מעגל VFD כונן תדרים משתנה שלב אחד

הפוסט דן במעגל כונן תדר משתנה חד פאזי או במעגל VFD לשליטה במנוע זרם זרם מבלי להשפיע על המפרט התפעולי שלהם.

מה זה VFD

מנועים ועומסי אינדוקציה דומים אחרים באופן ספציפי אינם 'אוהבים' לפעול בתדרים שאולי אינם במפרט הייצור שלהם, ונוטים להיות הרבה יותר יעילים אם נאלצים בתנאים חריגים כאלה.

לדוגמא, לא מומלץ להמליץ ​​על מנוע שצוין להפעלה עם 60 הרץ לעבוד בתדרים של 50 הרץ או בטווחים אחרים.

פעולה זו עלולה לייצר תוצאות לא רצויות כגון חימום המנוע, נמוך או גבוה יותר מהמהירות הנדרשת וצריכה גבוהה באופן חריג מה שהופך את הדברים ליעילים מאוד ולהפחתת חיים נמוכה יותר של המכשיר המחובר.

עם זאת הפעלת מנועים בתנאי תדר כניסה שונים הופכת לעיתים קרובות לכפייה ובמצבים כאלה VFD או מעגל כונן בתדר משתנה יכולים להיות שימושיים מאוד.

VFD הוא מכשיר המאפשר למשתמש לשלוט במהירות של מנוע זרם חילופין על ידי התאמת תדר ומתח אספקת הקלט בהתאם למפרט המנוע.

המשמעות היא גם כי VFD מאפשר לנו להפעיל כל מנוע זרם חילופין דרך כל ספק זרם רשת זמין ללא קשר למפרט המתח והתדר שלו, על ידי התאמה אישית מתאימה של תדר ומתח ה- VFD בהתאם למפרט המנוע.

זה נעשה בדרך כלל באמצעות הפקד הנתון בצורה של כפתור משתנה המוגדל בכיול תדרים שונה.

הכנת VFD בבית עשויה להישמע הצעה קשה, אולם מבט על העיצוב המוצע להלן מראה כי אחרי הכל לא כל כך קשה לבנות את המכשיר המאוד שימושי הזה (שתוכנן על ידי).

מבצע מעגל

ניתן לחלק את המעגל באופן בסיסי לשני שלבים: שלב הנהג החצי הגדול ושלב הגנרטור הלוגי PWM.

שלב נהג חצי הגשר משתמש במנהל חצי הגשר IC IR2110 אשר מטפל לבדו בשלב כונן המנוע במתח גבוה המשלב שני מוספים צד גבוהים ונמוכים בהתאמה.

הנהג IC מהווה אפוא את ליבו של המעגל ובכל זאת דורש רק כמה רכיבים ליישום פונקציה מכריעה זו.

ה- IC לעיל לעומת זאת יזדקק להיגיון גבוה ולוגיקה נמוכה בתדרים להנעת העומס המחובר בתדר הספציפי הרצוי.

אותות לוגיים אלה של קלט היי והלו הופכים לנתוני ההפעלה עבור IC של הנהג ועליהם לכלול אותות לקביעת התדר שצוין, כמו גם PWM בשלב עם זרם החשמל.

המידע שלעיל נוצר על ידי שלב אחר המורכב מכמה 555 IC ומונה של עשור. IC 4017.

שני ה- 555 ICs אחראים להפקת PWMs של גל הסינוס המתאים המתאים לדגימת ה- AC הגל המלא הנגזרת מפלט מיישר גשר מורד.

ה- IC4017 מתפקד כמחולל לוגיקה של פלט מוט טוטם שקצב התדרים המתחלף שלו הופך לפרמטר לקביעת תדר ה- MAIN.

תדר קביעתי זה נקטף מהסיכה מספר 3 של IC1 המאכילה גם את סיכת ההדק IC2 וליצירת ה- PWM ששונו בסיכה מספר 3 של IC2.

גל ה- PWMs של גל הסינוס הנסרק נסרק ביציאות של ה- 4017 IC לפני הזנת ה- IR2110 על מנת להעלות 'הדפסה' מדויקת של ה- PWM שהשתנו בפלט של נהג חצי הגשר ובסופו של דבר למנוע המופעל.

יש לבחור או להתאים כראוי את Cx ואת ערכי הסיר 180k על מנת לספק את התדר המצוין הנכון עבור המנוע.

יש לחשב את המתח הגבוה בניקוז המוסף בצד הגבוה גם ולהפיק אותו על ידי תיקון מתח החשמל הזמין AC לאחר הגברתו כראוי או הורדתו בהתאם למפרט המנוע.

ההגדרות לעיל יקבעו את הוולט הנכון לכל הרץ (V / Hz) עבור המנוע המסוים.

ניתן להפוך את מתח האספקה ​​לשני השלבים לקו משותף, זהה לחיבור הקרקע.

TR1 הוא שנאי מדורג 0-12V / 100mA המספק למעגלים את מתחי האספקה ​​ההפעלה הנדרשים.

מעגל בקר ה- PWM

יהיה עליך לשלב את הפלטים מה- IC 4017 מהתרשים לעיל לתשומות HIN ו- LIN בתרשים הבא, כראוי. כמו כן, חבר את דיודות 1N4148 המצוינות בתרשים לעיל עם שערי MOSFET בצד הנמוך, כפי שמוצג בתרשים להלן.

נהג המנוע המלא של הגשר

עדכון:

ניתן לפשט ולשפר עוד יותר את תכנון VFD יחיד יחיד שנדון לעיל באמצעות IC IRS2453 גשר מלא תנודה עצמית, כמוצג להלן:

כאן IC 4017 מסולק לחלוטין מכיוון שנהג הגשר המלא מצויד בשלב מתנד משלו, ולכן לא נדרש הפעלה חיצונית עבור IC זה.

בהיותו תכנון גשר מלא, בקרת היציאה למנוע כוללת טווח מלא של התאמת מהירות מרבית עד אפס.

הסיר שבסיכה מספר 5 של IC 2 יכול לשמש לבקרת המהירות והמומנט של המנוע באמצעות שיטת PWM.

לבקרת מהירות V / Hz ניתן לשנות את Rt / Ct המשויך ל- IRS2453 ו- R1 המשויך ל- IC1 (באופן ידני) לקבלת תוצאות מתאימות.

פשט אפילו יותר

אם אתה מוצא את קטע הגשר המלא מכריע, אתה יכול להחליף אותו במעגל גשר מלא מבוסס P, N-MOSFET כמוצג להלן. מנהל התקן בתדר משתנה זה משתמש באותו מושג למעט קטע הנהג בגשר מלא המעסיק MOSFET של ערוץ P בצד הגבוה ו- MOSFETS של ערוץ N בצד הנמוך.

למרות שהתצורה עשויה להראות לא יעילה עקב מעורבותם של MOSFET של ערוץ P (בשל דירוג ה- RDSon הגבוה שלהם), השימוש בהרבה P-MOSFET מקבילים עשוי להיראות כגישה יעילה לפתרון בעיית ה- RDSon הנמוכה.

הנה 3 MOSFETs משמשים במקביל למכשירי ערוץ P כדי להבטיח חימום מינימלי של המכשירים, בקנה אחד עם עמיתיהם בערוץ N.