Самодельный частотный преобразователь для асинхронного двигателя – Самодельный частотник. Разрабатываем преобразователь вместе

Регулятор оборотов электродвигателя: как сделать

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Зачем нужен регулятор оборотов

Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

Фото – мощный регулятор для асинхронного двигателя

Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

Фото – регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

Фото – шим контроллер оборотов

Принцип работы регулятора оборотов

Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

1. Двигателя переменного тока;
2. Главного контроллера привода;
3. Привода и дополнительных деталей.

Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

Фото – схема регулятора для коллекторного двигателя

В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

Фото – синусоида нормальной работы электродвигателя

Как выбрать регулятор

Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

Хорошо себя зарекомендовали приборы марки Sinus, E-Sky и Pic.

При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

Фото – схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

Фото – схема регулятора оборотов своими руками

В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

www.asutpp.ru

Простой частотник асинхронного двигателя — Управление двигателями (питание от однофазной сети) — Конструкции для дома и дачи

Простой частотник асинхронного двигателя

При первом пуске (т.е. в ОЗУ ничего не записано) то после тестового поворота двигателя устройство, если не произошло аварии (одновременного свечения ledов «верхний предел» и «нижний предел») установится в режим ожидания, т.е. происходит опрос кнопок.
При нажатии кнопки пуск начнётся вращения двигателя на минимальных оборотах
с малым усилием, которое будет увеличиваться, при этом оба leda будут включены как погаснут, значит, усилие максимальное.
Далее нажатием на кнопку «увеличить» и её удержания происходит набор оборотов
до максимальных оборотов (примерно 25% выше номинальной) при этом загорится led «верхний предел».
Затем нажатием на кнопку «уменьшить» и её удержания происходит снижение
оборотов, при этом загорится led «нижний предел», где-то 12 Гц. Таким образом можно выставить желаемое число оборотов.
При нажатии кнопки стоп происходит отключение и запись данных с таймеров в ОЗУ,
также сохраниться направление вращения.
При следующем включении произойдёт с акселерацией усилия на прежние обороты до момента выключения (во время акселерации горят оба leda).
Во время состояния «стоп» устройства, при нажатии на кнопку стоп происходит смена
последовательности выходных фаз (т.е. реверс).
Общем виде при остановке и выключении из розетки, при следующем включении и пуске
движок начнёт вращаться на тех же оборотах и в туже сторону.
При опытах и настройке выявлено, что при трёхфазной последовательности выше 70Гц
асинхронному двигателю не имеет смысла, возрастает ток, обороты почти повышаются
(появляется эффект проскальзывания) поэтому в данной программе регулировка от 12- 65Гц,
хотя можно поэкспериментировать. Пишите [email protected]
О программе
Программа написана , скомпилирована, с помощью очень хорошей программе
Причём очень маленькой и шустрой в отличии от AVRStudio, Algorithm Builder
С отличным Help-ом, примерами и программатором. В общем всё в одном флаконе
Все исходники находятся в папке in5gg_m_as3f.My WebPage
В разделе «Частотник»
О схеме
В схеме всё типовое, а большое количество деталей в схеме сопряжения ir2130 c выходными ключами обусловлено горьким опытом К.З. и прочих нехороших вещей.
Модуляция аппаратная (74HC368P) несущая ШИМ 500Гц можно увеличить до 20Кгц
но при этом ключи начинают страшно греться, а в работе двигателя особой разницы
не выявлено. А при несущей в 500Гц даже при киловаттном движке чуть теплые.
О безопасности.
Нужно помнить, что гальванической развязки нет т.е. устройство питается по прин
цепу так называемого горячего железа. Можно как пострадать от эл. Тока, а также
спалить все детали. Осторожно!!!

cxema.my1.ru

Схема частотного преобразователя асинхронного двигателя

Содержание:

1. Назначение и принцип работы частотного преобразователя
2. Общая схема частотного преобразователя
3. Самодельный частотный преобразователь

В регулируемых приводах различных устройств уже на протяжении длительного времени применяются трехфазные электродвигатели синхронного и асинхронного типа. Чаще всего применяется асинхронный вариант, в котором для регулировки используются полупроводниковые частотные преобразователи.

Для того чтобы обеспечить плавное регулирование и быстроту действия существует специальная схема частотного преобразователя асинхронного двигателя.Таким образом, управляющие устройства осуществляют непрерывную регулировку в быстром режиме.

Назначение и принцип работы частотного преобразователя

Стандартный частотный преобразователь является специальным электротехническим устройством. С его помощью асинхронным двигателям обеспечивается плавный пуск и остановка, а также возможность изменения скорости, крутящего момента и других производственных характеристик. Кроме этого, преобразователь контролирует показатели параметров для всех процессов, происходящих в двигателе. Одновременно контролируются и технологические процессы.

Применение преобразователей позволяет существенно увеличить время непрерывной работы асинхронных двигателей и значительно экономить электроэнергию. Операторы постоянно используют обратную связь при наблюдении за приводами во время работы. За счет этого снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций. По сравнению с механическими регулировочными приспособлениями частотный преобразователь позволяет довести КПД до 96-98%.

В некоторых видах частотных преобразователей имеются промежуточные преобразующие звенья. Поэтому вся конструкция прибора может быть одно- или двухступенчатой. Во втором случае преобразование электроэнергии производится дважды. Этот вариант получил более широкое распространение. Здесь происходит преобразование переменного тока в постоянный, после его прохождения через выпрямитель. Затем, преобразованный ток поступает в инвертор, где происходит конвертация в обратную сторону. Таким образом, скорость вращения ротора регулируется за счет изменения частоты и напряжения электрического тока на входе.

Управление электродвигателями осуществляется векторным и скалярным способом. Первый вариант отличается более высокой точностью и эффективностью. Этот способ достаточно дорогой, сложный в обслуживании, требующий от специалистов полного объема знаний и навыков. Во втором случае обслуживание управления гораздо проще, а сам частотный преобразователь значительно дешевле. Он применяется в механизмах, где выходные параметры не требуют точной регулировки. Тем не менее, плавный пуск обеспечивается также качественно, как и при векторном управлении.

Общая схема частотного преобразователя

Конструкция стандартного преобразователя включает в себя неуправляемый силовой диодный выпрямитель, автономный инвертор, система управления и автоматической регулировки, а также дроссель и конденсатор фильтра. Выходная частота и напряжение регулируется с помощью инвертора, в котором применяется широтно-импульсное высокочастотное управление. При этом, возникает определенный период модуляции, во время которого происходит поочередное подключение обмотки статора к положительному или отрицательному полюсу выпрямителя. Продолжительность такого состояния происходит в соответствии с синусоидальным законом.

Во время регулировки скорости, скольжение асинхронного двигателя не увеличивается. За счет этого удается избежать потерь мощности. Подводимое напряжение подвергается изменениям совместно с частотой. Поэтому удается получить высокий коэффициент мощности, КПД, способность к перегрузкам и другие энергетические показатели, характерные для асинхронных двигателей.

Чаще всего схема частотного преобразователя асинхронного двигателя построена на принципе двойного преобразования. Для выпрямления входного синусоидального напряжения используется звено постоянного тока. После этого происходит сглаживание фильтром, включающим в себя конденсатор и дроссель. Затем, при помощи инвертора, производится еще одно преобразование, после которого постоянная амплитуда и частота напряжения становится изменяемой, с необходимыми параметрами.

Необходимые параметры частоты и напряжения на выходе регулируются широтно-импульсным управлением высокой частоты. В это время происходит модуляция продолжительности поочередного подключения обмоток к каждому из полюсов выпрямителя. В средней части полупериода ширина импульсов становится максимальной, а в начале и конце каждого полупериода наступает их уменьшение. Именно таким путем и обеспечивается регулировка напряжения, поступающего на обмотки асинхронного двигателя. Для изменяемой амплитуды и частоты на выходе устанавливаются все необходимые параметры.

Самодельный частотный преобразователь

electric-220.ru