Mogu li sam sastaviti pretvarače frekvencija? Načelo rada i priključni dijagram frekvencijskih pretvarača

Prilično je teško proizvoditi pretvarače frekvencija samima, jer je potrebno dobro razumjeti elektroniku snage i tehnologiju poluvodiča. Ali prije razmišljanja o izradi ovog uređaja, morate saznati za koju svrhu se koriste. Također ćete morati znati koje su glavne komponente ovih elektroničkih sustava.

Što je pretvarač frekvencije?

Svatko zna da postoji izmjenična struja u mreži, a ima određenu frekvenciju. U Rusiji, standard je 50 Hertz. U nekim zapadnim zemljama malo drugačiji standard je 60 Hertz. Na temelju učestalosti struje ovisi o radu mnogih uređaja. Pretvarači se koriste za napajanje asinkroni motori. Mnogo je razloga za korištenje elektroničkih sredstava. Na primjer, u industriji, IF-ovi su naširoko korišteni, jer njihova upotreba omogućuje vam da se riješite velikih mehanizama.

Ako je detaljnije, a zatim promijenite brzinu rotacije pojasa na transportnoj traci, koristite reduktor koji se temelji na nekoj vrsti okvira brzina automobila. I može biti i mehanička (koristeći više zupčanika) i varijaciju. No mnogo je učinkovitija promjena parametara struje, koja hrani motor. Zakrenite varijabilni otpornik kako biste promijenili brzinu vrtnje transportera. I frekvencija se može mijenjati u širokom rasponu.

Koje su svojstva pretvarača frekvencija?

Pored toga, postavke invertera omogućuju postizanje da će električni motor postupno povećavati zamah nekoliko sekundi. Vrijeme je postavljeno od strane korisnika programiranjem funkcija pretvarača frekvencije. Slično tome, možete učiniti i vrijeme zaustavljanja armature motora. To vam omogućuje da smanjite opterećenje na pogonu, što izravno utječe na njegov resurs.

Osim toga, za male poduzetnike koji nemaju sposobnost da se osiguraju trofazna mreža, ali je potrebna za to, korištenje frekvencijskih pretvarača je pravi panacej. Postoje mnogi modeli takvih uređaja koji su spojeni na jednofaznu izmjeničnu strujnu mrežu, a tri su proizvedeni na izlazu. Stoga je električni motor moguće uključiti u uobičajenu utičnicu. I u ovom slučaju, neće izgubiti vlast, njegov će posao biti ispravan.

Komponente napajanja pretvarača

U svim pretvaračima frekvencije koriste se moćni IGBT ili MOSFET. Oni su idealni za ovu vrstu posla. Postavljeni su u zasebne module. Takva metoda instalacije može poboljšati performanse elektroničkog uređaja. Ovi tranzistori rade u načinu rada ključa, kontrola se vrši pomoću mikroprocesorskih sustava. Činjenica je da je svaka kontrola niska struja, nije potrebno prebaciti na visoki napon. Stoga se može osigurati najjednostavnijim mikroprocesorom.

Najčešće se koriste posebni sklopovi serije IR2132 i IR2130. Sastoje se od šest vozača koji upravljaju ključevima. Tri se koriste za nižu, a tri za gornju. Takva sklopka omogućava ostvarivanje jednostavne kaskade frekvencijskog pretvarača. Osim toga, ima nekoliko stupnjeva zaštite. Na primjer, od kratkog spoja i preopterećenja. Detaljnije značajke svih elemenata nalaze se u priručnicima. Ali sve stanice snage imaju ogroman nedostatak - visoku cijenu proizvoda.

Blok dijagram pretvarača

bilo koji pretvarač frekvencije za motor Sastoji se od tri glavne jedinice - ispravljač, filtri, pretvarač. Ispada da se izmjenični napon najprije pretvara u konstantni napon, a zatim filtrira. Nakon svega toga, on se preokrene u varijablu. No, postoji i treća jedinica - mikroprocesorska kontrola pretvarača. I da budem precizniji, moćni IGBT-tranzistori. Ako vam se dogoditi da se bave freestanders, onda znate da su na prednjoj ploči imaju nekoliko gumba za programiranje.

Uputa frekvencijskog pretvornika će vam reći kako izvršiti postavke svih funkcija. Ovo je vrlo složena stvar, budući da postoji čak i nekoliko postavki čak iu najjednostavnijem uređaju. Osim toga, da elektronički uređaj omogućuje promjenu brzine vrtnje motora, prilagodite vrijeme ubrzavanja i usporavanja, postoji više stupnjeva zaštite. Na primjer, prekoračenje struje. Ako se takav uređaj koristi, nema potrebe za instalacijom prekidači strujnog kruga.

Ispravljač blok

Ovisno o namjeni pretvarača frekvencije, koriste se različite faze ispravljača. Varijanta napajanja može biti bilo iz trofazne mreže ili iz jednofazne mreže. Ali kod izlaza pogona, u svakom slučaju, postoji trofazni izmjenični napon. No, kako bi se provodila trenutna kontrola, potrebno je najprije izravnati. Stvar je u tome što je prilično teško upravljati varijablama - morate koristiti velike reostacije, što nije baš pogodno. Štoviše, sada vrijeme za mikroelektroniku i automatizaciju, primjena zastarjelih tehnologija nije samo nerazumno, već i vrlo neprofitabilno.

Za ispravljanje varijable trofazna struja Koristi se elektronički uređaj koji se sastoji od šest poluvodičkih dioda. Uključeni su u krug mosta, pokazalo se da svaki par dioda služi za izravnavanje jedne faze. Na izlazu jedinice ispravljača pojavljuje se konstantni napon, njegova vrijednost je jednaka onoj koja teče na ulaz. U ovoj fazi, sve transformacije su dovršene, nema kontrole ovog bloka je napravio. U slučaju da se napajanje napaja iz jednefazne mreže, dostatna je kaskada ispravljača, čak i iz jedne diode. Ali učinkovitije je koristiti most od četiri kruga.

Filter blok

Ovaj modul se koristi za filtriranje istosmjernog napona. Najjednostavnija verzija jedinice je induktor koji je uključen u prekid plus ruke. Električni kondenzator je spojen između polova. Ima jednu funkciju - kako biste dobili osloboditi od varijabilne komponente. Stvar je u tome što ispravljač nije u stanju potpuno riješiti pulsiranja. Ostaje mala komponenta izmjenične struje koja može značajno utjecati tijekom rada.

Da bi se uzelo u obzir princip bloka filtera, potrebno je izvršiti analizu zamjenom elemenata. Kada radi pod uvjetima DC, induktivnost se zamjenjuje otpor, kondenzator isti se zamjenjuje raskidom lanca. No, kada se primjeni AC napajanje, kapacitet se zamjenjuje otporom. Zbog toga nestaje cijela varijabilna komponenta jer se u tom slučaju pojavljuje kratki spoj. Teško je to shvatiti, potrebno je razumjeti teorijske osnove elektrotehnike. Ali pretvarač frekvencije od 3 faze ne može se obaviti bez ovoga.

Kaskada pretvarača

I ovdje počinje najzanimljivije - korištenje snažnih IGBT-tranzistora. Njima kontrolira mikroprocesorski sustav, performanse cijelog pretvarača frekvencije ovise o kvaliteti njihovog funkcioniranja. Takva shema pretvarač napona je široko rasprostranjena. Zapravo, pomoću tranzistora snage, možete preokrenuti bilo koji napon. Ukupno, šest elemenata se koristi u najjednostavnijoj shemi - dva za svaku fazu. Pretvarač frekvencije 220 volta proizvede u svakoj fazi u odnosu na nulu.

Da biste se riješili pojave obrnutog napona, potrebno je koristiti poluvodičke diode. Prebacuju se između kolektora i odašiljača tranzistora snage. Kontrola se izvodi na ulazu baze. Kao što je ranije spomenuto, pretvarači frekvencija, koji su sami proizvedeni, imaju dva tranzistora po fazi u kaskadi pretvarača. Uključite njihove p-n-spojeve u seriju. Faza se uklanja iz središta svakog ramena. Gotovi moduli su u prodaji, imaju terminale za napajanje istosmjernog napona, kao i tri kontakta za uklanjanje trofazne izmjenične struje. Osim toga, postoji priključak za spajanje upravljačkog sustava mikrokontrolera.

Kontrola mikroprocesora

Koristi se za promjenu brzine pretvarača osovine motora, napon čija je frekvencija zadana na 50 Hz, može se mijenjati amplituda u širokom rasponu. Točnije, od nulte do frekvencije koju mikroprocesor može pružiti. Posljednji uvjet je osnovni - to je mogućnost povezivanja više uređaja. Kada sastavljate pretvornik, procesor će kontrolirati napon čija frekvencija varira od otpora varijable. Pažljivo je odabrano, mora imati dovoljan broj ulazno-izlaznih priključaka.

Malo je moguće komplicirati sustav povezivanjem LCD zaslona s mikrokontrolerom. Ne zahtijeva visoku obradu boja, dovoljno jednobojno, kao u jednostavnim računalima. Također, gumbi za programiranje povezani su s I / O priključcima. Tako možete napraviti jednostavan pretvarač frekvencije. Cijena svih elemenata neće biti veća od dvije tisuće rubalja. Ali trošak pretvarača s snagom od 200-750 wata varira u rasponu od 6500 do 12000 rubalja. Ovisno o proizvođaču i mogućnostima uređaja.

Kućište za uređaj

Pretvarači frekvencija, proizvedeni od strane njih, moraju imati pouzdano stambeno zbrinjavanje. To ne ovisi samo o jednostavnosti upotrebe, već o učinkovitosti. Baza je izrađena od aluminija. Razlog korištenja ovog materijala je potreba za visokokvalitetnim hlađenjem. U radu, IGBT modul postaje vrlo vruć, a temperatura se također povećava za poluvodičke diode. I uopće nije važno, pretvarač frekvencije je 380 ili isti kao 220 volt za vas.

Ostalo tijelo je izrađeno od plastike. Potrebno je da su svi elementi snage skriveni, da nije bilo slučajnog kontakta visokonaponskih zaključaka na poslu. U prednjem dijelu je potrebno osigurati rupu za LCD zaslon i gumbe. Osim toga, na prikladnom mjestu, instaliran je promjenjivi otpornik. Kod programiranja mikrokontrolera potrebno je uzeti u obzir da ovaj otpor mijenja frekvenciju izlazne struje.

Elementi izmjene topline sustava

Posebnu pozornost treba posvetiti uklanjanju topline. Što je moćniji uređaj koji se razvija, to je pouzdaniji sustav hlađenja. Kao što je gore spomenuto, podloga mora biti izrađena od aluminija. Krug pretvarača napona mora osigurati zaštitu od pregrijavanja. U tu je svrhu potrebno bušiti rupu u kućištu, u njemu se nalazi senzor temperature. Od nje se signal prenosi podudaranje uređaja do mikrokontrolera. Ako se prekorači maksimalna temperatura, teret mora biti odspojen. Posljedično, modul tranzistor napajanja je isključen.

Da bi se poboljšao prijenos topline, moraju se koristiti ventilatori. Njihovu lokaciju treba odabrati tako da protok zraka hladi peraje tijela za hlađenje tijela. Da bi se povećala učinkovitost sustava hlađenja, potrebno je koristiti toplinsku pasta. Razumnije je uključiti obožavatelje kada se uređaj pokrene. No, također je moguće programirati kontroler pomoću signala osjetnika temperature. Kada je temperatura jednaka polovici onoga na kojem se pojavljuje hitno zatvaranje uređaja, ventilatori su uključeni.

Montažna ploča

Kao pločica, najbolje je koristiti gotove opcije. Na prodaji postoje ploče različitih veličina s rupama oko kojih se nalaze mali konzervirani kontakti. U zajedničkom govoru oni se nazivaju "riba". Jedino što treba uzeti u obzir je mogućnost zamjene procesora i čipova. U tu svrhu morate koristiti konektore koji su lemljeni na ploču. Frekvencijski pretvornici sa svojim vlastitim rukama da proizvode najbolje uz izračun brzih zamjena elemenata. Čip ili regulator jednostavno se instaliraju u ovaj priključak, poput utikača u utičnicu.

nalazi

Također možete napraviti pretvarač frekvencije sami. Cijena analoga, kako smo saznali, mnogo je veća. Iako, naravno, imaju više prilika. No, u stvari, ako pogledate usko, ispada da se zapravo koriste samo pet funkcija. Prilikom rada pogona, potrebno je promijeniti brzinu rotacije, kao i prilagoditi vrijeme ubrzavanja i usporavanja. Nešto manje upotrebljavaju obrnute funkcije i promjene maksimalne dopuštene struje.