És bastant difícil fer convertidors de freqüència amb les teves pròpies mans, ja que cal estar molt versat en electrònica de potència i tecnologia de semiconductors. Però abans de pensar en dissenyar aquest dispositiu, cal esbrinar amb quins propòsits s'utilitzen. També haureu de saber quins són els components principals d'aquests sistemes electrònics.
Què és un convertidor de freqüència?
Tothom sap que a la xarxa hi ha corrent altern i que té una determinada freqüència. A Rússia, l'estàndard és de 50 Hertz. En alguns països occidentals, un estàndard lleugerament diferent és 60 Hertz. El funcionament de molts dispositius depèn de la freqüència del corrent. Els convertidors s'utilitzen per alimentar motors asíncrons. Hi ha moltes raons per utilitzar mitjans electrònics. Per exemple, a la indústria, els inversors s'han generalitzat, des del seu úset permet desfer-te d'enormes mecanismes.
Amb més detall, podeu canviar la velocitat de rotació de la corretja a la cinta transportadora mitjançant una caixa de canvis, que es basa en una espècie de caixa de canvis de cotxe. A més, pot ser mecànic (utilitzant diversos engranatges) o CVT. Però és molt més efectiu canviar els paràmetres del corrent que alimenta el motor. Girar la resistència variable canvia la velocitat de rotació del transportador. A més, la freqüència es pot canviar en una àmplia gamma.
Quines altres funcions tenen els convertidors de freqüència?
A més, la configuració del inversor permet que el motor elèctric vagi guanyant velocitat gradualment durant uns quants segons. L'hora la configura l'usuari mitjançant la programació de la funció del convertidor de freqüència. De la mateixa manera, es pot fer amb el temps d'aturar l'induït del motor. Això redueix la càrrega de la unitat, que afecta directament el seu recurs.
A més, per a les petites empreses que no tenen la capacitat de proveir-se d'una xarxa trifàsica, però que és necessària, l'ús de convertidors de freqüència és una autèntica panacea. Hi ha molts models d'aquests dispositius connectats a una xarxa de corrent altern monofàsica i en produeixen tres a la sortida. Per tant, és possible connectar un motor elèctric a una presa normal. I en aquest cas, no perdrà potència, el seu treball serà correcte.
Components de potència dels convertidors
Tots els convertidors de freqüència utilitzen potents transistors IGBT o MOSFET. Són ideals per a aquest tipus de treballs. Es munten en mòduls separats. Aquest mètode d'instal·lació pot millorar el rendiment d'un dispositiu electrònic. Aquests transistors funcionen en mode clau, el control es realitza mitjançant un sistema de microprocessador. El fet és que tot el control és de baixa intensitat, no cal canviar altes tensions. Per tant, això es pot aconseguir amb el microprocessador més senzill.
Els conjunts especials més utilitzats de les sèries IR2132 i IR2130. Estan formats per sis conductors que controlen les claus. Tres s'utilitzen per a la part inferior i tres per a la part superior. Aquest conjunt us permet implementar una senzilla cascada del convertidor de freqüència. A més, té diversos graus de protecció. Per exemple, contra curtcircuit i sobrecàrrega. Les característiques més detallades de tots els elements es poden trobar als manuals. Però tots els elements d'energia tenen un gran inconvenient: l' alt cost dels productes.
Diagrama estructural del convertidor
Qualsevol convertidor de freqüència per a un motor té tres blocs principals: un rectificador, filtres i un inversor. Resulta que la tensió de CA es converteix primer en CC i després es filtra. Després de tot això, s'inverteix en una variable. Però hi ha un tercer bloc: el control del microprocessador de l'inversor. I per ser més precisos, transistors IGBT potents. Si alguna vegada has tractatconvertidors de freqüència, llavors sabeu que al panell frontal tenen diversos botons per programar.
El manual d'instruccions de l'inversor us guiarà com configurar totes les funcions. Aquest és un tema molt complicat, ja que hi ha força configuracions fins i tot en el dispositiu més senzill. A més del fet que el dispositiu electrònic permet canviar la freqüència de gir de l'armadura del motor, ajustar el temps d'acceleració i desacceleració, també hi ha diversos graus de protecció. Per exemple, sobreintensitat. En el cas d'utilitzar aquest dispositiu, no cal instal·lar interruptors automàtics.
Unitat rectificadora
Depenent de la finalitat del convertidor de freqüència, s'utilitzen diferents etapes rectificadores. I l'opció d'alimentació pot ser d'una xarxa trifàsica o d'una monofàsica. Però a la sortida de l'inversor, en qualsevol cas, hi ha una tensió alterna trifàsica. Però per controlar el corrent, primer s'ha de rectificar. El cas és que és bastant difícil controlar la variable: cal utilitzar reòstats grans, cosa que no és molt convenient. A més, ara és el moment de la microelectrònica i l'automatització, no només és raonable utilitzar tecnologies obsoletes, sinó també molt poc rendible.
S'utilitza un dispositiu electrònic format per sis díodes semiconductors per rectificar un corrent altern trifàsic. S'encenen en un circuit pont, resulta que cada parell de díodes serveix per rectificar una fase. Apareix una tensió constant a la sortida de la unitat rectificadora, la sevael valor és igual al que flueix a l'entrada. En aquesta etapa, totes les transformacions s'han completat, no es realitza cap control d'aquest bloc. En el cas que l'alimentació es subministra des d'una xarxa monofàsica, n'hi ha prou amb una etapa rectificadora fins i tot des d'un únic díode. Però és més eficient utilitzar un circuit pont de quatre.
Caixa de filtre
Aquest mòdul s'utilitza per al filtratge de tensió de CC. La versió més senzilla del bloc és un inductor inclòs al buit de l'espatlla positiva. Un condensador electrolític està connectat entre els pols. Té una funció: desfer-se del component variable. El cas és que el rectificador no és capaç de desfer-se completament de les ondulacions. Hi ha una petita quantitat de CA que pot produir un soroll important durant el funcionament.
Per considerar el principi de funcionament del bloc de filtres, cal analitzar substituint els elements. Quan es treballa en condicions de corrent continu, la inductància es substitueix per resistència, el condensador es substitueix per un circuit obert. Però quan s'alimenta amb corrent altern, la capacitat es substitueix per resistència. Per tant, tot el component variable desapareix, ja que en aquest cas es produeix un curtcircuit. Per entendre això és bastant difícil, cal entendre els fonaments teòrics de l'enginyeria elèctrica. Però no es pot fer un convertidor de freqüència trifàsic sense això.
Etapa inversora
I aquí comença la diversió: l'ús de potents transistors IGBT. Estan controlats per un sistema de microprocessador, des dela qualitat del seu funcionament depèn del funcionament de tot el convertidor de freqüència. Aquest circuit convertidor de tensió s'utilitza àmpliament. De fet, amb l'ajuda de transistors de potència, es pot invertir qualsevol voltatge. En total, s'utilitzen sis elements en el circuit més simple: dos per a cada fase. El convertidor de freqüència produeix 220 volts a cada fase respecte a zero.
Per desfer-se de l'aparició de tensió inversa, cal utilitzar díodes semiconductors. Estan connectats entre el col·lector i l'emissor de transistors de potència. La gestió es realitza a l'entrada de la base. Com s'ha esmentat anteriorment, els convertidors de freqüència de bricolatge tenen dos transistors per a cada fase de la cascada de l'inversor. Activa les seves unions p-n en sèrie. La fase s'elimina del punt mitjà de cada espatlla. Es poden vendre mòduls confeccionats, tenen cables per subministrar tensió continua, així com tres contactes per eliminar l' alterna trifàsica. A més, hi ha un connector per connectar un sistema de control de microcontroladors.
Control de microprocessador
S'utilitza per canviar la velocitat de l'eix del motor mitjançant l'inversor, la tensió, la freqüència predeterminada de la qual és de 50 Hz, es pot canviar d'amplitud en un ampli rang. I més concretament, de zero a la freqüència que pot proporcionar el microprocessador. El principal requisit per a aquest últim és la capacitat de connectar diversos dispositius. Quan tudissenyar un convertidor, la tensió, la freqüència del qual es modifica per una resistència variable, ha de ser controlada pel processador. S'escull amb cura, ha de tenir un nombre suficient de ports d'E/S.
Podeu complicar una mica el sistema connectant una pantalla LCD al microcontrolador. No se'n requereix una alta representació del color, n'hi ha prou amb monocrom, com en les calculadores simples. Els botons de programació també estan connectats als ports d'entrada-sortida. Així és com podeu fer un convertidor de freqüència senzill. El preu de tots els elements no superarà els dos mil rubles. Però el cost d'un inversor amb una potència de 200-750 watts oscil·la entre 6500 i 12000 rubles. Tot depèn del fabricant i de les capacitats del dispositiu.
Caixa del dispositiu
Els convertidors de freqüència de bricolatge han de tenir una carcassa fiable. No només depèn la facilitat d'ús, sinó també l'eficiència. La base és d'alumini. El motiu de l'ús d'aquest material és la necessitat d'una refrigeració d' alta qualitat. Durant el funcionament, el mòdul IGBT s'escalfa molt i també augmenta la temperatura dels díodes semiconductors. I no importa gens si teniu un convertidor de freqüència de 380 o 220 volts.
La resta del cos és de plàstic. Cal que tots els elements de potència estiguin amagats per ella, de manera que no hi hagi contacte accidental amb terminals d' alta tensió durant el funcionament. A la part frontal, cal proporcionar un forat per a la pantalla LCD i els botons. Per separat, aun lloc convenient, s'instal·la una resistència variable. A l'hora de programar el microcontrolador, cal tenir en compte que aquesta resistència modifica la freqüència del corrent de sortida.
Intercanvi de calor dels elements del sistema
S'ha de prestar una atenció especial a la dissipació de la calor. Com més potent sigui el dispositiu que s'està desenvolupant, més fiable hauria de ser el sistema de refrigeració. Com s'ha esmentat anteriorment, la base ha de ser d'alumini. El circuit del convertidor de tensió ha de proporcionar protecció contra el sobreescalfament. Per a això, cal perforar un forat a la carcassa, hi ha un sensor de temperatura muntat. A partir d'ell, el senyal s'alimenta a través d'un dispositiu coincident al microcontrolador. Si es supera la temperatura màxima, s'ha de desconnectar la càrrega. Per tant, el mòdul del transistor de potència s'apaga.
Per millorar la dissipació de la calor, s'han d'utilitzar ventiladors. La seva ubicació s'ha de triar de manera que el flux d'aire refredi les aletes del radiador de la caixa. Per augmentar l'eficiència del sistema de refrigeració, heu d'utilitzar pasta tèrmica. És més raonable encendre els ventiladors en el moment d'engegar el dispositiu. Però també és possible programar el controlador mitjançant un senyal d'un sensor de temperatura. Quan la temperatura arriba a la meitat de la temperatura a la qual es produeix l'apagada d'emergència del dispositiu, els ventiladors s'encenen.
Taula de circuits
Com a placa de circuit, el millor és utilitzar opcions ja fetes. A la venda hi ha taulers de diferents mides amb forats al voltant dels qualspetits contactes en conserva. Se'ls coneix col·loquialment com "peixos". L'únic que val la pena tenir en compte és la possibilitat de substituir el processador i els microcircuits. Per a aquest propòsit, heu d'utilitzar connectors soldats a la placa. Els convertidors de freqüència de bricolatge es fan millor amb l'expectativa de substitució ràpida dels elements. El circuit integrat o el controlador simplement s'endolla a aquest endoll, com un endoll a un endoll.
Conclusions
També podeu crear el vostre propi convertidor de freqüència. El preu dels anàlegs, com vam descobrir, és molt més alt. Encara que, és clar, tenen més oportunitats. Però, de fet, si ens fixem més de prop, resulta que no s'utilitzen més de cinc funcions. Quan la unitat està en marxa, cal canviar la velocitat de rotació, així com ajustar els temps d'acceleració i desacceleració. Una mica menys sovint, s'utilitza la funció inversa i canviar el corrent màxim permès.
