Частотники для електродвигуна своїми руками: схема, інструкція і підключення

У даній статті буде розглянуто Частотники для електродвигуна, принцип його роботи і основні компоненти. Основний упор буде зроблений на теорію, щоб ви зрозуміли принцип роботи частотного перетворювача і змогли в подальшому здійснити проектування і виготовлення своїми руками. Але для початку потрібно невеликий вступний курс, в якому буде розказано про те, що таке Частотники і для яких цілей він необхідний.

Функції частотного перетворювача

Відео: Підключення та регулювання обертів двигуна від пральної машини

Левову частку займають в промисловості асинхронні двигуни. І ними управляти завжди було важко, так як вони мають постійну частоту обертання ротора, а змінювати вхідна напруга виявляється дуже складно, а часом навіть неможливо. Але Частотники повністю змінює картину. І якщо раніше для зміни швидкості руху транспортера, наприклад, використовувалися різноманітні редуктори, то сьогодні досить застосувати один електронний пристрій.

Крім того, частотники дозволяють отримати не тільки можливість зміни параметрів приводу, але і кілька додаткових ступенів захисту. Відпадає необхідність в електромагнітних пускателях, а часом навіть не потрібно мати трифазну мережу для забезпечення нормальної роботи асинхронного двигуна. Всі ці обов`язки, пов`язані з комутацією і включенням електроприводу, переходять до частотного перетворювача. Він дозволяє змінювати фази на виході, частоту струму (отже, і швидкість обертання ротора змінюється), проводити регулювання запуску і гальмування, а також можна реалізувати безліч інших функцій. Все залежить від мікроконтролера, використовуваного в схемі управління.

Принцип дії

Зробити Частотники для електродвигуна своїми руками, схема якого наведена в статті, досить просто. Він дозволяє здійснити перетворення однієї фази в три. Отже, з`являється можливість використовувати в побуті асинхронний електродвигун. При цьому не загубиться його ККД і потужність. Адже ви знаєте, що при включенні мотора в мережу з однією фазою відбувається зменшення цих параметрів мало не в два рази. А вся справа в декількох перетвореннях надходить на вхід пристрою напруги.

Першим за схемою йде випрямний блок. Більш детально про нього буде розказано нижче. Після випрямлена напруга піддається фільтрації. І надходить чистий постійний струм на вхід інвертора. Він здійснює перетворення постійного струму в змінний з необхідним числом фаз. Ось цей каскад можна піддати регулювань. Він складається з напівпровідників, до яких підключена схема управління на мікроконтролері. Але тепер про всі вузли більш докладно.

випрямний блок

Відео: Драйвер для Трьох фазного двигуна

Він може бути двох типів - одно- і трифазних. Перший вид випрямляча можна використовувати в будь-якій мережі. Якщо у вас трифазна, то досить провести підключення до одного. Схема Частотники для електродвигуна не обходиться без випрямного блоку. Так як є відмінність за кількістю фаз, значить, необхідно використовувати певну кількість напівпровідникових діодів. Якщо мова йде про частотних перетворювачів, які живляться від однієї фази, то потрібно випрямляч з чотирьох діодів. Вони включаються по бруківці схемою.

Вона дозволяє зменшити різницю між значенням напруги на вході і виході. Звичайно, можна використовувати і однополуперіодним схему, але вона неефективна, виникає велике число коливань. Але якщо мова йде про трифазній, то необхідно в схемі використовувати шість напівпровідників. Точно така ж схема у випрямлячі автомобільного генератора, ніяких відмінностей немає. Єдине, що можна сюди додати, так це ще три додаткових діода, призначені для захисту від зворотного напруги.

фільтруючі елементи

Після випрямляча йде фільтр. Його основне призначення - це відсічення всій змінної складової випрямленого струму. Для більш ясної картини потрібно скласти схему заміщення. Отже, плюс проходить через котушку. А потім між плюсом і мінусом включений електролітичний конденсатор. Ось він-то і цікавий в схемі заміщення. Якщо котушка заміщається реактивним опором, то конденсатор при наявності різного струму може бути або провідником, або розривом.

Як було сказано, у випрямлячі на виході постійний струм. А при подачі його на електролітичний конденсатор не відбувається нічого, так як останній є розривом ланцюга. Але ось є невелика змінна в струмі. А якщо тече змінний струм, то в схемі заміщення конденсатор стає провідником. Отже, відбувається замикання плюса на мінус. Дані висновки зроблені за законами Кірхгофа, які є основними в електротехніці.

Відео: Реверсивна схема пускача

Інвертор на силових транзисторах

А ось тепер дісталися до самого головного вузла - каскаду транзисторів. На них зроблений інвертор - перетворювач постійного струму в змінний. Якщо виготовляється Частотники для електродвигуна своїми руками, то рекомендується використовувати збірки IGBT-транзисторів, знайти їх можна в будь-якому магазині радіодеталей. Причому вартість всіх компонентів для виготовлення Частотники виявиться в десятки разів менше, ніж ціна готового виробу, навіть китайського виробництва.

Для кожної фази використовується два транзистора. Вони включені між плюсом і мінусом, як зображено на схемі, наведеній в статті. Але є у кожного транзистора особливість - керуючий висновок. Залежно від того, який на нього подано сигнал, змінюються властивості напівпровідникового елемента. Причому можна це зробити як за допомогою ручного перемикання (наприклад, декількома мікровимикачами подавати напругу на необхідні керуючі висновки), так і автоматичного. Ось про останній і піде мова далі.

схема управління

І якщо підключення частотного перетворювача до електродвигуна виконати просто, достатньо лише з`єднати відповідні висновки, то зі схемою управління все куди складніше. Вся справа в тому, що виникає необхідність в програмуванні пристрою, щоб домогтися максимально можливих регулювань від нього. В основі знаходиться мікроконтролер, до нього виробляється підключення зчитувальних пристроїв і виконавчих. Так, необхідна наявність трансформаторів струму, які будуть постійно стежити за потужністю, споживаної електроприводом. І в разі перевищення має відбутися відключення Частотники.

Відео: Підключення асинхронного двигуна

Підключення схеми управління

Крім того, передбачається захист від перегріву. На вихід мікроконтролера за допомогою узгоджувального пристрою (Збірки Дарлінгтона) проводиться підключення керуючих висновків IGBT-транзисторів. Крім того, необхідно візуально контролювати параметри, тому потрібно включити в схему LED-дисплей. З зчитувальних пристроїв потрібно додати кнопки, які дозволять перемикатися між режимами програмування, а також змінний опір, обертанням його змінюється швидкість обертання ротора електродвигуна.

висновок

Хочеться відзначити, що виготовити можна і самостійно Частотники для електродвигуна, ціна ж готового виробу починається від 5000 рублів. І це для електродвигунів, потужність яких не перевищує 0,75 кВт. Якщо потрібно здійснити управління потужнішим приводом, потрібно Частотники подорожче. Для використання в побуті досить схеми, розглянутої нижче. Причина - немає необхідності у великій кількості функцій і налаштувань, найголовніше - це можливість зміни частоти обертання ротора.