Область применения
Применения частотных преобразователей на насосных станциях
Использование частотных преобразователей достаточно популярное, благодаря результативности применения в различных сферах:
- насосы холодной и горячей воды,
- центрифуги различных типов,
- лифты,
- краны и эскалаторы,
- карбюраторные системы,
- управление лопастями вентилятора с эффектом ветряных мельниц,
- производство картона, плёнки,
- станки.
Список может быть дополнен не одним специализированным оборудованием.
На рисунке изображен пример применения одного частотного преобразователя и двух насосов для насосной станции.
Разрабатываем частотник. Часть первая, силовая часть. / Силовая электроника / Сообщество
- Экономия электроэнергии из-за возможности регулирования технологическими характеристиками. Например, скорость конвейера, давление насоса, скорость движения станка. Особенная экономия выходит при транспортировке жидкости. На смену задвижкам, клапанов, входных лопастей используется один ПЧ. Высокая цена оправдывает его пользу.
- Двигателю не грозит перегревание, замыкание, перебои в питании, перегрузка, проблемы с фазами.
- Пусковой момент работает с максимальной мощностью.
- Увеличивается эффективность работы карбюраторного двигателя и устройства в целом. Благодаря плавному впуску и такому же торможению.
- Если нагрузка увеличивается или уменьшается, стабилизируется скорость вращения.
Виды ПЧ
Виды частотников основаны на двух принципах управления ПЧ. Существует два классических принципа управления инверторами.
В основе регулирования лежит один закон, согласно принципу, которого изменяются параметры напряжения асинхронного двигателя. Это основной принцип управления, который зависит от изменения частоты и амплитуды питания.
Регулирование оборотов на валу является высокоточным и выполняется в широком масштабе. При измерении оборотов вала привод ускоряется, а моментом вращения можно управлять напрямую. Преобразователи векторного управления бывают двух систем: разомкнутый контур управляется без датчика и с обратной связью.
Использование бездатчиковой системы допустимо, когда изменение скорости равно не более 1:100, а точность управления вращением двигателя равна 0,5%. При уменьшении оборотов управление становиться неосуществимым, так как включается датчик обратной связи.
Самостоятельное изготовление прибора
Несмотря на множество агрегатов заводского производства, люди делают преобразователи частоты самостоятельно, благо на сегодняшний день все его компоненты можно купить в любом радиомагазине или заказать из Китая. Такой частотник обойдется вам значительно дешевле покупного, к тому же вы не будете сомневаться в качестве его сборки и надежности.
Делаем трехфазный преобразователь
Собранный частотник при подключении в однофазную сеть 220 В будет иметь на выходе три полноценные фазы 220 В, со сдвигом 120°, и мощность 3 КВт.
Так как частотный преобразователь состоит из частей, работающих как на высоком (силовая часть), так и на низком (управление) напряжении, то логично будет разбить его на три платы (основная плата, плата управления, и низковольтный блок питания для неё) для исключения возможности пробоя между дорожками с высоким и низким напряжением и выхода устройства из строя.
Для питания платы управления можно использовать любой блок питания на 24 В, с пульсациями не более 1 В в размахе, с задержкой прекращения подачи питания на 2−3 секунды с момента исчезновения питающего напряжения 220 В.
Обратите внимание, что номиналы и названия всех радиокомпонентов на схемах уже подписаны, так что собрать по ним работающее устройство может даже начинающий радиолюбитель.
Перед тем как приступить к сборке преобразователя, убедитесь:
- В наличии у вас всех необходимых компонентов;
- В правильности разводки платы;
- В наличии всех нужных отверстий для установки радиодеталей на плате;
- В том, что не забыли залить в микроконтроллер прошивку из этого архива:
Если вы все сделали правильно и ничего не забыли, можете приступать к сборке.
После сборки у вас получится что-то похожее:
Если проверка прошла успешно, то можете начинать изготавливать корпус и собирать в нем частотник. Не забудьте сделать в корпусе отверстия для притока холодного и оттока горячего воздуха от радиатора IGBT транзисторов.
Частотник для однофазного двигателя
В качестве мозга этого преобразователя мы будем использовать МК ATmega328 с загрузчиком ардуины. В принципе, это и есть Arduino, только без своей обвязки. Так что, если у вас в закромах завалялась ардуинка с таким микроконтроллером, можете смело выпаивать его и использовать для дела, предварительно залив на него скетч (прошивку) из этого архива:
К атмеге будет подключен драйвер IR2132, а уже к нему — мосфеты IRG4BC30, к которым мы подключим двигатель мощностью до 1 КВт включительно.
Схема частотного преобразователя для однофазного двигателя:
Также для питания ардуины (5в) и для питания силового реле (12в), нам понадобятся 2 стабилизатора. Вот их схемы:
Установка, подключение и настройка частотного преобразователя к электродвигателю
Как выбирать
Управление
Мощность
Сетевое напряжение
Диапазон частотной регулировки
Входы управления
Фактически, чем больше вводов, тем лучше, однако большое их количество не только делает сложной настройку прибора, но и повышает его стоимость.
Количество выходных сигналов
Дискретные выходы преобразователя необходимы для вывода сигналов, сообщающих о возникновении проблем, таких как, перегрев устройства, отклонение величины входного напряжения от нормы, авария, ошибка и т.п. Аналоговые выходы необходимы для передачи обратных связей в сложных системах. Принцип выбора тот же: ищите баланс между количеством сигналов и стоимость прибора.
Шина управления
В поиске подходящей шины управления поможет схема подключения преобразователя частоты – количество выходов и входов должно быть, как минимум, равным, но лучше купите шину с небольшим запасом – значительно облегчите себе дальнейшее усовершенствование устройства.
Перегрузочные способности
Настройка частотного преобразователя для электродвигателя
- сначала входной переменный ток синусоидального типа с напряжением 380 или 220 вольт проходит через диодный мост и выпрямляется;
- затем подается на группу конденсаторов для сглаживания и фильтрации;
- далее ток передается на управляющие микросхемы и мостовые ключи из IGBT (Биполярный транзистор с изолированным затвором, БТИЗ) транзисторов, формирующие из него трёхфазную широтно-импульсную последовательность с заданными параметрами;
- на выходе сформированные импульсы прямоугольной формы под влиянием индуктивности обмоток преобразуются в синусоидальное напряжение.
Самостоятельная сборка
Итак, давайте подробно рассмотрим, как собрать частотный преобразователь для асинхронного двигателя своими руками. Обратите внимание, что параметры домашней однофазной электросети позволяют использовать в данном случае двигатель с мощностью не больше 1 кВт.
- Для работы двигателя нам необходима схема подключения обмоток «треугольник». Для этого нужно выводы обмоток соединить между собой последовательно, соблюдая принцип «вывод одной обмотки к вводу другой».
Обратите внимание, что при использовании длинных проводов, на них необходимо надеть помехоподавляющие кольца.
Он позволяет регулировать вращение двигателя в диапазоне частоты 1:40.
