Категорије: Истакнути чланци » Практична електроника
Број прегледа: 368329
Коментари на чланак: 5

Шеме аматерских претварача фреквенције

 

Шеме аматерских претварача фреквенцијеЈедан од првих претварачких кругова за напајање трофазног мотора објављен је у Радио магазину бр. 11 из 1999. године. Програмер шеме М. Мукхин у то време је био ученик 10 разреда и био је ангажован у радијском кругу.

Претварач је био намијењен напајању минијатурног трофазног мотора ДИД-5ТА, који се користио у машини за бушење штампаних плочица. Треба напоменути да је радна фреквенција овог мотора 400Хз, а напон напајања 27В. Поред тога, извучена је средња точка мотора (при повезивању намотаја са „звездом“), што је омогућило изузетно поједностављење круга: требало је само три излазна сигнала, а за сваку фазу је био потребан само један излазни кључ. Круг генератора приказан је на слици 1.

Као што се види из дијаграма, претварач се састоји од три дела: трофазног генератора импулса секвенци на ДД1 ... ДД3 микро круговима, три тастера на композитним транзисторима (ВТ1 ... ВТ6) и стварног електромотора М1.

Слика 2 приказује временске дијаграме импулса генерираних од стране генератора генератора. Главни осцилатор је направљен на ДД1 чипу. Користећи отпорник Р2, можете подесити жељену брзину мотора, као и променити је у одређеним границама. Детаљније информације о кругу могу се наћи у горњем записнику. Треба напоменути да се, према савременој терминологији, такви генератори називају контролери.

Шеме аматерских претварача фреквенције

Слика 1

Слика 2. Временски дијаграми импулса генератора.

На основу контролора А. Дубровског из града Новополотск, Витебска област. Развијен је дизајн погона са променљивом фреквенцијом за мотор који покреће 220В АЦ. Дијаграм кола је објављен у часопису Радио 2001. Број 4


У овој шеми, практично непромењена, користи се управо прегледани контролер према шеми М. Мукхина. Излазни сигнали из елемената ДД3.2, ДД3.3 и ДД3.4 користе се за контролу излазних тастера А1, А2 и А3 на које је прикључен електрични мотор. На дијаграму је приказан кључ А1, остали су идентични. Комплетан дијаграм уређаја приказан је на слици 3.

Шеме аматерских претварача фреквенције

Слика 3


Спајање мотора на излаз трофазног претварача

Да бисте се упознали са везом мотора на излазним тастерима, вреди размотрити поједностављени дијаграм приказан на слици 4.

Спајање мотора на излаз трофазног претварача

Слика 4

На слици је приказан мотор М, којим управљају тастери В1 ... В6. Полупроводнички елементи за поједностављење круга приказаног у облику механичких контаката. Електромотор напаја константним напоном Уд добивеним из исправљача (није приказано на слици). У овом случају, тастери В1, В3, В5 називају се горњи, а кључеви В2, В4, В6 доњи.

Сасвим је очигледно да је отварање горњих и доњих тастера истовремено, наиме код парова В1 и В6, В3 и В6, В5 и В2, потпуно неприхватљиво: доћи ће до кратког споја. Због тога је за нормално функционисање такве шеме кључева неопходно да, до отварања доњег тастера, горњи тастер већ буде затворен. У ту сврху, контролери формирају паузу, која се често назива и "мртва зона".

Величина ове паузе је таква да осигурава гарантовано затварање транзистора снаге. Ако је ова пауза недовољна, могуће је истовремено отворити горњи и доњи тастер. То узрокује загревање излазних транзистора, што често доводи до њиховог квара. Ова ситуација се назива струјом.

Вратимо се кругу приказаном на слици 3. У овом случају горњи прекидачи су транзистори 1ВТ3, а доњи 1ВТ6. Лако је видети да су доњи тастери галвански спојени на управљачки уређај и међу собом.Због тога се контролни сигнал из излаза 3 елемента ДД3.2 кроз отпорнике 1Р1 и 1Р3 доводи директно на базу композитног транзистора 1ВТ4 ... 1ВТ5. Овај композитни транзистор није ништа друго него покретач нижег кључа. Тачно такође, од елемената ДД3, ДД4, управљају се композитни транзистори доњег кључног покретача канала А2 и А3. Сва три канала напаја исти исправљач. на диодном мосту ВД2.

Горњи тастери галванске комуникације са заједничком жицом и управљачким уређајем немају, дакле, да би их управљали, осим покретачем, на композитном транзистору 1ВТ1 ... 1ВТ2, у сваки канал морао је бити инсталиран додатни оптоелектор 1У1. Излазни оптопарни транзистор у овом кругу такође обавља функцију додатног претварача: када је излаз 3 ДД3.2 елемента на високом нивоу, транзистор горњег прекидача 1ВТ3 је отворен.

За напајање сваког покретачког кључа користи се засебни исправљач 1ВД1, 1Ц1. Сваки исправљач напаја појединачни намот трансформатора, што се може сматрати недостатком круга.

Кондензатор 1Ц2 омогућава одлагање кључа од око 100 микросекунди, оптоелектор 1У1 даје исту количину, формирајући горе поменуту "мртву зону".


Да ли је довољно регулација фреквенције?

С падом фреквенције напона наизменичног напона, индуктивни отпор намотаја мотора опада (само се сјетите формуле индуктивног отпора), што доводи до повећања струје кроз намоте и, као резултат, до прегревања намотаја. Такође је магнетни круг статора засићен. Да би се избегле ове негативне последице, када се фреквенција смањи, ефективна вредност напона на намотима мотора такође мора бити смањена.

Један од начина да се реши проблем код аматерских цхастотникова предложен је за регулисање ове најефикасније вредности помоћу ЛАТР-а, чији је покретни контакт имао механичку везу са променљивим отпорником фреквенцијског регулатора. Ова метода је препоручена у чланку С. Калугина, „Финализација регулатора брзине трофазних асинхроних мотора“. Јоурнал оф Радио 2002, бр. 3, стр. 31.

У аматерским условима, механички склоп се показао сложеним и, што је најважније, непоузданим. Једноставнији и поузданији начин употребе аутотрансформатора предложио је Е. Мурадкханиан из Еревана у часопису Радио бр. 2004. Дијаграм овог уређаја је приказан на сликама 5 и 6.

Мрежни напон од 220 В доводи се до аутотрансформатора Т1, а са свог покретног контакта на исправљачки мост ВД1 са филтром Ц1, Л1, Ц2. На излазу филтера добија се променљиви стални напон Урег који се користи за напајање самог мотора.

Слика 5

Напон Урег кроз отпорник Р1 се такође испоручује на главни осцилатор ДА1, направљен на чипу КР1006ВИ1 (увезена верзија НЕ555) Као резултат ове везе, конвенционални квадратни таласни генератор претвара се у ВЦО (генератор под напоном). Због тога, с порастом напона Урег повећава се и фреквенција генератора ДА1, што доводи до повећања броја обртаја мотора. С падом напона Урег, пропорционално се смањује и фреквенција главног осцилатора, што избегава прегревање намотаја и пренасиченост магнетног круга статора.

Слика 6

У истом чланку часописа аутор нуди варијанту главног осцилатора који вам омогућава да се ослободите употребе аутотрансформатора. Круг генератора приказан је на слици 7.

Слика 7

Генератор је направљен на другом окидачу ДД3 чипа, у дијаграму је означен као ДД3.2. Фреквенција је постављена кондензатором Ц1, фреквенција је под контролом променљивог отпорника Р2. Заједно са регулацијом фреквенције, трајање импулса на излазу генератора се такође мења: са смањењем фреквенције, трајање опада, па напон на намотима мотора опада. Овај принцип управљања назива се модулација ширине импулса (ПВМ).

У аматерском кругу који се разматра снага мотора је мала, мотор се покреће правокутним импулсима, па је ПВМ прилично примитиван. У стварном индустријски фреквентни претварачи ПВМ велике снаге дизајниран је да генерише готово синусоидни напон на излазу, као што је приказано на слици 8, ​​и да врши рад са различитим оптерећењима: при константном обртном моменту, при константној снази и при оптерећењу вентилатора.

Облик излазног напона једне фазе трофазног претварача са ПВМ

Слика 8. Облик излазног напона једне фазе трофазног претварача са ПВМ.


Снажни део склопа

Савремени брестонски цхастотници имају излаз МОСФЕТ или ИГБТ транзисторипосебно дизајниран за рад у фреквенцијским претварачима. У неким случајевима се ови транзистори комбинују у модуле, што генерално побољшава перформансе целе структуре. Овим транзисторима управља се специјализованим микровезама возача. У неким су моделима доступни возачи интегрисани у транзисторске модуле.

Тренутно су најчешћи чипови и транзистори Интернатионал Рецтифиер. У описаној шеми, сасвим је могуће користити драјвере ИР2130 или ИР2132. У једном случају таквог чипа истовремено има шест покретачких програма: три за доњи тастер и три за горњи, што олакшава састављање излазног нивоа трофазног моста. Поред главне функције, ови драјвери садрже и неколико додатних, на пример, заштиту од преоптерећења и кратких спојева. Детаљније информације о овим управљачким програмима могу се наћи у техничким описима техничког листа за одговарајуће чипове.

Уз све предности, једина мана ових микровезијских кругова је њихова висока цена, па је аутор дизајна кренуо другачијим, једноставнијим, јефтинијим и уједно изводљивим начином: специјализовани управљачки микроциркуни замењени су интегрисаним тајмерима КР1006ВИ1 (НЕ555).


Излазни тастери на интегрисаним тајмерима

Ако се вратимо на слику 6, можемо видети да склоп има излазне сигнале за сваку од три фазе, који су означени као "Х" и "Б". Присуство ових сигнала омогућава одвојену контролу горњег и доњег тастера. Ово одвајање омогућава вам да направите паузу између пребацивања горњег и доњег тастера помоћу контролне јединице, а не самих тастера, као што је приказано на дијаграму на слици 3.

Круг излазних тастера који користи микровезиве КР1006ВИ1 (НЕ555) приказан је на слици 9. Наравно, за трофазни претварач потребне су три копије таквих тастера.

Слика 9

Као покретачи горњег (ВТ1) и доњег (ВТ2) тастера, користе се микро кругови КР1006ВИ1, који су укључени у складу са Сцхмидтовом схемом окидача. Уз њихову помоћ могуће је добити импулсну струју од најмање 200 мА, што омогућава добијање довољно поузданог и брзог управљања излазним транзисторима.

Чипови доњих тастера ДА2 имају галванску везу са + 12В напајањем и, сходно томе, са управљачком јединицом, па се напајају из овог извора. Микрочипови горњих тастера могу се напајати на исти начин као што је приказано на слици 3 помоћу додатних исправљача и засебних намотаја на трансформатору. Али у овој шеми користи се другачија, такозвана "брза" метода исхране, чији је смисао следећи. ДА1 микро круг прима снагу од електролитичког кондензатора Ц1, наелектрисање које настаје кроз струјни круг: + 12В, ВД1, Ц1, отворени транзистор ВТ2 (кроз електроде је одвод извор), „уобичајен“.

Другим речима, пуњење кондензатора Ц1 настаје док је доњи кључни транзистор отворен. У овом тренутку, минус терминал кондензатора Ц1 је готово кратко спојен на заједничку жицу (отпор отвореног одвода - одсек извора моћних поља ефективних транзистора је хиљадине Охма!), Што га омогућава пуњење.

Ако се транзистор ВТ2 затвори, диода ВД1 ће се такође затворити, пуњење кондензатора Ц1 ће се зауставити до следећег отварања транзистора ВТ2.Али набој кондензатора Ц1 довољан је за напајање ДА1 чипа док је транзистор ВТ2 затворен. Наравно, у овом тренутку је транзистор горњег кључа у затвореном стању. Ова шема тастера за напајање показала се толико добром да се примењује без промена у другим аматерским дизајновима.

Овај чланак говори само о најједноставнијим схемама аматерских трофазних претварача на микровезама малог и средњег степена интеграције, са којима је све почело, и где чак можете размотрити све изнутра помоћу склопа. Израђују се модернији дизајни користећи микроконтролере, најчешће ПИЦ серије, чије су шеме такође више пута објављиване у часописима Радио.

Управљачке јединице микроконтролера према шеми су једноставније него код микро кругова средњег степена интеграције, имају такве потребне функције као што су гладак старт мотора, заштита од преоптерећења и кратког споја и неки други. У тим се блоковима све имплементира на штету контролних програма или како их се назива „фирмваре“. Управљачка јединица трофазног претварача зависиће управо од ових програма.

Доста једноставни склопови за трофазне претвараче објављени су у часопису Радио 2008 бр. 12. Чланак се зове "Главни осцилатор за трофазни претварач." Аутор чланка је и аутор низа чланака о микроконтролерима и многих других дизајна. У чланку су представљена два једноставна круга на микроконтролерима ПИЦ12Ф629 и ПИЦ16Ф628.

Учесталост ротације у обе шеме се степенички мења помоћу једнополних прекидача, што је у многим практичним случајевима сасвим довољно. Постоји и веза на коју можете преузети готове „фирмваре“, и штавише, посебан програм помоћу којег можете мењати параметре „фирмваре-а“ по вашем нахођењу. Могуће је и рад генератора „демо“. У овом се режиму фреквенција генератора смањује за 32 пута, што омогућава визуелно коришћење ЛЕД индикатора за посматрање рада генератора. Такође даје препоруке за прикључење напајања.

Али, ако се не желите бавити програмирањем микроконтролера, Моторола је објавила специјализовани интелигентни контролер МЦ3ПХАЦ, дизајниран за 3-фазне управљачке системе мотора. На његовој основи могуће је креирати јефтине системе подесивог трофазног погона који садрже све потребне функције за контролу и заштиту. Такви микроконтролери се све више користе у разним кућанским апаратима, на пример, у машинама за судове или фрижидерима.

У комплету са МЦ3ПХАЦ контролером могуће је користити вањске модуле напајања, на пример ИРАМС10УП60А који је развио Интернатионал Рецтифиер. Модули садрже шест прекидача за напајање и управљачки круг. Више детаља о тим елементима потражите у њиховој документацији с подацима о подацима коју је лако пронаћи на Интернету.

Борис Аладисхкин

Погледајте и на електрохомепро.цом:

  • Драјвери за МОСФЕТ транзисторе на 555 тајмеру
  • Једноставни претварач 12В у 220В 50Хз
  • ПВМ - 555 регулатора броја обртаја мотора
  • Транзисторска сонда
  • Кондензатор за покретање у управљачком кругу на пола моста

  •  
     
    Коментари:

    # 1 написао: алекеи | [цитат]

     
     

    Хвала!

     
    Коментари:

    # 2 написао: вва | [цитат]

     
     


    ицх иоу !!!! Па на крају !!! ХабаХаба !!!

     
    Коментари:

    # 3 написао: | [цитат]

     
     

    Врло добар, разумљив опис рада претварача, карактеристика кола.

     
    Коментари:

    # 4 је написао / ла: | [цитат]

     
     

    Уместо КР1185 чипа, тл431 се може успешно користити. Подесите на 5,3 волти користећи уместо 100к. Подешавање отпорника је такође 100к или мање, али са додатним до 100к. КП1185 нигде нисам нашао.

    Хвала на чланку, на раду!

     
    Коментари:

    # 5 написао: Сергеи | [цитат]

     
     

    Вов со-со = Моторола компанија је издала специјалну. чип за јефтине дизајне =.
    И шта имамо? Претрага даје јефтини контролер.