|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Джерело живлення трифазного електродвигуна від однофазної мережі з регулюванням частоти обертання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електродвигуни Асинхронні електродвигуни (у тому числі трифазні) знаходять широке застосування в побуті та на виробництві для приводу машин та механізмів, швидкість роботи яких постійна або змінюється за допомогою редукторів зі змінним передатним числом та інших механічних пристроїв. Там, де необхідно плавно регулювати частоту обертання валу, перевагу віддають, як правило, дорожчим і менш надійним колекторним електродвигунам, у яких цю операцію виконати просто - достатньо змінювати напругу живлення або струм в обмотці збудження. Щоб керувати частотою обертання валу асинхронного двигуна, доводиться змінювати як напруга, а й частоту змінного струму у його обмотках. Автор запропонованої статті розповідає про своє вирішення цього завдання. Розроблений ним пристрій дозволяє живити від однофазної мережі асинхронний двигун трифазний потужністю до 3,5 кВт і змінювати частоту його обертання більш ніж в 10 разів. Нерідко виникає необхідність плавно змінювати швидкість роботи машин та механізмів, забезпечених електроприводом. Зазвичай колекторні електродвигуни дороги, що застосовуються в таких випадках, вимагають періодичного обслуговування і поступаються асинхронним у надійності, терміні служби та масогабаритних показниках. Промисловість випускає пристрої частотного регулювання швидкості обертання асинхронних двигунів. Ці прилади складні та дорогі, тому застосовують їх лише у відповідальних випадках, наприклад, у приводах верстатів із ЧПУ. Схеми подібних регуляторів для самостійного виготовлення було опубліковано й у журналі " Радіо " [1, 2]. На жаль, вони розраховані на двигуни дуже невеликої потужності. Основна проблема, що виникає при розробці частотного регулятора, полягає в необхідності змінювати разом з частотою і ефективне значення напруги, що подається на обмотки двигуна. Справа в тому, що зі зниженням частоти змінного струму зменшується індуктивний опір обмотки, що призводить до неприпустимого зростання струму, що протікає по ній. Щоб уникнути перегріву обмотки та насичення магнітопроводу статора, необхідно знижувати напругу живлення двигуна. Один із способів зробити це, рекомендований [3], полягає в підключенні двигуна через регульований автотрансформатор, рухомий контакт якого механічно пов'язаний з регулятором частоти. Спосіб, треба сказати, дуже незручний, так як маса і розміри автотрансформатора можна порівняти з аналогічними показниками самого двигуна, а надійність рухомого контакту при передачі великої потужності викликає сумніви. Набагато зручніше змінювати ефективне значення напруги за допомогою широтноімпульсної модуляції (ШІМ) [4]. В основі пропонованого регульованого джерела живлення трифазного асинхронного електродвигуна лежить саме такий метод. Джерело побудовано за схемою, зображеною на рис. 1.
Потужний випрямляч, що входить до складу блоку живлення та захисту БПЗ, перетворює однофазну змінну напругу 220 В 50 Гц на постійну 300 В. За допомогою трьох здвоєних силових ключів СК1 - СКЗ комутують обмотки трифазного електродвигуна М1, підключаючи їх у потрібних черговості . Ланцюги VD1L1 і VD2L2 захищають ключі від кидків струму навантаження. Імпульси, що керують ключами, генерують блок ФІУ - формувач керуючих імпульсів. У БПЗ є ще кілька малопотужних випрямлячів для живлення ФІУ та СК, а також вузол струмового захисту, що відключає пристрій від мережі при перевищенні допустимого значення споживаного струму. Схема ПІУ показана на рис. 2.
На мікросхемі DD1 виконано генератор тактових імпульсів. Їхню частоту регулюють змінним резистором R4.1 від 30 до 400 Гц. Частота імпульсів на виходах мікросхем DD4 та DD5 у шість разів нижча – від 5 до 66,7 Гц. Струм саме такої частоти потече в обмотках двигуна М1 (див. рис. 1), задаючи частоту обертання його валу. Зменшувати частоту нижче вказаної межі не варто, стане помітною нерівномірність обертання валу. А при частоті вище за номінальну (50 Гц) різко падає момент на валу двигуна. Ланцюги R5VD3C3-R10VD8C8 затримують фронти імпульсів, що управляють, залишаючи їх спади незатриманими. Це необхідно, щоб вихідні транзистори ключів, що складають пару (наприклад, СК1.1 і СК1.2), навіть на дуже короткий час не виявилися відкритими одночасно, що було б рівносильно короткому замиканню джерела постійної напруги 300 В і призвело б у кращому випадку до перегріву, а в гіршому – до виходу з ладу цих транзисторів, а з ними та інших елементів СК. На входи логічних елементів DD6.1-DD6.4, DD2.3, DD2.4, крім імпульсів частотою 5...66,7 Гц, надходять високочастотні імпульси регульованої шпаруватості від генератора на елементах DD2.1, DD2.2. Змінні резистори R4.1 і R4.2 спарені, тому на виходах перерахованих вище елементів одночасно зі зміною частоти повторення пачок змінюється шпаруватість імпульсів, що заповнюють ці пачки. Резистори R2 і R3 підібрані таким чином, що при номінальних або підвищених оборотах на двигун надходить практично повна напруга, а з їх зменшенням воно знижується приблизно вдвічі. В результаті при зниженій у десять разів частоті струм, споживаний електродвигуном, лише трохи перевищує номінальний. Інвертори DD7.1-DD7.6 з підвищеною здатністю навантаження служать буферними елементами. У їх вихідні ланцюги включені світлодіоди оптронів, встановлених у ключах СК1-СКЗ та забезпечують гальванічну розв'язку між ланцюгами керування та силовими вузлами джерела. Схема СК представлена рис. 3. Усього таких ключів шість (по два на кожну фазу). В інтервали часу, коли через світлодіод оптрона U1 струм не тече, внаслідок чого його фотодіод має високий опір, транзистори VT1 та VT2 відкриті, VT3 та VT4 закриті – ключ розімкнуто. При перебігу струму через світлодіод ключ замкнутий. Елементи VD3-VD6, R3 та С1 забезпечують форсоване закривання транзистора VT4, що знижує втрати енергії та полегшує тепловий режим ключа.
Діод VD7 захищає транзистор VT4 від викидів напруги на індуктивному навантаженні. Докладніше дізнатися про влаштування силових ключів та способи їх захисту можна у книзі [4]. До знайомства з нею автор спалив чимало дорогих транзисторів великої потужності. Схема БПЗ показано на рис. 4.
До вторинних обмоток трансформатора Т1 підключено чотири випрямлячі. Перший, на діодному мосту VD1, служить для живлення вузлів управління ключів СК1.2-СКЗ.2. Від нього через стабілізатор на транзисторі VT1 живлять мікросхеми ФІУ. Для живлення вузлів управління ключів СК1.1 - СК3.1, що знаходяться під високим потенціалом, служать три ізольовані випрямлячі на діодних мостах VD2-VD4. Силовий випрямляч зібраний на діодах VD7-VD10 і забезпечений фільтром, що згладжує C7L1C8. Натисканням на кнопку SB2 замикають ланцюг обмотки контактора КМ1. Спрацював контактор залишається в такому стані завдяки контактам, що замкнулися КМ1.2. Напруга 220 В, 50 Гц надходить на діодний міст VD7-VD10 через контакти КМ 1.1, що замкнулися, і первинну обмотку трансформатора струму Т2 Ви ключають контактор і електродвигун М1 (див. рис. 1) натисканням на кнопку SB1. Напруга на вторинній обмотці трансформатора Т2, випрямлене діодним мостом VD6, пропорційно споживаному від мережі струму. Як тільки частина цієї напруги, що знімається з двигуна змінного резистора R2, перевищить поріг відкривання тріністора VS1, реле К1 спрацює і своїми контактами К1.1 розімкне ланцюг обмотки контактора КМ1, відключаючи силовий випрямляч від мережі. Трансформатор Т1 габаритною потужністю не менше 60 Вт повинен мати чотири добре ізольовані вторинні обмотки на напругу 12 В Обмотка II - на струм 2 А. обмотки III-V - на 0,7 А. Замість багатообмотувального можна використовувати кілька трансформаторів з меншим числом обмоток. Магнітопровід трансформатора Т2 - кільце К28х6х9 із фериту 2000НМ. Його вторинна обмотка містить 300 витків дроту ПЕЛ 0,22, а роль первинної виконує пропущений в отвір кільця провід, що йде до діодного мосту VD7-VD10. Реле К1 - РЕМ22 (РФ4.500.121) можна замінити будь-яким з напругою спрацьовування 12 і, принаймні, однією групою нормально замкнутих контактів. Контактор КМ1 з обмоткою на 220 вибирають виходячи з потужності електродвигуна. Котушки L1 і L2 (рис. 1) - безкаркасні, містять по 25 витків дроту ПЕЛ 1,5, намотаних внавал на оправці діаметром 30 мм. До деталей та конструкції вузлів СК (див. рис. 3) слід поставитися з особливою увагою. Саме ці вузли завдають найбільше неприємностей та матеріальних збитків у разі виходу з ладу. Усі деталі перед монтажем обов'язково повинні бути ретельно перевірені, а "підозрілі" нещадно відбраковані. Транзистор VT4 встановлюють тепловідведення достатньої площі (в авторському варіанті - 400 см2). Поряд з ним на тому ж тепловідвід розміщують транзистор VT3, а висновки діода VD7 припаюють безпосередньо до висновків транзистора VT4. Пару транзисторів КТ8110А, КТ8155А можна замінити одним складовим МТКД-40-5-3. Він має внутрішній захисний діод, тому діод VD7 у разі такої заміни не потрібен. Близькі за параметрами складові транзистори МТКД-40-5-2 у разі не годяться, оскільки немає зовнішнього виведення бази другого (потужного) транзистора. Тепловідвідна поверхня транзистори МТКД-40 5 3 електрично ізольована від напівпровідникової структури, тому транзистори всіх ключів можна встановити на загальному тепловідведення. Усі силові ланцюги мають бути виконані жорсткими, наскільки можна короткими і прямими проводами і віддалені від ланцюгів ФИУ. Перетин кожного дроту повинен відповідати струму, що протікає. Причому небезпечно не лише занижувати, а й завищувати діаметр дротів. Ланцюги VD1L1 та VD2L2 (див. рис. 1) монтують у безпосередній близькості від ключів, припаюючи їх до висновків відповідних транзисторів. Якщо блок силових ключів не вийшов компактним, аналогічними захисними ланцюгами бажано забезпечити кожну пару СК. При налагодженні джерела, перш за все, за допомогою осцилографа перевіряють наявність і форму імпульсів на висновках мікросхем ФІУ. транзисторів VT7 у всіх СК. Після цього відключають ФІУ, а на діодний міст подають мережеву напругу через автотрансформатор, що регулюється, поступово збільшуючи його від 0 до 220 В. Двигун залишається не підключеним. Споживаний С К струм не повинен перевищувати кількох десятків мікроампер. Переконавшись у цьому, знижують напругу на виході автотрансформатора до нуля і, тимчасово заблокувавши ШІМ (для цього достатньо розірвати у ФІУ провід, що з'єднує вихід елемента DD2.2 з входами елементів DD2.3, DD2.4, DD5.1-DD5.4) , включають ФІУ Знову поступово збільшуючи напругу, що подається на СК, перевіряють споживаний струм. Він стане більше, але навіть на максимальній частоті не повинен перевищувати 100 мкА„ Операцію повторюють, розблокувавши ШІМ та контролюючи осцилографом форму напруги в точках, призначених для підключення обмоток двигуна. Якщо всі перевірки пройшли успішно, можна підключити до джерела трифазний електродвигун порівняно невеликої потужності (до 1 кВт) і перевірити його роботу при зменшеній напрузі на холостому ході, а потім - і при номінальній напрузі і механічному навантаженні. Слід постійно контролювати температуру силових транзисторів та загальний струм, що споживається від мережі. Переконавшись у повній працездатності джерела, можна живити електродвигуни потужністю до 3,5 кВт. література
Автор: В.Нарижний, м.Батайськ Ростовської обл.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Комета Галлея на монетах Вірменії ▪ Глибоке розмірене дихання допомагає заспокоїтись ▪ Контейнерне судно із системою автопілотування ▪ Наносенсор визнає свіжість м'яса
▪ розділ сайту Початківцю радіоаматору. Добірка статей ▪ стаття Моріс Утрілло. Знамениті афоризми ▪ стаття Анатомія, фізіологія, психологія Велика енциклопедія для дітей та дорослих ▪ стаття Робота на каландрах. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Малогабаритний металошукач. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page