|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Zasilanie trójfazowego silnika elektrycznego z sieci jednofazowej z regulacją obrotów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Silniki elektryczne Asynchroniczne silniki elektryczne (w tym trójfazowe) są szeroko stosowane w życiu codziennym i produkcji do napędzania maszyn i mechanizmów, których prędkość jest stała lub zmienna za pomocą skrzyń biegów o zmiennym przełożeniu i innych urządzeń mechanicznych. Tam, gdzie konieczna jest płynna regulacja prędkości obrotowej wału, preferowane są z reguły droższe i mniej niezawodne kolektorowe silniki elektryczne, dla których czynność ta jest prosta do wykonania - wystarczy zmienić napięcie zasilania lub prąd w uzwojenie pola. Aby kontrolować prędkość wału silnika asynchronicznego, konieczna jest zmiana nie tylko napięcia, ale także częstotliwości prądu przemiennego w jego uzwojeniach. Autor proponowanego artykułu mówi o swoim rozwiązaniu tego problemu. Opracowane przez niego urządzenie umożliwia zasilenie z sieci jednofazowej asynchronicznego silnika trójfazowego o mocy do 3,5 kW i ponad 10-krotną zmianę jego prędkości obrotowej. Często istnieje potrzeba płynnej zmiany prędkości maszyn i mechanizmów wyposażonych w napęd elektryczny. Powszechnie stosowane w takich przypadkach silniki elektryczne kolektorów są drogie, wymagają okresowej konserwacji i ustępują asynchronicznym pod względem niezawodności, żywotności oraz wskaźników masy i wielkości. Przemysł produkuje urządzenia do kontroli częstotliwości prędkości obrotowej silników asynchronicznych. Urządzenia te są skomplikowane i drogie, dlatego stosuje się je tylko w krytycznych przypadkach, np. w napędach maszyn CNC. Schematy takich regulatorów do własnej produkcji publikowano także w czasopiśmie „Radio” [1, 2]. Niestety przeznaczone są do silników o bardzo małej mocy. Głównym problemem pojawiającym się przy opracowywaniu przetwornicy częstotliwości jest konieczność zmiany wraz z częstotliwością wartości skutecznej napięcia przyłożonego do uzwojeń silnika. Faktem jest, że wraz ze spadkiem częstotliwości prądu przemiennego rezystancja indukcyjna uzwojenia maleje, co prowadzi do niedopuszczalnego wzrostu przepływającego przez nie prądu. Aby uniknąć przegrzania uzwojenia i nasycenia obwodu magnetycznego stojana, konieczne jest zmniejszenie napięcia zasilania silnika. Jednym ze sposobów realizacji tego celu, zalecanym w [3], jest podłączenie silnika poprzez regulowany autotransformator, którego ruchomy styk jest mechanicznie połączony z przetwornicą częstotliwości. Trzeba powiedzieć, że metoda jest bardzo niewygodna, ponieważ masa i wymiary autotransformatora są porównywalne z masą samego silnika, a niezawodność ruchomego styku przy przesyłaniu dużej mocy jest wątpliwa. Znacznie wygodniej jest zmieniać efektywną wartość napięcia za pomocą modulacji szerokości impulsu (PWM) [4]. Proponowany regulowany zasilacz asynchronicznego trójfazowego silnika elektrycznego oparty jest właśnie na takiej metodzie. Źródło zbudowane jest zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. jeden.
Potężny prostownik, który jest częścią zespołu zasilającego i zabezpieczającego BPZ, przekształca jednofazowe napięcie przemienne 220 V 50 Hz na stałe 300 V. Za pomocą trzech podwójnych przełączników mocy SK1 - SKZ, uzwojenia trzech jednofazowego silnika elektrycznego M1 są przełączane, łącząc je w wymaganej kolejności i polaryzacji z wyjściem prostownika. Obwody VD1L1 i VD2L2 chronią klucze przed skokami prądu obciążenia. Impulsy sterujące klawiszami generowane są przez blok FIA – kształtownik impulsów sterujących. W BPZ jest jeszcze kilka prostowników małej mocy do zasilania FIA i SC, a także zabezpieczenie prądowe, które odłącza urządzenie od sieci w przypadku przekroczenia dopuszczalnej wartości pobieranego prądu. Schemat FIU pokazano na ryc. 2.
Generator impulsów zegarowych jest wykonany na chipie DD1. Ich częstotliwość jest regulowana przez zmienny rezystor R4.1 od 30 do 400 Hz. Częstotliwość impulsów na wyjściach mikroukładów DD4 i DD5 jest sześciokrotnie niższa - od 5 do 66,7 Hz. Prąd o takiej właśnie częstotliwości popłynie w uzwojeniach silnika M1 (patrz ryc. 1), ustalając częstotliwość obrotów jego wału. Nie warto zmniejszać częstotliwości poniżej określonego limitu, zauważalne będą nierówne obroty wału. A przy częstotliwości wyższej niż nominalna (50 Hz) moment obrotowy na wale silnika gwałtownie spada. Łańcuchy R5VD3C3-R10VD8C8 opóźniają fronty impulsów sterujących, pozostawiając ich recesje bez opóźnienia. Jest to konieczne, aby tranzystory wyjściowe kluczy tworzących parę (na przykład SK1.1 i SK1.2), nawet przez bardzo krótki czas, nie okazały się jednocześnie otwarte, co mogłoby byłoby równoznaczne ze zwarciem źródła napięcia stałego 300 V i doprowadziłoby w najlepszym przypadku do przegrzania, aw najgorszym do awarii tych tranzystorów, a wraz z nimi innych elementów SC. Wejścia elementów logicznych DD6.1-DD6.4, DD2.3, DD2.4 oprócz impulsów o częstotliwości 5 ... 66,7 Hz otrzymują impulsy o wyższej częstotliwości o regulowanym współczynniku wypełnienia z generatora na elementy DD2.1, DD2.2. Rezystory zmienne R4.1 i R4.2 są sparowane, dlatego na wyjściach powyższych elementów, jednocześnie ze zmianą częstotliwości powtarzania impulsów, zmienia się współczynnik wypełnienia impulsów wypełniających te impulsy. Rezystory R2 i R3 są dobrane w taki sposób, że przy prędkościach nominalnych lub zwiększonych do silnika dostarczane jest prawie pełne napięcie, a wraz z ich spadkiem zmniejsza się o około połowę. W rezultacie przy dziesięciokrotnie zmniejszonej częstotliwości prąd pobierany przez silnik elektryczny tylko nieznacznie przekracza prąd znamionowy. Falowniki DD7.1-DD7.6 o zwiększonej obciążalności służą jako elementy buforowe. Ich obwody wyjściowe zawierają diody LED transoptorów zainstalowanych w przełącznikach SK1-SKZ i zapewniających izolację galwaniczną pomiędzy obwodami sterującymi a jednostkami zasilającymi źródła. Schemat SC pokazano na ryc. 3. Łącznie jest sześć takich kluczy (po dwa na każdą fazę). W odstępach czasu, gdy przez transoptor U1 LED nie płynie prąd, w wyniku czego jego fotodioda ma wysoką rezystancję, tranzystory VT1 i VT2 są otwarte, VT3 i VT4 są zamknięte - klucz jest otwarty. Gdy prąd przepływa przez diodę LED, przełącznik jest zamknięty. Elementy VD3-VD6, R3 i C1 zapewniają wymuszone zamknięcie tranzystora VT4, co zmniejsza straty energii i ułatwia reżim termiczny klucza.
Dioda VD7 chroni tranzystor VT4 przed skokami napięcia na obciążeniu indukcyjnym. Więcej o konstrukcji klawiszy zasilania i sposobach ich ochrony dowiesz się z książki [4]. Zanim ją poznał, autor spalił wiele drogich tranzystorów dużej mocy. Schemat BPZ pokazano na ryc. cztery.
Do uzwojeń wtórnych transformatora T1 podłączone są cztery prostowniki. Pierwszy z nich, na mostku diodowym VD1, służy do zasilania jednostek sterujących klawiszy SK1.2-SKZ.2. Z niego, przez stabilizator na tranzystorze VT1, zasilane są mikroukłady FIA. Trzy izolowane prostowniki na mostkach diodowych VD1.1-VD3.1 służą do zasilania jednostek sterujących przełączników SK2 - SK4, które są pod wysokim potencjałem. Prostownik mocy jest montowany na diodach VD7-VD10 i jest wyposażony w filtr wygładzający C7L1C8. Naciśnięcie przycisku SB2 powoduje zamknięcie obwodu uzwojenia stycznika KM1. Wyzwalany stycznik pozostaje w tym stanie z powodu zamkniętych styków KM1.2. Napięcie 220 V, 50 Hz jest dostarczane do mostka diodowego VD7-VD10 przez zamknięte styki KM 1.1 i uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego T2 Stycznik i silnik M1 są wyłączane (patrz ryc. 1) przez naciśnięcie przycisku SB1 . Napięcie na uzwojeniu wtórnym transformatora T2, wyprostowane przez mostek diodowy VD6, jest proporcjonalne do prądu pobieranego z sieci. Gdy tylko część tego napięcia, usunięta z silnika rezystora zmiennego R2, przekroczy próg otwarcia trinistora VS1, przekaźnik K1 zadziała i otworzy obwód uzwojenia stycznika KM1.1 ze stykami K1, odłączając prostownik sieciowy. Transformator T1 o mocy całkowitej co najmniej 60 W musi mieć cztery dobrze izolowane uzwojenia wtórne dla napięcia 12 V. Uzwojenie II - dla prądu 2 A. Uzwojenia III-V - dla 0,7 A. Zamiast multi- uzwojenia, można użyć kilku transformatorów z mniejszą liczbą uzwojeń. Obwód magnetyczny transformatora T2 to pierścień K28x6x9 wykonany z ferrytu 2000NM. Jego uzwojenie wtórne zawiera 300 zwojów drutu PEL 0,22, a rolę pierwotnego pełni drut wprowadzony do otworu pierścienia, przechodzący do mostka diodowego VD7-VD10. Przekaźnik K1 - RES22 (RF4.500.121) można zastąpić dowolnym przekaźnikiem o napięciu zadziałania 12 V i co najmniej jedną grupą styków rozwiernych. Stycznik KM1 z uzwojeniem 220 V dobierany jest na podstawie mocy silnika elektrycznego. Cewki L1 i L2 (rys. 1) są bezramowe, zawierają 25 zwojów drutu PEL 1,5, nawiniętego luzem na trzpień o średnicy 30 mm. Szczególną uwagę należy zwrócić na szczegóły i konstrukcję jednostek SC (patrz rys. 3). To właśnie te węzły przynoszą najwięcej kłopotów i strat materialnych w przypadku awarii. Przed instalacją wszystkie części należy dokładnie sprawdzić, a „podejrzane” są bezlitośnie odrzucane. Tranzystor VT4 jest zainstalowany na radiatorze o wystarczającej powierzchni (w wersji autorskiej - 400 cm2). Tranzystor VT3 jest umieszczony obok niego na tym samym radiatorze, a wyprowadzenia diody VD7 są przylutowane bezpośrednio do wyprowadzeń tranzystora VT4. Parę tranzystorów KT8110A, KT8155A można zastąpić jednym kompozytem MTKD-40-5-3. Wyposażony jest w wewnętrzną diodę zabezpieczającą, dzięki czemu dioda VD7 nie jest potrzebna w przypadku takiej wymiany. Tranzystory kompozytowe MTKD-40-5-2 o zbliżonych parametrach nie są w tym przypadku odpowiednie, ponieważ nie mają zewnętrznego wyjścia podstawy drugiego (mocnego) tranzystora. Odprowadzająca ciepło powierzchnia tranzystorów MTKD-40 5 3 jest elektrycznie odizolowana od struktury półprzewodnikowej, dzięki czemu tranzystory wszystkich przełączników mogą być instalowane na wspólnym radiatorze. Wszystkie obwody zasilania muszą być wykonane ze sztywnych, możliwie krótkich i prostych przewodów i usunięte z obwodów FIS. Przekrój poprzeczny każdego przewodu musi odpowiadać przepływającemu prądowi. Co więcej, niebezpieczne jest nie tylko niedocenianie, ale także przecenianie średnicy drutów. Obwody VD1L1 i VD2L2 (patrz ryc. 1) są montowane w bezpośrednim sąsiedztwie kluczy, przylutowując je do zacisków odpowiednich tranzystorów. Jeśli blok przełączników mocy nie okazał się zwarty, pożądane jest zaopatrzenie każdej pary SC w podobne obwody ochronne. Podczas ustawiania źródła przede wszystkim za pomocą oscyloskopu sprawdzają obecność i kształt impulsów na wyjściach mikroukładów FMU, a następnie bez przykładania napięcia do mostka diodowego VD7-VD10 (patrz ryc. 4) i bez podłączając silnik M1, sprawdzają, czy impulsy są odbierane na podstawach tranzystorów VT3 we wszystkich SC. Następnie FIA jest wyłączany, a napięcie sieciowe jest doprowadzane do mostka diodowego przez regulowany autotransformator, stopniowo zwiększając go od 0 do 220 V. Silnik pozostaje niepodłączony. Zużyty prąd C K nie powinien przekraczać kilkudziesięciu mikroamperów. Po upewnieniu się, obniżają napięcie na wyjściu autotransformatora do zera i czasowo blokując PWM (w tym celu wystarczy zerwać przewód łączący wyjście elementu DD2.2 z wejściami elementów DD2.3, DD2.4, DD5.1-DD5.4) , obejmują PFI. Ponownie, stopniowo zwiększając napięcie dostarczane do SC, sprawdź pobierany prąd. Stanie się większy, ale nawet przy maksymalnej częstotliwości nie powinien przekraczać 100 μA.Operację powtarza się, odblokowując PWM i kontrolując kształt napięcia w punktach przeznaczonych do połączenia uzwojeń silnika za pomocą oscyloskopu. Jeśli wszystkie kontrole wypadły pomyślnie, można podłączyć do źródła trójfazowy silnik elektryczny o stosunkowo małej mocy (do 1 kW) i sprawdzić jego działanie przy obniżonym napięciu biegu jałowego, a następnie przy znamionowym napięciu sieciowym i obciążeniu mechanicznym. Temperatura tranzystorów mocy i całkowity prąd pobierany z sieci powinny być stale monitorowane. Po upewnieniu się, że źródło jest w pełni sprawne, można z niego zasilać silniki elektryczne o mocy do 3,5 kW. literatura
Autor: V.Naryzhny, Bataysk, obwód rostowski.
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Farbowanie włosów za pomocą enzymu pieczarkowego ▪ Zniszczenie układów pamięci na polecenie ▪ Sygnalizatory radiowe śledzą urządzenia z systemem Android i iOS
▪ sekcja serwisu Zasilacze. Wybór artykułu ▪ artykuł Winstona Churchilla. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Kiedy pojawiły się meble? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Rurociąg liniowy. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Nadajnik małej mocy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Konwerter mocy zegara 60 Hz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony