Частотний перетворювач для електродвигуна: схема

Відео: Саморобний частотний перетворювач 220-380V власної збірки

З даної статті ви дізнаєтеся, що таке частотний перетворювач для електродвигуна, розгляньте його схему, принцип роботи, а також дізнаєтеся про налаштування промислових зразків. Основний упор буде зроблений на виготовлення частотного перетворювача своїми руками. Звичайно, для цього вам буде потрібно мати хоча б загальне уявлення про провідникової техніці. Починати необхідно з того, для яких цілей використовуються перетворювачі частоти.

Відео: Частотний преобразователь.Как підключити трифазний електродвигун від 220В

Коли виникає необхідність в ПЧ

Сучасні перетворювачі частоти - це високотехнологічні пристрої, які складаються з елементів на основі напівпровідників. Крім того, є електронна система управління, побудована на мікроконтролері. З її допомогою здійснюється управління всіма найважливішими параметрами електродвигуна. Зокрема за допомогою перетворювача частоти можна змінювати швидкість обертання електричного двигуна. Мимоволі спадає на думку про те, щоб придбати частотний перетворювач для електродвигуна. Ціна такого пристрою для моторів потужністю 0,75 кВт складе приблизно 5-7 тис. Руб.

Варто зауважити, що змінити швидкість обертання можна за допомогою редуктора, побудованого на основі варіатора, або шестеренчатого типу. Але такі конструкції дуже великі, застосовувати їх не завжди є можливість. До всього іншого, такі механізми необхідно своєчасно обслуговувати, а їх надійність вкрай мала. Застосування частотного перетворювача дозволяє зменшити витрати на обслуговування електричного приводу, а також збільшити його можливості.

Основні вузли частотного перетворювача

Будь-перетворювач частоти складається з чотирьох основних модулів:

1. Блоку випрямляча.
2. Пристрої фільтрації постійної напруги.
3. Інверторного вузла.
4. Мікропроцесорної системи управління.

Всі вони взаємопов`язані, причому блок керування контролює роботу вихідного каскаду - інвертора. Саме з його допомогою здійснюється зміна вихідних характеристик змінного струму.

Про нього буде докладно розказано нижче, наведена схема. Частотний перетворювач для електродвигуна має ще кілька особливостей. Варто відзначити, що до складу пристрою входить кілька ступенів захисту, які також управляються мікроконтролерним пристроєм. Зокрема проводиться контроль температури силових напівпровідникових елементів. Крім того, є функція захисту від короткого замикання і перевищення струму. Частотний перетворювач необхідно підключати до мережі живлення за допомогою захисних пристроїв. необхідність в магнітному пускачі відпадає.

Випрямляч перетворювача частоти

Це найперший модуль, через який протікає струм. З його допомогою виробляється випрямлення змінного струму - перетворення в постійний. Відбувається це завдяки використанню таких елементів, як напівпровідникові діоди. Але тепер варто згадати про невелику особливості. Ви знаєте, що харчування більшої частини асинхронних двигунів здійснюється від трифазної мережі змінного струму. Але не скрізь така є. Звичайно, на великих підприємствах вона є, але в побуті її рідко використовують, так як простіше провести однофазную. Та й з урахуванням електроенергії справи йдуть простіше.

А перетворювачі частоти можуть харчуватися як від трифазної мережі, так і від однофазної. У чому ж різниця? А вона не суттєва, в конструкції використовуються різні типи випрямлячів. Якщо мова йде про однофазний частотний перетворювач для електродвигуна, то необхідно застосовувати схему на чотирьох напівпровідникових діодах, включених по мостовому типу. Але якщо є необхідність живлення від трифазної мережі, слід вибрати іншу схему, що складається з шести напівпровідникових діодів. Два елементи в кожному плечі, в результаті ви отримаєте випрямлення змінного струму. На виході з`являться «плюс» і «мінус».

Фільтрація постійної напруги

На виході випрямляча ви маєте постійну напругу, але воно має великі пульсаціями, все ще проскакує змінна складова. Щоб згладити всі ці «нерівності» струму, вам буде потрібно застосовувати як мінімум два елементи - котушку індуктивності і електролітичний конденсатор. Але про все варто розповісти більш детально.

Котушка індуктивності має велике число витків, вона володіє деякими реактивним опором, що дозволяє трохи згладити пульсації струму, що протікає через неї. Другий елемент - конденсатор, включений між двома полюсами. Він володіє воістину цікавими властивостями. При протіканні постійного струму він по закону Кирхгофа замінюватися повинен обривом, тобто між плюсом і мінусом як би нічого немає. А ось при протіканні змінного - провідником, відрізком проводу без опору. Як було сказано вище, протікає постійний струм, але в ньому є невелика частка змінного. І вона-то замикається, в результаті чого просто зникає.

інверторний модуль

Інверторний вузол, якщо бути точним, найбільш важливий у всій конструкції. З його допомогою виробляється зміна параметрів вихідного струму. Зокрема його частоти, напруги і т. Д. Складається інвертор з шести керованих транзисторів. Для кожної фази два напівпровідникових елемента. Варто відзначити, що в інверторному каскаді використовуються сучасні збірки з IGBT-транзисторів. Хоч саморобний, хоч частотний перетворювач Delta, самий бюджетний і доступний на сьогоднішній день, складаються з однакових вузлів. Можливості тільки різні.

Вони мають три входи, стільки ж виходів, а також шість точок підключення до пристрою управління. Варто зазначити, що при самостійному виготовленні частотного перетворювача необхідно проводити підбір збірки по потужності. Тому ви повинні відразу визначитися з тим, який тип електродвигуна буде підключатися до перетворювача частоти.

Мікропроцесорна система управління

При самостійному виготовленні навряд чи вдасться досягти тих же параметрів, які є у промислових зразків. Причина цього криється зовсім не в тому, що випускаються збірки силових транзисторів є неефективними. Справа в тому, що в домашніх умовах виготовити модуль управління виявляється досить складно. Звичайно, мова йде не про пайку елементів, а про програмування мікроконтролерного пристрою. Найпростіший варіант - це виготовити блок управління, за допомогою якого можна проводити регулювання швидкості обертання, здійснення реверсу, захист по струму і від перегріву.

Для зміни швидкості обертання необхідно використовувати змінний опір, який підключається до порту введення мікроконтролера. Це пристрій, що задає, яке подає сигнал мікросхемі. Остання аналізує рівень зміни напруги в порівнянні з еталонним, яке становить 5 В. Система управління працює за певним алгоритмом, який пишеться до початку програмування. Строго по ньому відбувається робота мікропроцесорної системи. Дуже популярні модулі управління фірми Siemens. Частотний перетворювач цього виробника має високу надійність, може використовуватися в будь-якому типі електроприводу.

Відео: частотники своїми руками 1 частина

Як налаштувати перетворювач частоти

На сьогоднішній день є багато виробників даного пристрою. Але алгоритм настройки у всіх практично однаковий. Звичайно, провести настройку перетворювача частоти без певних знань не вийде. Вам необхідно мати дві речі - досвід в регулюванні і керівництво по експлуатації. В останньому є додаток, в якому описані всі функції, які можуть бути запрограмовані. Зазвичай на корпусі частотного перетворювача є кілька кнопок. Як мінімум чотири штуки має бути присутнім. Дві призначені для перемикання між функціями, за допомогою інших проводиться вибір параметрів або скасування введених даних. Для переходу в режим програмування необхідно натиснути певну кнопку.

Для кожної моделі частотного перетворювача свій алгоритм входу в режим програмування. Тому без керівництва по експлуатації неможливо обійтися. Варто також відзначити, що функції розбиті на декілька підгруп. І заплутатися в них не складе труднощів. Намагайтеся не змінювати ті настройки, які не рекомендує чіпати виробник. Ці параметри потрібно змінювати лише у виняткових випадках. При виборі функції програмування ви будете бачити на дисплеї її цифро-буквене позначення. У міру набору досвіду настройка частотного перетворювача буде здаватися вам дуже простою справою.

Відео: Перетворювач частоти, частотний перетворювач, Частотники, перетворювач напруги

висновки

При експлуатації, обслуговуванні або виготовленні частотного перетворювача необхідно дотримуватися всіх запобіжних заходів. Пам`ятайте, що в конструкції пристрою є електролітичні конденсатори, які зберігають заряд навіть після відключення від мережі змінного струму. Тому, перед тим як проводити розбір, необхідно дочекатися розряду. Зверніть увагу на те, що в конструкції частотних перетворювачів присутні елементи, які бояться статичної електрики. Зокрема це відноситься до мікропроцесорної системі управління. Тому проводити пайку слід з усіма запобіжними заходами.