Жиілік түрлендіргіштерін өз қолыңызбен жасау өте қиын, өйткені сізге электр электроникасы мен жартылай өткізгіштер технологиясын өте жақсы білу керек. Бірақ бұл құрылғыны жобалау туралы ойланбас бұрын, олардың қандай мақсаттарда қолданылатынын білу керек. Сондай-ақ осы электрондық жүйелердің негізгі құрамдас бөліктері қандай екенін білуіңіз керек.
Жиілік түрлендіргіш дегеніміз не?
Желіде айнымалы ток бар екенін және оның белгілі бір жиілігі бар екенін бәрі біледі. Ресейде стандарт 50 Герц болып табылады. Кейбір батыс елдерінде сәл өзгеше стандарт 60 Герц болып табылады. Көптеген құрылғылардың жұмысы ток жиілігіне байланысты. Түрлендіргіштер асинхронды қозғалтқыштарды қуаттандыру үшін қолданылады. Электрондық құралдарды пайдаланудың көптеген себептері бар. Мысалы, өнеркәсіпте инверторлар қолданылғаннан бері кең таралғанүлкен механизмдерден арылуға мүмкіндік береді.
Толығырақ айтқанда, көліктің беріліс қорабының түріне негізделген беріліс қорабын пайдалану арқылы конвейердегі таспаның айналу жылдамдығын өзгертуге болады. Сонымен қатар, ол механикалық (бірнеше берілістерді пайдалану) немесе CVT болуы мүмкін. Бірақ қозғалтқышты қоректендіретін токтың параметрлерін өзгерту әлдеқайда тиімді. Айнымалы резисторды бұру конвейердің айналу жылдамдығын өзгертеді. Сонымен қатар, жиілікті кең ауқымда өзгертуге болады.
Жиілік түрлендіргіштерінің тағы қандай мүмкіндіктері бар?
Сонымен қатар, инвертор параметрлері электр қозғалтқышына бірнеше секунд ішінде біртіндеп жылдамдықты арттыруға мүмкіндік береді. Уақытты пайдаланушы жиілік түрлендіргіш функциясын бағдарламалау арқылы белгілейді. Сол сияқты, сіз қозғалтқыштың арматурасын тоқтату уақытын жасай аласыз. Бұл дискідегі жүктемені азайтады, бұл оның ресурсына тікелей әсер етеді.
Сонымен қатар, өзін үш фазалы желімен қамтамасыз ету мүмкіндігі жоқ, бірақ оған қажеттілік бар шағын кәсіпорындар үшін жиілікті түрлендіргіштерді пайдалану нағыз панацея болып табылады. Бір фазалы айнымалы ток желісіне қосылған мұндай құрылғылардың көптеген үлгілері бар және олар шығысында үшеуін шығарады. Сондықтан электр қозғалтқышын кәдімгі розеткаға қосуға болады. Және бұл жағдайда ол қуатын жоғалтпайды, оның жұмысы дұрыс болады.
Түрлендіргіштердің қуат құрамдастары
Барлық жиілік түрлендіргіштері қуатты IGBT немесе MOSFET транзисторларын пайдаланады. Олар жұмыстың осы түрі үшін өте қолайлы. Олар бөлек модульдерге орнатылады. Бұл орнату әдісі электрондық құрылғының жұмысын жақсарта алады. Бұл транзисторлар кілттік режимде жұмыс істейді, басқару микропроцессорлық жүйе арқылы жүзеге асырылады. Өйткені, барлық басқару төмен ток болып табылады, жоғары кернеулерді ауыстыру қажет емес. Сондықтан, бұған ең қарапайым микропроцессордың көмегімен қол жеткізуге болады.
IR2132 және IR2130 серияларының ең жиі қолданылатын арнайы жинақтары. Олар кілттерді басқаратын алты драйверден тұрады. Үшеуі төменгі, ал үшеуі үстіңгі жағы үшін қолданылады. Бұл жинақ жиілік түрлендіргішінің қарапайым каскадын жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ол бірнеше қорғаныс дәрежесіне ие. Мысалы, қысқа тұйықталуға және шамадан тыс жүктемеге қарсы. Барлық элементтердің егжей-тегжейлі сипаттамаларын нұсқаулықтарда табуға болады. Бірақ барлық қуат элементтерінің үлкен кемшілігі бар - өнімнің жоғары құны.
Түрлендіргіштің құрылымдық диаграммасы
Қозғалтқышқа арналған кез келген жиілік түрлендіргішінде үш негізгі блок бар - түзеткіш, сүзгілер, инвертор. Айнымалы ток кернеуі алдымен тұрақты токқа айналады, содан кейін сүзіледі. Осының бәрінен кейін ол айнымалыға төңкеріледі. Бірақ үшінші блок бар - инвертордың микропроцессорлық басқаруы. Дәлірек айтқанда, қуатты IGBT транзисторлары. Егер сіз бұрын-соңды айналысқан болсаңызжиілік түрлендіргіштерін пайдалансаңыз, олардың алдыңғы панелінде бағдарламалауға арналған бірнеше түймелер бар екенін білесіз.
Инвертордың нұсқаулығы барлық функцияларды орнату жолын көрсетеді. Бұл өте күрделі мәселе, өйткені ең қарапайым құрылғыда да көптеген параметрлер бар. Электрондық құрылғы қозғалтқыш арматурасының айналу жиілігін өзгертуге, жеделдету және баяулау уақытын реттеуге мүмкіндік беретінінен басқа, бірнеше қорғаныс дәрежесі бар. Мысалы, шамадан тыс ток. Мұндай құрылғыны пайдаланған жағдайда автоматты қосқыштарды орнатудың қажеті жоқ.
Түзеткіш құрылғы
Жиілікті түрлендіргіштің мақсатына байланысты түзеткіштің әртүрлі сатылары қолданылады. Ал электрмен жабдықтау опциясы үш фазалы желіден де, бір фазалыдан да болуы мүмкін. Бірақ инвертордың шығысында кез келген жағдайда үш фазалы айнымалы кернеу бар. Бірақ токты басқару үшін алдымен оны түзету керек. Мәселе мынада, айнымалыны басқару өте қиын - үлкен реостаттарды пайдалану қажет, бұл өте ыңғайлы емес. Оның үстіне қазір микроэлектроника мен автоматтандыру заманы, ескірген технологияларды пайдалану ақылға сыйымсыз ғана емес, сонымен бірге өте тиімсіз.
Үш фазалы айнымалы токты түзету үшін алты жартылай өткізгіш диодтан тұратын электрондық құрылғы қолданылады. Олар көпір тізбегінде қосылады, әрбір диод жұбы бір фазаны түзету үшін қызмет етеді екен. Түзеткіш қондырғының шығысында тұрақты кернеу пайда болады, оныңмән кіріске түсетін мәнге тең. Бұл кезеңде барлық түрлендірулер аяқталды, бұл блокты басқару орындалмайды. Қуат бір фазалы желіден қамтамасыз етілген жағдайда, бір диодтан түзеткіш сатысы жеткілікті. Бірақ төрт көпір тізбегін пайдалану тиімдірек.
Сүзгі өрісі
Бұл модуль тұрақты кернеуді сүзу үшін пайдаланылады. Блоктың ең қарапайым нұсқасы - оң иықтың саңылауына енгізілген индуктор. Полюстер арасында электролиттік конденсатор жалғанған. Оның бір қызметі бар – айнымалы компоненттен құтылу. Мәселе мынада, түзеткіш толқындардан толығымен құтыла алмайды. Жұмыс кезінде айтарлықтай шу шығаратын айнымалы токтың аз мөлшері қалады.
Сүзгі блогының жұмыс істеу принципін қарастыру үшін элементтерді ауыстыру арқылы талдау қажет. Тұрақты ток жағдайында жұмыс істегенде индуктивтілік кедергімен ауыстырылады, конденсатор ашық тізбекпен ауыстырылады. Бірақ айнымалы токпен қоректенген кезде сыйымдылық кедергімен ауыстырылады. Демек, барлық айнымалы құрамдас жоғалады, өйткені бұл жағдайда қысқа тұйықталу орын алады. Мұны түсіну үшін өте қиын, электротехниканың теориялық негіздерін түсіну қажет. Бірақ 3 фазалы жиілікті түрлендіргішті онсыз жасау мүмкін емес.
Инвертор кезеңі
Міне, қызық басталады – қуатты IGBT транзисторларын пайдалану. Олар микропроцессорлық жүйемен басқарылады, бастаполардың жұмыс істеу сапасы бүкіл жиілік түрлендіргішінің жұмысына байланысты. Мұндай кернеу түрлендіргіш схемасы кеңінен қолданылады. Шын мәнінде, күштік транзисторлардың көмегімен кез келген кернеуді өзгертуге болады. Ең қарапайым схемада барлығы алты элемент қолданылады - әрбір фаза үшін екі. Жиілік түрлендіргіш әр фазада нөлге қатысты 220 вольт шығарады.
Кері кернеудің пайда болуынан құтылу үшін жартылай өткізгіш диодтарды қолдану қажет. Олар күштік транзисторлардың коллекторы мен эмитенті арасында қосылған. Басқару базаның кіреберісінде жүзеге асырылады. Жоғарыда айтылғандай, өз қолыңызбен жиілік түрлендіргіштерінде инвертор каскадының әрбір фазасы үшін екі транзистор бар. Олардың p-n өткелдерін тізбектей қосыңыз. Әрбір иықтың орта нүктесінен фаза жойылады. Дайын модульдер сатылымға шығарылады, оларда тікелей кернеуді беруге арналған сымдар, сондай-ақ үш фазалы айнымалыны жоюға арналған үш контакт бар. Сонымен қатар, микроконтроллерді басқару жүйесін қосуға арналған қосқыш бар.
Микропроцессорды басқару
Инвертор арқылы қозғалтқыш білігінің айналу жиілігін өзгерту үшін пайдаланылады, әдепкі жиілігі 50 Гц болатын кернеуді кең ауқымда амплитудада өзгертуге болады. Дәлірек айтқанда, микропроцессор қамтамасыз ете алатын нөлден жиілікке дейін. Соңғысына қойылатын негізгі талап - бірнеше құрылғыларды қосу мүмкіндігі. Сіз қашанкернеуі айнымалы кедергімен өзгеретін түрлендіргішті жобалау процессормен басқарылуы керек. Ол мұқият таңдалған, оның енгізу/шығару порттарының жеткілікті саны болуы керек.
СКД дисплейді микроконтроллерге қосу арқылы жүйені аздап қиындата аласыз. Одан жоғары түсті көрсету қажет емес, қарапайым калькуляторлардағыдай монохромды жеткілікті. Бағдарламалауға арналған түймелер де енгізу-шығару порттарына қосылған. Қарапайым жиілікті түрлендіргішті осылай жасауға болады. Барлық элементтердің бағасы екі мың рубльден аспайды. Бірақ 200-750 ватт қуаты бар инвертордың құны 6500-ден 12000 рубльге дейін. Мұның бәрі өндірушіге және құрылғының мүмкіндіктеріне байланысты.
Құрылғы корпусы
Өзіңіз жасайтын жиілік түрлендіргіштерінің сенімді корпусы болуы керек. Оған пайдаланудың қарапайымдылығы ғана емес, сонымен қатар тиімділік де байланысты. Негізі алюминийден жасалған. Бұл материалды пайдаланудың себебі - жоғары сапалы салқындату қажеттілігі. Жұмыс кезінде IGBT модулі қатты қызады, жартылай өткізгіш диодтардың температурасы да көтеріледі. Сізде 380 немесе 220 вольт жиілік түрлендіргіші бар-жоғы маңызды емес.
Дененің қалған бөлігі пластиктен жасалған. Жұмыс кезінде жоғары вольтты терминалдармен кездейсоқ жанасу болмас үшін барлық қуат элементтері онымен жасырылған болуы керек. Алдыңғы бөлігінде СКД дисплейі мен түймелері үшін тесікті қамтамасыз ету қажет. Бөлек, выңғайлы орын, айнымалы резистор орнатылған. Микроконтроллерді бағдарламалау кезінде бұл қарсылық шығыс тоғының жиілігін өзгертетінін ескеру қажет.
Жүйе элементтерінің жылу алмасуы
Жылуды таратуға ерекше назар аудару керек. Жасалатын құрылғы неғұрлым қуатты болса, салқындату жүйесі соғұрлым сенімді болуы керек. Жоғарыда айтылғандай, негіз алюминийден жасалған болуы керек. Кернеу түрлендіргішінің тізбегі қызып кетуден қорғауды қамтамасыз етуі керек. Осы мақсатта корпуста тесік бұрғылау қажет, оған температура сенсоры орнатылған. Одан сигнал сәйкес құрылғы арқылы микроконтроллерге беріледі. Егер максималды температура асып кетсе, жүктемені ажырату керек. Сондықтан қуат транзисторы модулі өшеді.
Жылуды таратуды жақсарту үшін желдеткіштерді пайдалану керек. Олардың орналасуы ауа ағыны корпустың радиаторлық қанаттарын салқындату үшін таңдалуы керек. Салқындату жүйесінің тиімділігін арттыру үшін термопаста пайдалану керек. Құрылғыны іске қосу кезінде желдеткіштерді қосу орындырақ. Бірақ температура сенсорының сигналын пайдаланып контроллерді бағдарламалауға да болады. Температура құрылғыны апатты түрде өшіретін температураның жартысына жеткенде, желдеткіштер қосылады.
Сұлбалық тақта
Тақта ретінде дайын опцияларды қолданған дұрыс. Сатылымда айналасында тесіктері бар әртүрлі өлшемдегі тақталар баршағын консервіленген контактілер. Оларды ауызекі тілде «балық» деп атайды. Қарастыруға болатын жалғыз нәрсе - процессор мен микросұлбаларды ауыстыру мүмкіндігі. Осы мақсатта сіз тақтаға дәнекерленген қосқыштарды пайдалануыңыз керек. Өзіңіз жасайтын жиілік түрлендіргіштері элементтерді жылдам ауыстыруды күтумен жақсы жасалған. IC немесе контроллер розеткаға қосылған розетка сияқты жай ғана осы розеткаға қосылады.
Қорытынды
Сондай-ақ жиілікті түрлендіргішті өзіңіз жасай аласыз. Аналогтардың бағасы, біз анықтағандай, әлдеқайда жоғары. Дегенмен, әрине, олардың мүмкіндіктері көбірек. Бірақ шын мәнінде, егер сіз мұқият қарасаңыз, іс жүзінде бес функциядан аспайтыны белгілі болды. Жетек жұмыс істеп тұрған кезде айналу жылдамдығын өзгерту, сондай-ақ жеделдету және баяулау уақыттарын реттеу қажет. Сәл азырақ, кері функция және максималды рұқсат етілген токты өзгерту пайдаланылады.
