|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Електропривод з частотою, що перебудовується. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електродвигуни Функціональна схема найпростішого варіанту електроприводу з частотою, що перебудовується, показана на рис.1.
У ньому для живлення 3-фазного електромотора використовуються імпульси прямокутної форми, зрушені між собою по фазі, як показано на рис.2.
Основним елементом схеми рис.1 є генератор із широким діапазоном перебудови частоти тактових імпульсів. Ці імпульси надходять на формувач 6-фазного сигналу (три прямих сигналу фази і три інверсних), який керує роботою силового модуля, підключеного до електромотора. Напруга живлення виробляє випрямляч. Для потужних моторів випрямляч живиться від 3-фазної мережі, для малопотужних достатньо живлення та від однофазної мережі. Перший варіант схеми генератора, що перебудовується, показаний на рис.3.
Генератор збудований на таймері КР1006ВІ1. Такі генератори описані у [2]. Частота генерованих імпульсів у схемі рис.3 описується виразом: F=1,46/(R1+R2+2R3)C. Перебудова частоти (від 3 Гц до 3000 Гц) здійснюється вручну підстроюванням потенціометра R1 (в два рази) та перемиканням позицій перемикача SA1 (у 500 разів). Оскільки 6-фазний перетворювач ділить частоту в 6 разів, то на двигун можна подати частоти від 0,5 Гц до 500 Гц. У випадках, коли потрібно розганяти двигун з малих швидкостей на високі, можна в схемі рис.3 перемикачем SA1 поступово підвищувати частоту. Недолік цієї схеми в тому, що підвищення частоти відбувається стрибкоподібно. Для плавного підвищення частоти автоматично добре підходять перетворювачі напруга-частота [3]. Вітчизняна промисловість випускала лише один тип такого перетворювача – мікросхему К1108ПП1. Мікросхема має низку недоліків: діапазон частот лише до 10 кГц, біполярне харчування ±15 В. Але для завдань живлення електромоторів вона цілком підходить. Частота вихідних імпульсів мікросхеми DA1 у схемі рис.4 визначається виразом: . =Uвх/(kIoR5C2), де постійні параметри мають значення: Io = 1 мА, k = 75 кОм.
При номіналах, зазначених на схемі, частота дорівнює F = 34Uвх, тобто. при максимальній вхідній напрузі +15 В вона становитиме приблизно 500 Гц. Для більш широкого діапазону частот потрібно пропорційно зменшити ємність С2. Схема працює в такий спосіб. При включенні живлення конденсатор С1 починає заряджатися через резистор R2. Постійна часу ланцюга заряду цих номіналах дорівнює 20 з, тобто. весь процес розгону триває приблизно одну хвилину. Для узгодження високоомного ланцюга з входом перетворювача встановлено і повторювач на польовому транзисторі VT1. Оскільки вхідні характеристики польових транзисторів мають розкид напруги відсікання, введено регулювання на потенціометрі R3. Потрібно закоротити пінцетом конденсатор С1 і досягти нульової напруги на початку VT1. Потенціометр R1 служить для встановлення максимальної частоти генерації. Відключають конденсатор С1 і частотоміру встановлюють максимальну необхідну частоту. На рис.5 показано схему формувача сигналів рис.2.
Схема складається з лічильника-дешифратора DD1, у якого 6 позицій дешифратора використовуються для формування сигналів, а з сьомої позиції сигнал заведений на скидання лічильника. Його коефіцієнт перерахунку дорівнює 6. Як видно з рис.2, для формування сигналу фази А потрібно об'єднати три перші позиції дешифратора, для фази - позиції з третьої по п'яту, для фази С - п'яту, шосту і першу. На рис.6 показаний силовий модуль для живлення трифазного двигуна, що складається з 6 драйверів VT1-VT6.
Для кожної фази використовують два драйвери, наприклад: для фази А драйвер верхнього плеча - VT1, а драйвер нижнього плеча - VT2. На входи драйверів подаються протифазні сигнали: на верхній A пряме, на нижній А інвертоване. Ось чому потрібний 6-фазний сигнал. Як драйвери можна використовувати як біполярні, так і польові потужні транзистори. Ряд фірм випускають модулі із 6 драйверів в одному корпусі. Наприклад, фірма International Rectifier випускає модуль CPV363M4. з параметрами: максимальна напруга колектор-емітер 600, максимальний імпульсний струм 50 А. Резистори R1-R3 є датчиками струму, напруги з них повинні надходити на вузли контролю режиму. Живлення моторів імпульсною трифазною напругою, як бачимо, досить просто реалізується на практиці. Але це придатне лише для малопотужних двигунів. Наприклад, у відеокамерах і відеомагнітофонах використовуються трифазні малогабаритні електромотори для протягування стрічки і для обертання блоку головок БВГ, що обертаються [4]. Вони і живляться імпульсною трифазною напругою, причому для цього розроблені спеціальні мікросхеми, наприклад, драйвер мотора БВГ XRA6459P1. Для потужніших моторів необхідно все-таки формувати напруги, які формою наближаються до синусоїдальним, т.к. напруги прямокутної форми можуть спричинити паразитні викиди напруги великої величини, які можуть призвести до пробою ізоляції. На рис.7 показано дворівневе наближення до синусоїдального сигналу.
При цьому сигнал утворюється підсумовуванням двох прямокутних послідовностей А1 і А2. Як видно з рис.7, для формування цих сигналів інтервал 360 ° необхідно розбивати вже на 12 частин. Тому однієї мікросхеми лічильника, як у рис.5, вже буде недостатньо. Вдвічі зросте кількість логічних елементів. Якщо формувач рис.5 можна зібрати на 3 інтегральних мікросхемах, то для дворівневого формувача їх потрібно вже 6. Окремо питання про драйвери. У попередньому варіанті драйвери працювали у ключовому режимі: транзистор був або замкнений, або відкритий до насичення. В цьому випадку нагрівання транзистора дуже малий і йому не потрібний радіатор. Розглянемо приклад. Напруга живлення 60 В, робочий струм у режимі насичення 10 А. Коли транзистор замкнений, він не гріється, у відкритому стані до насичення падіння напруги на ньому приблизно 0,1 В, отже, виділяється потужність 10х0,1=1 Вт, але тільки на напівперіоді, значить, середня потужність 0,5 Вт. Якщо перейдемо на лінійний режим роботи транзистора, потужність розсіювання різко зросте. Наприклад, там, де на рис.7 є половинки сигналу, падіння напруги на транзисторі складе 30 при струмі 5 А, тобто. потужність 150 Вт. З огляду на, що ця потужність виділяється на 1/6 періоду, отримаємо середню потужність 25 Вт, тобто. у 50 разів більше! Тепер доведеться ставити радіатори. Є можливість обійтися без радіаторів, якщо кожен драйвер скласти з двох паралельно включених транзисторів, один з них подавати сигнал А1 (рис.7), а на інший - А2. Транзистори, як і раніше, працюватимуть у ключовому режимі, але їх кількість зросте вдвічі. Для трьох-чотирьох і більше рівнів апроксимації синусоїдального сигналу складність апаратури зростатиме пропорційно квадрату числа рівнів. Тому такий шлях безперспективний. У професійній апаратурі синусоїдальний сигнал одержують способом, показаним на рис.8.
Тактовий сигнал надходить на лічильник, вихідний код якого є адресою постійного пристрою (ПЗУ), в якому записана таблиця синусів. Цифрові коди, пропорційні значенням поточного синуса, надходять на цифроаналоговий перетворювач (ЦАП), де перетворюються на синусоїдальні аналогові сигнали. Для розподілу їх по верхньому та нижньому драйверах використовується тригер та два ключі. У першому полупериоде синусоїдальний сигнал йде верхній драйвер, другого - нижній. Років 20 тому у нас серійно випускалася мікросхема К568РЕ1, у якій було записано таблицю синусів. Нині її вже не знайти. Тому розробнику доведеться складати самому таблицю прошивки ПЗП та програмувати мікросхему ПЗП, що, погодьтеся, не всім доступно. Є більш простий спосіб формувати напругу, близьку до синусоїдальної. Цей спосіб показано на рис.9. Якщо перемножити між собою лінійно наростаючий і лінійно падаючий сигнали, то вийде сигнал параболічної форми, дуже близький до синусоїдального.
Функціональна схема пристрою, що реалізує такий принцип, показано на рис.10.
Генератор подає тактові імпульси паралельно на два лічильники. Один рахує на підсумовування, інший - на віднімання. Коди лічильників узгоджені між собою завдяки тому, що сигнал нульового стану лічильника, що віднімає, є скиданням позитивного лічильника. Коди лічильників надходять на цифровий помножувач, і з нього - ЦАП. Система перемикання драйверів та сама, як і на рис.8. Але цю схему реалізувати простіше, ніж схему рис.8, тому що є готові мікросхеми помножувачів. Наприклад, у КМОП серіях мікросхема К561ІП5. Можна зробити по-іншому: на виходах лічильників поставити ЦАП та їх виходи підключити до аналогового помножувача, наприклад, К525ПС2. Побудувати якісний електропривод зі змінною частотою, як бачите, не так просто, як може здатися. література:
Автор: О.М. Портала
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Телефон MobileSafety з однією кнопкою ▪ Смартфони продаються краще за звичайні стільникові телефони ▪ Набір Nubia Z50S Pro Starlight Imaging Kit
▪ розділ сайту Основи безпечної життєдіяльності (ОБЖД). Добірка статей ▪ стаття На дні. Крилатий вислів ▪ стаття Що таке слюда? Детальна відповідь ▪ стаття Тракторист і чокерувальник на трелювання лісу. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Вулкан на столі. Хімічний досвід
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