Pot asambla singur convertoarele de frecvență? Principiul funcționării și diagramei de conectare a convertizoarelor de frecvență

Este destul de dificil să fabricăm convertoarele de frecvență de la sine, deoarece este necesar să înțelegem foarte bine electronica de putere și tehnologia semiconductorilor. Dar, înainte de a vă gândi la proiectarea acestui dispozitiv, trebuie să aflați în ce scop sunt utilizate. De asemenea, trebuie să știți care sunt componentele principale ale acestor sisteme electronice.

Ce este un convertor de frecvență?

Toată lumea știe că există un curent alternativ în rețea și are o anumită frecvență. În Rusia, standardul este de 50 Hertz. În unele țări occidentale, un standard ușor diferit este de 60 Hertz. Pe baza frecvenței curentului, funcționarea mai multor dispozitive depinde. Convertoarele sunt folosite pentru alimentarea cu energie electrică motoare asincrone. Există multe motive pentru utilizarea mijloacelor electronice. De exemplu, în industrie, IF sunt utilizate pe scară largă, deoarece utilizarea lor vă permite să scăpați de mecanisme uriașe.

Dacă, în mod mai detaliat, modificați viteza de rotație a centurii pe transportor poate fi prin utilizarea unui reductor, care se bazează pe un fel de cutie de viteze a mașinii. Și poate fi atât mecanică (folosind mai multe trepte) cât și variator. Dar mult mai eficient este modificarea parametrilor curentului, care alimentează motorul. Rotiți rezistența variabilă pentru a schimba viteza de rotație a transportorului. Și frecvența poate fi schimbată într-o gamă largă.

Care sunt proprietățile convertizoarelor de frecvență?

În plus, setările invertorului vă permit să realizați că motorul electric va câștiga treptat un impuls timp de câteva secunde. Timpul este stabilit de către utilizator prin programarea funcțiilor convertizorului de frecvență. În mod similar, se poate face și cu timpul de oprire a armăturii motorului. Acest lucru vă permite să reduceți sarcina pe unitate, care afectează direct resursa acesteia.

În plus, pentru întreprinderile mici care nu au capacitatea de a se asigura o rețea trifazată, dar necesitatea acesteia este disponibilă, utilizarea convertoarelor de frecvență este un adevărat panaceu. Există multe modele de astfel de dispozitive care sunt conectate la o rețea de curent alternativ monofazat, iar trei sunt produse la ieșire. Prin urmare, este posibilă pornirea motorului în soclul obișnuit. Și în acest caz, el nu va pierde puterea, munca lui va fi corectă.

Componente de putere ale convertoarelor

În toate convertoarele de frecvență, sunt utilizate IGBT-uri puternice sau MOSFET-uri. Ele sunt ideale pentru acest tip de muncă. Ele sunt montate în module separate. O astfel de metodă de instalare poate îmbunătăți performanța unui dispozitiv electronic. Aceste tranzistoare funcționează în modul cheie, controlul fiind efectuat utilizând un sistem microprocesor. Faptul este că toate controalele sunt de joasă curenți, de înaltă tensiune de comutare nu este necesară. Prin urmare, poate fi asigurată de cel mai simplu microprocesor.

Cele mai adesea folosite ansambluri speciale IR2132 și IR2130. Acestea sunt alcătuite din șase șoferi care controlează cheile. Trei sunt folosite pentru cea inferioară și trei pentru cea superioară. Un astfel de ansamblu face posibilă realizarea unei cascade simple a unui convertizor de frecvență. În plus, are mai multe grade de protecție. De exemplu, de la scurtcircuit și suprasarcină. Caracteristicile mai detaliate ale tuturor elementelor pot fi găsite în manuale. Dar toate celulele energetice au un dezavantaj uriaș - costul ridicat al produselor.

Schema bloc a convertorului

orice convertor de frecvență pentru motor Se compune din trei unități principale - redresor, filtre, invertor. Se pare că tensiunea alternativă este mai întâi convertită la o tensiune constantă, apoi filtrată. După toate acestea, este inversată variabilei. Dar există oa treia unitate - controlul cu microprocesor al invertorului. Și pentru a fi mai precis, puternice tranzistoare IGBT. Dacă se întâmplă să trăiești cu freestandere, atunci știi că pe panoul frontal au mai multe butoane pentru programare.

Instrucțiunea convertorului de frecvență vă va indica modul de efectuare a setărilor tuturor funcțiilor. Aceasta este o chestiune foarte complicată, deoarece există destul de puține setări chiar și în cel mai simplu dispozitiv. În plus, dispozitivul electronic vă permite să modificați viteza de rotație a motorului, să reglați timpul de accelerare și decelerare, există mai multe grade de protecție. De exemplu, la depășirea curentului. Dacă se utilizează un astfel de dispozitiv, nu este nevoie să instalați întrerupătoare de circuit.

Blocul redresorului

În funcție de scopul convertizorului de frecvență, se folosesc diferite etape de redresor. O variantă de alimentare poate fi fie dintr-o rețea trifazată, fie dintr-o rețea monofazată. Dar la ieșirea transmisiei, în orice caz, există o tensiune alternativă în trei faze. Dar, pentru a efectua controlul curent, este necesar să o îndreptați mai întâi. Lucrul este că este destul de dificil să gestionăm variabilele - trebuie să folosiți reostaturi mari, ceea ce nu este foarte convenabil. În plus, acum timpul pentru microelectronică și automatizare, de a aplica tehnologii învechite nu este doar nerezonabil, ci și foarte neprofitabil.

Pentru rectificarea unei variabile curent trifazat Se utilizează un dispozitiv electronic compus din șase diode semiconductoare. Acestea sunt incluse în circuitul podului, se pare că fiecare pereche de diode servește la îndreptarea unei singure faze. La ieșirea unității de redresor, apare o tensiune constantă, valoarea sa este egală cu cea care curge către intrare. În acest stadiu, toate transformările sunt finalizate, nu se face nici un control asupra acestui bloc. În cazul în care alimentarea este furnizată de o rețea monofazată, este suficientă o cascadă de redresor chiar și de la o singură diodă. Dar este mai eficient să folosiți un circuit de pod de patru.

Filtru bloc

Acest modul este utilizat pentru a filtra tensiunea DC. Cea mai simplă versiune a unității este inductorul inclus în ruperea brațului plus. Un condensator electrolitic este conectat între poli. Are o funcție - pentru a scăpa de componenta variabilă. Problema este că redresorul nu este capabil să scape complet de pulsații. Există o mică componentă a curentului alternativ, care poate genera interferențe considerabile în timpul funcționării.

Pentru a lua în considerare principiul blocului de filtrare, este necesară efectuarea unei analize prin înlocuirea elementelor. Când funcționează în condiții DC, se înlocuiește inductanța rezistență, condensator același lucru este înlocuit de o ruptură a lanțului. Dar când se aplică curent alternativ, capacitatea este înlocuită de rezistență. În consecință, întreaga componentă variabilă dispare, deoarece în acest caz apare un scurtcircuit. Este greu de înțeles acest lucru, este necesar să se înțeleagă fundamentele teoretice ale ingineriei electrice. Dar convertorul de frecvență al celei de-a treia faze nu poate fi realizat fără acest lucru.

Invertor cascadă

Și aici începe cel mai interesant - utilizarea unor tranzistoare puternice IGBT. Ele sunt controlate de un sistem microprocesor, performanța întregului convertor de frecvență depinde de calitatea funcționării lor. O astfel de schemă convertor de tensiune este larg răspândită. De fapt, folosind tranzistoare de putere, puteți inversa orice tensiune. În total, șase elemente sunt folosite în cea mai simplă schemă - două pentru fiecare fază. Convertorul de frecvență de 220 volți produce în fiecare fază în raport cu zero.

Pentru a scăpa de apariția tensiunii inverse, este necesar să folosiți diode semiconductoare. Acestea sunt comutate între colector și emițătorul tranzistorilor de putere. Comanda se efectuează la intrarea bazei. Așa cum am menționat mai devreme, convertoarele de frecvență, fabricate de ei înșiși, au două tranzistoare pe fază în cascada invertorului. Includeți p-n-joncțiunile lor în serie. Faza este îndepărtată din mijlocul fiecărui umăr. Modulele gata sunt disponibile în comerț, au terminale pentru alimentarea cu tensiune DC, precum și trei contacte pentru a scoate AC-ul trifazat. În plus, există un conector pentru conectarea sistemului de control al microcontrolerului.

Controlul microprocesorului

Folosit pentru a schimba viteza convertizorului arborelui motor, tensiunea de frecvență de 50 Hz poate fi schimbată în amplitudine într-o gamă largă. Și mai precis, de la zero la frecvența pe care o poate furniza microprocesorul. Ultima cerință este de bază - este capacitatea de a conecta mai multe dispozitive. Când construiți un traductor, tensiunea la care variază frecvența cu rezistența variabilă trebuie să fie controlată de procesor. Este ales cu atenție, trebuie să aibă un număr suficient de porturi de intrare-ieșire.

Este posibil să complicați puțin sistemul conectând un afișaj LCD la microcontroler. Nu necesită o randare înaltă a culorilor, suficient de monocromă, ca și în cazul calculatoarelor simple. De asemenea, butoanele pentru programare sunt conectate la porturile I / O. Așa puteți face un convertor de frecvență simplu. Prețul tuturor elementelor nu va depăși două mii de ruble. Dar costul unui invertor cu o putere de 200-750 de wați variază în intervalul de la 6500 la 12000 de ruble. Depinde de producător și de capacitățile dispozitivului.

Carcasă pentru dispozitiv

Convertoarele de frecvență, fabricate de ei înșiși, trebuie să aibă o carcasă sigură. Depinde nu numai de ușurința utilizării, ci și de eficiența. Baza este din aluminiu. Motivul pentru utilizarea acestui material este nevoia de răcire de înaltă calitate. În funcționare, modulul IGBT devine foarte fierbinte, iar temperatura crește și pentru diodele semiconductoare. Și nu contează deloc, convertizorul de frecvență este de 380 ori același cu 220 de volți pentru tine.

Restul corpului este fabricat din plastic. Este necesar ca toate elementele de putere să fie ascunse de el, să nu existe contactul accidental al concluziilor de înaltă tensiune la locul de muncă. În partea din față, este necesar să se găsească un orificiu pentru afișajul LCD și butoanele. Separat, într-un loc convenabil, este instalat un rezistor variabil. La programarea microcontrolerului, este necesar să se ia în considerare faptul că această rezistență modifică frecvența curentului de ieșire.

Elementele de schimb de căldură ale sistemului

O atenție deosebită trebuie acordată îndepărtării căldurii. Cu cât este mai puternic dispozitivul dezvoltat, cu atât este mai fiabil sistemul de răcire. După cum sa menționat mai sus, substratul trebuie să fie din aluminiu. Circuitul convertorului de tensiune trebuie să asigure protecție împotriva supraîncălzirii. În acest scop, este necesară găurirea unei găuri în carcasă, în care este montat un senzor de temperatură. Din el semnalul este alimentat dispozitiv de potrivire la microcontroler. Dacă temperatura maximă este depășită, sarcina trebuie deconectată. În consecință, modulul tranzistor de putere este oprit.

Pentru a îmbunătăți transferul de căldură, trebuie folosiți ventilatoarele. Locația acestora trebuie aleasă astfel încât fluxul de aer să răcească aripioarele radiatorului corpului. Pentru a crește eficiența sistemului de răcire, este necesar să se utilizeze pastă termică. Este mai rezonabil să activați ventilatoarele atunci când dispozitivul este pornit. Dar este posibilă și programarea controlerului folosind semnalul de la senzorul de temperatură. Când temperatura este egală cu jumătate din cea la care are loc oprirea de urgență a dispozitivului, ventilatoarele sunt pornite.

Placă de montare

Ca placă de circuite, este mai bine să utilizați opțiunile gata făcute. În vânzare există panouri de diferite dimensiuni cu găuri în jurul cărora există mici contacte conservate. În limbajul comun se numește "pește". Singurul lucru care trebuie luat în considerare este posibilitatea înlocuirii procesorului și a jetoanelor. În acest scop, trebuie să utilizați conectori care sunt lipiți pe placă. Frecvență invertoare cu mâinile lor pentru a produce cel mai bine cu calculul de înlocuire rapidă a elementelor. Un cip sau un controler este pur și simplu instalat în acest conector, ca un conector într-o priză.

constatări

Puteți face, de asemenea, un convertor de frecvență. Prețul analogilor, așa cum am aflat, este mult mai mare. Deși, desigur, au mai multe oportunități. Dar, de fapt, dacă te uiți atent, se pare că doar cinci funcții sunt de fapt folosite. Când acționați unitatea, este necesar să modificați viteza de rotație și să reglați timpul de accelerare și decelerare. Este ușor utilizată funcția inversă și modificările curentului maxim admis.