כונן תדרים משתנה עבור מנוע אינדוקציה

מבוא

מנועי אינדוקציה חד פאזיים נמצאים בשימוש נרחב במכשירי חשמל ובקרות תעשייתיות. מנוע אינדוקציה קבוע מפוצל (PSC) חד פעמי הוא המנוע הפשוט והנפוץ ביותר מסוג זה.

לפי תכנון, מנועי PSC הם חד כיווניים, מה שאומר שהם נועדו להסתובב בכיוון אחד. על ידי הוספת פיתולים נוספים, וממסרים ומתגים חיצוניים, או באמצעות מנגנוני הילוכים, ניתן לשנות את כיוון הסיבוב. ברעיון זה נדון בפירוט כיצד לשלוט על מהירות מנוע PSC לשני הכיוונים באמצעות מיקרו-בקר PIC16F72 ואלקטרוניקת כוח.

המיקרו-בקר PIC16F72 נבחר מכיוון שהוא אחד המיקרו-בקרים הכלליים הפשוטים והמחירים הנמוכים ביותר שיש למיקרו-צ'יפ בתיק שלו. למרות שאין לו את ה- PWM בחומרה כדי להניע יציאות PWM משלימות עם הכנסת פס-מת, כל ה- PWM נוצרים בקושחה באמצעות טיימרים ופלט לסיכות פלט למטרות כלליות.

מהו כונן תדרים משתנה?

כונן תדרים משתנה או VFD היא הדרך המאפשרת שליטה על מהירות מנוע האינדוקציה על ידי הפעלת תדירות משתנה של מתח אספקת AC. על ידי שליטה בתדר AC המוצא, ניתן להניע את המנוע במהירויות שונות על פי הדרישות. אלה הם כונן מהירות מתכוונן המשמשים בעיקר ביישומים תעשייתיים כגון משאבות, מערכות אוורור, מעליות, כונני כלי מכונה וכו '. למעשה מדובר בחיסכון באנרגיה. לכן הדרישה הראשונה היא ליצור גל סינוס עם תדרים שונים עבור VFD.

מהי הטכנולוגיה שאומצה ב- VFD?

המערכת היא זו שנותנת תפוקת AC בתדירות משתנה כדי לשלוט על מהירות המנוע בהתאם לצרכים. ממירי תדרים חד-פאזיים משתנים נפוצים יותר מכיוון שרוב המכשירים עובדים באספקת AC חד פאזית. הוא מורכב ממיישר גשר מלא להמרה של 230/110 וולט AC לכ -300 / 150 וולט DC. פלט ה- DC ממיישר הגשר מוחלק על ידי קבל החלקה בעל ערך גבוה להסרת אדוות ה- AC. מתח קבוע זה מועבר לאחר מכן למעגל ייצור התדרים הנוצר מטרנזיסטורים MOSFET (טרנזיסטור אפקט שדה תחמוצת מתכת) / IGBT (טרנזיסטור דו-קוטבי מבודד שער). מעגל MOSFET / IGBT זה מקבל את ה- DC וממיר אותו ל- AC בתדירות משתנה כדי לשלוט על מהירות המכשיר.

ניתן להשיג את שינוי התדרים באמצעות מעגלים אלקטרוניים או מיקרו-בקר. מעגל זה משתנה בתדירות המתח (PWM) המופעלת על כונן השער של מעגל MOSFET / IGBT. כך מופיע מתח AC בתדירות משתנה ביציאה. ניתן לתכנת את המיקרו-בקר לשנות את תדירות הפלט בהתאם לצרכים.

מערכת ה- VFD:

למכשיר התדרים המשתנה שלושה חלקים כמו מנוע זרם חילופין, בקר וממשק הפעלה.

מנוע ה- AC המשמש ב- VFD הוא בדרך כלל מנוע אינדוקציה תלת פאזי למרות שהוא חד פאזי מנוע משמש בחלק מהמערכות. בדרך כלל משתמשים במנועים המיועדים להפעלה במהירות קבועה, אך ישנם עיצובים מוטוריים המציעים ביצועים טובים יותר ב- VFD מאשר העיצוב הסטנדרטי.

החלק של הבקר הוא מעגל ממיר ההספק האלקטרוני המוצק להמרת זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרוע. החלק הראשון הוא קטע ממיר AC ל- DC בעל גשר מיישר גל מלא, בדרך כלל שלושה שלבים / גשר מלא מלא שלב אחד. ביניים DC זה מומר לאחר מכן לגל סינוס מעברי AC באמצעות מעגל מיתוג המהפך. כאן משמשים טרנזיסטורי MOSFET / IGBT לצורך היפוך זרם זרם זרם זרם זרם זרם מתח.

קטע המהפך ממיר DC לשלושה ערוצי AC להפעלת המנוע התלת פאזי. ניתן לתכנן את קטע הבקר כך שייתן גורם הספק משופר, פחות עיוותים הרמוניים ורגישות נמוכה למעברי זרם כניסה.

שליטה על וולט / הרץ:

מעגל הבקר מווסת את תדירות ה- AC המסופק למנוע באמצעות שיטת הבקרה וולט לפי הרץ. מנוע זרם חילופין דורש מתח מופעל משתנה כאשר התדר משתנה כדי לתת את המומנט שצוין. לדוגמא, אם המנוע מתוכנן לעבוד ב -440 וולט ב 50 הרץ, אז יש להפחית את החילופין המופעל על המנוע לחצי (220 וולט) כאשר התדר משתנה לחצי (25 הרץ). תקנה זו מבוססת על וולט / הרץ. במקרה שלעיל, היחס הוא 440/50 = 8.8 V / Hz.

שיטות אחרות לבקרת מתח:

מלבד בקרת וולט / הרץ, שיטות מתקדמות יותר כמו בקרת מומנט ישיר או DTC, אפנון רוחב דופק וקטורי בחלל (SVPWM) וכו 'משמשים גם לבקרת מהירות המנוע. על ידי בקרת המתח במנוע, ניתן לשלוט במדויק על השטף והמומנט המגנטי. בשיטת PWM, מתגי המהפך מייצרים גל סינוס מעין דרך סדרה של פולסים צרים עם משכי דופק משתנים של פסאודו סינוסי.

ממשק הפעלה:

סעיף זה מאפשר למשתמש להפעיל / לעצור את המנוע ולהתאים את המהירות. מתקנים אחרים כוללים היפוך מנוע, מעבר בין בקרת מהירות ידנית לאוטומטית וכו '. ממשק ההפעלה מורכב מפאנל עם תצוגה או מחוונים ומונים להצגת מהירות המנוע, מתח מופעל וכו'. בדרך כלל ניתנים קבוצה של מתגי לוח מקשים. לשליטה במערכת.

התחלה מובנית-רכה:

במנוע אינדוקציה רגיל, המופעל באמצעות מתג AC, הזרם הנמשך גבוה בהרבה מהערך המדורג ויכול לגדול עם תאוצה מוגברת של העומס כדי להשיג את המהירות המלאה של המנוע.

מצד שני במנוע מבוקר VFD, מתח נמוך בהתחלה בתדר נמוך. תדר ומתח זה עולים בקצב מבוקר להאצת העומס. זה מפתח מומנט כמעט יותר מהערך המדורג של המנוע.

שינוע מוטורי VFD :

התדר והמתח המופעל מצטמצמים תחילה לרמה מבוקרת ואז ממשיכים לרדת עד שהוא הופך לאפס והמנוע נכבה.

מעגל יישום לשליטה במהירות מנוע אינדוקציה חד פאזי

הגישה קלה יחסית מבחינת מעגל ההספק ומעגל הבקרה. בצד הקלט משתמשים בכפילי מתח ובצד הפלט משתמשים בגשר H, או מהפך דו-פאזי, כפי שמוצג באיור 2. קצה אחד של פיתולי הראשי וההתחלה מחובר לכל חצי גשר ול קצוות אחרים מחוברים לנקודה הנייטרלית של אספקת החשמל.

מעגל הבקרה דורש ארבעה PWM עם שני זוגות משלימים עם פס מת מספיק בין הפלטים המשלימים. הלהקות המתות של PWM הן PWM0-PWM1 ו- PWM2-PWM3. ל- PIC16F72 אין PWM שתוכננו בחומרה כדי להפיק את הצורך שאנחנו צריכים. לגבי VF, אוטובוס ה- DC מסונתז על ידי שינוי התדר והמשרעת. זה ייתן שני מתח סינוס מחוץ לשלב.

אם המתח המופעל על המתפתל הראשי משתרך בהתחלה של 90 מעלות, המנוע פועל בכיוון אחד (כלומר קדימה). אם אנו רוצים לשנות את כיוון הסיבוב אז המתח המופעל על הסלילה הראשית הוא להוביל את סלילת ההתחלה.

אני מקווה שקיבלתם מושג לגבי כונן התדרים המשתנים עבור מנוע האינדוקציה מהמאמר לעיל. אז אם יש לך שאלות לגבי הרעיון הזה או החשמל ו פרויקט אלקטרוני אנא השאר את סעיף ההערות למטה.