Det er ret svært at lave frekvensomformere med dine egne hænder, da du skal være meget velbevandret i kraftelektronik og halvlederteknologi. Men før du tænker på at designe denne enhed, skal du finde ud af, til hvilke formål de bruges. Du skal også vide, hvad der er hovedkomponenterne i disse elektroniske systemer.
Hvad er en frekvensomformer?
Alle ved, at der er vekselstrøm i netværket, og det har en vis frekvens. I Rusland er standarden 50 Hertz. I nogle vestlige lande er en lidt anderledes standard 60 Hertz. Driften af mange enheder afhænger af strømmens frekvens. Omformere bruges til at drive asynkronmotorer. Der er mange grunde til at bruge elektroniske midler. For eksempel i industrien er invertere blevet udbredt siden deres bruggiver dig mulighed for at slippe af med enorme mekanismer.
Mere detaljeret kan du ændre omdrejningshastigheden af båndet på transportøren ved at bruge en gearkasse, som er baseret på en slags bilgearkasse. Desuden kan det være enten mekanisk (med flere gear) eller CVT. Men det er meget mere effektivt at ændre parametrene for den strøm, der føder motoren. Drejning af den variable modstand ændrer transportørens rotationshastighed. Desuden kan frekvensen ændres i et bredt område.
Hvilke andre funktioner har frekvensomformere?
Derudover giver inverterindstillingerne mulighed for, at den elektriske motor gradvist kan få fart over flere sekunder. Tiden indstilles af brugeren gennem programmering af frekvensomformerens funktion. På samme måde kan du gøre med tidspunktet for at stoppe motorens anker. Dette reducerer belastningen på drevet, hvilket direkte påvirker dets ressource.
Derudover er brugen af frekvensomformere et sandt universalmiddel for små virksomheder, der ikke har mulighed for at forsyne sig med et trefaset netværk, men der er behov for det. Der er mange modeller af sådanne enheder, der er forbundet til et enfaset vekselstrømsnetværk, og de producerer tre ved udgangen. Derfor er det muligt at tilslutte en elmotor til en almindelig stikkontakt. Og i dette tilfælde vil den ikke miste strøm, dens arbejde vil være korrekt.
Strømkomponenter til omformere
Alle frekvensomformere bruger kraftige IGBT- eller MOSFET-transistorer. De er ideelle til denne type arbejde. De er monteret i separate moduler. Denne installationsmetode kan forbedre ydeevnen af en elektronisk enhed. Disse transistorer arbejder i nøgletilstand, styring udføres ved hjælp af et mikroprocessorsystem. Faktum er, at al kontrol er lavstrøm, skift af højspændinger er ikke påkrævet. Derfor kan dette opnås ved hjælp af den enkleste mikroprocessor.
De mest almindeligt anvendte specialsamlinger i IR2132- og IR2130-serien. De består af seks chauffører, der styrer nøglerne. Tre bruges til bunden og tre til toppen. Denne samling giver dig mulighed for at implementere en simpel kaskade af frekvensomformeren. Derudover har den flere beskyttelsesgrader. For eksempel mod kortslutning og overbelastning. Mere detaljerede karakteristika for alle elementer kan findes i manualerne. Men alle kraftelementer har en stor ulempe - de høje omkostninger ved produkter.
Strukturdiagram af konverteren
Enhver frekvensomformer til en motor har tre hovedblokke - en ensretter, filtre, en inverter. Det viser sig, at AC-spændingen først konverteres til DC, derefter filtreres. Efter alt dette inverteres det til en variabel. Men der er en tredje blok - mikroprocessorstyring af inverteren. Og for at være mere præcis, kraftfulde IGBT-transistorer. Hvis du nogensinde har beskæftiget dig medfrekvensomformere, så ved du, at de på frontpanelet har flere knapper til programmering.
Inverterens brugsanvisning vil guide dig, hvordan du opsætter alle funktionerne. Dette er en meget kompliceret sag, da der er ret mange indstillinger selv i den enkleste enhed. Ud over det faktum, at den elektroniske enhed giver dig mulighed for at ændre motorarmaturets rotationsfrekvens, justere accelerations- og decelerationstiden, er der også flere grader af beskyttelse. For eksempel overstrøm. I tilfælde af brug af en sådan enhed er der ingen grund til at installere automatiske kontakter.
Ensretterenhed
Afhængigt af formålet med frekvensomformeren, bruges forskellige ensrettertrin. Og strømforsyningsmuligheden kan enten være fra et trefaset netværk eller fra et enkeltfaset. Men ved udgangen af inverteren er der under alle omstændigheder en trefaset vekselspænding. Men for at styre strømmen skal den først rettes op. Sagen er, at det er ret svært at kontrollere variablen - det er nødvendigt at bruge store rheostater, hvilket ikke er særlig praktisk. Desuden er det nu tiden for mikroelektronik og automatisering, det er ikke kun urimeligt at bruge forældede teknologier, men også meget urentabelt.
En elektronisk enhed bestående af seks halvlederdioder bruges til at ensrette en trefaset vekselstrøm. De er tændt i et brokredsløb, det viser sig, at hvert par dioder tjener til at ensrette en fase. En konstant spænding vises ved udgangen af ensretterenheden, densværdien er lig med den, der flyder til input. På dette stadium er alle transformationer afsluttet, ingen kontrol af denne blok udføres. I tilfælde af, at strøm forsynes fra et enfaset netværk, er et ensrettertrin tilstrækkeligt selv fra en enkelt diode. Men det er mere effektivt at bruge et brokredsløb på fire.
Filterboks
Dette modul bruges til DC-spændingsfiltrering. Den enkleste version af blokken er en induktor inkluderet i mellemrummet på den positive skulder. En elektrolytisk kondensator er forbundet mellem polerne. Den har én funktion - at slippe af med den variable komponent. Sagen er, at ensretteren ikke er i stand til helt at slippe af med krusninger. Der er stadig en lille mængde AC, som kan producere betydelig støj under drift.
For at overveje princippet om filterblokkens funktion er det nødvendigt at analysere ved at udskifte elementerne. Ved drift under jævnstrømsforhold erstattes induktansen af modstand, kondensatoren erstattes af et åbent kredsløb. Men når den drives af vekselstrøm, erstattes kapacitansen med modstand. Derfor forsvinder hele den variable komponent, da der i dette tilfælde opstår en kortslutning. For at forstå dette er ret svært, det er nødvendigt at forstå det teoretiske grundlag for elektroteknik. Men en 3-faset frekvensomformer kan ikke laves uden denne.
Inverter-trin
Og her begynder det sjove - brugen af kraftfulde IGBT-transistorer. De styres af et mikroprocessorsystem, frakvaliteten af deres funktion afhænger af driften af hele frekvensomformeren. Et sådant spændingsomformerkredsløb er meget udbredt. Faktisk kan enhver spænding inverteres ved hjælp af krafttransistorer. I alt bruges seks elementer i det enkleste kredsløb - to for hver fase. Frekvensomformeren producerer 220 volt på hver fase i forhold til nul.
For at slippe af med forekomsten af omvendt spænding er det nødvendigt at bruge halvlederdioder. De er forbundet mellem solfangeren og emitteren af effekttransistorer. Ledelsen udføres ved indgangen til basen. Som tidligere nævnt har gør-det-selv frekvensomformere to transistorer for hver fase i inverterkaskaden. Tænd deres p-n-kryds i serie. Fasen fjernes fra midtpunktet af hver skulder. Færdige moduler er tilgængelige til salg, de har ledninger til forsyning af jævnspænding, samt tre kontakter til fjernelse af trefaset alternerende. Derudover er der et stik til tilslutning af et mikrocontroller kontrolsystem.
Mikroprocessorkontrol
Bruges til at ændre motorakselhastigheden af inverteren, spændingen, hvis standardfrekvens er 50Hz, kan ændres i amplitude over et bredt område. Og mere specifikt fra nul til den frekvens, som mikroprocessoren kan levere. Hovedkravet til sidstnævnte er evnen til at forbinde flere enheder. Når dudesign en konverter, spændingen, hvis frekvens ændres af en variabel modstand, skal styres af processoren. Den er valgt med omhu, den skal have et tilstrækkeligt antal I/O-porte
Du kan komplicere systemet lidt ved at tilslutte et LCD-display til mikrocontrolleren. Høj farvegengivelse er ikke påkrævet af det, monokrom er nok, som i simple lommeregnere. Knapper til programmering er også forbundet til input-output-portene. Sådan kan du lave en simpel frekvensomformer. Prisen på alle elementer vil ikke være mere end to tusind rubler. Men prisen på en inverter med en effekt på 200-750 watt varierer fra 6500 til 12000 rubler. Det hele afhænger af producenten og enhedens muligheder.
Enhedsetui
Gør-det-selv frekvensomformere skal have et pålideligt hus. Ikke kun brugervenlighed afhænger af det, men også effektivitet. Bunden er lavet af aluminium. Årsagen til at bruge dette materiale er behovet for køling af høj kvalitet. Under drift bliver IGBT-modulet meget varmt, og halvlederdiodernes temperatur stiger også. Og det er lige meget, om du har en 380 eller 220 volt frekvensomformer.
Resten af kroppen er lavet af plastik. Det er nødvendigt, at alle strømelementer er skjult af det, så der ikke er utilsigtet kontakt med højspændingsterminaler under drift. I den forreste del er det nødvendigt at sørge for et hul til LCD-displayet og knapperne. Separat, iet bekvemt sted er en variabel modstand installeret. Ved programmering af mikrocontrolleren er det nødvendigt at tage højde for, at denne modstand ændrer frekvensen af udgangsstrømmen.
Varmeudveksling af systemelementer
Særlig opmærksomhed bør rettes mod varmeafledning. Jo mere kraftfuld enheden, der udvikles, jo mere pålidelig skal kølesystemet være. Som nævnt ovenfor skal underlaget være lavet af aluminium. Spændingsomformerkredsløbet skal yde beskyttelse mod overophedning. Til dette formål er det nødvendigt at bore et hul i huset, en temperatursensor er monteret i det. Fra den føres signalet gennem en matchende enhed til mikrocontrolleren. Hvis den maksimale temperatur overskrides, skal belastningen frakobles. Derfor slukker effekttransistormodulet.
For at forbedre varmeafledningen skal der bruges blæsere. Deres placering skal vælges, så luftstrømmen afkøler kassens radiatorfinner. For at øge effektiviteten af kølesystemet skal du bruge termisk pasta. Det er mere rimeligt at tænde for ventilatorerne på tidspunktet for start af enheden. Men det er også muligt at programmere regulatoren ved hjælp af et signal fra en temperaturføler. Når temperaturen når halvdelen af den temperatur, ved hvilken nødslukningen af enheden sker, tændes blæserne.
Kremtkort
Som printkort er det bedst at bruge færdige muligheder. På udsalg er der brædder i forskellige størrelser med huller rundt omsmå dåsekontakter. De omtales i daglig tale som "fisk". Det eneste, der er værd at overveje, er muligheden for at udskifte processoren og mikrokredsløbene. Til dette formål skal du bruge stik, der er loddet til kortet. Gør-det-selv frekvensomformere laves bedst med forventning om hurtig udskiftning af elementer. IC'en eller controlleren sættes simpelthen i denne stikkontakt, ligesom et stik i en stikkontakt.
Konklusioner
Du kan også lave din egen frekvensomformer. Prisen på analoger, som vi fandt ud af, er meget højere. Selvom de selvfølgelig har flere muligheder. Men faktisk, hvis man kigger nærmere, viser det sig, at der faktisk ikke bruges mere end fem funktioner. Når drevet kører, er det nødvendigt at ændre omdrejningshastigheden, samt justere accelerations- og decelerationstiderne. Lidt sjældnere bruges omvendt funktion og ændring af den maksim alt tilladte strøm.
