V tomto príspevku diskutujeme o vytvorení jednoduchého obvodu regulátora otáčok indukčného motora s 3 fázami, ktorý je možné použiť aj pre jednofázový indukčný motor alebo doslova pre akýkoľvek typ striedavého motora.
Pokiaľ ide o riadenie rýchlosti indukčných motorov , zvyčajne sa používajú maticové prevodníky, ktoré zahŕňajú mnoho zložitých stupňov, ako sú LC filtre, obojsmerné polia prepínačov (pomocou IGBT) atď.
To všetko sa používa na konečné dosiahnutie sekaného striedavého signálu, ktorého pracovný cyklus je možné upraviť pomocou zložitého obvodu mikrokontroléra, čím sa nakoniec zabezpečí požadované riadenie otáčok motora.
Môžeme však experimentovať a pokúsiť sa dosiahnuť 3-fázové riadenie otáčok indukčného motora pomocou oveľa jednoduchšej koncepcie pomocou pokročilých integrovaných obvodov optického väzbového člena detektora prechodu nuly, výkonového triaku a obvodu PWM.
Používanie optického spojovacieho modulu nulového prechodu
Vďaka sérii optočlenov MOC, vďaka ktorej sú riadiace obvody triaku mimoriadne bezpečné a ľahko konfigurovateľné a umožňujú bezproblémovú integráciu PWM pre zamýšľané ovládače.
V jednom zo svojich predchádzajúcich príspevkov som hovoril o jednoduchom Obvod ovládača motora s mäkkým štartom PWM ktorá implementovala MOC3063 IC na zabezpečenie efektívneho pozvoľného rozbehu pripojeného motora.
Aj tu používame identickú metódu na vynútenie navrhovaného obvodu regulátora otáčok indukčného motora s 3 fázami, nasledujúci obrázok ukazuje, ako je to možné:
Na obrázku vidíme tri identické optočlenné stupne MOC konfigurované v ich štandardnom režime triakového regulátora a vstupná strana integrovaná s jednoduchý obvod IC 555 PWM .
3 obvody MOC sú nakonfigurované na prácu s trojfázovým striedavým vstupom a na ich dodanie do pripojeného indukčného motora.
Vstup PWM na izolovanej kontrolnej strane LED opta určuje rezací pomer trojfázového striedavého vstupu, ktorý je spracovávaný MOC ICS.
Používanie radiča IC 555 PWM (prepínanie nulového napätia)
To znamená, že úpravou PWM banka spojená s 555 IC je možné efektívne riadiť rýchlosť indukčného motora.
Výstup na svojom kolíku č. 3 prichádza s meniacim sa pracovným cyklom, ktorý následne zodpovedajúcim spôsobom spína výstupné triaky, čo vedie k zvýšeniu hodnoty AC RMS alebo k jej zníženiu.
Zvyšovanie RMS prostredníctvom širších PWM umožňuje dosiahnuť vyššiu rýchlosť na motore, zatiaľ čo zníženie AC RMS cez užšie PWM vyvoláva opačný efekt, to znamená, že spôsobuje proporcionálne spomalenie motora.
Vyššie uvedené funkcie sú implementované s veľkou presnosťou a bezpečnosťou, pretože integrovaným obvodom je priradených veľa interných sofistikovaných funkcií, špeciálne určených pre hnacie triaky a ťažké indukčné záťaže ako sú indukčné motory, solenoidy, ventily, stýkače, polovodičové relé atď.
IC tiež zaisťuje perfektne izolovanú prevádzku pre DC stupeň, čo umožňuje užívateľovi vykonať úpravy bez obáv z úrazu elektrickým prúdom.
Tento princíp je možné efektívne využiť aj na riadenie jednofázových otáčok motora použitím jedného MOC IC namiesto 3.
Dizajn je v skutočnosti založený na časovo proporcionálny triakový pohon teória. Horný obvod IC555 PWM môže byť nastavený tak, aby produkoval 50% pracovný cyklus pri oveľa vyššej frekvencii, zatiaľ čo dolný obvod PWM môže byť použitý na implementáciu činnosti regulácie otáčok indukčného motora prostredníctvom úprav súvisiaceho hrnca.
Odporúča sa, aby táto IC 555 mala relatívne nižšiu frekvenciu ako horný obvod IC 555. To sa dá dosiahnuť zvýšením kondenzátora č. 6/2 na približne 100 nF.
POZNÁMKA: PRIDANIE VHODNÝCH INDUKTOROV V SÉRII S FÁZOVÝMI DRÔTAMI MÔŽE DRASTICKY ZLEPŠIŤ VÝKON RIADENIA RÝCHLOSTI SYSTÉMU.
Predpokladaný priebeh a fázové riadenie pomocou vyššie uvedeného konceptu:
Vyššie vysvetlený spôsob riadenia 3-fázového indukčného motora je v skutočnosti dosť surový, pretože má žiadne riadenie V / Hz .
Jednoducho využíva zapínanie a vypínanie siete rôznymi rýchlosťami, aby produkoval priemerný výkon pre motor a riadil rýchlosť zmenou tohto priemerného striedavého prúdu do motora.
Predstavte si, že motor zapnete / vypnete manuálne 40-krát alebo 50-krát za minútu. To by viedlo k tomu, že váš motor spomalí na určitú relatívnu priemernú hodnotu, napriek tomu sa bude pohybovať nepretržite. Vyššie uvedený princíp funguje rovnako.
Technickejší prístup je navrhnúť obvod, ktorý zaisťuje správnu reguláciu pomeru V / Hz a automaticky ho upravuje v závislosti na rýchlosti sklzu alebo kolísaní napätia.
Na tento účel v zásade používame nasledujúce fázy:
- Obvod ovládača H-Bridge alebo Full Bridge IGBT
- Stupeň 3-fázového generátora na napájanie celého mostného obvodu
- V / Hz PWM procesor
Použitie riadiaceho obvodu IGBT s úplným mostom
Ak sa vám zdá, že vám procedúry nastavenia vyššie uvedeného návrhu triaku prekážajú, môžete vyskúšať nasledujúce riadenie rýchlosti indukčného motora založené na celom moste:
Obvod zobrazený na vyššie uvedenom obrázku využíva ovládač jedného mostíka s úplným mostom IC IRS2330 (najnovšia verzia je 6EDL04I06NT), ktorá má všetky funkcie zabudované tak, aby zaručovala bezpečnú a dokonalú prevádzku trojfázového motora.
IC potrebuje iba synchronizovaný 3fázový logický vstup cez svoje piny HIN / LIN na vygenerovanie požadovaného 3fázového oscilačného výstupu, ktorý sa nakoniec použije na prevádzku siete IGBT s úplným mostom a pripojeného 3fázového motora.
The riadenie rýchlosti vstrekovania PWM je implementovaný prostredníctvom 3 samostatných stupňov polovičného mostíka NPN / PNP ovládačov, riadených napájaním SPWM z generátora IC 555 PWM, ako je vidieť v našich predchádzajúcich návrhoch. Táto úroveň PWM sa môže nakoniec použiť na riadenie rýchlosti indukčného motora.
Predtým, ako sa naučíme skutočnú metódu riadenia rýchlosti pre indukčný motor, poďme najskôr pochopiť, ako je to automatické Ovládanie V / Hz je možné dosiahnuť pomocou niekoľkých obvodov IC 555, ako je uvedené nižšie
Automatický obvod procesora PWM V / Hz (uzavretá slučka)
V predchádzajúcich častiach sme sa naučili návrhy, ktoré pomôžu indukčnému motoru pohybovať sa rýchlosťou, ktorú určuje výrobca, ale nebude sa upravovať podľa konštantného pomeru V / Hz, pokiaľ nie je s procesorom H integrovaný nasledujúci procesor PWM. -Mostový vstup PWM.
Vyššie uvedený obvod je jednoduchý PWM generátor využívajúci pár IC 555 . IC1 generuje PWM frekvenciu, ktorá sa pomocou R4 / C3 prevádza na trojuholníkové vlny na kolíku # 6 IC2.
Tieto trojuholníkové vlny sa porovnávajú so sínusovým vlnením na kolíku č. 5 IC2. Tieto zvlnenie vzorky sa získa usmernením trojfázovej striedavej siete na zvlnenie 12V AC a na požadované spracovanie sa privedie na pin # 5 IC2.
Porovnaním týchto dvoch tvarov vlny je správne dimenzovaný Generuje sa SPWM na pin č. 3 IC2, ktorý sa stáva hnacím PWM pre sieť H-bridge.
Ako funguje obvod V / Hz
Keď je napájanie ZAPNUTÉ, kondenzátor na kolíku # 5 začína vykresľovaním nulového napätia na kolíku # 5, čo spôsobuje najnižšiu hodnotu SPWM pre Obvod H-mosta , čo zase umožňuje štartovanie indukčného motora s pomalým pozvoľným pozvoľným rozbehom.
Keď sa tento kondenzátor nabíja, potenciál na kolíku # 5 stúpa, čo proporcionálne zvyšuje SPWM a umožňuje motoru postupne získavať rýchlosť.
Vidíme tiež obvod spätnej väzby otáčkomera, ktorý je tiež integrovaný s pinom # 5 na IC2.
Toto tachometer monitoruje rýchlosť rotora alebo rýchlosť sklzu a na kolíku č. 5 IC2 vytvára ďalšie napätie.
Teraz, keď sa rýchlosť motora zvyšuje, rýchlosť šmyku sa pokúša synchronizovať s frekvenciou statora a v procese začne získavať rýchlosť.
Toto zvýšenie indukčného sklzu zvyšuje úmerne napätie tachometra, čo následne spôsobí zvýšenie IC2 Výstup SPWM a to zase ďalej zvyšuje rýchlosť motora.
Vyššie uvedená úprava sa snaží udržiavať pomer V / Hz na dosť konštantnej úrovni až do chvíle, keď SPWM z IC2 nie je schopný ďalej zvyšovať.
V tomto bode sa rýchlosť sklzu a rýchlosť statora dostanú do ustáleného stavu, ktorý sa udržiava, kým sa nezmení vstupné napätie alebo rýchlosť sklzu (v dôsledku zaťaženia). V prípade, že dôjde k ich zmene, procesorový obvod V / Hz opäť začne pracovať a začne upravovať pomer pre udržanie optimálnej odozvy rýchlosti indukčného motora.
Otáčkomer
The Obvod tachometra môžu byť tiež lacno vyrobené pomocou nasledujúceho jednoduchého obvodu a integrované s vyššie vysvetlenými fázami obvodu:
Ako implementovať riadenie rýchlosti
V predchádzajúcich odsekoch sme pochopili proces automatickej regulácie, ktorý je možné dosiahnuť integráciou a spätná väzba tachometra do obvodu automatickej regulácie SPWM.
Teraz sa naučíme, ako je možné riadiť rýchlosť indukčného motora zmenou frekvencie, čo nakoniec prinúti SPWM klesať a udržiavať správny pomer V / Hz.
Nasledujúci diagram vysvetľuje stupeň regulácie rýchlosti:
Tu môžeme vidieť trojfázový generátorový obvod využívajúci IC 4035, ktorého frekvencia fázového posuvu sa môže meniť zmenou hodinového vstupu na jeho kolíku # 6.
3fázové signály sú aplikované cez brány 4049 IC na výrobu požadovaných zdrojov HIN, LIN pre sieť vodičov s úplným mostom.
To znamená, že vhodnou zmenou taktovacej frekvencie IC 4035 môžeme efektívne zmeniť prevádzkovú 3-fázovú frekvenciu indukčného motora.
Toto je implementované prostredníctvom jednoduchého astabilného obvodu IC 555, ktorý napája nastaviteľnú frekvenciu na kolíku č. 6 IC 4035 a umožňuje prispôsobenie frekvencie cez pripojený 100K pot. Kondenzátor C je potrebné vypočítať tak, aby nastaviteľný frekvenčný rozsah zodpovedal správnej špecifikácii pripojeného indukčného motora.
Keď sa frekvenčný menič zmení, zmení sa aj efektívna frekvencia indukčného motora, čo zodpovedajúcim spôsobom zmení rýchlosť motora.
Napríklad keď je znížená frekvencia, spôsobí to zníženie otáčok motora, čo následne spôsobí, že výstup otáčkomera úmerne zníži napätie.
Toto proporcionálne zníženie výkonu tachometra núti SPWM zúžiť sa a tým úmerne sťahuje výstup napätia do motora.
Táto činnosť zase zaisťuje udržanie pomeru V / Hz pri súčasnom riadení otáčok indukčného motora pomocou riadenia frekvencie.
Upozornenie: Vyššie uvedený koncept je navrhnutý iba na základe teoretických predpokladov. Postupujte však opatrne.
Ak máte ďalšie pochybnosti týkajúce sa tohto návrhu trojfázového regulátora otáčok indukčného motora, môžete ich uverejniť vo svojich komentároch.
Dvojica: Ako navrhnúť obvod zdroja nepretržitého napájania (UPS) Ďalej: Zapnutie / vypnutie dvoch alternatívnych zaťažení pomocou IC 555
