Da questo articolo imparerai cos'è un convertitore di frequenza per un motore elettrico, considererai il suo circuito, il principio di funzionamento e imparerai anche le impostazioni dei progetti industriali. L'obiettivo principale sarà quello di realizzare un convertitore di frequenza con le tue mani. Naturalmente, per questo dovrai avere almeno un'idea generale della tecnologia dei conduttori. È necessario iniziare con lo scopo per cui vengono utilizzati i convertitori di frequenza.
Quando si presenta la necessità dell'IF
I moderni convertitori di frequenza sono dispositivi high-tech costituiti da elementi basati su semiconduttori. Inoltre, è presente un sistema di controllo elettronico basato su un microcontrollore. Con il suo aiuto, vengono controllati tutti i parametri più importanti del motore elettrico. In particolare, con l'ausilio di un convertitore di frequenza, è possibile modificare la velocità di rotazione del motore elettrico. C'è un'idea per l'acquisto di un convertitore di frequenzamotore elettrico. Il prezzo di un tale dispositivo per motori con una potenza di 0,75 kW sarà di circa 5-7 mila rubli.
Vale la pena notare che puoi cambiare la velocità di rotazione utilizzando un cambio costruito sulla base di un variatore, o un tipo di ingranaggio. Ma tali disegni sono molto grandi, non è sempre possibile usarli. Inoltre, tali meccanismi devono essere sottoposti a manutenzione in modo tempestivo e la loro affidabilità è estremamente bassa. L'uso di un convertitore di frequenza consente di ridurre i costi di manutenzione di un azionamento elettrico, oltre ad aumentarne le capacità.
I componenti principali del convertitore di frequenza
Ogni convertitore di frequenza è costituito da quattro moduli principali:
- Unità raddrizzatore.
- Dispositivi di filtraggio CC.
- Assemblaggio inverter.
- Sistema di controllo a microprocessore.
Tutti sono interconnessi e l'unità di controllo controlla il funzionamento dello stadio di uscita - l'inverter. È con il suo aiuto che le caratteristiche di uscita della corrente alternata vengono modificate.
Sarà descritto in dettaglio di seguito, viene fornito un diagramma. Il convertitore di frequenza per il motore elettrico ha molte altre caratteristiche. Va notato che il dispositivo include diversi livelli di protezione, anch'essi controllati da un dispositivo a microcontrollore. In particolare viene effettuato il controllo della temperatura degli elementi semiconduttori di potenza. Inoltre, vi è una funzione di protezione contro il cortocircuito e la sovracorrente. FrequenzaIl convertitore deve essere collegato alla rete di alimentazione tramite dispositivi di protezione. Non è necessario uno starter magnetico.
Radrizzatore convertitore di frequenza
Questo è il primo modulo in assoluto attraverso il quale scorre la corrente. Con il suo aiuto, la corrente alternata viene rettificata, convertita in corrente continua. Ciò accade a causa dell'uso di elementi come diodi a semiconduttore. Ma ora vale la pena menzionare una piccola caratteristica. Sai che la maggior parte dei motori a induzione sono alimentati da una rete CA trifase. Ma questo non è disponibile ovunque. Certo, le grandi imprese ce l'hanno, ma è usato raramente nella vita di tutti i giorni, poiché è più facile condurne una monofase. Sì, e tenendo conto dell'elettricità, le cose sono più facili.
E i convertitori di frequenza possono essere alimentati sia da una rete trifase che da una monofase. Qual è la differenza? Ed è insignificante, nel design vengono utilizzati vari tipi di raddrizzatori. Se stiamo parlando di un convertitore di frequenza monofase per un motore elettrico, è necessario utilizzare un circuito su quattro diodi a semiconduttore collegati a ponte. Ma se è necessaria l'alimentazione da una rete trifase, è necessario scegliere un circuito diverso, composto da sei diodi a semiconduttore. Due elementi in ogni braccio, di conseguenza otterrai una rettifica AC. L'output mostrerà più e meno.
Filtraggio della tensione CC
In uscitaraddrizzatore, hai una tensione costante, ma ha grandi ondulazioni, la componente variabile scivola ancora. Per appianare tutte queste "rugosità" della corrente, dovrai utilizzare almeno due elementi: un induttore e un condensatore elettrolitico. Ma tutto dovrebbe essere raccontato in modo più dettagliato.
L'induttore ha un gran numero di giri, ha una certa reattanza, che ti permette di attenuare leggermente l'ondulazione della corrente che lo attraversa. Il secondo elemento è un condensatore collegato tra due poli. Ha delle proprietà davvero interessanti. Quando scorre una corrente continua, secondo la legge di Kirchhoff, deve essere sostituita da un'interruzione, cioè non c'è, per così dire, nulla tra più e meno. Ma quando scorre una corrente alternata, è un conduttore, un pezzo di filo senza resistenza. Come accennato in precedenza, la corrente continua scorre, ma contiene una piccola percentuale di corrente alternata. E si chiude, per cui scompare semplicemente.
Modulo inverter
L'assemblaggio dell'inverter è, per essere precisi, il più importante dell'intero progetto. Serve per modificare i parametri della corrente di uscita. In particolare, la sua frequenza, tensione, ecc. L'inverter è costituito da sei transistor controllati. Per ogni fase, due elementi semiconduttori. Vale la pena notare che nello stadio inverter vengono utilizzati moderni assemblaggi di transistor IGBT. Anche fatto in casa, anche il convertitore di frequenza Delta, il più economico e conveniente oggi, è composto dagli stessi nodi. Le possibilità sono solo diverse.
Hanno tre ingressi, lo stesso numero di uscite e sei punti di connessione al dispositivo di controllo. Va notato che nella produzione indipendente di un convertitore di frequenza, è necessario selezionare un gruppo in base alla potenza. Pertanto, è necessario decidere immediatamente quale tipo di motore verrà collegato al convertitore di frequenza.
Sistema di controllo a microprocessore
Con l'autoproduzione, è improbabile che sia possibile ottenere gli stessi parametri dei progetti industriali. La ragione di ciò non risiede affatto nel fatto che gli assemblaggi fabbricati di transistor di potenza sono inefficienti. Il fatto è che a casa è abbastanza difficile realizzare un modulo di controllo. Naturalmente, non si tratta di saldare elementi, ma di programmare un dispositivo a microcontrollore. L'opzione più semplice è realizzare un'unità di controllo con la quale è possibile regolare la velocità di rotazione, la retromarcia, la corrente e la protezione da surriscaldamento.
Per modificare la velocità di rotazione, è necessario utilizzare una resistenza variabile, che è collegata alla porta di ingresso del microcontrollore. Questo è un dispositivo master che invia un segnale al microcircuito. Quest'ultimo analizza il livello di variazione di tensione rispetto al riferimento, che è 5 V. Il sistema di controllo funziona secondo un certo algoritmo, che viene scritto prima della programmazione. Rigorosamente secondo esso, si svolge il lavoro del sistema a microprocessore. Moduli di controllo aziendali molto popolariSiemens. Il convertitore di frequenza di questo produttore ha un'elevata affidabilità, può essere utilizzato in qualsiasi tipo di azionamento elettrico.
Come impostare il convertitore di frequenza
Oggi ci sono molti produttori di questo dispositivo. Ma l'algoritmo di ottimizzazione è quasi lo stesso per tutti. Naturalmente, non funzionerà per sintonizzare il convertitore di frequenza senza una certa conoscenza. Devi avere due cose: esperienza nella regolazione e un manuale operativo. Quest'ultimo ha un'appendice che descrive tutte le funzioni programmabili. Di solito ci sono diversi pulsanti sulla custodia del convertitore di frequenza. Devono essere presenti almeno quattro pezzi. Due servono per passare da una funzione all' altra, con l'aiuto delle altre si selezionano i parametri o si cancellano i dati inseriti. Per passare alla modalità di programmazione, è necessario premere un pulsante specifico.
Ogni modello di convertitore di frequenza ha il proprio algoritmo per accedere alla modalità di programmazione. Pertanto, è impossibile fare a meno del manuale di istruzioni. Vale anche la pena notare che le funzioni sono suddivise in diversi sottogruppi. Ed è facile perdersi in loro. Cerca di non modificare quelle impostazioni che il produttore non consiglia di toccare. Queste impostazioni dovrebbero essere modificate solo in casi eccezionali. Quando si seleziona una funzione di programmazione, sul display viene visualizzata la sua designazione alfanumerica. Man mano che acquisirai esperienza, la regolazione del convertitore di frequenza ti sembrerà molto semplice.
Conclusioni
Quandofunzionamento, manutenzione o fabbricazione del convertitore di frequenza, devono essere osservate tutte le precauzioni di sicurezza. Ricorda che il design del dispositivo contiene condensatori elettrolitici che mantengono la loro carica anche dopo la disconnessione dalla rete CA. Pertanto, prima dello smontaggio, è necessario attendere lo scarico. Si noti che ci sono elementi nella progettazione dei convertitori di frequenza che temono l'elettricità statica. Ciò vale in particolare per il sistema di controllo a microprocessore. Pertanto, la saldatura deve essere eseguita con tutte le precauzioni.
