Padaryti dažnio keitiklius savo rankomis yra gana sunku, nes reikia labai gerai išmanyti galios elektroniką ir puslaidininkių technologijas. Tačiau prieš galvodami apie šio įrenginio dizainą, turite išsiaiškinti, kokiais tikslais jie naudojami. Taip pat turėsite žinoti, kokie yra pagrindiniai šių elektroninių sistemų komponentai.
Kas yra dažnio keitiklis?
Visi žino, kad tinkle yra kintamoji srovė ir ji turi tam tikrą dažnį. Rusijoje standartas yra 50 hercų. Kai kuriose Vakarų šalyse šiek tiek kitoks standartas yra 60 Hz. Daugelio įrenginių veikimas priklauso nuo srovės dažnio. Asinchroniniams varikliams maitinti naudojami keitikliai. Yra daug priežasčių, kodėl reikia naudoti elektronines priemones. Pavyzdžiui, pramonėje keitikliai tapo plačiai paplitę nuo jų naudojimoleidžia atsikratyti didžiulių mechanizmų.
Išsamiau, juostos sukimosi ant konvejerio greitį galite pakeisti naudodami pavarų dėžę, kurios pagrindas yra tam tikra automobilio pavarų dėžė. Be to, jis gali būti mechaninis (naudojantis kelias pavaras) arba CVT. Tačiau daug efektyviau yra pakeisti variklį maitinančios srovės parametrus. Sukant kintamąjį rezistorių keičiasi konvejerio sukimosi greitis. Be to, dažnį galima keisti plačiu diapazonu.
Kokias dar savybes turi dažnio keitikliai?
Be to, keitiklio nustatymai leidžia elektros varikliui palaipsniui didinti greitį per kelias sekundes. Laiką nustato vartotojas, programuodamas dažnio keitiklio funkciją. Panašiai galite padaryti su variklio armatūros sustabdymo laiku. Tai sumažina disko apkrovą, kuri tiesiogiai veikia jo išteklius.
Be to, smulkaus verslo įmonėms, kurios neturi galimybių apsirūpinti trifaziu tinklu, bet yra jo poreikis, dažnio keitiklių naudojimas yra tikra panacėja. Yra daugybė tokių įrenginių modelių, kurie yra prijungti prie vienfazio kintamosios srovės tinklo, o išvestyje jie gamina tris. Todėl elektros variklį galima įjungti į įprastą lizdą. Ir šiuo atveju jis nepraras galios, jo darbas bus teisingas.
Kverterių maitinimo komponentai
Visuose dažnio keitikliuose naudojami galingi IGBT arba MOSFET tranzistoriai. Jie idealiai tinka tokio tipo darbui. Jie montuojami į atskirus modulius. Šis diegimo būdas gali pagerinti elektroninio įrenginio veikimą. Šie tranzistoriai veikia raktų režimu, valdymas atliekamas naudojant mikroprocesorių sistemą. Faktas yra tas, kad visas valdymas yra silpnos srovės, aukštos įtampos perjungti nereikia. Todėl tai galima pasiekti naudojant paprasčiausią mikroprocesorių.
Dažniausiai naudojami specialūs IR2132 ir IR2130 serijų mazgai. Jie susideda iš šešių vairuotojų, kurie valdo raktus. Trys naudojami apačioje, o trys - viršuje. Šis agregatas leidžia įgyvendinti paprastą dažnio keitiklio kaskadą. Be to, jis turi keletą apsaugos laipsnių. Pavyzdžiui, nuo trumpojo jungimo ir perkrovos. Detalesnes visų elementų charakteristikas rasite vadovuose. Tačiau visi galios elementai turi didžiulį trūkumą – didelę produktų kainą.
Konverterio struktūrinė schema
Bet kuris variklio dažnio keitiklis turi tris pagrindinius blokus – lygintuvą, filtrus, keitiklį. Pasirodo, kintamosios srovės įtampa pirmiausia paverčiama nuolatine, tada filtruojama. Po viso šito jis apverčiamas į kintamąjį. Tačiau yra ir trečias blokas – keitiklio valdymas mikroprocesoriumi. O jei tiksliau, galingi IGBT tranzistoriai. Jei kada nors turėjote reikalų sudažnio keitikliai, tada žinosite, kad priekiniame skydelyje yra keli programavimo mygtukai.
Inverterio naudojimo instrukcijoje bus nurodyta, kaip nustatyti visas funkcijas. Tai labai sudėtingas dalykas, nes net ir paprasčiausiame įrenginyje yra gana daug nustatymų. Be to, kad elektroninis prietaisas leidžia keisti variklio armatūros sukimosi dažnį, reguliuoti pagreičio ir lėtėjimo laiką, yra ir keli apsaugos laipsniai. Pavyzdžiui, viršsrovė. Naudojant tokį įrenginį, nereikia diegti automatinių jungiklių.
Lygintuvo blokas
Priklausomai nuo dažnio keitiklio paskirties, naudojamos skirtingos lygintuvo pakopos. Ir maitinimo variantas gali būti tiek iš trifazio tinklo, tiek iš vienfazio. Bet keitiklio išvestyje bet kuriuo atveju yra trifazė kintamoji įtampa. Tačiau norint valdyti srovę, pirmiausia ją reikia ištaisyti. Reikalas tas, kad gana sunku valdyti kintamąjį - reikia naudoti didelius reostatus, o tai nėra labai patogu. Be to, dabar mikroelektronikos ir automatikos metas, pasenusias technologijas naudoti ne tik neprotinga, bet ir labai nuostolinga.
Elektroninis prietaisas, sudarytas iš šešių puslaidininkinių diodų, naudojamas trifazei kintamajai srovei ištaisyti. Jie įjungiami tilto grandinėje, paaiškėja, kad kiekviena diodų pora skirta ištaisyti vieną fazę. Lygintuvo bloko išėjime atsiranda pastovi įtampa, josreikšmė lygi tai, kuri patenka į įvestį. Šiame etape visos transformacijos yra baigtos, šio bloko kontrolė neatliekama. Tuo atveju, kai maitinimas tiekiamas iš vienfazio tinklo, lygintuvo pakopos pakanka net iš vieno diodo. Tačiau efektyviau naudoti keturių tilto grandinę.
Filtrų dėžutė
Šis modulis naudojamas nuolatinės srovės įtampos filtravimui. Paprasčiausias bloko variantas yra induktorius, įtrauktas į teigiamo peties tarpą. Tarp polių prijungtas elektrolitinis kondensatorius. Ji turi vieną funkciją – atsikratyti kintamojo komponento. Reikalas tas, kad lygintuvas negali visiškai atsikratyti bangelių. Liko nedidelis kintamosios srovės kiekis, kuris veikimo metu gali sukelti didelį triukšmą.
Norint apsvarstyti filtrų bloko veikimo principą, būtina išanalizuoti pakeičiant elementus. Dirbant nuolatinės srovės sąlygomis, induktyvumas pakeičiamas varža, kondensatorius pakeičiamas atvira grandine. Bet kai maitinamas kintama srove, talpa pakeičiama varža. Todėl visas kintamasis komponentas išnyksta, nes šiuo atveju įvyksta trumpasis jungimas. Norint tai suprasti gana sunku, būtina suprasti teorinius elektros inžinerijos pagrindus. Tačiau be to negalima sukurti 3 fazių dažnio keitiklio.
Inverterio pakopa
Ir čia prasideda linksmybės – galingų IGBT tranzistorių naudojimas. Juos valdo mikroprocesorinė sistema, išjų veikimo kokybė priklauso nuo viso dažnio keitiklio veikimo. Tokia įtampos keitiklio grandinė yra plačiai naudojama. Tiesą sakant, galios tranzistorių pagalba bet kokia įtampa gali būti apversta. Iš viso paprasčiausioje grandinėje naudojami šeši elementai – po du kiekvienai fazei. Dažnio keitiklis sukuria 220 voltų kiekvienoje fazėje nulio atžvilgiu.
Norint atsikratyti atvirkštinės įtampos atsiradimo, būtina naudoti puslaidininkinius diodus. Jie yra sujungti tarp galios tranzistorių kolektoriaus ir emiterio. Valdymas vykdomas prie įėjimo į bazę. Kaip minėta anksčiau, „pasidaryk pats“dažnio keitikliai turi du tranzistorius kiekvienai keitiklio kaskados fazei. Įjunkite jų p-n jungtis nuosekliai. Fazė pašalinama iš kiekvieno peties vidurio. Parduodami jau paruošti moduliai, jie turi laidus nuolatinei įtampai tiekti, taip pat tris kontaktus trifaziam kintamajam nuimti. Be to, yra jungtis mikrovaldiklio valdymo sistemai prijungti.
Mikroprocesoriaus valdymas
Naudojama variklio veleno greičiui keisti keitikliu, įtampa, kurios numatytasis dažnis yra 50 Hz, gali būti keičiama amplitudė plačiame diapazone. O konkrečiau – nuo nulio iki dažnio, kurį gali suteikti mikroprocesorius. Pagrindinis pastarojo reikalavimas – galimybė sujungti kelis įrenginius. Kada tusuprojektuoti keitiklį, kurio įtampą, kurios dažnį keičia kintama varža, turi valdyti procesorius. Jis parenkamas kruopščiai, turi turėti pakankamai įvesties / išvesties prievadų.
Galite šiek tiek apsunkinti sistemą, prijungę LCD ekraną prie mikrovaldiklio. Iš jo nereikia didelio spalvų perteikimo, užtenka vienspalvio, kaip ir paprastuose skaičiuotuvuose. Programavimo mygtukai taip pat prijungti prie įvesties-išvesties prievadų. Taip galite pasidaryti paprastą dažnio keitiklį. Visų elementų kaina bus ne didesnė kaip du tūkstančiai rublių. Tačiau 200–750 vatų galios keitiklio kaina svyruoja nuo 6500 iki 12000 rublių. Viskas priklauso nuo gamintojo ir įrenginio galimybių.
Įrenginio dėklas
Pasidaryk pats dažnio keitikliai turi turėti patikimą korpusą. Nuo to priklauso ne tik naudojimo paprastumas, bet ir efektyvumas. Pagrindas pagamintas iš aliuminio. Šios medžiagos naudojimo priežastis yra aukštos kokybės aušinimo poreikis. Veikiant IGBT modulis labai įkaista, pakyla ir puslaidininkinių diodų temperatūra. Ir visai nesvarbu, ar turite 380 ar 220 voltų dažnio keitiklį.
Likusi korpuso dalis pagaminta iš plastiko. Būtina, kad visi maitinimo elementai būtų paslėpti, kad darbo metu nebūtų atsitiktinio kontakto su aukštos įtampos gnybtais. Priekinėje dalyje būtina numatyti skylę LCD ekranui ir mygtukams. Atskirai, įpatogi vieta, sumontuotas kintamasis rezistorius. Programuojant mikrovaldiklį būtina atsižvelgti į tai, kad ši varža keičia išėjimo srovės dažnį.
Sistemos elementų šilumos mainai
Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas šilumos išsklaidymui. Kuo galingesnis kuriamas įrenginys, tuo patikimesnė turėtų būti aušinimo sistema. Kaip minėta aukščiau, pagrindas turi būti pagamintas iš aliuminio. Įtampos keitiklio grandinė turi užtikrinti apsaugą nuo perkaitimo. Šiuo tikslu korpuse reikia išgręžti skylę, joje sumontuotas temperatūros jutiklis. Iš jo signalas per atitinkamą įrenginį tiekiamas į mikrovaldiklį. Viršijus maksimalią temperatūrą, apkrovą reikia atjungti. Todėl galios tranzistoriaus modulis išsijungia.
Norint pagerinti šilumos išsklaidymą, reikia naudoti ventiliatorius. Jų vieta turi būti parinkta taip, kad oro srautas vėsintų korpuso radiatoriaus pelekus. Norėdami padidinti aušinimo sistemos efektyvumą, turite naudoti terminę pastą. Protingiau ventiliatorius įjungti įrenginio paleidimo metu. Bet taip pat galima užprogramuoti valdiklį naudojant signalą iš temperatūros jutiklio. Kai temperatūra pasiekia pusę temperatūros, kuriai esant avarinis įrenginio išjungimas, įsijungia ventiliatoriai.
Grindų plokštė
Kaip grandinės plokštę geriausia naudoti paruoštas parinktis. Parduodamos įvairių dydžių lentos su skylutėmis aplink kuriasmaži konservuoti kontaktai. Šnekamojoje kalboje jie vadinami „žuvimi“. Vienintelis dalykas, kurį verta apsvarstyti, yra galimybė pakeisti procesorių ir mikroschemas. Šiuo tikslu reikia naudoti jungtis, kurios yra lituojamos prie plokštės. „Pasidaryk pats“dažnio keitiklius geriausia gaminti tikintis greitai pakeisti elementus. IC arba valdiklis tiesiog įkišamas į šį lizdą, kaip kištukas į lizdą.
Išvados
Taip pat galite pasidaryti savo dažnio keitiklį. Analogų kaina, kaip išsiaiškinome, daug didesnė. Nors, žinoma, jie turi daugiau galimybių. Tačiau iš tikrųjų, atidžiau pažvelgus, paaiškėja, kad iš tikrųjų nenaudojama daugiau nei penkios funkcijos. Kai pavara veikia, reikia keisti sukimosi greitį, taip pat reguliuoti pagreičio ir lėtėjimo laikus. Šiek tiek rečiau naudojama atvirkštinė funkcija ir keisti didžiausią leistiną srovę.
