Саморобний Частотники. Розробляємо перетворювач разом

1. Як я сам виготовив частотний перетворювач
2. Як зробити інвертор самому своїми руками?
3. Для чого призначений інвертор - його принцип дії
4. Як регулювати швидкість інвертором?
5. З чого складається привід регулювання?
6. Режим управління частотники
7. Як підключити інвертор трикутником і зіркою?
8. Застосування інверторів нового покоління

Наша сеть партнеров Banwar

Навіщо потрібно робити самому перетворювач для 3-фазного електромотора, і як змайструвати його своїми руками? Щоб захистити навколишнє природу всюди створюються правила, які рекомендують виробникам електричних пристроїв робити продукцію, яка буде економити електричну енергію. Часто це буває досягнуто правильним управлінням частотою обертання електромотора. Перетворювач частоти легко вирішує цю задачу.

Частотники електромотора з трьома фазами по-різному називають: інвертор, частотний змінювач струму, приводний механізм, регульований частотою. Сьогодні такі пристрої роблять різні заводи, але багато умільці своїми руками виготовляють не гірше.

Як я сам виготовив частотний перетворювач

Я виготовив перетворювач частоти і асинхронний привід для мого товариша. Йому потрібен був привід для пилорами, потужний і хороший. Так як я любив займатися електронікою, то відразу запропонував йому таку схему:

Трифазний міст на транзисторах з діодами зворотного зв'язку я використовував, які були. Управління здійснив через оптодрайвер HCPL 3120 мікро контролером PIC16F628A. Біля входу припаяв гасить ємність, щоб електроліти заряджалися плавно. Потім припаяв шунтового реле. Ще встановив тригер захисту струму від замикання і перевантаження. Для управління встановив дві кнопки і вимикач для зворотного обертання.

Силову частину я зібрав на навісному монтажі.

Резистори, з'єднав паралельно по 270 кОм за допомогою затворів прохідних конденсаторів, позаду плати їх напаяти. Моя плата показана на зовнішньому вигляді:

Вид цієї моєї плати з іншого боку:

Для підключення напруги живлення я зібрав блок живлення, що працює на імпульсах, обратноходового. Ось привожу схему цього блоку живлення:

Як я запрограмував мікроконтролер? Прості моргалки для мене не представляли якоїсь проблеми. Вийшли константи у вигляді матриці, над якою працював мій контролер. Частота і напруга були задані цими величинами. Всю схему роботи перевірив на моторчик вентилятора невеликої потужності, 200 Вт. Ця моя конструкція виглядала так:

Початкові експерименти дали хороший результат. Потім допрацював програму. Розкрутив двигун на 4 кВт, і пішов збирати управління пилорами.

При монтажі у нас з товаришем випадково сталося замикання і спрацював захист, перевірили її роботу. Мотор на 2 кВт 1500 оборотів з легкістю пиляв дошки. Зараз програма ще допрацьовується для розкрутки двигуна вище номіналу. Характеристики: частота від 2 до 50 герц з кроком 1,5 герц, синхронна частота, постійно змінюється, розбіг від 1500 до 3500 герц, управління скалярного типу U / F, потужність мотора до 5 кВт.

Утримуємо кнопку RUN і розганяємо двигун. Відпускаємо, частота тримається на рівні. Коли загоряється світлодіод, то привід готовий до запуску.

Як зробити інвертор самому своїми руками?

Разом з виробництвом заводських інверторів любителі роблять їх самі, своїми руками. Тут немає нічого складного. Такий перетворювач частоти перетворює одну фазу, робить з неї три фази. Електродвигун з схожим частотники використовують в домашніх умовах, потужність її буде губитися.

Блок випрямлення в схемі розташований на початку. далі йдуть фільтри , Які відсікають струмові змінні. Щоб виготовити дані інвертори застосовують транзистори IGBT.

За тиристорами стоїть майбутнє, хоча і в цьому вони вже застосовуються давно. Куплений Частотники на біполярних транзисторах коштує дорого і мало де застосовується (сервоприводи, металорізальні верстати з векторним керуванням ). Ці приводи як транспортери та конвеєри, карусельні верстати, станції підкачки води, кліматичні системи управління - це велика частина від усього застосування пристроїв заводів, де краще використовувати частотники для управління електромоторами з короткозамкненими якорями і можна робити управління оборотами двигуна, якщо подати потенціал, змінюючи частоту до 50 герц.

Наведемо прості приклади частотних перетворювачів, які тягнули потужні електродвигуни тепловозів і електричок, що мають в своєму складі багато вагонів товарних платформ, великі станції з насосами напругою 600 вольт, що забезпечують міські райони питною водою. Очевидно, що дані сильні електродвигуни не підійдуть на біполярних транзисторах. Тому застосовують активні тиристори типу GTO, GCT, IGCT і SGCT. Вони перетворять з постійного струму струмовий мережу з трьома фазами з хорошою потужністю. Однак, є прості схеми на тиристорах простого типу, що закриваються струмом катода зворотного. Такі тиристори не діятимуть в режимі ШІМ, їх добре застосовують в прямій регулюванню електромоторів, без струму постійного розміру. Перетворювачі частоти на тиристорах в застійні часи були задіяні для моторів на постійному струмі. Фірма Сіменс винайшла векторні частотники , Перетворили промисловість до невпізнання.

Вартість всіх деталей саморобного інвертора істотно нижче ціни заводського пристрою.

Такі саморобні пристрої добре підходять для електромоторів потужністю до 0,75 кВт.

Для чого призначений інвертор - його принцип дії

Інвертор діє на частоту обертання асинхронних двигунів. Мотори переробляють електроенергію в механічний рух. Обертальний рух перетворюється в руху механічні. Це створює велику зручність. Асинхронні двигуни дуже популярні в багатьох сторонах життя людей.

Обороти електродвигуна можна змінювати і іншими пристроями. Але, у них багато недоліків. Вони складні в користуванні, дорого коштують, працюють з поганою якістю, розбіг регулювання маленький.

Частотний перетворювач для мотора з трьома фазами легко вирішує цю проблему. Всі знають, що користування частотники для зміни частоти обертання є самий хороший і правильний метод. Такий апарат дає м'який пуск і гальмування, а також контролює багато процесів, що відбуваються в моторі. Аварійні ситуації при цьому зводяться нанівець.

Щоб плавно і швидко регулювати роботу двигуна, фахівці розробили спеціальну електричну схему. Використання в роботі Частотники дає можливість працювати двигуну без перерви, економічно. Коефіцієнт корисної дії його досягає 98%. Це відбувається за рахунок підвищення частоти комутації. Механічні пристрої не можуть виконати такі функції.

Як регулювати швидкість інвертором?

Як Частотники може змінювати частоту обертання трифазного електромотора? Спочатку він змінює напругу мережеве. Далі, з нього виходить потрібна амплітуда і частота напруги, надходить на електромотор.

Розбіг інтервалу регулювання швидкості перетворювачем великий. Можна змінювати обертання мотора в іншу сторону. Щоб двигун не вийшов з ладу, потрібно брати до уваги дані з його характеристики, які допускаються обороти, потужність.

З чого складається привід регулювання?

Схема Частотники.

Він має в складі три ланки:

1. випрямляч, що дає потенціал постійного струму при включенні до харчування електричної мережі. Мережа може бути керованою чи ні;
2. фільтруючий елемент, який згладжує вихідна напруга (застосовується ємність);
3. інвертор, який виробляє потрібну частоту потенціалу, крайнього ланки біля електромотора.

Режим управління частотники

Їх ділять на види управління оборотами двигуна:

1. скалярний управління (Немає зв'язку зі зворотного боку);
2. режим векторного управління (зв'язок із зворотного боку є, або відсутній).

У першому випадку керується статор з його магнітним полем. Управління вектором враховує дію полів магніту ротора і статора, поліпшується крутний момент при різних швидкостях обертання. Це і є основна відмінність їх режимів управління.

Спосіб векторів точніше і ефективніше. Обслуговувати його дорожче. Він більше підходить для фахівців з хорошими професійними вміннями та знаннями. Метод управління скалярного типу найбільш простий в роботі. Застосовується він з вихідними параметрами, що не вимагають регулювання особливої ​​точності.

Як підключити інвертор трикутником і зіркою?

Коли ми купили інвертор за недорогою ціною, то виникає необхідність: підключення його до електромотора самому без фахівців. Спочатку треба встановити для безпеки автоматичний вимикач для знеструмлення. Якщо виникне коротке замикання на фазах, то відключиться вся система.

підключити Частотники до мотору можна зіркою або трикутником.

Коли привід регулювання з однією фазою, то контакти електромотора приєднують трикутником. Тоді потужність не загубиться. Потужність цього перетворювача частоти буде не більше 3 кВт.

Інвертори з трьома фазами технічно найбільш сучасні. Вони живляться від заводських трифазних мереж, підключаються зіркою.

Для обмеження струму пуску і зменшення моменту пуску при пуску електромотора понад 5 кВт можна використовувати спосіб включення трикутник і зірка.

При включенні статора застосовується схема зірки, а якщо обороти двигуна нормальні, то переходять на варіант трикутника. Але це використовується при існуванні можливості з'єднання за двома схемами.

Відзначаємо, що в варіанті зірка-трикутник великі перепади струму будуть завжди. При перемиканні на другу схему обертів двигуна сильно знизяться. Для відновлення швидкості обертання треба підвищити силу струму.

Великий Застосування надають користь частотники для моторів потужністю до 8 кВт.

Застосування інверторів нового покоління

сучасні частотні перетворювачі робляться із застосуванням таких пристроїв як мікроконтролери. Це значно підвищує функції інверторів в алгоритмах управління і контролю з точки зору безпеки робіт.

Частотники мають успішне застосування в областях виробництва:

• у водопостачанні, постачанні теплом при зміні швидкості подачі помпи холодного і гарячого водопостачання;
• в заводських умовах машинобудування;
• в легкій і текстильній промисловості;
• в енергетиці і виробництві палива;
• для насосів каналізації і свердловин;
• в технологічних процесах для автоматики управління.

Щоб керувати і контролювати частотники виробник приладу пропонує створену програму, яка буде завжди мати зв'язок з контролером за допомогою порту, буде показувати на моніторі стан і дозволить робити керування. Дані документуються протоколом обміну і використовуються користувачами, що створюють програми управління для електронної техніки і контролерів.

Дані обмінюються в три етапи:

1. Ідентифікація.
2. Ініціалізація.
3. Управління та контроль.

Вартість блоків живлення безперебійного напруги має залежність від того, чи є в ньому частотний перетворювач. За такими пристроями майбутнє. Галузі економіки та енергетики будуть швидше розвиватися завдяки новим сучасним пристроям.

саморобний Частотники