Het is vrij moeilijk om frequentieomvormers met uw eigen handen te maken, aangezien u zeer goed thuis moet zijn in vermogenselektronica en halfgeleidertechnologie. Maar voordat u nadenkt over het ontwerpen van dit apparaat, moet u weten voor welke doeleinden ze worden gebruikt. U moet ook weten wat de belangrijkste componenten van deze elektronische systemen zijn.
Wat is een frequentieomvormer?
Iedereen weet dat er wisselstroom in het netwerk is en dat deze een bepaalde frequentie heeft. In Rusland is de standaard 50 Hertz. In sommige westerse landen is een iets andere standaard 60 Hertz. De werking van veel apparaten is afhankelijk van de frequentie van de stroom. Omvormers worden gebruikt om asynchrone motoren aan te drijven. Er zijn veel redenen om elektronische middelen te gebruiken. In de industrie zijn omvormers bijvoorbeeld wijdverbreid sinds hun gebruikstelt je in staat om enorme mechanismen kwijt te raken.
Meer in detail kun je de rotatiesnelheid van de riem op de transportband veranderen door een versnellingsbak te gebruiken, die is gebaseerd op een soort autoversnellingsbak. Bovendien kan het mechanisch (met meerdere versnellingen) of CVT zijn. Maar het is veel effectiever om de parameters van de stroom die de motor voedt te veranderen. Door aan de variabele weerstand te draaien, verandert de rotatiesnelheid van de transportband. Bovendien kan de frequentie binnen een groot bereik worden gewijzigd.
Welke andere kenmerken hebben frequentieomvormers?
Bovendien zorgen de instellingen van de omvormer ervoor dat de elektromotor gedurende enkele seconden geleidelijk aan snelheid wint. De tijd wordt door de gebruiker ingesteld via de functieprogrammering van de frequentieomvormer. Op dezelfde manier kunt u doen met de tijd van het stoppen van het anker van de motor. Dit vermindert de belasting van de schijf, wat direct van invloed is op de bron.
Bovendien is het gebruik van frequentieomvormers voor kleine bedrijven die niet in staat zijn om zelf te voorzien van een driefasig netwerk, maar daar wel behoefte aan hebben, een echt wondermiddel. Er zijn veel modellen van dergelijke apparaten die zijn aangesloten op een enkelfasig wisselstroomnetwerk en ze produceren er drie aan de uitgang. Daarom is het mogelijk om een elektromotor op een gewoon stopcontact aan te sluiten. En in dit geval zal het geen kracht verliezen, zijn werk zal correct zijn.
Power componenten van converters
Alle frequentieomvormers gebruiken krachtige IGBT- of MOSFET-transistoren. Ze zijn ideaal voor dit soort werk. Ze zijn in aparte modules gemonteerd. Deze installatiemethode kan de prestaties van een elektronisch apparaat verbeteren. Deze transistors werken in de sleutelmodus, de besturing wordt uitgevoerd met behulp van een microprocessorsysteem. Het feit is dat alle besturing laagstroom is, het schakelen van hoge spanningen is niet vereist. Daarom kan dit worden bereikt met behulp van de eenvoudigste microprocessor.
De meest gebruikte speciale assemblages van de IR2132- en IR2130-serie. Ze bestaan uit zes drivers die de toetsen bedienen. Drie worden gebruikt voor de onderkant en drie voor de bovenkant. Met deze montage kunt u een eenvoudige cascade van de frequentieomvormer realiseren. Bovendien heeft het verschillende beschermingsgraden. Bijvoorbeeld tegen kortsluiting en overbelasting. Meer gedetailleerde kenmerken van alle elementen zijn te vinden in de handleidingen. Maar alle krachtelementen hebben een enorm nadeel: de hoge kosten van producten.
Structuurschema van de omvormer
Elke frequentieomvormer voor een motor heeft drie hoofdblokken: een gelijkrichter, filters, een omvormer. Het blijkt dat de AC-spanning eerst wordt omgezet in DC en vervolgens wordt gefilterd. Na dit alles wordt het omgezet in een variabele. Maar er is een derde blok - microprocessorbesturing van de omvormer. En om precies te zijn, krachtige IGBT-transistoren. Als je ooit te maken hebt gehad metfrequentieomvormers, dan weet je dat ze op het frontpaneel verschillende programmeerknoppen hebben.
De gebruiksaanwijzing van de omvormer helpt u bij het instellen van alle functies. Dit is een zeer gecompliceerde zaak, aangezien er zelfs in het eenvoudigste apparaat nogal wat instellingen zijn. Naast het feit dat u met het elektronische apparaat de rotatiefrequentie van het motoranker kunt wijzigen, de acceleratie- en deceleratietijd kunt aanpassen, zijn er ook verschillende beschermingsniveaus. Overstroom bijvoorbeeld. In het geval dat een dergelijk apparaat wordt gebruikt, is het niet nodig om automatische schakelaars te installeren.
Gelijkrichtereenheid
Afhankelijk van het doel van de frequentieomvormer worden verschillende gelijkrichtertrappen gebruikt. En de voedingsoptie kan afkomstig zijn van een driefasig netwerk of van een enkelfasig netwerk. Maar aan de uitgang van de omvormer staat in ieder geval een driefasige wisselspanning. Maar om de stroom te beheersen, moet deze eerst worden gecorrigeerd. Het punt is dat het vrij moeilijk is om de variabele te regelen - het is noodzakelijk om grote reostaten te gebruiken, wat niet erg handig is. Bovendien is het nu de tijd van micro-elektronica en automatisering, het is niet alleen onredelijk om verouderde technologieën te gebruiken, maar ook erg onrendabel.
Een elektronisch apparaat bestaande uit zes halfgeleiderdiodes wordt gebruikt om een driefasige wisselstroom te corrigeren. Ze zijn ingeschakeld in een brugschakeling, het blijkt dat elk paar diodes dient om één fase te corrigeren. Er verschijnt een constante spanning aan de uitgang van de gelijkrichtereenheid, zijnde waarde is gelijk aan die welke naar de ingang stroomt. In dit stadium zijn alle transformaties voltooid, er wordt geen controle over dit blok uitgevoerd. In het geval dat stroom wordt geleverd door een enkelfasig netwerk, is een gelijkrichtertrap voldoende, zelfs vanaf een enkele diode. Maar het is efficiënter om een brugschakeling van vier te gebruiken.
Filterbox
Deze module wordt gebruikt voor het filteren van gelijkspanning. De eenvoudigste versie van het blok is een inductor die is opgenomen in de opening van de positieve schouder. Tussen de polen is een elektrolytische condensator aangesloten. Het heeft één functie: de variabele component verwijderen. Het punt is dat de gelijkrichter niet in staat is om rimpelingen volledig te verwijderen. Er blijft een kleine hoeveelheid wisselstroom over die tijdens bedrijf aanzienlijk geluid kan produceren.
Om het werkingsprincipe van het filterblok te overwegen, is het noodzakelijk om te analyseren door de elementen te vervangen. Bij gebruik in gelijkstroomomstandigheden wordt de inductantie vervangen door weerstand, de condensator wordt vervangen door een open circuit. Maar wanneer gevoed door wisselstroom, wordt de capaciteit vervangen door weerstand. Daarom verdwijnt de hele variabele component, omdat er in dit geval een kortsluiting optreedt. Om dit te begrijpen is vrij moeilijk, het is noodzakelijk om de theoretische grondslagen van elektrotechniek te begrijpen. Maar zonder dit kan geen 3-fasen frequentieomvormer worden gemaakt.
Omvormertrap
En hier begint het plezier - het gebruik van krachtige IGBT-transistors. Ze worden bestuurd door een microprocessorsysteem, vande kwaliteit van hun werking hangt af van de werking van de gehele frequentieomvormer. Een dergelijke spanningsomzetterschakeling wordt veel gebruikt. In feite kan met behulp van vermogenstransistors elke spanning worden omgekeerd. In totaal worden zes elementen gebruikt in het eenvoudigste circuit - twee voor elke fase. De frequentieomvormer produceert 220 volt op elke fase ten opzichte van nul.
Om het optreden van sperspanning te voorkomen, is het noodzakelijk om halfgeleiderdiodes te gebruiken. Ze zijn verbonden tussen de collector en de emitter van vermogenstransistoren. Het beheer wordt uitgevoerd bij de ingang van de basis. Zoals eerder vermeld, hebben doe-het-zelf-frequentieomvormers twee transistoren voor elke fase in de omvormercascade. Zet hun pn-overgangen in serie aan. De fase wordt verwijderd vanaf het middelpunt van elke schouder. Er zijn kant-en-klare modules te koop, ze hebben kabels voor het leveren van gelijkspanning, evenals drie contacten voor het verwijderen van driefasige wisselstroom. Daarnaast is er een connector voor het aansluiten van een microcontroller-besturingssysteem.
Microprocessorbesturing
Gebruikt om de snelheid van de motoras door de omvormer te wijzigen, kan de spanning, waarvan de standaardfrequentie 50 Hz is, over een breed bereik in amplitude worden gewijzigd. En meer specifiek, van nul tot de frequentie die de microprocessor kan bieden. De belangrijkste vereiste voor dit laatste is de mogelijkheid om meerdere apparaten aan te sluiten. Wanneer jeontwerp een omzetter, waarvan de spanning, waarvan de frequentie wordt veranderd door een variabele weerstand, door de processor moet worden geregeld. Het is zorgvuldig gekozen, het moet een voldoende aantal I / O-poorten hebben.
Je kunt het systeem een beetje ingewikkelder maken door een LCD-scherm op de microcontroller aan te sluiten. Hoge kleurweergave is niet vereist, monochroom is voldoende, zoals in eenvoudige rekenmachines. Knoppen voor programmering zijn ook verbonden met de input-output-poorten. Zo maak je een eenvoudige frequentieomvormer. De prijs van alle elementen zal niet meer zijn dan tweeduizend roebel. Maar de kosten van een omvormer met een vermogen van 200-750 watt variëren van 6500 tot 12000 roebel. Het hangt allemaal af van de fabrikant en de mogelijkheden van het apparaat.
Apparaatbehuizing
Doe-het-zelf frequentieomvormers moeten een betrouwbare behuizing hebben. Niet alleen gebruiksgemak hangt ervan af, maar ook efficiëntie. De basis is gemaakt van aluminium. De reden voor het gebruik van dit materiaal is de behoefte aan hoogwaardige koeling. Tijdens bedrijf wordt de IGBT-module erg heet en stijgt ook de temperatuur van de halfgeleiderdiodes. En het maakt helemaal niet uit of je een 380 of 220 Volt frequentieomvormer hebt.
De rest van het lichaam is gemaakt van plastic. Het is noodzakelijk dat alle voedingselementen hierdoor worden verborgen, zodat er tijdens bedrijf geen onbedoeld contact is met hoogspanningsklemmen. In het voorste gedeelte moet een gat worden gemaakt voor het LCD-scherm en de knoppen. afzonderlijk, ineen handige plaats, een variabele weerstand is geïnstalleerd. Bij het programmeren van de microcontroller moet er rekening mee worden gehouden dat deze weerstand de frequentie van de uitgangsstroom verandert.
Warmteuitwisseling van systeemelementen
Er moet speciale aandacht worden besteed aan warmteafvoer. Hoe krachtiger het apparaat dat wordt ontwikkeld, hoe betrouwbaarder het koelsysteem moet zijn. Zoals hierboven vermeld, moet de basis van aluminium zijn. Het circuit van de spanningsomvormer moet bescherming bieden tegen oververhitting. Hiervoor is het nodig om een gat in de behuizing te boren, hierin is een temperatuursensor gemonteerd. Van daaruit wordt het signaal via een bijpassend apparaat naar de microcontroller gevoerd. Als de maximale temperatuur wordt overschreden, moet de belasting worden losgekoppeld. Daarom wordt de vermogenstransistormodule uitgeschakeld.
Om de warmteafvoer te verbeteren, moeten ventilatoren worden gebruikt. Hun locatie moet zo worden gekozen dat de luchtstroom de radiatorvinnen van de behuizing koelt. Om de efficiëntie van het koelsysteem te verhogen, moet u koelpasta gebruiken. Het is redelijker om de ventilatoren in te schakelen op het moment dat het apparaat wordt gestart. Maar het is ook mogelijk om de regelaar te programmeren met behulp van een signaal van een temperatuursensor. Wanneer de temperatuur de helft bereikt van de temperatuur waarbij de nooduitschakeling van het apparaat plaatsvindt, worden de ventilatoren ingeschakeld.
Printplaat
Als printplaat kun je het beste kant-en-klare opties gebruiken. In de uitverkoop zijn er planken van verschillende afmetingen met gaten waaromheenkleine vertinde contacten. Ze worden in de volksmond "vissen" genoemd. Het enige dat het overwegen waard is, is de mogelijkheid om de processor en microschakelingen te vervangen. Hiervoor moet u connectoren gebruiken die op het bord zijn gesoldeerd. Doe-het-zelf frequentieomvormers kunnen het beste worden gemaakt met de verwachting dat elementen snel kunnen worden vervangen. De IC of controller wordt gewoon in deze socket gestoken, zoals een plug in een socket.
Conclusies
U kunt ook uw eigen frequentieomvormer maken. De prijs van analogen, zoals we ontdekten, is veel hoger. Al hebben ze natuurlijk meer kansen. Maar als je goed kijkt, blijkt dat er niet meer dan vijf functies daadwerkelijk worden gebruikt. Wanneer de aandrijving draait, is het noodzakelijk om de rotatiesnelheid te wijzigen en de acceleratie- en deceleratietijden aan te passen. Iets minder vaak worden de omgekeerde functie en het wijzigen van de maximaal toegestane stroom gebruikt.
