Tự tay bạn chế tạo bộ biến tần khá khó vì bạn cần phải rất thành thạo về công nghệ điện tử công suất và bán dẫn. Nhưng trước khi nghĩ đến việc thiết kế thiết bị này, bạn cần tìm hiểu xem chúng được sử dụng vào những mục đích gì. Bạn cũng sẽ cần biết các thành phần chính của các hệ thống điện tử này là gì.
Bộ biến tần là gì?
Mọi người đều biết rằng trong mạng lưới có dòng điện xoay chiều và nó có tần số nhất định. Ở Nga, tiêu chuẩn là 50 Hertz. Ở một số nước phương Tây, một tiêu chuẩn hơi khác là 60 Hertz. Hoạt động của nhiều thiết bị phụ thuộc vào tần số của dòng điện. Bộ chuyển đổi được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ không đồng bộ. Có nhiều lý do để sử dụng các phương tiện điện tử. Ví dụ, trong ngành công nghiệp, biến tần đã trở nên phổ biến, kể từ khi chúng được sử dụngcho phép bạn loại bỏ các cơ chế khổng lồ.
Chi tiết hơn, bạn có thể thay đổi tốc độ quay của băng tải trên băng tải bằng cách sử dụng hộp số dựa trên một loại hộp số ô tô. Hơn nữa, nó có thể là cơ khí (sử dụng một số bánh răng) hoặc CVT. Nhưng sẽ hiệu quả hơn nhiều nếu thay đổi các thông số của dòng điện cấp cho động cơ. Quay biến trở làm thay đổi tốc độ quay của băng tải. Hơn nữa, tần số có thể được thay đổi trong một phạm vi rộng.
Bộ chuyển đổi tần số có những tính năng nào khác?
Ngoài ra, cài đặt biến tần cho phép động cơ điện tăng dần tốc độ trong vài giây. Thời gian do người dùng thiết lập thông qua lập trình chức năng bộ biến tần. Tương tự, bạn có thể làm với thời gian dừng phần ứng của động cơ. Điều này làm giảm tải cho ổ đĩa, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên của nó.
Ngoài ra, đối với những doanh nghiệp nhỏ không có khả năng tự cung cấp mạng 3 pha mà vẫn có nhu cầu sử dụng thì việc sử dụng bộ biến tần thực sự là một liều thuốc chữa bách bệnh. Có nhiều kiểu thiết bị như vậy được kết nối với mạng dòng điện xoay chiều một pha và chúng tạo ra ba ở đầu ra. Vì vậy, có thể cắm động cơ điện vào ổ cắm thông thường. Và trong trường hợp này, nó sẽ không bị mất điện, công việc của nó sẽ chính xác.
Thành phần nguồn của bộ chuyển đổi
Tất cả các bộ chuyển đổi tần số đều sử dụng bóng bán dẫn IGBT hoặc MOSFET mạnh mẽ. Chúng rất lý tưởng cho loại công việc này. Chúng được gắn trong các mô-đun riêng biệt. Phương pháp cài đặt này có thể cải thiện hiệu suất của thiết bị điện tử. Các bóng bán dẫn này hoạt động ở chế độ phím, việc điều khiển được thực hiện bằng hệ thống vi xử lý. Thực tế là tất cả các điều khiển là dòng điện thấp, chuyển đổi điện áp cao là không cần thiết. Do đó, điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng bộ vi xử lý đơn giản nhất.
Cụm đặc biệt được sử dụng phổ biến nhất của dòng IR2132 và IR2130. Chúng bao gồm sáu trình điều khiển điều khiển các phím. Ba được sử dụng cho phần dưới cùng và ba cho phần trên cùng. Việc lắp ráp này cho phép bạn thực hiện một chuỗi đơn giản của bộ biến tần. Ngoài ra, nó có một số mức độ bảo vệ. Ví dụ, chống ngắn mạch và quá tải. Các đặc điểm chi tiết hơn của tất cả các yếu tố có thể được tìm thấy trong sách hướng dẫn. Nhưng tất cả các yếu tố nguồn đều có một nhược điểm lớn - giá thành sản phẩm cao.
Sơ đồ cấu tạo của bộ chuyển đổi
Bất kỳ bộ biến tần nào cho động cơ đều có ba khối chính - bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ biến tần. Nó chỉ ra rằng điện áp AC đầu tiên được chuyển đổi thành DC, sau đó được lọc. Sau khi tất cả điều này, nó được đảo ngược thành một biến. Nhưng có một khối thứ ba - điều khiển vi xử lý của biến tần. Và nói chính xác hơn, các bóng bán dẫn IGBT mạnh mẽ. Nếu bạn đã từng xử lýbộ chuyển đổi tần số thì bạn biết rằng trên bảng điều khiển phía trước chúng có một số nút để lập trình.
Hướng dẫn sử dụng biến tần sẽ hướng dẫn bạn cách thiết lập tất cả các chức năng. Đây là một vấn đề rất phức tạp, vì có khá nhiều cài đặt ngay cả trong thiết bị đơn giản nhất. Ngoài việc thiết bị điện tử cho phép bạn thay đổi tần số quay của phần ứng động cơ, điều chỉnh thời gian tăng giảm tốc, còn có một số cấp độ bảo vệ. Ví dụ, quá dòng. Trong trường hợp sử dụng thiết bị như vậy, không cần cài đặt công tắc tự động.
Bộ chỉnh lưu
Tùy theo mục đích của bộ biến tần mà sử dụng các giai đoạn chỉnh lưu khác nhau. Và tùy chọn cung cấp điện có thể từ mạng ba pha hoặc từ mạng một pha. Nhưng ở đầu ra của biến tần, trong mọi trường hợp, có điện áp xoay chiều ba pha. Nhưng để kiểm soát được dòng điện, trước hết nó phải được chỉnh lưu. Vấn đề là nó khá khó để kiểm soát biến - cần phải sử dụng các bộ lưu biến lớn, điều này không thuận tiện cho lắm. Hơn nữa, bây giờ là thời của vi điện tử và tự động hóa, việc sử dụng những công nghệ lạc hậu không những không hợp lý mà còn rất không có lãi.
Một thiết bị điện tử bao gồm sáu điốt bán dẫn được sử dụng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều ba pha. Chúng được bật trong một mạch cầu, nó chỉ ra rằng mỗi cặp điốt phục vụ để chỉnh lưu một pha. Một điện áp không đổi xuất hiện ở đầu ra của bộ chỉnh lưu,giá trị bằng với giá trị chảy đến đầu vào. Ở giai đoạn này, tất cả các phép biến đổi đã hoàn thành, không có điều khiển nào của khối này được thực hiện. Trong trường hợp nguồn được cung cấp từ mạng một pha, giai đoạn chỉnh lưu là đủ ngay cả từ một điốt đơn. Nhưng sẽ hiệu quả hơn nếu sử dụng mạch cầu bốn.
Hộp lọc
Mô-đun này được sử dụng để lọc điện áp DC. Phiên bản đơn giản nhất của khối là một cuộn cảm được bao gồm trong khoảng trống của vai dương. Một tụ điện được nối giữa các cực. Nó có một chức năng - để loại bỏ thành phần biến. Vấn đề là bộ chỉnh lưu không thể loại bỏ hoàn toàn các gợn sóng. Vẫn còn một lượng nhỏ AC có thể tạo ra tiếng ồn đáng kể trong quá trình hoạt động.
Để xem xét nguyên lý hoạt động của khối lọc, cần phân tích bằng cách thay thế các phần tử. Khi hoạt động trong điều kiện dòng điện một chiều, cuộn cảm được thay bằng cảm kháng, tụ điện được thay bằng mạch hở. Nhưng khi được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều, điện dung được thay thế bằng điện trở. Do đó, toàn bộ thành phần biến biến mất, vì xảy ra ngắn mạch trong trường hợp này. Để hiểu được điều này là khá khó, cần phải hiểu các cơ sở lý thuyết về kỹ thuật điện. Nhưng không thể tạo ra bộ chuyển đổi tần số 3 pha nếu không có cái này.
Giai đoạn biến tần
Và ở đây niềm vui bắt đầu - việc sử dụng các bóng bán dẫn IGBT mạnh mẽ. Chúng được điều khiển bởi một hệ thống vi xử lý, từchất lượng hoạt động của chúng phụ thuộc vào hoạt động của toàn bộ bộ biến tần. Mạch biến đổi điện áp như vậy được sử dụng rộng rãi. Trên thực tế, với sự trợ giúp của bóng bán dẫn điện, bất kỳ điện áp nào cũng có thể được đảo ngược. Tổng cộng, sáu phần tử được sử dụng trong mạch đơn giản nhất - hai phần tử cho mỗi pha. Bộ biến tần tạo ra 220 vôn trên mỗi pha so với số không.
Để loại bỏ sự xuất hiện của điện áp ngược, cần phải sử dụng điốt bán dẫn. Chúng được kết nối giữa bộ thu và bộ phát của bóng bán dẫn điện. Việc quản lý được thực hiện ở lối vào của căn cứ. Như đã đề cập trước đó, bộ chuyển đổi tần số tự làm có hai bóng bán dẫn cho mỗi pha trong tầng biến tần. Bật các mối nối p-n của chúng theo chuỗi. Pha được lấy ra từ điểm giữa của mỗi vai. Các mô-đun làm sẵn có sẵn để bán, chúng có dây dẫn để cung cấp điện áp trực tiếp, cũng như ba tiếp điểm để loại bỏ xoay chiều ba pha. Ngoài ra, có một đầu nối để kết nối hệ thống điều khiển vi điều khiển.
Điều khiển vi xử lý
Được sử dụng để thay đổi tốc độ trục động cơ bằng biến tần, điện áp có tần số mặc định là 50Hz, có thể thay đổi biên độ trong một phạm vi rộng. Và cụ thể hơn là từ 0 đến tần số mà bộ vi xử lý có thể cung cấp. Yêu cầu chính cho cái sau là khả năng kết nối nhiều thiết bị. Khi bạnthiết kế một bộ chuyển đổi, điện áp, tần số được thay đổi bởi một điện trở thay đổi, phải được điều khiển bởi bộ xử lý. Nó được chọn cẩn thận, nó phải có đủ số lượng cổng I / O.
Bạn có thể phức tạp hóa hệ thống một chút bằng cách kết nối màn hình LCD với bộ vi điều khiển. Nó không cần phải kết xuất màu cao, chỉ cần đơn sắc là đủ, như trong các máy tính đơn giản. Các nút để lập trình cũng được kết nối với các cổng đầu vào - đầu ra. Đây là cách bạn có thể tạo một bộ chuyển đổi tần số đơn giản. Giá của tất cả các yếu tố sẽ không quá hai nghìn rúp. Nhưng chi phí của một biến tần có công suất 200-750 watt dao động từ 6500 đến 12000 rúp. Tất cả phụ thuộc vào nhà sản xuất và khả năng của thiết bị.
Vỏ thiết bị
Bộ biến tầnDo-it-yourself phải có vỏ ngoài đáng tin cậy. Không chỉ dễ sử dụng phụ thuộc vào nó, mà còn cả hiệu quả. Phần đế được làm bằng nhôm. Lý do sử dụng vật liệu này là nhu cầu làm mát chất lượng cao. Trong quá trình hoạt động, mô-đun IGBT trở nên rất nóng và nhiệt độ của các điốt bán dẫn cũng tăng lên. Và không thành vấn đề cho dù bạn có bộ chuyển đổi tần số 380 hay 220 Volt.
Phần còn lại của cơ thể được làm bằng nhựa. Điều cần thiết là tất cả các phần tử nguồn phải được ẩn bởi nó, để không có sự tiếp xúc ngẫu nhiên với các đầu nối cao áp trong quá trình hoạt động. Ở phần phía trước, nó là cần thiết để cung cấp một lỗ cho màn hình LCD và các nút. Riêng biệt, trongmột nơi thuận tiện, một biến trở được lắp đặt. Khi lập trình vi điều khiển, cần phải tính đến điện trở này làm thay đổi tần số của dòng điện đầu ra.
Trao đổi nhiệt của các phần tử hệ thống
Đặc biệt cần chú ý đến tản nhiệt. Thiết bị càng được phát triển mạnh mẽ thì hệ thống làm mát càng phải đáng tin cậy. Như đã nói ở trên, phần đế phải được làm bằng nhôm. Mạch chuyển đổi điện áp phải cung cấp bảo vệ chống quá nhiệt. Với mục đích này, cần phải khoan một lỗ trên vỏ, một cảm biến nhiệt độ được gắn trong đó. Từ đó, tín hiệu được đưa qua một thiết bị phù hợp đến bộ vi điều khiển. Nếu vượt quá nhiệt độ tối đa thì phải ngắt tải. Do đó, mô-đun bóng bán dẫn nguồn sẽ tắt.
Để cải thiện khả năng tản nhiệt, phải sử dụng quạt. Vị trí của chúng phải được chọn sao cho luồng không khí làm mát các cánh tản nhiệt của vỏ máy. Để tăng hiệu quả của hệ thống làm mát, bạn phải sử dụng keo tản nhiệt. Sẽ hợp lý hơn nếu bạn bật quạt vào thời điểm khởi động thiết bị. Nhưng cũng có thể lập trình bộ điều khiển bằng cách sử dụng tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ. Khi nhiệt độ đạt đến một nửa nhiệt độ mà thiết bị tắt khẩn cấp, quạt sẽ bật.
Bảng mạch
Là bảng mạch, tốt nhất nên sử dụng các tùy chọn làm sẵn. Được bày bán có những tấm bảng với các kích thước khác nhau với các lỗ xung quanhđịa chỉ liên lạc nhỏ đóng hộp. Chúng được gọi một cách thông tục là "cá". Điều duy nhất đáng xem xét là khả năng thay thế bộ xử lý và vi mạch. Với mục đích này, bạn cần sử dụng các đầu nối được hàn vào bảng. Bộ chuyển đổi tần số tự làm được chế tạo tốt nhất với kỳ vọng thay thế nhanh chóng các phần tử. IC hoặc bộ điều khiển chỉ được cắm vào ổ cắm này, giống như phích cắm vào ổ cắm.
Kết luận
Bạn cũng có thể tạo bộ biến tần của riêng mình. Giá của các chất tương tự, như chúng tôi đã phát hiện ra, cao hơn nhiều. Mặc dù, tất nhiên, họ có nhiều cơ hội hơn. Nhưng trên thực tế, nếu bạn xem xét kỹ hơn, nó chỉ ra rằng không có quá năm chức năng thực sự được sử dụng. Khi ổ đĩa đang chạy, cần phải thay đổi tốc độ quay, cũng như điều chỉnh thời gian tăng tốc và giảm tốc. Ít thường xuyên hơn một chút, chức năng đảo ngược và thay đổi dòng điện tối đa cho phép được sử dụng.
