Σε αυτήν την ανάρτηση συζητάμε την κατασκευή ενός απλού κυκλώματος ελεγκτή ταχύτητας κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων, το οποίο μπορεί επίσης να εφαρμοστεί για μονοφασικό επαγωγικό κινητήρα ή κυριολεκτικά για οποιοδήποτε τύπο κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος.
Οταν πρόκειται για έλεγχος της ταχύτητας των επαγωγικών κινητήρων , συνήθως χρησιμοποιούνται μετατροπείς μήτρας, που περιλαμβάνουν πολλά σύνθετα στάδια, όπως φίλτρα LC, αμφίδρομες συστοιχίες διακοπτών (χρησιμοποιώντας IGBT) κ.λπ.
Όλα αυτά χρησιμοποιούνται για την επίτευξη τελικά ενός τεμαχισμένου σήματος AC του οποίου ο κύκλος λειτουργίας θα μπορούσε να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας ένα σύνθετο κύκλωμα μικροελεγκτή, παρέχοντας τελικά τον απαιτούμενο έλεγχο ταχύτητας κινητήρα.
Ωστόσο, μπορούμε να πειραματιστούμε και να προσπαθήσουμε να επιτύχουμε έναν τριφασικό επαγωγικό έλεγχο ταχύτητας κινητήρα μέσω μιας πολύ απλούστερης έννοιας χρησιμοποιώντας τα προηγμένα IC μηχάνημα ανίχνευσης διέλευσης μηδέν, ένα triac ισχύος και ένα κύκλωμα PWM.
Χρησιμοποιώντας Zero Crossing Detector Opto Coupler
Χάρη στη σειρά οπτικών ζεύξεων MOC που έχει κάνει τα κυκλώματα ελέγχου triac εξαιρετικά ασφαλή και εύκολο στη διαμόρφωση και επιτρέπει την ενοποίηση PWM χωρίς προβλήματα για τα επιδιωκόμενα χειριστήρια.
Σε μια από τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μου συζήτησα ένα απλό Κύκλωμα ελεγκτή κινητήρα μαλακής εκκίνησης PWM που εφάρμοσε το MOC3063 IC για την παροχή μιας αποτελεσματικής απαλής εκκίνησης στον συνδεδεμένο κινητήρα.
Εδώ επίσης χρησιμοποιούμε μια πανομοιότυπη μέθοδο για την επιβολή του προτεινόμενου κυκλώματος ελέγχου ταχύτητας κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων, η ακόλουθη εικόνα δείχνει πώς μπορεί να γίνει αυτό:
Στο σχήμα μπορούμε να δούμε τρία ίδια στάδια οπτικού ζεύκτη MOC διαμορφωμένα στην τυπική λειτουργία ρυθμιστή triac και την πλευρά εισόδου ενσωματωμένη με απλό κύκλωμα IC 555 PWM .
Τα κυκλώματα 3 MOC έχουν διαμορφωθεί για χειρισμό της τριφασικής εισόδου εναλλασσόμενου ρεύματος και παροχή του ίδιου στον συνδεδεμένο επαγωγικό κινητήρα.
Η είσοδος PWM στην απομονωμένη πλευρά ελέγχου LED του οπτικού προσδιορίζει την αναλογία κοπής της 3 φάσης εισόδου AC που υποβάλλεται σε επεξεργασία από το MOC ICS.
Χρήση IC 555 PWM Controller (Zero Voltage Switching)
Αυτό σημαίνει, προσαρμόζοντας το Δοχείο PWM που σχετίζεται με το IC 555 μπορεί κανείς να ελέγξει αποτελεσματικά την ταχύτητα του κινητήρα επαγωγής.
Η έξοδος στον ακροδέκτη # 3 συνοδεύεται από έναν διαφορετικό κύκλο λειτουργίας ο οποίος με τη σειρά του αλλάζει ανάλογα την έξοδο triacs, με αποτέλεσμα είτε την αύξηση της τιμής AC RMS είτε τη μείωση της ίδιας.
Η αύξηση του RMS μέσω ευρύτερων PWM επιτρέπει την απόκτηση υψηλότερης ταχύτητας στον κινητήρα, ενώ η μείωση του AC RMS μέσω στενότερων PWMs παράγει ένα αντίθετο αποτέλεσμα, που προκαλεί την αναλογική επιβράδυνση του κινητήρα.
Τα παραπάνω χαρακτηριστικά εφαρμόζονται με μεγάλη ακρίβεια και ασφάλεια, καθώς τα IC διαθέτουν πολλές εσωτερικές εξελιγμένες δυνατότητες, ειδικά σχεδιασμένες για οδήγηση triacs και βαριά επαγωγικά φορτία όπως επαγωγικοί κινητήρες, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, βαλβίδες, επαφές, ρελέ στερεάς κατάστασης κ.λπ.
Το IC διασφαλίζει επίσης μια απόλυτα απομονωμένη λειτουργία για το στάδιο DC που επιτρέπει στο χρήστη να κάνει τις ρυθμίσεις χωρίς να φοβάται ηλεκτροπληξία.
Η αρχή μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για τον έλεγχο της μονοφασικής ταχύτητας κινητήρα, χρησιμοποιώντας ένα μονοκόμματο MOC αντί για 3.
Ο σχεδιασμός βασίζεται στην πραγματικότητα χρονική αναλογική μονάδα δίσκου triac θεωρία. Το άνω κύκλωμα IC555 PWM μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να παράγει κύκλο λειτουργίας 50% σε πολύ υψηλότερη συχνότητα, ενώ το κάτω κύκλωμα PWM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εφαρμογή της λειτουργίας ελέγχου ταχύτητας του επαγωγικού κινητήρα μέσω των ρυθμίσεων του σχετικού δοχείου.
Αυτό το 555 IC συνιστάται να έχει σχετικά χαμηλότερη συχνότητα από το άνω κύκλωμα IC 555. Αυτό μπορεί να γίνει αυξάνοντας τον πυκνωτή πείρου # 6/2 σε περίπου 100nF.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η ΠΡΟΣΘΗΚΗ ΤΩΝ ΚΑΤΑΛΛΗΛΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΩΝ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΜΕ ΤΑ ΦΥΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙ ΔΡΑΣΤΙΚΑ ΤΗΝ ΑΠΟΔΟΣΗ ΤΟΥ SPEED CONTROL του ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ
Υποτιθέμενη κυματομορφή και έλεγχος φάσης χρησιμοποιώντας την παραπάνω ιδέα:
Η παραπάνω εξηγηθείσα μέθοδος ελέγχου ενός τριφασικού κινητήρα επαγωγής είναι στην πραγματικότητα αρκετά ακατέργαστη από τότε που έχει χωρίς έλεγχο V / Hz .
Απλώς χρησιμοποιεί το διακόπτη ON / OFF με διαφορετικούς ρυθμούς για να παράγει μέση ισχύ στον κινητήρα και να ελέγχει την ταχύτητα αλλάζοντας αυτό το μέσο AC στον κινητήρα.
Φανταστείτε εάν ενεργοποιήσετε / απενεργοποιήσετε τον κινητήρα χειροκίνητα 40 φορές ή 50 φορές το λεπτό. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα το μοτέρ σας να επιβραδύνεται σε κάποια σχετική μέση τιμή, αλλά να κινείται συνεχώς. Η παραπάνω αρχή λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο.
Μια πιο τεχνική προσέγγιση είναι ο σχεδιασμός ενός κυκλώματος που εξασφαλίζει τον κατάλληλο έλεγχο της αναλογίας V / Hz και αυτόματα ρυθμίζει το ίδιο ανάλογα με την ταχύτητα της ολίσθησης ή τυχόν διακυμάνσεις τάσης.
Για αυτό βασικά χρησιμοποιούμε τα ακόλουθα στάδια:
- Κύκλωμα οδηγού H-Bridge ή Full Bridge IGBT
- 3-Phase Generator Stage για τροφοδοσία του κυκλώματος Full Bridge
- Επεξεργαστής V / Hz PWM
Χρήση κυκλώματος ελέγχου Full Bridge IGBT
Εάν οι διαδικασίες ρύθμισης της παραπάνω σχεδίασης με βάση το triac φαίνονται τρομακτικές για εσάς, θα μπορούσε να δοκιμαστεί ο ακόλουθος επαγωγικός έλεγχος ταχύτητας κινητήρα βασισμένος σε PWM:
Το κύκλωμα που φαίνεται στην παραπάνω εικόνα χρησιμοποιεί έναν οδηγό πλήρους γέφυρας με ένα τσιπ IC IRS2330 (η τελευταία έκδοση είναι 6EDL04I06NT) η οποία διαθέτει όλα τα ενσωματωμένα χαρακτηριστικά, ώστε να ικανοποιεί μια ασφαλή και τέλεια λειτουργία τριφασικού κινητήρα.
Το IC χρειάζεται μόνο μια συγχρονισμένη 3 φάση λογική είσοδο στα HIN / LIN pinouts για τη δημιουργία της απαιτούμενης τριφασικής εξόδου ταλάντωσης, η οποία τελικά χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του δικτύου γεφυρών IGBT και του συνδεδεμένου τριφασικού κινητήρα.
ο έγχυση PWM ελέγχου ταχύτητας υλοποιείται μέσω 3 ξεχωριστών σταδίων οδηγών NPN / PNP μισής γέφυρας, που ελέγχονται με τροφοδοσία SPWM από γεννήτρια IC 555 PWM, όπως φαίνεται στα προηγούμενα σχέδια μας. Αυτό το επίπεδο PWM μπορεί τελικά να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα επαγωγής.
Πριν μάθουμε την πραγματική μέθοδο ελέγχου ταχύτητας για τον επαγωγικό κινητήρα, ας καταλάβουμε πρώτα πώς γίνεται η αυτόματη Έλεγχος V / Hz μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας μερικά κυκλώματα IC 555, όπως συζητείται παρακάτω
Το αυτόματο κύκλωμα επεξεργαστή V / Hz PWM (Κλειστός βρόχος)
Στις παραπάνω ενότητες μάθαμε τα σχέδια που θα βοηθήσουν τον κινητήρα επαγωγής να κινηθεί με τον ρυθμό που καθορίζεται από τον κατασκευαστή, αλλά δεν θα προσαρμοστεί σύμφωνα με μια σταθερή αναλογία V / Hz, εκτός εάν ο ακόλουθος επεξεργαστής PWM είναι ενσωματωμένος στο H - Τροφοδοσία εισόδου Bridge PWM.
Το παραπάνω κύκλωμα είναι απλό Γεννήτρια PWM χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι IC 555 . Το IC1 παράγει τη συχνότητα PWM που μετατρέπεται σε τριγωνικά κύματα στον πείρο # 6 του IC2 με τη βοήθεια του R4 / C3.
Αυτά τα τριγωνικά κύματα συγκρίνονται με το κυματοειδές κύμα στον πείρο # 5 του IC2. Αυτά τα δείγματα κυματισμών αποκτώνται με τη διόρθωση του τριφασικού δικτύου AC σε 12V AC κυματισμό και τροφοδοτείται στον ακροδέκτη # 5 του IC2 για την απαιτούμενη επεξεργασία.
Συγκρίνοντας τις δύο κυματομορφές, μια κατάλληλη διάσταση Δημιουργείται SPWM στον ακροδέκτη # 3 του IC2, το οποίο γίνεται ο οδηγός PWM για το δίκτυο H-bridge.
Πώς λειτουργεί το κύκλωμα V / Hz
Όταν η τροφοδοσία είναι ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ο πυκνωτής στον πείρο # 5 ξεκινά με απόδοση μηδενικής τάσης στον πείρο # 5 που προκαλεί τη χαμηλότερη τιμή SPWM στο Κύκλωμα H-γέφυρας , το οποίο με τη σειρά του επιτρέπει στον κινητήρα επαγωγής να ξεκινήσει με μια αργή σταδιακή απαλή εκκίνηση.
Καθώς φορτώνεται αυτός ο πυκνωτής, αυξάνεται το δυναμικό στον πείρο # 5 που αυξάνει αναλογικά το SPWM και επιτρέπει στον κινητήρα να κερδίζει σταδιακά την ταχύτητα.
Μπορούμε επίσης να δούμε ένα κύκλωμα ανάδρασης ταχομέτρου που είναι επίσης ενσωματωμένο με τον πείρο # 5 του IC2.
Αυτό ταχύμετρο παρακολουθεί την ταχύτητα του ρότορα ή την ταχύτητα ολίσθησης και παράγει επιπλέον τάση στον πείρο # 5 του IC2.
Τώρα καθώς η ταχύτητα του κινητήρα αυξάνει, η ταχύτητα ολίσθησης προσπαθεί να συγχρονιστεί με τη συχνότητα του στάτη και στη διαδικασία αρχίζει να κερδίζει ταχύτητα.
Αυτή η αύξηση στην επαγωγική ολίσθηση αυξάνει την τάση του ταχύμετρου αναλογικά, η οποία με τη σειρά της προκαλεί την αύξηση του IC2 Έξοδος SPWM και αυτό με τη σειρά του αυξάνει περαιτέρω την ταχύτητα του κινητήρα.
Η παραπάνω ρύθμιση προσπαθεί να διατηρήσει την αναλογία V / Hz σε αρκετά σταθερό επίπεδο μέχρι τελικά όταν το SPWM από το IC2 δεν είναι σε θέση να αυξήσει περαιτέρω.
Σε αυτό το σημείο η ταχύτητα ολίσθησης και η ταχύτητα του στάτη αποκτούν σταθερή κατάσταση και αυτό διατηρείται έως ότου η τάση εισόδου ή η ταχύτητα ολίσθησης (λόγω φορτίου) δεν μεταβληθούν. Σε περίπτωση αλλαγής αυτών, το κύκλωμα επεξεργαστή V / Hz ενεργοποιείται ξανά και αρχίζει να ρυθμίζει την αναλογία για τη διατήρηση της βέλτιστης απόκρισης της ταχύτητας του κινητήρα επαγωγής.
Το στροφόμετρο
ο Κύκλωμα στροφόμετρου μπορεί επίσης να κατασκευαστεί φθηνά χρησιμοποιώντας το ακόλουθο απλό κύκλωμα και να ενσωματωθεί στα παραπάνω εξηγημένα στάδια κυκλώματος:
Πώς να εφαρμόσετε τον έλεγχο ταχύτητας
Στις παραπάνω παραγράφους κατανοήσαμε την αυτόματη διαδικασία ρύθμισης που μπορεί να επιτευχθεί ενσωματώνοντας ένα ανατροφοδότηση στροφόμετρου σε ένα κύκλωμα αυτόματου ρυθμιστή SPWM.
Τώρα ας μάθουμε πώς μπορεί να ελεγχθεί η ταχύτητα ενός κινητήρα επαγωγής μεταβάλλοντας τη συχνότητα, η οποία τελικά θα αναγκάσει το SPWM να πέσει και να διατηρήσει τη σωστή αναλογία V / Hz.
Το παρακάτω διάγραμμα εξηγεί το στάδιο ελέγχου ταχύτητας:
Εδώ μπορούμε να δούμε ένα τριφασικό κύκλωμα γεννήτριας χρησιμοποιώντας το IC 4035 του οποίου η συχνότητα μετατόπισης φάσης μπορεί να μεταβάλλεται μεταβάλλοντας την είσοδο του ρολογιού στον ακροδέκτη # 6 του.
Τα σήματα 3 φάσεων εφαρμόζονται στις 4049 πύλες IC για την παραγωγή των απαιτούμενων τροφοδοσιών HIN, LIN για το δίκτυο οδηγού πλήρους-ψυγείου.
Αυτό σημαίνει ότι με κατάλληλη μεταβολή της συχνότητας ρολογιού του IC 4035, μπορούμε αποτελεσματικά να αλλάξουμε τη λειτουργική 3-φάση συχνότητα του επαγωγικού κινητήρα.
Αυτό υλοποιείται μέσω ενός απλού ασφάλτου κυκλώματος IC 555 που τροφοδοτεί μια ρυθμιζόμενη συχνότητα στον πείρο # 6 του IC 4035 και επιτρέπει τη ρύθμιση της συχνότητας μέσω του προσαρτημένου δοχείου 100Κ. Ο πυκνωτής C πρέπει να υπολογιστεί έτσι ώστε το ρυθμιζόμενο εύρος συχνοτήτων να εμπίπτει στις σωστές προδιαγραφές του συνδεδεμένου επαγωγικού κινητήρα.
Όταν το δοχείο συχνότητας μεταβάλλεται, αλλάζει επίσης η αποτελεσματική συχνότητα του κινητήρα επαγωγής, η οποία αλλάζει αντίστοιχα την ταχύτητα του κινητήρα.
Για παράδειγμα, όταν η συχνότητα μειώνεται, προκαλεί μείωση της ταχύτητας του κινητήρα, η οποία με τη σειρά της προκαλεί τη μείωση της τάσης της εξόδου του ταχύμετρου.
Αυτή η αναλογική μείωση της εξόδου του στροφόμετρου αναγκάζει το SPWM να περιορίσει και συνεπώς μειώνει την έξοδο τάσης στον κινητήρα αναλογικά.
Αυτή η ενέργεια με τη σειρά της εξασφαλίζει ότι η αναλογία V / Hz διατηρείται ενώ ελέγχεται η ταχύτητα του κινητήρα επαγωγής μέσω του ελέγχου συχνότητας.
Προειδοποίηση: Η παραπάνω ιδέα έχει σχεδιαστεί μόνο για θεωρητικές παραδοχές, προχωρήστε με προσοχή.
Αν έχετε περαιτέρω αμφιβολίες σχετικά με αυτόν τον σχεδιασμό ελεγκτή ταχύτητας κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων, μπορείτε να δημοσιεύσετε το ίδιο μέσω των σχολίων σας.
Προηγούμενο: Πώς να σχεδιάσετε ένα κύκλωμα αδιάλειπτης τροφοδοσίας (UPS) Επόμενο: Ενεργοποίηση / απενεργοποίηση δύο εναλλακτικών φορτίων με IC 555
