Ebben a bejegyzésben egy egyszerű, háromfázisú indukciós motor fordulatszám-szabályozó áramkörének elkészítését tárgyaljuk, amely egyfázisú indukciós motorra vagy szó szerint bármilyen típusú váltóáramú motorra is alkalmazható.
Amikor arra kerül sor az indukciós motorok fordulatszámának szabályozása , általában mátrix konvertereket alkalmaznak, amelyek sok összetett fázist tartalmaznak, például LC szűrőket, kétirányú kapcsoló tömböket (IGBT-ket használva) stb.
Mindezeket arra használjuk, hogy végső soron egy olyan aprított váltakozó áramú jelet érjünk el, amelynek működési ciklusát egy komplex mikrovezérlő áramkör segítségével állíthatjuk be, végül biztosítva a szükséges motorfordulatszám-szabályozást.
Kísérletezhetünk és megpróbálhatunk egy 3 fázisú indukciós motor fordulatszám-szabályozását megvalósítani egy sokkal egyszerűbb koncepción keresztül, a fejlett nulla kereszteződésű detektor opto csatoló IC-k, egy triac és egy PWM áramkör segítségével.
Zero Crossing Detector Opto Coupler használata
Hála az MOC optocsatolók sorozatának, amely a triac vezérlő áramköröket rendkívül biztonságossá és könnyen konfigurálhatóvá tette, és zavartalan PWM integrációt tett lehetővé a tervezett vezérlők számára.
Az egyik korábbi bejegyzésemben egy egyszerűt tárgyaltam PWM lágyindító motorvezérlő áramkör amely a csatlakoztatott motor hatékony lágyindításának biztosítása érdekében valósította meg a MOC3063 IC-t.
Itt is azonos módszert alkalmazunk a javasolt háromfázisú indukciós motor fordulatszám-szabályozó áramkörének végrehajtására, a következő kép megmutatja, hogyan lehet ezt megtenni:
Az ábrán három egyforma MOC opto csatoló fokozatot láthatunk konfigurálva a normál triac szabályozó módban, és a bemeneti oldalt egy egyszerű IC 555 PWM áramkör .
A 3 MOC áramkör úgy van konfigurálva, hogy a háromfázisú váltakozó áramú bemenetet kezelje, és ugyanezt eljuttassa a csatlakoztatott indukciós motorhoz.
Az opto szigetelt LED vezérlő oldalán lévő PWM bemenet határozza meg a 3 fázisú AC bemenet aprítási arányát, amelyet a MOC ICS feldolgoz.
IC 555 PWM vezérlő használata (nulla feszültség kapcsolás)
Ez azt jelenti, hogy a Az 555 IC-hez társított PWM pot hatékonyan szabályozható az indukciós motor fordulatszáma.
A kimenet a 3. lábán változó munkaciklussal rendelkezik, amely viszont ennek megfelelően kapcsolja a kimeneti triacsokat, ami vagy megnöveli az AC RMS értéket, vagy csökkenti azt.
Az RMS növelése szélesebb PWM-ek révén nagyobb sebesség elérését teszi lehetővé a motoron, míg az AC RMS csökkentése szűkebb PWM-ekkel ellentétes hatást eredményez, vagyis a motor arányos lassulását okozza.
A fenti jellemzők nagy pontossággal és biztonsággal valósulnak meg, mivel az IC-k sok belső kifinomult funkcióval vannak ellátva, amelyeket kifejezetten a triacok és nehéz induktív terhelések vezetése például indukciós motorok, mágnesszelepek, szelepek, kontaktorok, szilárdtest relék stb.
Az IC tökéletesen izolált működést biztosít a DC szakasz számára is, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy az áramütéstől való félelem nélkül végezze el a beállításokat.
Az elv hatékonyan alkalmazható az egyfázisú motor fordulatszámának szabályozására is, ha 3 helyett egyetlen MOC IC-t alkalmazunk.
A tervezés valójában ezen alapul időarányos triac meghajtó elmélet. A felső IC555 PWM áramkör úgy állítható be, hogy 50% -os munkaciklust eredményezzen sokkal nagyobb frekvencián, míg az alsó PWM áramkört felhasználhatjuk az indukciós motor fordulatszám-szabályozási műveletének végrehajtására a hozzá tartozó pot beállításain keresztül.
Ennek az 555 IC-nek ajánlott viszonylag alacsonyabb frekvenciája, mint a felső IC 555 áramkörének. Ezt úgy tehetjük meg, hogy a 6-os tűs kondenzátort 100 nF körülire növeljük.
MEGJEGYZÉS: A FÁZISHÁLÓZATOKKAL FOLYTATOTT MEGFELELŐ INDUKTOROK HOZZÁADÁSA drasztikusan javíthatja a rendszer sebességszabályozásának teljesítményét.
Feltételezett hullámforma és fázisszabályozás a fenti koncepció alkalmazásával:
A fent ismertetett háromfázisú indukciós motor vezérlésének módja valójában meglehetősen durva, mivel van nincs V / Hz vezérlés .
Egyszerűen a hálózati áramellátást különböző sebességgel kapcsolja be / ki, hogy átlagos teljesítményt nyújtson a motor számára, és a motor ezen átlagos váltakozó áramának megváltoztatásával szabályozza a sebességet.
Képzelje el, ha 40-szer vagy 50-szer manuálisan kapcsolja be / be a motort. Ez azt eredményezné, hogy motorja valamilyen relatív átlagértékre lelassul, ugyanakkor folyamatosan mozog. A fenti elv ugyanúgy működik.
Technikusabb megközelítés egy áramkör megtervezése, amely biztosítja a V / Hz arány megfelelő szabályozását, és ezt automatikusan beállítja a csúszás sebességétől vagy a feszültségingadozásoktól függően.
Ehhez alapvetően a következő szakaszokat alkalmazzuk:
- H-Bridge vagy Full Bridge IGBT driver áramkör
- 3 fázisú generátor szakasz a teljes híd áramkör táplálásához
- V / Hz PWM processzor
Teljes híd IGBT vezérlő áramkör használata
Ha a fenti triac alapú tervezés beállítási eljárásai ijesztőnek tűnnek, akkor a következő teljes híd PWM alapú indukciós motor fordulatszám-szabályozását lehet kipróbálni:
A fenti ábrán látható áramkör egyetlen chipes, teljes híd meghajtót használ IC IRS2330 (a legújabb verzió a 6EDL04I06NT), amely a beépített összes funkcióval rendelkezik a biztonságos és tökéletes háromfázisú motoros működés kielégítése érdekében.
Az IC-nek csak egy szinkronizált 3 fázisú logikai bemenetre van szüksége a HIN / LIN tűin keresztül a szükséges 3 fázisú oszcilláló kimenet előállításához, amelyet végül a teljes híd IGBT hálózat és a csatlakoztatott 3 fázisú motor működtetésére használnak.
A sebességszabályozás PWM befecskendezés 3 különálló félhíd NPN / PNP meghajtó szakaszon keresztül valósul meg, egy SP 55M előtolással vezérelve egy IC 555 PWM generátorról, ahogyan azt korábbi terveink is láthatták. Ez a PWM szint végső soron felhasználható az indukciós motor fordulatszámának szabályozására.
Mielőtt megtanulnánk az indukciós motor tényleges fordulatszám-szabályozási módszerét, először meg kell értenünk, hogy az automatikus V / Hz vezérlés néhány IC 555 áramkör használatával érhető el, amint azt alább tárgyaljuk
Az automatikus V / Hz PWM processzor áramkör (zárt hurok)
A fenti szakaszokban megismertük azokat a terveket, amelyek elősegítik az indukciós motor mozgását a gyártó által megadott sebességgel, de ez nem állítódik be állandó V / Hz arány szerint, hacsak a következő PWM processzor nincs integrálva a H -Bridge PWM bemeneti adagoló.
A fenti áramkör egyszerű PWM generátor, néhány IC 555 felhasználásával . Az IC1 generálja a PWM frekvenciát, amelyet az R4 / C3 segítségével háromszög hullámokká alakítanak át az IC2 # 6-os tűjén.
Ezeket a háromszög hullámokat összehasonlítjuk az IC2 # 5-ös érintkezőjén található szinuszhullám hullámzással. Ezeket a minta hullámokat úgy kapjuk meg, hogy a háromfázisú váltóáramot 12 V-os váltakozó áramú hullámgá alakítjuk, és az IC2 5. számú csapjába tápláljuk a szükséges feldolgozáshoz.
A két hullámforma összehasonlításával egy megfelelően méretezett SPWM jön létre az IC2 3. lábánál, amely a H-híd hálózat hajtó PWM-jévé válik.
Hogyan működik a V / Hz áramkör
Az áramellátás bekapcsolásakor az # 5-ös érintkezőnél a kondenzátor nulla feszültséget nyújt az # 5-ös érintkezőnél, ami a legalacsonyabb SPWM-értéket okozza a H-híd áramkör , ami viszont lehetővé teszi az indukciós motor lassú, fokozatos lágyindítással történő indítását.
Amint ez a kondenzátor töltődik, nő az # 5-ös érintkező potenciálja, amely arányosan megemeli az SPWM-et, és lehetővé teszi a motor fokozatos sebességnövelését.
Láthatunk egy fordulatszámmérő visszacsatoló áramkört is, amely szintén integrálva van az IC2 # 5 tűjével.
Ez fordulatszámmérő figyelemmel kíséri a rotor sebességét vagy a csúszási sebességet, és további feszültséget generál az IC2 # 5-es érintkezőjén.
Most, amikor a motor fordulatszáma növekszik, a csúszási sebesség megpróbál szinkronizálni az állórész frekvenciájával, és közben elkezd sebességet szerezni.
Az indukciós csúszásnak ez a növekedése arányosan növeli a fordulatszámmérő feszültségét, ami viszont az IC2 növekedését okozza SPWM kimenet és ez viszont tovább növeli a motor fordulatszámát.
A fenti beállítás megpróbálja a V / Hz arányt meglehetősen állandó szinten tartani, amíg végül az IC2 SPWM nem képes tovább növekedni.
Ezen a ponton a csúszási sebesség és az állórész sebessége állandó állapotba kerül, és ezt addig tartják, amíg a bemeneti feszültség vagy a csúszási sebesség (terhelés miatt) nem változik. Abban az esetben, ha ezek megváltoznak, a V / Hz processzor áramköre ismét működésbe lép, és megkezdi az arány beállítását az indukciós motor fordulatszámának optimális válaszának fenntartása érdekében.
A fordulatszámmérő
A Fordulatszámmérő áramkör olcsón felépíthető a következő egyszerű áramkör használatával és integrálható a fent ismertetett áramköri szakaszokkal:
A sebességszabályozás megvalósítása
A fenti bekezdésekben megértettük azt az automatikus szabályozási folyamatot, amelyet az eb integrációjával érhetünk el fordulatszámmérő visszacsatolása egy automatikus szabályozó SPWM vezérlő áramkörhöz.
Most tanuljuk meg, hogyan lehet szabályozni az indukciós motor fordulatszámát a frekvencia változtatásával, ami végső soron arra kényszeríti az SPWM-t, hogy csökkenjen és fenntartsa a helyes V / Hz arányt.
Az alábbi ábra elmagyarázza a sebességszabályozási fázist:
Itt láthatunk egy 3 fázisú generátor áramkört az IC 4035 segítségével, amelynek fáziseltolás-frekvenciája változtatható az óra bemenet változtatásával # 6-os érintkezőjénél.
A 3 fázisú jeleket a 4049 IC kapukon keresztül alkalmazzuk a szükséges HIN, LIN betáplálások előállításához a teljes híd meghajtó hálózat számára.
Ez azt jelenti, hogy az IC 4035 órajelének megfelelő változtatásával hatékonyan megváltoztathatjuk az indukciós motor működési háromfázisú frekvenciáját.
Ez egy egyszerű IC 555 astable áramkörön keresztül valósul meg, amely egy állítható frekvenciát táplál az IC 4035 6. számú érintkezőjénél, és lehetővé teszi a frekvencia beállítását a mellékelt 100K poton keresztül. A C kondenzátort úgy kell kiszámítani, hogy az állítható frekvenciatartomány megfeleljen a csatlakoztatott indukciós motor megfelelő specifikációjának.
Ha a frekvencia potot változtatják, akkor az indukciós motor effektív frekvenciája is megváltozik, amely ennek megfelelően megváltoztatja a motor fordulatszámát.
Például, ha a frekvencia csökken, a motor fordulatszámának csökkenése következtében a fordulatszámmérő kimenete arányosan csökkenti a feszültséget.
A fordulatszámmérő kimenetének ez az arányos csökkentése arra kényszeríti az SPWM-et, hogy szűkítse és ezáltal arányosan lehúzza a motor kimeneti feszültségét.
Ez a művelet viszont biztosítja a V / Hz arány fenntartását, miközben az indukciós motor fordulatszám-szabályozással szabályozza.
Figyelem: A fenti koncepció csak elméleti feltételezések alapján készült, kérjük, körültekintően járjon el.
Ha további kétségei merülnek fel a háromfázisú indukciós motor fordulatszám-szabályozójának kialakításával kapcsolatban, akkor ezt örömmel fogadhatja észrevételeiben.
Előző: Hogyan tervezzünk szünetmentes tápegységet (UPS) Következő: Két alternatív terhelés be- és kikapcsolása az IC 555-gyel
