na vědomí, že hodnocení a názvy všech rádiových komponent na schématech jsou již označeny, takže i začínající radioamatér může pomocí nich sestavit funkční zařízení.

Než začnete konvertor sestavovat, ujistěte se, že:

Pokud jste vše udělali správně a na nic jste nezapomněli, můžete začít s montáží.

Po sestavení skončíte s něčím podobným:

Nyní stačí zařízení zkontrolovat: k tomu připojte motor k frekvenčnímu měniči a připojte k němu napětí. Poté, co se rozsvítí LED indikující připravenost, stiskněte tlačítko „Start“. Motor by se měl začít pomalu otáčet. Při podržení tlačítka motor začne zrychlovat, po uvolnění udržuje otáčky na úrovni, na kterou se mu podařilo zrychlit. Po stisknutí tlačítka Reset se motor zastaví setrvačností. Tlačítko „Reverse“ se aktivuje pouze při zastaveném motoru.

Pokud byl test úspěšný, můžete začít vyrábět pouzdro a sestavit do něj frekvenční generátor. Nezapomeňte v pouzdře udělat otvory pro přívod studeného vzduchu a odvod horkého vzduchu z chladiče IGBT tranzistorů.

Frekvenční měnič pro jednofázový motor

Frekvenční měnič pro jednofázový motor se od třífázového liší tím, že má na výstupu dvě fáze (zde není chyba, motor je jednofázový, při zapojení bez frekvenčního měniče je pracovní vinutí připojen přímo k síti a spouštěcí vinutí je připojeno přes kondenzátor, ale při použití frekvenčního měniče je spouštěcí vinutí připojeno přes druhou fázi) a jeden neutrál - na rozdíl od posledních tří fází, takže; vyrobit frekvenční měnič pro jednofázový elektromotor, použití třífázového obvodu jako základu nebude fungovat, takže budete muset začít znovu.

Jako mozek tohoto převodníku použijeme MCU ATmega328 s Arduino loaderem. V principu se jedná o Arduino, pouze bez vlastního postroje. Pokud tedy máte Arduino s takovým mikrokontrolérem, který se vám povaluje v popelnicích, můžete jej po nahrání skici (firmwaru) z tohoto archivu bezpečně odpájet a používat pro podnikání:

K atmegu se připojí driver IR2132 a k němu se připojí mosfety IRG4BC30, ke kterým připojíme motor o výkonu až 1 kW včetně.

Schéma frekvenčního měniče pro jednofázový motor:

Také pro napájení arduina (5V) a napájení napájecího relé (12V) budeme potřebovat 2 stabilizátory. Zde jsou jejich schémata:

12V stabilizátor.

5V stabilizátor.

Pozor! Toto schéma není jednoduché. Možná budete muset nakonfigurovat a odladit firmware, abyste dosáhli plné funkčnosti zařízení, ale není to obtížné a na internetu existuje velké množství programovacích příruček pro Arduino. Samotný náčrt navíc obsahuje poměrně podrobné komentáře ke každé akci. Ale pokud je to pro vás příliš obtížné, můžete zkusit najít takový frekvenční generátor v obchodě. I když nejsou tak běžné jako frekvenční měniče pro třífázové motory, koupíte je, i když ne v každém obchodě.

Věnujte také pozornost skutečnosti, že obvod nemůžete zapnout bez předřadníku - výstupní spínače se spálí. Předřadník musí být připojen přes diodu tak, aby anoda směřovala ke kondenzátoru výkonového filtru. Pokud připojíte předřadník bez diody, klávesy opět selžou.

Pokud ti všechno vyhovuje, můžete začít vyrábět desku a poté k sestavení celého obvodu. Před montáží se ujistěte, že rozložení desky je správné a nejsou na ní žádné vady a také, že máte všechny rádiové komponenty naznačené ve schématu. Nezapomeňte také nainstalovat tranzistory IGBT na masivní chladič a izolovat je od něj pomocí tepelných podložek a izolačních podložek.

Po sestavení frekvenční jednotky můžete začít s její kontrolou. V ideálním případě byste měli mít následující funkcionalitu: tlačítko „S1“ - start, každé další stisknutí přidá určitý (změněný úpravou náčrtu) počet otáček; "S2" je stejné jako "S1", ale motor se otáčí v opačném směru; tlačítko „S3“ - stop při stisknutí se motor zastaví setrvačností.

Vezměte prosím na vědomí, že zpětný chod se provádí úplným zastavením motoru, pokud se pokusíte změnit směr otáčení při běžícím motoru, okamžitě se zastaví a vypínače se spálí z přetížení. Pokud vám nevadí peníze, které musíte utratit za výměnu mosfetů, můžete tuto funkci použít jako nouzovou brzdu.

Možné problémy při ověřování

Pokud při kontrole frekvenčního spínače obvod nefunguje nebo nefunguje správně, znamená to, že jste někde udělali chybu. Odpojte frekvenční generátor od sítě a zkontrolujte správnost instalace komponentů, jejich provozuschopnost a absence zlomů/zkratů kolejí tam, kde by být neměly. Jakmile najdete problém, opravte jej a znovu otestujte měnič. Pokud je to v pořádku, začněte ladit firmware.

Třífázový asynchronní motor, vytvořený na konci 19. století, se stal nepostradatelnou součástí moderní průmyslové výroby.

Pro hladké spuštění a zastavení takového zařízení je zapotřebí speciální zařízení - frekvenční měnič. Důležitá je především přítomnost měniče pro velké motory s vysokým výkonem. Pomocí tohoto přídavného zařízení můžete regulovat rozběhové proudy, to znamená řídit a omezovat jejich hodnotu.

Pokud budete rozběhový proud regulovat výhradně mechanicky, nevyhnete se energetickým ztrátám a snížíte životnost zařízení. Tento proud je pětkrát až sedmkrát vyšší než jmenovité napětí, což je pro normální provoz zařízení nepřijatelné.

Princip činnosti moderního frekvenčního měniče zahrnuje použití elektronického řízení. Zajišťují nejen měkký start, ale také plynule regulují provoz pohonu, přičemž dodržují vztah mezi napětím a frekvencí přesně podle daného vzorce.

Hlavní výhodou zařízení je úspora spotřeby energie, v průměru 50 %. A také možnost úpravy s přihlédnutím k potřebám konkrétní výroby.

Zařízení pracuje na principu dvojité konverze napětí.

1. usměrněno a filtrováno systémem kondenzátorů.
2. Poté se uvede do činnosti elektronické řízení - proud je generován na zadané (naprogramované) frekvenci.

Výstup vytváří obdélníkové impulsy, které se vlivem vinutí statoru motoru (jeho indukčnosti) přibližují k sinusoidě.

Na co si dát při výběru pozor?

Výrobci se zaměřují na cenu převodníku. Mnoho možností je proto k dispozici pouze u drahých modelů. Při výběru zařízení byste si měli určit základní požadavky pro konkrétní použití.

• Řízení může být vektorové nebo skalární. První umožňuje přesné nastavení. Druhý podporuje pouze jeden, specifikovaný vztah mezi frekvencí a výstupním napětím a je vhodný pouze pro jednoduchá zařízení, jako je ventilátor.
• Čím vyšší je zadaný výkon, tím bude zařízení univerzálnější - bude zajištěna zaměnitelnost a zjednodušená údržba zařízení.
• Rozsah síťového napětí by měl být co nejširší, což bude chránit před změnami v jeho normách. Downgrade není pro zařízení tak nebezpečný jako upgrade. S posledně jmenovaným mohou síťové kondenzátory dobře explodovat.
• Frekvence musí plně odpovídat výrobním potřebám. Spodní limit udává rozsah regulace otáček měniče. Pokud je potřeba širší, bude vyžadováno vektorové řízení. V praxi se používají frekvence od 10 do 60 Hz, méně často do 100 Hz.
• Řízení se provádí prostřednictvím různých vstupů a výstupů. Čím více jich bude, tím lépe. Větší počet konektorů ale výrazně prodražuje zařízení a komplikuje jeho nastavení.

Diskrétní vstupy (výstupy) se používají pro zadávání řídicích příkazů a výstupních zpráv o událostech (například přehřátí), digitální - pro vstup digitálních (vysokofrekvenčních) signálů, analogové - pro vstupní zpětnovazební signály.

• Řídicí sběrnice připojeného zařízení musí odpovídat možnostem obvodu frekvenčního měniče co do počtu vstupů a výstupů. Je lepší mít malou rezervu na modernizaci.
• Schopnosti přetížení. Optimální volbou je zařízení s výkonem o 15 % větším, než je výkon použitého motoru. V každém případě si musíte přečíst dokumentaci. Výrobci uvádějí všechny hlavní parametry motoru. Pokud jsou důležité špičkové zatížení, vyberte měnič se jmenovitým špičkovým proudem o 10 % vyšším, než je specifikováno.

Sestava frekvenčního měniče vlastní výroby pro asynchronní motor

Střídač nebo měnič si můžete sestavit sami. V současné době je na internetu mnoho návodů a schémat pro takovou montáž.

Hlavním úkolem je získat „lidový“ model. Levné, spolehlivé a určené pro domácí použití. Pro provoz zařízení v průmyslovém měřítku je samozřejmě lepší dát přednost zařízením prodávaným v obchodech.
Postup při sestavení obvodu frekvenčního měniče pro elektromotor

Pro práci s domácí elektroinstalací, s napětím 220V a jednou fází. Přibližný výkon motoru do 1 kW.

Jen poznámka. Dlouhé vodiče musí být vybaveny kroužky pro potlačení hluku.

Nastavení rotace rotoru motoru se vejde do frekvenčního rozsahu 1:40. Pro nízké frekvence je vyžadováno pevné napětí (IR kompenzace).

Připojení frekvenčního měniče k elektromotoru

Pro jednofázové zapojení na 220V (použití doma) se zapojení provádí podle schématu „trojúhelníku“. Výstupní proud nesmí překročit 50 % jmenovitého proudu!

Pro třífázové zapojení na 380V (průmyslové použití) je motor připojen k frekvenčnímu měniči do hvězdy.

Převodník (nebo) má odpovídající svorky označené písmeny.

• R, S, T – zde se připojují vodiče sítě, na pořadí nezáleží;
• U, V, W - pro zapnutí asynchronního motoru (pokud se motor otáčí opačným směrem, je třeba prohodit kterýkoli ze dvou vodičů na těchto svorkách).
• K dispozici je samostatná zemnící svorka.

Pro prodloužení životnosti převodníku je třeba dodržovat následující pravidla:

1. Pravidelně čistěte vnitřky zařízení od prachu (je lepší jej vyfoukat malým kompresorem, protože vysavač si vždy nedokáže poradit s nečistotami - prach se zhutní).
2. Vyměňte součásti včas. Elektrolytické kondenzátory jsou dimenzovány na pět let, pojistky na deset let provozu. A chladicí ventilátory vydrží dva až tři roky používání. Vnitřní kabely by měly být vyměněny každých šest let.
3. Sledujte vnitřní teplotu a napětí DC sběrnice.

Zvyšující se teploty vedou k vysychání tepelně vodivé pasty a destrukci kondenzátorů. U komponentů pohonu by se měl měnit alespoň jednou za tři roky.

4. Dodržujte provozní podmínky. Okolní teplota by neměla překročit +40 stupňů. Vysoká vlhkost a prašnost ve vzduchu jsou nepřijatelné.

Řízení asynchronního motoru (například) je poměrně složitý proces. Domácí konvertory jsou levnější než průmyslové analogy a jsou docela vhodné pro použití pro domácí účely. Pro průmyslové použití je však vhodnější instalovat měniče smontované v továrně. Pouze dobře vyškolení technici mohou servisovat takové drahé modely.

V zájmu ochrany životního prostředí se všude zavádějí pravidla doporučující výrobcům elektrozařízení vyrábět výrobky, které šetří energii. Toho je často dosaženo efektivním řízením rychlosti motoru.

Frekvenční měnič pro třífázový elektromotor nebo frekvenční měnič má mnoho názvů: invertor, střídavý frekvenční měnič, frekvenční měnič. Dnes frekvenční měniče vyrábí mnoho společností, ale existuje mnoho nadšenců, kteří vytvářejí měniče vlastníma rukama.

• Režimy ovládání
• DIY invertor

Účel a princip činnosti střídače

Invertor řídí rychlost otáčení asynchronních elektromotorů, tedy motorů, které přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii. Výsledné otáčení hnacími zařízeními je transformováno na jiný typ pohybu. To je velmi pohodlné a díky tomu si asynchronní elektromotory získaly velkou oblibu ve všech oblastech lidského života.

Je důležité si uvědomit, že rychlost otáčení lze upravit jinými zařízeními, ale všechna mají mnoho nevýhod:

• obtížnost použití;
• vysoká cena;
• nízká kvalita práce;
• nedostatečný rozsah ovládání.

Mnoho lidí ví, že použití frekvenčních měničů k regulaci rychlosti je nejúčinnější metodou. Toto zařízení zajišťuje hladký start a zastavení a také monitoruje všechny procesy, které se vyskytují v motoru. Riziko nouzových situací při použití frekvenčního měniče je extrémně nevýznamné.

Pro zajištění hladkého nastavení a rychlosti byl vyvinut speciální obvod frekvenčního měniče. Jeho použití výrazně prodlužuje dobu nepřetržitého provozu třífázového motoru a šetří energii. Převodník umožňuje zvýšit účinnost až na 98 %. Toho je dosaženo zvýšením spínací frekvence. Mechanické regulátory toho nejsou schopny.

Ovládání rychlosti invertorem

Zpočátku mění napětí přicházející ze sítě. Poté z převedeného napětí vytvoří třífázové napětí o požadované amplitudě a frekvenci, které je přiváděno do elektromotoru.

Rozsah nastavení je poměrně široký. Rotor motoru je možné otáčet v opačném směru. Aby nedošlo k jeho rozpadu, je nutné vzít v úvahu údaje z pasu, které uvádějí maximální přípustnou rychlost a výkon v kW.

Komponenty variabilního pohonu

Níže je schéma frekvenčního měniče.

Skládá se ze 3 transformačních odkazů:

• usměrňovač, který po připojení k napájecí síti generuje stejnosměrné napětí, které může být řízené nebo neřízené;
• filtr, který vyhlazuje již usměrněné napětí (k tomu slouží kondenzátory);
• měnič, který generuje požadovanou frekvenci napětí, což je poslední článek před elektromotorem.

Režimy ovládání

Frekvenční generátory se rozlišují podle typů ovládání:

• skalární typ (bez zpětné vazby);
• vektorový typ (přítomnost zpětné vazby nebo její absence).

V prvním režimu je magnetické pole statoru řízeno. V případě režimu vektorového řízení je zohledněna interakce magnetických polí rotoru a statoru a točivý moment otáčení je optimalizován při provozu při různých rychlostech. To je hlavní rozdíl mezi těmito dvěma režimy.

Chcete-li ušetřit na účtech za elektřinu, naši čtenáři doporučují Electricity Saving Box. Měsíční platby budou o 30–50 % nižší, než byly před použitím spořiče. Odstraňuje jalovou složku ze sítě, což vede ke snížení zátěže a v důsledku toho i spotřeby proudu. Elektrické spotřebiče spotřebují méně elektřiny a sníží se náklady.

Navíc je vektorová metoda přesnější a efektivnější. Je však nákladnější na údržbu. Je určen pro specialisty s bohatými znalostmi a dovednostmi. Skalární metoda je jednodušší. Je použitelný tam, kde výstupní parametry nevyžadují přesné nastavení.

Připojení střídače hvězda-trojúhelník

Po zakoupení měniče za přijatelnou cenu vyvstává otázka: jak jej připojit k motoru vlastními rukama? Než to uděláte, bylo by užitečné nainstalovat stroj bez energie. Pokud dojde ke zkratu alespoň v jedné fázi, celý systém se okamžitě vypne.

Měnič lze připojit k elektromotoru pomocí obvodů „trojúhelník“ a „hvězda“.

Pokud je frekvenční měnič jednofázový, jsou svorky motoru zapojeny v konfiguraci trojúhelníku. V tomto případě nedochází ke ztrátě výkonu. Maximální výkon takového frekvenčního generátoru je 3 kW.

Třífázové střídače jsou pokročilejší. Jsou napájeny z průmyslových třífázových sítí. Zapojeno podle schématu „hvězda“.

Pro omezení rozběhového proudu a snížení rozběhového momentu při spouštění elektromotoru s výkonem vyšším než 5 kW použijte možnost přepínání hvězda-trojúhelník.

Při spouštění napětí na stator se používá možnost „hvězda“. Když otáčky motoru dosáhnou jmenovitých otáček, výkon se přepne do trojúhelníkového obvodu. Ale tato metoda se používá tam, kde je možné se připojit pomocí obou schémat.

Je důležité si uvědomit, že v obvodu hvězda-trojúhelník jsou nevyhnutelné prudké proudové rázy. V okamžiku přepnutí na druhou možnost se rychlost otáčení prudce sníží. Pro obnovení rychlosti je nutné zvýšit proud.

Nejoblíbenější jsou měniče pro elektromotory s výkonem od 0,4 kW do 7,5 kW.

DIY invertor

Spolu s výrobou průmyslových měničů je mnoho lidí vyrábí vlastníma rukama. V tom nejsou žádné zvláštní potíže. Takový frekvenční měnič dokáže přeměnit jednu fázi na tři. Elektrický motor s takovým měničem lze použít doma, zejména proto, že jeho síla není ztracena.

Usměrňovací jednotka je v okruhu první. Pak jsou zde filtrační prvky, které odříznou střídavou složku. K výrobě takových měničů se zpravidla používají IGBT tranzistory. Cena všech komponentů podomácku vyrobeného frekvenčního zařízení je mnohem nižší než cena hotového výrobku.

Frekvenční měniče tohoto typu jsou vhodné pro elektromotory s výkonem od 0,1 kW do 0,75 kW

Použití moderních měničů

Moderní převodníky jsou vyráběny pomocí mikrokontrolérů. Tím se výrazně rozšířila funkčnost měničů v oblasti řídicích algoritmů a monitorování provozní bezpečnosti.

Převodníky se s velkým úspěchem používají v následujících oblastech:

• v systémech zásobování vodou a zásobování teplem k regulaci rychlosti čerpadel teplé a studené vody;
• ve strojírenství;
• v textilním průmyslu;
• v oblasti paliv a energie;
• pro čerpadla vrtů a odpadních vod;
• pro automatizaci systémů řízení procesů.

Ceny nepřerušitelných zdrojů napájení přímo závisí na přítomnosti frekvenčního měniče v něm. Stávají se „průvodci“ budoucností. Díky nim se drobná energetika stane nejrozvinutějším odvětvím ekonomiky.

Přidejte značku

Pozor! Na pořadí, ve kterém přidáváte štítky, záleží! Začněte přidávat ty nejdůležitější. Kdykoli je to možné, používejte stávající značky

Frekvenční měnič

Zdravím všechny. Rozhodl jsem se tedy napsat článek o asynchronním pohonu a frekvenčním měniči, který jsem vyrobil. Můj přítel musel otočit pilu a dobře ji otočit. A já sám jsem se věnoval pulzní elektronice a hned jsem mu nabídl frekvenční generátor. Ano, bylo možné koupit proprietární převodník a musel jsem si s nimi poradit, parametrizovat je, ale chtěl jsem svůj, DOMÁCÍ! A kruhový pohon není rozhodující pro kvalitu regulace otáček, ale musí být připraven na rázové zatížení a provoz při přetížení. Také ovládání je maximálně jednoduché pomocí pár tlačítek a bez parametrů.

Hlavní výhody frekvenčního měniče (možná to pro některé zopakuji):

Tvoříme z jedné fáze 220V plnohodnotné 3 fáze 220V s posunem o 120 stupňů a na hřídeli máme plný kroutící moment a výkon.

Zvýšený rozběhový moment a hladký rozběh bez vysokého rozběhového proudu

Nedochází k magnetizaci a zbytečnému zahřívání motoru, jako při použití kondenzátorů.

Schopnost snadno upravit rychlost a směr v případě potřeby.

Zde je schéma, které se sešlo:

3-fázový můstek na IGBT tranzistorech s volnoběžnými diodami (použil jsem stávající G4PH50UD) je řízen přes optodriver HCPL 3120 (napájecí obvod bootstrap) mikrokontrolérem PIC16F628A. Na vstupu je zhášecí kondenzátor pro plynulé nabíjení elektrolytů stejnosměrného meziobvodu. Poté je sepnut relé a úroveň logické připravenosti současně dorazí na mikrokontrolér. Nechybí ani spoušť ochrany proti zkratovému proudu. a silné přetížení motoru. Ovládání se provádí pomocí 2 tlačítek a páčkového přepínače pro změnu směru otáčení.

Silovou část jsem sestavil pomocí sklopné instalace. Řídicí deska vypadá takto:

Na zadní straně desky jsem připájel 270k paralelní odpory na průchozí hradlové kondenzátory (zapomněl jsem pro ně nakreslit místa), pak jsem je chtěl vyměnit za SMD, ale nechal jsem je tak.

Takto vypadá tato deska po pájení:

Na druhé straně

Pro napájení řízení byl sestaven standardní spínací flyback (FLAYBACK) napájecí zdroj.

Jeho schéma:

Můžete použít jakýkoli 24V zdroj, ale takový, který je stabilizovaný a zpožďuje ztrátu výstupního napětí od okamžiku výpadku síťového napájení o několik sekund. To je nutné, aby měl pohon čas na vypnutí kvůli chybě DC. Dosáhl jsem instalací elektrolytu C1 s větší kapacitou.

Nyní o tom nejdůležitějším... o programu mikrokontroléru. Programování jednoduchých blinkrů pro mě nebylo složité, ale tady jsem si musel protáhnout mozek. Po prohledání netu jsem v té době nenašel žádné vhodné informace. Bylo mi také nabídnuto dodání specializovaných ovladačů, například ovladače MOTOROLA MC3PHAC. Ale opakuji, chtěl jsem svůj vlastní. Začal jsem podrobně chápat modulaci PWM, jak a kdy otevřít který tranzistor... Objevily se určité vzorce a vznikla šablona pro nejjednodušší program pro vypracování zpoždění, s jehož pomocí můžete vyrobit uspokojivé sinusové PWM a regulovat napětí. Řadič samozřejmě neměl čas nic počítat, přerušení mi nedalo to, co jsem potřeboval, a tak jsem myšlenku skvělého PWM výpočtu na PIC16F628A okamžitě zavrhl. Výsledkem byla matice konstant, která byla zpracována regulátorem. Nastavují jak frekvenci, tak napětí. Abych byl upřímný, strávil jsem dlouhou dobu šmejděním. Pila už používala kondenzátory na plné obrátky, když vyšla první verze firmwaru. Celý obvod jsem nejprve vyzkoušel na 180wattovém motoru ventilátoru. Takto vypadalo „experimentální nastavení“:

První experimenty ukázaly, že tento projekt má rozhodně budoucnost.

Program byl zpřesněn a ve výsledku mohl být po propagaci motoru 4 kW sestaven a jet na pilu.

Soudruh byl mile překvapen, i když byl od samého začátku skeptický. Taky mě to překvapilo, protože... byla zkontrolována ochrana proti zkratu. (náhodou se stalo v motoru s borem). Všechno zůstalo živé. Motor o výkonu 1,5 kW 1440 ot./min. snadno rozkousal nosníky kotoučem o průměru 300 mm. Kladky jsou jedna ku jedné. Když došlo k nárazům a uzlům, světlo se mírně ztlumilo, ale motor se nezastavil. Také jsem musel hodně utahovat řemen, protože... klouzal pod velkým zatížením. Pak zařadili dvojí rychlost.

Nyní stále dokončuji program, bude ještě lepší, operační algoritmus podložky je trochu komplikovanější, existuje více režimů, možnost roztočit se nad nominální hodnotu... a zde níže je nejjednodušší verze, která na pile pracuje zhruba rok.

Jeho vlastnosti:

Výstupní frekvence: 2,5-50Hz, krok 1,25Hz; Frekvence PWM je synchronní a proměnná. Rozsah přibližně 1700-3300Hz; Skalární režim řízení U/F, výkon motoru až 4 kW.

Minimální pracovní frekvence po jednom stisknutí tlačítka RUN je 10 Hz.

Když tlačítko RUN podržíte, po jeho uvolnění dojde ke zrychlení, frekvence zůstane ta, na kterou se vám podařilo zrychlit. Maximálně 50Hz - signalizováno LED. Doba zrychlení je cca 2s.

LED "připraveno" signalizuje, že pohon je připraven ke spuštění.

Zpátečka je dotazována ve stavu připravenosti.

Nejsou zde žádné režimy brzdění nebo regulace frekvence, ale v tomto případě nejsou potřeba.

Když stisknete Stop nebo RESET, dojde k zastavení doběhu.

To je zatím vše. Děkuji, že jste dočetli až do konce.

Co si myslíte o tomto článku?