Frekans dönüştürücüleri kendim monte edebilir miyim? Frekans dönüştürücülerin çalışma prensibi ve bağlantı şeması

Frekans dönüştürücüler üretmek oldukça zor, çünkü güç elektroniği ve yarı iletken teknolojisini çok iyi anlamak gerekiyor. Ancak bu cihazı tasarlamayı düşünmeden önce, hangi amaca yönelik olduklarını bulmanız gerekir. Ayrıca, bu elektronik sistemlerin ana bileşenleri nelerdir bilmeniz gerekir.

Frekans dönüştürücü nedir?

Herkes şebekenin alternatif akıma sahip olduğunu bilir ve belli bir frekansı vardır. Rusya'da standart 50 Hertz'dir. Bazı Batılı ülkelerde biraz farklı bir standart 60 Hertz'dir. Birçok cihazın çalışması akımın frekansına bağlıdır. Dönüştürücüler asenkron motorları tedarik etmek için kullanılır . Elektronik araçlar kullanmanın birçok nedeni vardır. Örneğin, sektörde, invertör yaygın olarak kullanılmaktadır, çünkü bunların kullanımı devasa mekanizmalardan kurtulmayı mümkün kılmaktadır.

Daha detaylı olarak, o halde, konveyör üzerindeki kayışın dönüş hızını değiştirmek, aracın bir çeşit kutu hızına dayanan bir şanzıman kullanarak olabilir. Ve mekanik (birkaç vites kullanan) ve değişken olabilir. Ancak, motoru besleyen akımın parametrelerindeki değişim çok daha etkilidir. Konveyörün dönüş hızını değiştirmek için değişken direnci döndürün. Ve frekans geniş bir aralıkta değiştirilebilir.

Frekans dönüştürücülerin özellikleri nelerdir?

Buna ek olarak, invertör ayarları, elektrik motorunun birkaç saniye içinde kademeli olarak momentum kazanmasını sağlamaktadır. Zaman frekansı dönüştürücünün işlevlerini programlayarak kullanıcı tarafından ayarlanır. Benzer şekilde, motor armatürünün durma süresi ile de yapabilirsiniz. Bu, kaynağı doğrudan etkileyen sürücünün yükünü azaltmanıza olanak tanır.

Buna ek olarak, kendilerine üç fazlı bir ağ sunma yeteneğine sahip olmayan küçük işletmeler için, ancak bunun için ihtiyaç var, frekans dönüştürücülerin kullanımı gerçek anlamıyla her derde devi. Tek fazlı alternatif akım şebekesine bağlı bu tür cihazların birçok modeli vardır ve çıkışta üç adet üretilmektedir. Bu nedenle, elektrik motorunu normal soketten açmak mümkündür. Ve bu durumda, gücü kaybetmeyecek, çalışması doğru olacaktır.

Dönüştürücülerin güç komponentleri

Tüm frekans dönüştürücülerde güçlü IGBT'ler veya MOSFETler kullanılır. Bu tür işler için idealdirler. Ayrı modüllere monte edilmiştir. Böyle bir kurulum yöntemi, bir elektronik cihazın performansını artırabilir. Bu transistörler anahtar modunda çalışır, kontrol bir mikroişlemci sistemi kullanılarak yapılır. Gerçek şu ki, tüm kontrollerde düşük akım, yüksek gerilim anahtarlaması gerekli değildir. Bu nedenle, en basit mikroişlemcinin yardımıyla sağlanabilir.

En sık kullanılan IR2132 ve IR2130 özel montaj serileri. Bunlar, tuşları kontrol eden altı sürücüden oluşur. Üçü alttaki için, üçü üstteki için kullanılır. Böyle bir tertibat, bir frekans dönüştürücünün basit bir kadastrosunu gerçekleştirmeyi mümkün kılar. Buna ek olarak, birkaç derece koruma var. Örneğin, kısa devre ve aşırı yükten. Tüm öğelerin daha ayrıntılı özellikleri el kitaplarında bulunabilir. Ancak tüm güç hücrelerinin büyük bir dezavantajı vardır - yüksek maliyetli ürünler.

Dönüştürücünün blok diyagramı

Motor için kullanılan herhangi bir frekans dönüştürücüsü kompozisyonunda üç ana ünite vardır: doğrultucu, filtreler, invertör. Alternatif voltajın önce sabit bir voltaja dönüştürüldüğü, daha sonra filtrelendiği görülür. Bütün bunlardan sonra, değişkenle ters çevrilir. Fakat inverterin mikroişlemci kontrolü olan üçüncü bir ünite var. Ve daha kesin, güçlü IGBT transistörleri olmak için. Frekans bandıyla uğraşırsanız, ön panelden programlamaya yönelik birkaç düğme bulunduğunu biliyorsunuzdur.

Frekans dönüştürücünün talimatı size tüm fonksiyonların ayarlarını nasıl yapacağınızı söyleyecektir. Bu çok karmaşık bir konudur çünkü en basit cihazda bile pek çok ayar vardır. Buna ek olarak, elektronik cihaz, motorun dönüş hızını değiştirmenize, hızlanma ve yavaşlamanın süresini ayarlamanıza izin verir, birkaç koruma derecesi vardır. Örneğin, akımın aşılmasında. Böyle bir cihaz kullanılırsa, kesiciler takmaya gerek yoktur .

Doğrultucu bloğu

Frekans dönüştürücünün amacına bağlı olarak, farklı doğrultucu aşamaları kullanılır. Bir güç kaynağı varyantı, üç fazlı bir ağdan veya tek fazlı bir ağdan olabilir. Ancak inverterin çıkışında her durumda üç fazlı alternatif voltaj vardır. Ancak, mevcut kontrolü yürütmek için önce onu düzeltmek gerekir. Önemli olan, değişkenleri yönetmenin oldukça zor olmasıdır - çok uygun olmayan büyük reostaları kullanmanız gerekir. Dahası, artık kullanılmayan teknolojileri uygulamak için mikroelektronik ve otomasyon zamanı mantıksız değil, aynı zamanda çok kârsız.

Alternatif bir üç fazlı akımın düzeltilmesi için, altı yarı iletken diyoddan oluşan bir elektronik cihaz kullanılır. Bunlar köprü devresine dahil edilir, bu da her iki diyot çifti bir fazı düzleştirmeye yarar. Doğrultucu ünitesinin çıkışında sabit bir voltaj vardır, değeri girişe akıĢ olan değere eşittir. Bu aşamada, tüm dönüşümler tamamlanır, bu bloktan herhangi bir kontrol yapılmaz. Gücün tek fazlı bir ağdan sağlanması durumunda bir diyot da olsa bir doğrultucu kaskadı yeterlidir. Fakat dörtlü bir köprü devresi kullanmak daha etkilidir.

Filtre ünitesi

Bu modül, DC voltajı filtrelemek için kullanılır. Ünitenin en basit versiyonu artı kolun kırılmasına dahil edilen bir indüktördür. Kutuplar arasında elektrolitik bir kondansatör açılır. Değişken bileşenden kurtulmak için tek bir işlevi vardır. Mesele, redresörün pulsasyonlardan tamamen kurtulamamasıdır. Alternatif akımın küçük bir bileşeni kalır ve bu da işlem sırasında ciddi parazitler verebilir.

Filtre bloğunun ilkesini göz önünde bulundurmak için, elemanları değiştirerek bir analiz yapmak gereklidir. DC koşullarında çalıştırıldığında, endüktans bir dirençle değiştirilir , kondansatör devredeki bir kırılma ile değiştirilir. Ancak AC gücü uygulandığında, kapasitans dirençle değiştirilir. Dolayısıyla, bu durumda kısa devre meydana geldiğinden, değişken bileşen tümü kaybolur. Bunu anlamak zor, elektrik mühendisliğinin teorik temellerini bilmek gerekiyor. Fakat 3 faz frekans dönüştürücüsü olmadan bunu yapamazsınız.

İnverter kademeli

Ve burada en ilginç başlar - güçlü IGBT transistörlerin kullanımı. Bir mikroişlemci sistemi tarafından kontrol edilir, tüm frekans dönüştürücünün performansı, işlevlerinin kalitesine bağlıdır. Böyle bir gerilim dönüştürücü devresi yaygın olarak kullanılmaktadır. Aslında, güç transistörlerinin yardımıyla, herhangi bir gerilimi tersine çevirebilirsiniz. Toplamda, en basit düzende altı element kullanılır - her faz için iki adet. 220 volt frekans dönüştürücü, her fazda sıfıra karşı üretir.

Geriye doğru voltaj oluşumundan kurtulmak için yarı iletken diyotlar kullanılmalıdır. Güç transistörlerinin toplayıcı ve vericisi arasında geçiş yapıyorlar. Kontrol üssün girişinde yapılır. Daha önce de belirtildiği gibi frekans dönüştürücülerin kendileri tarafından üretilen frekans invertör kaskadında her faz için iki transistör bulunur. Pn-kavşaklarını seri olarak ekleyin. Her omzun orta evresi kaldırılır. Satışa hazır modüller var, üç fazlı alternatif akımın çıkarılması için DC voltaj sağlamak için terminallere ve üç kontağa sahip. Buna ek olarak, mikrodenetleyici kontrol sistemini bağlamak için bir konektör vardır.

Mikroişlemci kontrolü

Motor şaftı hız dönüştürücüsünü değiştirmek için varsayılan frekans 50 hertz olan voltaj genliği geniş bir aralıkta değiştirilebilir. Ve daha spesifik olarak, sıfırdan mikroişlemcinin sağlayabileceği frekansa. Son şart ana cihazdır - birkaç cihaz bağlamak mümkündür. Bir dönüştürücü tasarlarken, frekansı değişken dirençle değişen voltaj, işlemci tarafından kontrol edilmelidir. Dikkatlice seçilir, yeterli sayıda giriş çıkış portuna sahip olmalıdır.

Mikrodenetleyiciye bir LCD ekran bağlayarak sistemin biraz karmaşık hale getirilmesi mümkündür. Basit hesap makinelerinde olduğu gibi, yüksek renk sunumu, yeterince siyah beyaz gerektirmez. Programlama düğmeleri G / Ç bağlantı noktalarına da bağlanır. Böylece basit bir frekans dönüştürücüsü yapabilirsin. Bütün öğelerin fiyatı en fazla iki bin ruble olacaktır. Ancak, 200-750 watt'lık bir güce sahip bir invertörün maliyeti 6500 ila 12000 ruble aralığında değişir. Cihazın imalatçısına ve özelliklerine göre değişir.

Cihaz için gövde

Frekans dönüştürücülerin kendileri tarafından üretilen güvenilir bir gövde olması gerekir. Bu, kullanım kolaylığına değil, aynı zamanda verimliliğe de bağlıdır. Taban alüminyumdan yapılmıştır. Bu malzemeyi kullanmanın nedeni, yüksek kaliteli soğutmanın gerekliliğidir. Çalışma sırasında, IGBT modülü çok ısınır ve yarıiletken diyotlar için sıcaklık da artar. Ve frekans dönüştürücünün 380 veya 220 volt olmasının önemi yok.

Vücudun geri kalan kısmı plastikten yapılmıştır. Tüm güç elemanlarının gizlenmesi gereklidir, böylece çalışma sırasında yüksek voltajlı terminallerin kaza ile teması olmaz. Ön kısımda LCD ekran ve düğmeler için bir delik açılması gerekiyor. Ayrıca, uygun bir yerde, değişken bir direnç takılmıştır. Mikrodenetleyici programlanırken, bu direncin çıkış akımının frekansını değiştirdiğini göz önüne almak gerekir.

Sistemin ısı değişim elemanları

Isı giderimine özel dikkat gösterilmelidir. Cihaz geliştirilince, soğutma sistemi o kadar güvenilir olur. Yukarıda belirtildiği gibi, alt tabaka alüminyumdan yapılmalıdır. Voltaj konvertörünün devresi, aşırı ısınmaya karşı koruma sağlamalıdır. Bu amaçla, gövdeye bir delik açılması gerekmekte, içine bir sıcaklık sensörü takılmaktadır. Bununla birlikte, sinyal eşleştirme cihazından mikro denetleyiciye beslenir. Maksimum sıcaklık aşılırsa, yük ayrılmalıdır. Sonuç olarak, güç transistör modülü kapanır.

Isı transferini iyileştirmek için fanlar kullanılmalıdır. Konumları, hava akışının vücut ısı emicisinin kanatlarını soğutması için seçilmelidir. Soğutma sisteminin verimliliğini artırmak için termal macunun kullanılması gerekir. Cihaz başlatıldığında fanları çalıştırmak daha makul olur. Ancak, sıcaklık sensöründen gelen bir sinyali kullanarak denetleyiciyi programlamak da mümkündür. Sıcaklık, cihazın yanlışlıkla kapanma sıcaklığının yarısına ulaştığında fanlar açılır.

Montaj plakası

Bir devre kartı olarak hazır seçenekler kullanmak en iyisidir. Satışta, etrafında küçük kalaylı kontak bulunan delikli farklı boyutlarda levhalar var. Ortak konuşmada buna "balık" denir. Dikkate alınması gereken tek şey, işlemci ve cips değiştirme olasılığı. Bu amaçla, karta lehimlenmiş konektörler kullanmanız gerekir. Frekans dönüştürücüleri kendi elleriyle en iyi üretmek için elemanların hızlı bir şekilde hesaplanmasıyla hesaplanır. Bir fişe veya denetleyiciye bu konektöre basitçe monte edilir, bir prize bir fiş gibi.

bulgular

Frekans dönüştürücüyü kendiniz de üretebilirsiniz. Analogların fiyatı, bulduğumuz gibi çok daha yüksek. Elbette ki daha fazla fırsatları var. Fakat pratikte, yakından bakarsanız, aslında sadece beş fonksiyonun kullanıldığı anlaşılıyor. Sürücü çalışırken, dönüş hızını değiştirmek ve ayrıca hızlanma ve yavaşlama süresini ayarlamak gerekir. Ters fonksiyon daha az kullanılır ve maksimum izin verilen akım değişir.