Управление однофазным электродвигателем: Устройство для управления однофазным электродвигателем

Устройство для управления однофазным электродвигателем

электроника для дома

В статье приводится описание простого устройства, предназначенного для пуска однофазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и пусковой обмоткой, отключаемой по окончании пуска. Одновременно устройство обеспечивает регулирование вращения электродвигателя и его эффективное торможение при отключении от питающей сети.

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано для пуска, торможения и регулирования частоты вращения однофазных асинхронных электродвигателей (ОАД) с короткозамкнутым ротором, имеющих пусковую обмотку или пусковой конденсатор, отключаемые по окончании пуска. Является усовершенствованием известного устройства по авторскому устройству [1].

Известное устройство [1-2] содержит двухполюсный переключатель на два положения, с помощью которого подключается к сети рабочая обмотка ОАД и обмотка электромагнитного реле через ограничительный резистор и выпрямительный диод. К зажимам обмотки электромагнитного реле присоединен времязадающий конденсатор. Размыкающий контакт электромагнитного реле обеспечивает подключение пусковой обмотки ОАД к сети через фазосдвигающий элемент-конденсатор и контакты двухполюсного переключателя при его включении. Выпрямительный диод при работе ОАД служит для питания обмотки электромагнитного реле выпрямленным током сети.

При отключении ОАД диод обеспечивает питание обмоток двигателя выпрямленным током сети через замыкающий контакт реле и контакты двухполюсного переключателя. Таким образом, известное устройство обеспечивает пуск и торможение ОАД путем использования одних и тех же элементов.

Однако функциональные возможности известного устройства могут быть расширены путем использования его одновременно и для регулирования частоты вращения ОАД.

Указанная цель достигается тем, что устройство (рис.1) дополнительно снабжено последовательной цепочкой, состоящей из замыкающего контакта переключателя SA2, регулируемого токоограничивающего элемента R2, замыкающих контактов электромагнитного реле К1. 3 и однополюсного выключателя.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется рис.1, на котором показана принципиальная схема устройства (заявка автора [3]).

 Описание устройства

Устройство содержит трехполюсный переключатель SA1 на два положения, с помощью которого подключается к сети контактами 1 -2 рабочая обмотка Р двигателя и пусковая П через замкнутые контакты К 1.1 электромагнитного реле К1 и фазосдвигающий элемент С1. Одновременно контактами 3-4 переключателя SA1 присоединяется к сети обмотка электромагнитного реле К1 через резистор R1 и выпрямительный диод VD. К зажимам обмотки электромагнитного реле присоединен времязадающий конденсатор С2. Выпрямительный диод VD при работе ОАД служит для питания обмотки К1 электромагнитного реле выпрямленным током сети. При отключении ОАД диод VD обеспечивает питание обмоток Р и П двигателя выпрямленным током сети через замыкающий контакт К1.2 реле К1 и контакты 3-5 и 1 -6 переключателя SA1 соответственно.

Токоограничивающий элемент R2 одним выводом соединен через замыкающие контакты К 1. 3 электромагнитного реле и контакты выключателя SA2 с точкой соединения фазосдвигающего элемента С1 и пусковой обмотки П, а вторым — через замыкающие контакты переключателя SA1 к зажиму резистора R1 времязадающей цепочки. В исходном предпусковом положении обмотка К1 реле током не обтекается, контакты К 1.1 реле замкнуты, а контакты К 1.2 и К 1.3 разомкнуты. При этом контакты выключателя SA2 также разомкнуты, а сопротивление резистора R2 должно быть наибольшим.

 Принцип действия

Включение ОАД осуществляется с помощью трехполюсного переключателя SA1, в результате через замкнутые контакты 1-2 обтекается током рабочая обмотка Р двигателя и пусковая П через замкнутые контакты К1.1 реле К1 и конденсатор С1. Двигатель запускается. Одновременно через диод VD и замкнутые контакты 3-4 переключателя SA1 происходит зарядвремязадающего конденсатора С2. При достижении величины напряжения на конденсаторе достаточного для срабатывания реле, последнее срабатывает и размыкает свои контакты К 1. 1 в цепи пусковой обмотки П, отключая ее от сети. Пуск ОАД окончен. При срабатывании реле К1 замыкаются также его контакты

К1.2 в цепи торможения двигателя и контакты К1.3 в цепи регулирования его частоты вращения, подготавливая, таким образом, схему управления к последующим режимам работы ОАД, т.е к эффективному торможению при отключении от сети или к регулированию частоты вращения при работе.

Регулирование частоты вращения ОАД осуществляется включением выключателя SA2 и поворотом рукоятки резистора R2. В этом случае пусковая обмотка П двигателя обтекается выпрямленным током сети через диод VD, замкнутые контакты 3-4, 7-8 переключателя SA1, резистор R2, замкнутые контакты К 1.3 реле К1 и контакты включенного выключателя SA2. В результате устанавливается вполне определенная частота вращения ОАД. Изменяя величину сопротивления резистора R2, можно плавно изменять частоту вращения двигателя.

Рис.1

При регулировании частоты вращения ОАД необходимо иметь в виду, что предлагаемое техническое решение предназначено для кратковременного снижения частоты вращения рабочего механизма, так как «подпитка» пусковой обмотки П выпрямленным током сети приводит к ее повышенному нагреву. Поэтому по окончании кратковременной работы на какой-то скорости выключатель SA2 необходимо выключить.

Отключение ОАД осуществляют выключателем SA1. При этом обмотки двигателя обтекаются выпрямленным током сети через диод VD и замкнутые контакты К1.2 реле К1 и контакты 1-6 переключателя SA1 Двигатель эффективно тормозится. После разряда конденсатора С2 на обмотку реле К1 реле размыкает свои контакты К 1.2 в цепи диода VD, обесточивая обмотки ОАД. Процесс торможения окончен, и схема управления готова к повторному пуску двигателя, так как контакты К1.1 реле К1 после окончания процесса торможения замкнулись.

Таким образом, введение дополнительных элементов в схему управления однофазным двигателем обеспечивает использование одного и того же выпрямительного диода VD и реле К1 не только для пуска, работы и торможения ОАД, но и для регулирования его частоты вращения, что расширяет функциональные возможности предлагаемого

устройства, т.е. устройство становится многофункциональным, обеспечивая несколько режимов работы двигателя

 Детали

1. Выключатель SA1 любой малогабаритный трехполюсный, подходящий по току и напряжению, например, типа ПТ3-40В 220 В — 3 А.

2. Выключатель SA2 одно-, двухполюсный на два положения типа П2Т-13 220 В — 3 А или ТП1 -2 220 В -2 А.

3. Диод VD типа КД227Ж (5 А, 800 В) или 2Д203Г, Д (10 А, 700 В), либо В10-10 — В1 0-14 на ток 10 А и напряжение от 700 В и выше.

4. Резистор R1 типа МЛТ-2 сопротивлением 5,6 кОм.

5. Переменный резистор R2 типа ППБ-25Г мощностью 25 Вт, сопротивлением 10 кОм.

6. Конденсатор С1 типа МБГО-2, КБГ-МП, БГТ на напряжение не ниже 400 В или типа МБГЦ, что предпочтительней, подбирают его из расчета 6,6…7 мкФ на 100 Вт мощности двигателя. Если двигатель не запускается, то найденную величину емкости конденсатора С1 необходимо увеличить в 1,5-2 раза.

7. Конденсатор С2 типа КЭ-2 или ЭМ емкостью 40… 100 мкФ на напряжение 400…500 В.

8. Промежуточное реле переменного тока К1 типа РП-21 220 В-

5 А может быть заменено реле типа РП-25 или МКУ-48.

 Наладка

Осуществляется изменением величины сопротивления R1 и емкости конденсатора С2 для получения задержки срабатывания реле К1 в пределах 3. .4 с, которую можно производить без двигателя.

К. В. Коломойцев

 Литература

1. А.с. 913536 СССР, МКИ Н02Р 1 /42. Устройство управления однофазным электродвигателем /К.В. Коломойцев. (СССР). -№2938330/24-07: заявл. 10.06.80; опуб. 15.03.82 Бюл. №10

2. Коломойцев К.В, Устройство управления электродвигателем // Электрик. — 2005. — №6. —

С.16-17.

3. Заявка №3401305/07/037698. кл. Н02Р 1/42 от 02.03.82. Устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем / К.В. Коломойцев (СССР).

Читайте также :
Электронный запуск электродвигателей
Бесконденсаторный пуск трехфазных электродвигателей от однофазной сети

Управление однофазным двигателем при помощи однофазного частотного регулятора

Справочные материалы о кондиционерах

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки — рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

• изменения расхода воздуха в системе вентиляции
• регулирования производительности насосов
• изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования

Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем. Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

• изменение напряжения питания двигателя
• изменение частоты питающего напряжения

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя — разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

S=(n₁-n₂)/n₂

n₁ — скорость вращения магнитного поля

n₂ — скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз — то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

Преимущества данной схемы:

• неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
• хорошая перегрузочная способность трансформатора

Недостатки:

• большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
• все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

• устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
• добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
• ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения — для гарантированного старта двигателя
• используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

• низкая стоимость
• малая масса и размеры

Недостатки:

• можно использовать для двигателей небольшой мощности
• при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
• при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
• все недостатки регулирования напряжением

Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

Транзисторный регулятор напряжения

Как называет его сам производитель — электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы — полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы — диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:

• Небольшие габариты и масса прибора
• Невысокая стоимость
• Чистая, неискажённая форма выходного тока
• Отсутствует гул на низких оборотах
• Управление сигналом 0-10 Вольт

Слабые стороны:

• Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
• Все недостатки регулировки напряжением

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина — не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие — массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование — основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

• специализированными однофазными ПЧ
• трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей — INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

Xc=1/2πfC

f — частота тока

С — ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя — в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

• интеллектуальное управление двигателем
• стабильно устойчивая работа двигателя
• огромные возможности современных ПЧ:
• возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
• многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
• входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
• различные выходы
• коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
• предустановленные скорости
• ПИД-регулятор

Минусы использования однофазного ПЧ:

• ограниченное управление частотой
• высокая стоимость

Использование ЧП для трёхфазных двигателей

Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого — магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

При работе без конденсатора это приведёт к:

• более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
• разному току в обмотках

Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

Преимущества:

• более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
• огромный выбор по мощности и производителям
• более широкий диапазон регулирования частоты
• все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

Недостатки метода:

• необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
• пульсирующий и пониженный момент
• повышенный нагрев
• отсутствие гарантии при выходе из строя, т. к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

FAQ | Компания Веспер

ДАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ СОЗДАЕТСЯ ДВУМЯ НАСОСАМИ. ПО КАКОЙ СХЕМЕ ПОДКЛЮЧИТЬ ДВА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ?

Управление двумя насосами производится либо одним преобразователем частоты  по каскадной схеме, либо двумя преобразователями частоты по схеме ведущий-ведомый.  Каскадный режим управления реализован в  серии Е5-Р7500. Схему подключения  можно найти в руководстве по эксплуатации на эту модель.  Схема  ведущий-ведомы, реализованная на преобразователях частоты Е4-Р8402 приведена ниже.

Схема ведущий-ведомый.

ГАРАНТИЙНЫЙ И ПОСЛЕГАРАНТИЙНЫЙ РЕМОНТ.

Диагностика и ремонт  неисправных преобразователей   производится  в сервисном центре Компании Веспер по адресу  127438, г.Москва, Автомоторная ул., д.4А, стр.3

График работы: Понедельник — Пятница с 9:00  до 18:00.

Многоканальный тел./факс: 8-800-555-36-49, +7 (495) 258-00-49 

Доставка изделий в сервисный центр   осуществляется за счет Заказчика. Обращаем Ваше внимание  доставка осуществляется именно до сервисного центра, а не  до терминала транспортной компании в г.Москве.

Вместе с изделием для проведения диагностики и ремонта в Сервисный центр сдается паспорт на изделие и заявка-рекламация, содержащая описание неисправности.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ЗАПИТЫВАЕМЫЙ ОТ  ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ  220В К ПЧ ВЕСПЕР?

Компания Веспер не выпускает частотные преобразователи для управления  однофазными  электродвигателями.  Мы предлагаем преобразователи частоты, которые подключаются  к однофазной сети 220В и управляют трехфазным двигателем.
Пусковая обмотка однофазного электродвигателя подключается через конденсатор, рассчитанный на частоты сети 50Гц. Преобразователь частоты формирует рабочую частоту импульсными сигналами. Поэтому преобразователь частоты может не запустить электродвигатель. Если электродвигатель запустится, то надо учитывать, что частота регулирования ограничена диапазоном примерно 30-50Гц.
Проведенные нашими клиентами опыты показали, что используя модель Е4-8400 однофазные электродвигатели удалось запустить и обеспечить регулировку частоты вращения.  Параметр L8-07  защита от  пропадания выходной фазы  при выпуске устанавливается в состояние «отключено»,поэтому  принципиально проблем с  такой схемой не должно быть.  Режим работы с однофазным двигателем не является номинальным и подобные опыты производятся под ответственность пользователя.

КАКУЮ СКИДКУ Я МОГУ ПОЛУЧИТЬ?

В компании действует гибкая система скидок, включающая в себя курсовые скидки,  скидки для дилеров и партнеров, накопительную систему скидок и т.д.. Запрос по конкретной величине скидке для Вашего заказа следует отправить на адрес [email protected].

ТРЕБУЕТСЯ ОБЕСПЕЧИТЬ ПОДДЕРЖАНИЕ ДАВЛЕНИЕ В СИСТЕМЕ. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ И ЗАПРОГРАММИРОВАТЬ Е5-8200?

ЧТО ПРОИЗОЙДЕТ ПРИ  КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ НА ВЫХОДЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ?

Разбор различных ситуаций при коротком замыкании выходных цепей преобразователя частоты приведен в прилагаемой статье.

ТРЕБУЕТСЯ ОБЕСПЕЧИТЬ ПОДДЕРЖАНИЕ ДАВЛЕНИЯ  В СИСТЕМЕ. КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ И ЗАПРОГРАММИРОВАТЬ Е4-8400? 

Частотные преобразователи

Частотные преобразователи основной вид силовой электроники

Внедрение частотных преобразователей позволяют реализовать оптимальное функционирование и бесперебойную работу электроприводной системы с требуемыми значениями скорости и производительности. Выходная частота и напряжение инвертора изменяются в широком диапазоне регулирования. Частота может изменяться от нулевых значений до номинального во взаимно связанном соотношение с напряжением. При значениях частот выше номинальной, напряжение остается на номинальном уровне, а частота может достигать нескольких сот герц.

Одно из основных направлений применения частотных преобразователей является управление оборудованием с насосно-вентиляторной нагрузкой (насосы, вентиляторы, винтовые компрессоры). При функционировании частотно-регулируемого электропривода с таким видом нагрузки достигается значительная экономия электроэнергии. Получение такого эффекта возможно благодаря функциональной зависимость кубической зависимости энергопотребления электродвигателя от скорости вращения.

Они имеют широкий спектр применений для всех типов электродвигателей переменного тока. На механизмах с постоянным моментом нагрузки экономический эффект от энергосбережения имеет минимальное значение. В такой области применения система управления силовым приводом предоставляет ряд вспомогательных функций, повышающих удобство управления, увеличивает диапазон регулирования и позволяет добиться больших значений момента на скоростях близких к нулевым.

Основные преимущества от внедрения частотных преобразователей:

• плавный пуск и останов электродвигателя без перегрузки механической и электрической части электропривода
• высокой точностью поддержание необходимой скорости вращения электродвигателя
• широкий диапазон регулирования скорости вращения
• за счет регулирования соотношений электрических параметров достигается непосредственное управление моментом электродвигателя
• простая интеграции в цифровые системы управления технологическим процессом

Эффект от применения частотных преобразователей для управления электродвигателями:

• за счет ограничения пусковых нагрузок и исключения механических, гидравлических и электрических перегрузок значительно повышается ресурс оборудования
• сокращение энергопотребления в следствии соответствия производительности привода требуемой мощности технологического процесса
• уменьшение непроизводственных затрат за счет снижения нагрузки на технологическую часть инженерных систем
• снижение количества возникающих аварийных ситуаций

Классификация частотных преобразователей

Силовой инвертор сложное технологическое устройство имеет несколько вариантов функциональной компоновки и различные области применения. Существует условная классификация приводной техники по основным признакам конструкции и направлениям внедрения.

По типу питающего напряжения (сетевого питания) частотные преобразователи делятся на следующие группы:

• с однофазным питанием
• с трехфазным питанием
• высоковольтные инверторы

По технологии изготовления двигателя, управляемого от частотного преобразователя:

• для управления однофазными электродвигателями
• для управления трехфазными асинхронными электродвигателями
• для управления синхронными электродвигателями

По основным областям применения их можно разделить на следующие группы:

• общепромышленные
• промышленные или универсального назначения
• для управления оборудованием с насосно-вентиляторной нагрузкой
• для управления подъемными механизмами (кранами и лифтами)
• для применения в жестких условиях эксплуатации окружающей среды
• децентрализованные, устанавливаемые непосредственно на электродвигатель или рядом с ним

В нашем интернет магазине можно ознакомиться с ценами на частотные преобразователи всех основных компаний производителей. Ассортимент продукции включает оборудование для реализации задач регулирования различного уровня сложности.

Открытый проект частотного преобразователя для управления электродвигателями

Цель проекта

Сделать компактный, встраиваемый  и недорогой частотный преобразователь с питанием от однофазной сети 230-240 В 50Гц, способный управлять асинхронными 220 В 3-х фазными двигателями 1..2 кВт, для плавного разгона и остановки и поддержания частоты вращения от 0 до 1500 об. в мин. Связь с устройством через полевую шину CAN или RS485.

Решиться делать свой ЧП непросто, потому что есть масса готовых на любой вкус.  Своя мелкосерийная разработка по цене будет неконкурентной. Однако если в ЧП перенести часть функциональности конечного агрегата помимо управления мотором, то можно удешевить аппаратную обвязку вокруг ЧП и экономически оправдать его создание. 

Поиск интегрированных решений

В сети есть открытые проекты и отладочные платы частотных преобразователей с полной документацией и неплохо документированным софтом. Остаются неясными только вопросы оптимальности архитектуры, альтернативной компонентной базы, безопасности, электромагнитной эмиссии, надежности и прочая мелочь вроде диагностики, зазоров, клем, ремонтопригодности… Словом вопросов остается много.

Мы начали с покупки, казалось бы, солидного решения от фирмы Microchip. Коллеги по соседству тоже делали ЧП на Microchip, и я подумал что это то что нужно. Да, там еще был и корректор мощности.

Эта плата сгорела после первого же подключения реального 1 кВт AC мотора. Изучив трассировку плат, стало понятно, что не сгореть это не могло. Вспыхнула пара дорожек под процессорным модулем. Что-то не рассчитали с их шириной. От решений Microchip сразу отказались и больше не возвращались. Все-таки нишевые микроконтроллерные архитектуры — это не наше. А тут еще такой фейл.

Были еще рассмотрены решения от ST, TI, NXP(Freescale), Infineon. Все хотят привязать разработчика к своим семействам микроконтроллеров. Используют для этого все средства — от лицензионных соглашений, до закрытых библиотек и программных инструментов. Этот мир вдруг показался неуютным.

Изучение других ЧП

Так как наборы разработчика от производителей чипов перестали вызывать доверие, то вторым шагом было посмотреть, как сделаны промышленные ЧП. Интересно узнать какие там микроконтроллеры, сколько их, какие силовые элементы, драйверы и прочее. 

HANNING ELEKTRO-WERKE GmbH & Co. KG.

Это изделия, относящиеся к классу встраиваемых. Имеют пассивное охлаждение, т. е. в них отсутствуют вентиляторы. Лишены всяких элементов ручного управления и индикации, поскольку ставятся в труднодоступных местах. Предполагается подключение к неким внешним панелям управления через интерфейс RS485. Теоретически должны быть идеально согласованы с управляемыми ими моторами.

Правда опыт эксплуатации несколько испортил впечатление. Несмотря на наличие усиленных EMI фильтров и специализированных микроконтроллеров несколько таких преобразователей у нас сгорело просто потому, что заклинивало редукторы у моторов. Ниже показаны снимки внутренности одного из ЧП данной серии.

OMRON 3G3MX2-A4040-E.

Это ЧП общего применения c 3-фазным входом. Очень многофункциональный. Настолько, что одних только регулируемых параметров в нем около 700. Мануал 350 страниц. Состоят из четырёх многослойных плат с двухсторонним монтажом. Решение довольно дорогое для мелкосерийной разработки, но все равно интересное с точки зрения применяемых вычислительных ресурсов.  

Преобразователь OMRON не имеет корректора мощности, но в случае необходимости дополнительного подавления пульсация тока в разрыв DC шины можно подключить внешний мощный дроссель. Также нет стартового реле с ограничителем тока при подаче напряжения, эту роль скорее всего выполняет твердотельный ключ с резистором 13 Ом. Обмен с сервисной программой несмотря на USB очень медленный. ЭМИ-фильтра на борту нет. Отличаются повышенной перегрузочной способностью, видимо обусловленной оригинальным исполнением IGBT модуля.

Invertek OPTIDRIVE P2

Частотный преобразователь OPTIDRIVE P2 очень технологично скомпонован и послужил образцом для нашего проекта. Выполнен также на двух микроконтроллерах, но до второго добраться не удалось. В качестве силового элемента использована сборка SPM 45 Series от фирмы FAIRCHILD.

Еще изучались преобразователи Lenze SMVector (выполнен на MC9S12E128, 16 bit, 128 KB Flash, 8 KB RAM, 50 MHz и  MC68H0908, 8 bit, 32 KB Flash, 512 B RAM, 8 MHz) 

Shenzhen INVT Electric Goodrive20-EU

И наконец на самом пике дефицита пришлось изучить преобразователь, разработанный в Китае — Goodrive20-EU. Надо признать, что Goodrive20 явился примером экономии на всем: меньший чем у остальных размер радиатора, меньшая емкость конденсаторов, всего один микроконтроллер, отсутствие ЭМИ-фильтра, лаконичная документация, сравнительно бедный набор регулируемых параметров.   

И тем не менее он работал не хуже чем Omron MX2 в некоторых применениях, хотя и с нюансами в способе управления. В частности, долго инициализируется после подачи питания.

Обобщенная структурная схема ЧП

В результате сформировалось представление об обобщенной архитектуре ЧП.
Во-первых, во всех исследованных ЧП применяются интегрированные IGBT модули. На дискретных транзисторах изделий не попадалось. Всегда есть узел ограничителя тока включения. Даже до мощностей в 3 кВт с питанием от однофазной сети не встречаются корректоры мощности (ККМ). Наличие EMI фильтра тоже не является обязательным. Не бывает в ЧП и предохранителей. ЧП всегда включают через защитные автоматы.
Интерфейсная часть ЧП гальванически развязана от силовой части. Силовая часть находится под управлением микроконтроллера с архитектурой DSP или RISC. Микроконтроллеры при этом не самые быстрые по современным меркам, не более 80 МГц. Интерфейсная часть может содержать, а может и не содержать отдельного микроконтроллера. Измерители токов фаз на двигателе делаются на основе шунтов, присоединённых к минусу DC шины. Важным компонентом промышленных ЧП является сдублированный узел экстренного гарантированного отключения мотора (safe torque off, STO). Это узел позволяет отказаться от пары внешних контакторов для отключения питания ЧП в экстренных случаях.

Обобщенная архитектура ЧП

В результате анализа было решено для своего ЧП использовать один микроконтроллер, но более производительный. Им стал MK60FN1M0VLQ12 (ARM® Cortex®-M4, 120 МГц, 1 MB Flash, 128 KB RAM). В пользу такого выбора было несколько аргументов. На тот момент фирма Freescale выложила хороший программный инструментарий для разработки ПО управления двигателями и его отладки. И был расчёт на применение вычислений с плавающей точкой вместо вычислений с фиксированной. Это облегчило бы отладку, моделирование и тестирование. Про остальные аргументы было в этой статье.

Конструкция ЧП

Поскольку ЧП встраиваемый, то он не нуждается в специальном корпусе. Поэтому был изготовлен простой кожух из листовой стали с креплением двух вентиляторов. Была цель максимально упростить сборку и разборку ЧП. Пилотная версия нашего ЧП в свое время размещалась на одной плате. В этой версии стало три платы. Таким образом ЧП получился более компактным. А его модульность позволяет удешевить модификации функциональности и проще выполнять изменения в компонентной базе.

ЧП состоит из трех основных плат:

• Управляющая плата с микроконтроллером и внешними интерфейсами.

• Плата DC шины, на которой расположен блок питания и блок конденсаторов

• Силовая плата, на которой расположен IGBT модуль, силовые входы и выходы, измерители тока, EMI фильтр.

Вид частотного преобразователя без кожуха

Компоненты ЧП

Управляющая плата

На управляющей плате находится микроконтроллер и гальвано изолированные внешние интерфейсы:

• интерфейс для подключения внешнего квадратурного энкодера

• интерфейс RS232

• интерфейс CAN

• интерфейс USB

• три дискретных выхода и один дискретный вход

  Управляющая плата соединяется с силовой платой двумя плоскими шлейфами через разъемы X7 и X8. Через X7 проходят сигналы управления затворами IGBT модуля. Через X8 проходят сигналы измерения тока и напряжения, линии I2C и несколько других сигналов. Похожая схема применяется в Goodrive20-EU.

Лист 1 схемы управляющей платыЛист 2 схемы управляющей платы3D модель управляющей платы

Кроме того, на управляющей плате находится литиевый аккумулятор для поддержания энергонезависимой работы часов реального времени, держатель для uSD карты и зуммер. Это не обязательные компоненты, но полезные на этапе разработки, отладки и диагностики ПО.

Плата DC шины

DC шина находится под напряжением 310…340 В и через нее проходит средний ток до 10А на максимальной мощности. На плате размещен блок питания в виде отдельного модуля. Так решено было сделать питание просто ради упрощения дизайна платы. На плате находится транзисторный ключ Q3 управляющий вентиляторами. Вентиляторы включаются только при достижении IGBT модулем определенной заданной температуры.

Плата DC шины и питания

Силовая плата

Главным элементом всего устройства является IGBT модуль.

IGBT модуль

В нашем случае использован модуль FSBB30CH60C. Модуль порадовал своей исключительной надежностью. В течении разработки не сгорел ни один модуль. Некоторое время назад это был самый доступный и недорогой модуль. Модуль управляется напрямую логическими сигналами и имеет встроенные защиты от недонапряжения и короткого замыкания.

Плата термосенсора

Немного усложняет дело отсутствие температурного сенсора, встроенного в модуль. Термосенсор пришлось сделать отдельно на микросхеме MAX31725MTA+ на своей маленькой плате и разместить под корпусом IGBT модуля. Проект термосенсора находится в директории TempSensor. Термосенсор соединен с микроконтроллером интерфейсом I2C.

Измерение токов на трех выходах IGBT модуля сделано иначе чем в обычных ЧП. Вместо шунтов поставлены гальвано изолированные датчики Холла ACS759LCB-050B-PFF-T. Это более дорогое решение, но позволяющее более креативно подойти к выбору способов модуляции и упростить трассировку. Традиционные шунты в нижних плечах силовых транзисторов ограничивают возможные типы модуляций. Это не проблема в промышленных ЧП, но наш сделан еще и в экспериментальных целях и мог бы быть применен не только с асинхронными двигателями, но и с синхронными, и с более экзотическими.

Схема силовой платыСиловая плата с IGBT модулем, выпрямителем, ЭМИ фильтром и проч

.

Программное обеспечение

Фирмаваре ЧП состоит из двух частей: начального загрузчика и основного приложения.

Начальный загрузчик находится в директории Firmware/Inverter_bootloader и позволяет загружать основное приложение через CAN и через интерфейс RS232. Бинарный образ приложения создается утилитой BIB. Утилита находится в директории Firmware/Loader.
Помимо прочего образ может быть утилитой зашифрован. Загрузчик умеет расшифровывать образы.

Сам проект рабочего приложения находится в директории Firmware/Inverter_firmware. Компилируются проекты в среде EWARM, версии не выше 670.3

Представленное программное обеспечение расчитано на очень простое подключение ЧП.

Схема подключения ЧП

ЧП управляется по шине CAN в режиме скалярного управления.

Почему скалярного? Скалярное управление несмотря на все недостатки при этом характеризуется более низким уровнем шума издаваемым мотором, по крайней мере, когда имеем дело с ЧП, описанными выше и безсенсорным управлением. При стабильной нагрузке и номинальной скорости двигателя в основном рабочем цикле скалярное управление хорошо себя показывает.

Принято считать («Practical Variable Speed Drives and Power Electronics», Malcolm Barnes 2003 ) что безсенсорное скалярное управление обеспечивает точность скорости в 1% и время отклика момента 100 мс, а векторное безсенсорное соответственно 0.5% и 10 мс.

Результаты качества потребления энергии частотным преобразователем на разных мощностях при частоте модуляции 16 КГц:

Используемы в таблице обозначения:

• V(V) – текущее действующее входное напряжение однофазной сети в вольтах

• THD V(%) – total harmonic distortion, Коэффициент нелинейных искажений по напряжению

• I(A) – действующее значение тока в амперах

• THD I(%) – total harmonic distortion, Коэффициент нелинейных искажений по току

• I peak (A) – пиковое значение тока в амперах

• CF I (A) – Коэффициент амплитуды сигнала (крест-фактор) в амперах

• |P| (W) – Активная потребляемая мощность в ваттах

• Q (Var) – Реактивная потребляемая мощность. Единица измерения – вар

• S (VA) – Полная потребляемая мощность. Единица измерения ВА

• PF — Коэффициент мощности

• COS PHI – косинус фи

Несколько слов о безопасности

Сначала о сохранности самого преобразователя. Всегда надо помнить о такой вещи как реформинг. Может случиться так что высоковольтные электролитические конденсаторы, установленные в ЧП где-то долго хранились, или сам ЧП не был подключен в сеть более года. В таком случае у конденсаторов истончается диэлектрический слой, и они могут не выдержать быстрой подачи на них полного номинального напряжения и рабочего тока. Тогда требуется реформинг или, иными словами, осторожное постепенное включение.

Защита от возгорания. Она организуется несколькими способами. Сами печатные платы должны быть изготовлены по соответствующей технологии и иметь UL маркировку. Далее необходимо обеспечить ширину силовых проводников на плате, исключающую их возгорание раньше, чем произойдёт выключение внешних силовых расцепителей.

Так выглядит полная эталонная схема обвеса частотного преобразователя не снабженного KKM (без отображения цепей безопасности)

Электробезопасность. Корпус ЧП обязательно должен заземляться. Варисторы на входе ЧП обеспечивают защиту от кратковременных перенапряжений, но при длительных перенапряжениях они сгорают, оставляя толстый слой проводящей сажи.
Тут в действие вступает заземление. Однако ставить чувствительные реле утечки на частотные преобразователи не рекомендуется, поскольку емкость мотора относительно земли настолько существенна, что может вызвать утечку большую чем уровень срабатывания реле. Поэтому заземление должно быть максимально надежным. Стоит также помнить, что заземление само по себе не обеспечивает защиту от электромагнитных помех, излучаемых самой цепью заземления. Поэтому все информационные кабели если они лежат рядом с цепью заземления или заземляющими конструкциями должны иметь свои экраны подключённые к собственным локальным землям. И такие экраны не должны образовывать замкнутых контуров.

Так выглядит лучшая организаци подключения

Эксплуатационная безопасность. На роботизированных объекта, станках, агрегатах, подъемниках, кранах, эскалаторах — везде есть средства экстренной остановки в виде концевиков, датчиков, микровыключателей и проч. Чтобы люди сами могли активизировать экстренную остановку устанавливаются большие заметные красные кнопки. Все эти средства объединяются в электрическую цепь безопасности. Конечной точкой этой цепи являются контакторы, реле или иные ресцепители, обрывающие подачу тока на электродвигатели. На частотных преобразователях в роли расцепителя выступает узел STO (safe torque off) упомянутый выше. Обычно есть два дублирующихся входа STO, но в нашем ЧП есть только один. Это означает что для реализации дублирования средства безопасности дополнительно необходим внешний контактор, разрывающий цепь питания к ЧП при разрыве цепи безопасности. Так требуют стандарты.

В результате у нас получился вот такой ЧП

Для тех же кто заинтересовался проектом в директории JTAG_isolator лежит проект платы изолятора JTAG интерфейса. Очень трудно отлаживать электронику подключенную в сеть без хороших изоляторов.

К сожалению, формат короткой статьи для хабра не позволяет описать все перипетии разработки, алгоритмы, архитектуру софта и прочие подробности. Поэтому заранее прошу понимания читателей если тема не раскрыта в желаемом объёме.
Ещё есть время.

Все материалы по проекту частотного преобразователя лежат и накапливаются тут — https://github.com/Indemsys/Frequency_Inverter

VFD или Triac для асинхронных двигателей переменного тока?

Когда на асинхронный двигатель переменного тока подается напряжение, он работает с определенной скоростью. Требования к переменной скорости для асинхронных двигателей переменного тока обычно выполняются с помощью трехфазного двигателя и инвертора или частотно-регулируемого привода. Этот пост в блоге также представляет еще один вариант.

Во-первых, давайте поговорим о наиболее распространенном методе управления скоростью асинхронных двигателей переменного тока, которым является инвертор или частотно-регулируемый привод (ЧРП). Я больше всего знаком с серией Fuji Electric FRENIC Mini C2.

ЧРП Fuji Electric FRENIC Mini серии C2

Как это устройство регулирует скорость двигателя переменного тока? Давайте сначала поймем, почему двигатель будет работать с определенной скоростью. С математической точки зрения синхронная скорость двигателя рассчитывается как:

Большинство промышленных асинхронных двигателей переменного тока имеют 4 полюса, поэтому скорость двигателя синхронизируется с частотой входной сети (Гц). При частоте 60 Гц двигатель будет работать со скоростью 1800 об/мин.

Преобразователь частоты управляет скоростью двигателя с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции) для изменения частоты источника питания, подаваемого на двигатель.Обычно от двигателя не поступает обратной связи; хотя некоторые приводы используют обратную ЭДС в качестве обратной связи.

Вот блок-схема логики управления FRENIC Mini C2 VFD (из руководства). Обратите внимание на его сложность только из-за огромного количества компонентов. Такие функции, как динамическое увеличение крутящего момента или управление компенсацией скольжения, обычно предлагаются для повышения производительности.

Одним из недостатков использования частотно-регулируемых приводов является то, что они могут стать дорогими и сложными для измерения. Также требуется 3-фазный асинхронный двигатель переменного тока с номинальным режимом работы инвертора или, по крайней мере, с режимом непрерывного режима работы.Если двигатель оснащен тормозным механизмом, он обычно снижает рабочий цикл. Раньше я видел на рынке частотно-регулируемые приводы для однофазных двигателей, но их трудно найти, и мы никогда не тестировали их с нашими двигателями.

Еще один способ управления скоростью однофазных асинхронных двигателей переменного тока?

Теперь рассмотрим еще один метод управления скоростью. Взгляните на кривую скорости крутящего момента однофазного асинхронного двигателя переменного тока, которая описывает, что двигатель будет делать после включения. Двигатель запустится со скоростью 0 об/мин, затем разгонится до номинальной скорости.Обратите внимание, как входное напряжение влияет на форму кривой скорости-крутящего момента. Если момент нагрузки остается прежним, а входное напряжение уменьшается со 100 В до 90 В, скорость двигателя уменьшается. Да, вы можете использовать напряжение для управления скоростью двигателя переменного тока .

ПРИМЕЧАНИЕ. Максимальная скорость составляет ~1500 об/мин, поскольку входная мощность составляет 50 Гц. Для двигателей с частотой 60 Гц 1500 об/мин будут равны 1800 об/мин.

Тем не менее, вы можете видеть, что скорость не сильно снижается при падении напряжения на 10 В.Если напряжение уменьшится слишком сильно, двигатель может работать в нестабильной области (менее ~ 1000 об/мин) и, возможно, заглохнуть. В идеале вы действительно хотите, чтобы двигатель работал на оптимальной номинальной скорости для наилучшей и наиболее эффективной работы. Этот метод управления скоростью очень похож на метод управления скоростью щеточных двигателей постоянного тока. Однако диапазон оборотов регулирования скорости намного шире для коллекторных двигателей постоянного тока.

Чтобы этот метод управления был успешным, необходимо устройство обратной связи, чтобы замкнуть контур между двигателем и регулятором скорости.Эта обратная связь необходима для предотвращения слишком сильных колебаний скорости двигателя (и входного напряжения).

Oriental Motor использует тахогенераторы для замыкания контура между нашими двигателями с регулируемой скоростью переменного тока и регуляторами скорости, такими как серия DSC или серия US2. Тахогенератор, он же тахометр, генерирует напряжение, пропорциональное скорости. Он используется в непрерывном контуре обратной связи, чтобы поддерживать точность скорости на уровне ±1% или меньше.

Это упрощенная схема цепи управления для серии DSC.

Для всех, кто заинтересован, это схема цепи управления с более подробной информацией. Вы можете видеть, что мы используем симистор для управления напряжением. Мы также используем однополупериодный выпрямитель.

Показывает, как тахогенератор используется во время работы двигателя.

Поскольку схема управления намного проще, чем у ЧРП, двигатели переменного тока с регулированием скорости являются более экономичным вариантом по сравнению с двигателями переменного тока с приводом от ЧРП. Метод управления фазой также демонстрирует меньший электрический шум по сравнению с двигателями с частотно-регулируемым приводом, где частотно-регулируемый привод переключается с гораздо большей скоростью.

Еще одним преимуществом серии DSC является вертикальная работа. В прошлом двигатели с тахогенератором были проблемой для вертикального перемещения. Причина в гравитации.

Недостатком двигателей переменного тока с регулированием скорости с тахогенераторной обратной связью является то, что на низких скоростях двигатель имеет определенные ограничения по крутящему моменту. Кривая крутящего момента двигателя помечена, чтобы показать это. Убедитесь, что работаете ниже «линии безопасной работы». Типы комбинаций (двигатели с редуктором) см. пунктирную линию «Допустимый крутящий момент для типов комбинаций».

Другими словами, чтобы избежать этой проблемы, используйте мотор-редуктор.

Чтобы узнать больше о серии DSC или используемом в ней методе управления скоростью, ознакомьтесь с информационным документом.

Пожалуйста, подпишитесь в правом верхнем углу страницы!

Исследовательские статьи, журналы, авторы, подписчики, издатели

		Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов, Science Alert публикует и разрабатывает игры в партнерстве с самыми престижные научные общества и издательства. Наша цель заключается в проведении высококачественных исследований в максимально широком аудитория.
		Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуются в наших журналах. Существует огромное количество информации здесь, чтобы помочь вам опубликоваться у нас, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.
		Цены 2022 уже доступны.Ты может получить личную / институциональную подписку на перечисленные журналы непосредственно из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, вы захотите связаться с предпочитаемым агентством по подписке. Пожалуйста, направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки клиентов в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.
		Science Alert гордится своим тесные и прозрачные отношения с обществом. В виде некоммерческий издатель, мы стремимся к самому широкому возможное распространение материалов, которые мы публикуем, и на предоставление услуг самого высокого качества нашим издательские партнеры.
		Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную веб-форму.В соответствии с характером вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.
		Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) обязуется предоставлять авторитетный, надежный и значимая информация путем охвата наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей глобального научное сообщество. База данных ASCI также предоставляет ссылку до полнотекстовых статей до более чем 25 000 записей с ссылка на цитируемые источники.

Подключение частотно-регулируемого привода для управления скоростью однофазного двигателя

Преобразователь частоты (VFD), как правило, используется для управления скоростью трехфазных асинхронных двигателей. Технически можно использовать частотно-регулируемый привод для управления скоростью однофазного двигателя, но мы должны отметить, что управление скоростью однофазного двигателя с помощью частотно-регулируемого привода может привести к перегреву двигателя переменного тока, а также к сокращению срока службы.Рекомендуется заменить двигатель на трехфазный двигатель переменного тока, который также можно подключить к однофазному источнику питания с помощью однофазного или трехфазного частотно-регулируемого привода, а затем управлять скоростью. В любом случае, здесь GoHz покажет вам подробности в видео о работе однофазного двигателя на частотно-регулируемом приводе.

Транскрипция видео:

Подключение частотно-регулируемого привода к однофазному источнику питания
ГГц выберите однофазный частотно-регулируемый привод мощностью 2 л.с. в демонстрационном видеоролике.

1. Соедините клемму GND ЧРП с землей.
2. Подключите клеммы L и N к источнику питания переменного тока.
3. Проверьте, работает ли дисплей ЧРП по умолчанию. Если нет, сбросьте VFD.
4. Ознакомиться с клавиатурой частотно-регулируемого привода с однофазным частотным преобразователем в гогерцах. Как правило, на панели VFD имеется 8 кнопок: RUN, STOP, PRG, DATA/ENTER, UP, DOWN, JOG и SHIFT . Функции клавиатуры ЧРП разных марок в основном одинаковы.Кроме того, некоторые VFD имеют другие функциональные кнопки, такие как MONITORPDISPLAY и RESET .

Подключение однофазного двигателя к ЧРП

1. Подключите фазы U, V, W частотно-регулируемого привода к клеммам асинхронного двигателя, как показано в следующей инструкции по подключению (при необходимости конденсаторы однофазного двигателя можно снять).
2. Установите однофазный частотно-регулируемый привод в режим клавиатуры ( P0-02 ).
3. Набор типов двигателя ( P1-00 ), номинальной мощности ( P1-01 ), номинального напряжения ( P1-02 ) и номинального тока ( P1-03 ).
4. Установите номинальную частоту двигателя ( P1-04 ) и номинальную скорость ( P1-05 ).
5. Используйте частотно-регулируемый привод для управления скоростью однофазного двигателя, функция потери фазы частотно-регулируемого привода должна быть отключена путем установки P9-13 на 0, а затем начните ввод в эксплуатацию.
6. Нажмите RUN , частота поднимется до 50 Гц. Нажмите SHIFT для переключения отображаемых значений. Затем переключитесь на отображение тока (в амперах). Текущее отображаемое значение должно быть меньше или равно номинальному току частотно-регулируемого привода.
7. Если ток слишком большой, нажмите STOP , чтобы немедленно остановить работу. Затем измените значение P0-15 на 10 и значение P1-02 на 160 для повторного тестирования.
8. Если ток все еще слишком велик, немедленно остановите ЧРП. Переключите выход ЧРП U и W фазы.
9. Код функции P0-08 может быть установлен для управления номинальной рабочей частотой двигателя, установить время разгона с помощью P0-17 , установить время торможения с помощью P0-18 .
10. Ознакомьтесь с кодом ошибок защиты однофазного частотно-регулируемого привода (Гц). Соблюдайте значение по умолчанию теплового реле, значение настройки защиты от перегрузки. При необходимости эти значения можно изменить.

Функция автонастройки однофазного частотно-регулируемого привода в ГГц
При использовании функций векторного управления ЧРП и управления крутящим моментом необходимо использовать режим автонастройки однофазного частотно-регулируемого привода в ГГц.

1. Код функции режима автоматической настройки: P1-11 . 0 означает отсутствие действий, 1 означает статическую автоматическую настройку двигателя, а 2 означает автоматическую настройку вращения двигателя.
2. Нажмите ДАННЫЕ , чтобы сохранить настройки. В этот момент индикатор TRIP медленно мигает. Цифровые дисплеи ТуНП. После нажатия RUN ЧРП начинает автонастройку. Это продлится 1 ~ 5 минут. После завершения автоматической настройки VFD переключится на начальный интерфейс.

Ввод в эксплуатацию однофазного частотно-регулируемого привода с ПК
После основных настроек частотно-регулируемого привода его можно подключить к ПК для ввода в эксплуатацию всей системы. Подключите линии управления ЧРП к ПК и измените режим работы ЧРП на терминальное управление.В соответствии с требованиями системы ПК установите диапазон частоты приема частотно-регулируемого привода на 0–5 В или 0–10 В и установите скорость отклика дискретизации аналогового частотного сигнала. Если требуется дополнительный монитор, выберите элемент контроля аналогового выхода и отрегулируйте диапазон терминала этого элемента контроля.

Термины: VFD, частотно-регулируемый привод (VFD), частотно-регулируемый привод (VSD), регулируемый привод (ASD), привод переменного тока имеют одно и то же значение.

Статья по теме: Трехфазный двигатель, работающий от однофазного источника питания

Регуляторы скорости трансформаторные однофазные РСА5Э-…М — ВЕНТС

Регуляторы скорости позволяют не только подобрать комфортный режим вентиляции для периодически посещаемых помещений, но и снизить энергозатраты на вентиляцию.

Особенности модели

• Описание
• Модификации
• Скачиваний

Описание

Описание

Сравнение однофазных и трехфазных двигателей

Существует три основных категории двигателей: 

1. DC
2. Однофазный переменный ток (1-фазный переменный ток)
3. Трехфазный переменный ток (3-фазный переменный ток)

Даже в рамках этих основных категорий существует множество вариаций и стратегий. Двигатели постоянного тока обладают некоторыми уникальными свойствами, но обычно принципы работы различных вариантов двигателей переменного тока могут быть неясными. Понимание этих различий может объяснить причины, по которым в некоторых ситуациях можно использовать только один тип двигателя, а не другие.

Двигатели работают по принципу магнитных полей, создаваемых катушками проволоки. В уникальной ситуации с двигателем постоянного тока полюса магнитного поля должны каким-то образом переключаться извне. Чаще всего это достигается с помощью щеток коммутатора или, возможно, путем чередования напряжения с внешней схемой привода (например, в бесщеточном или шаговом двигателе).

Когда дело доходит до естественной кривой переменного напряжения переменного тока, это создает идеальную ситуацию для привода двигателя без большого количества дополнительных схем или шумных, неэффективных угольных щеток. Переменное напряжение является идеальным источником питания для перемещения тяжелых грузов с минимальными потерями. Однако даже между двумя системами напряжения (1-фазной и 3-фазной) существуют различия в работе, приводящие к преимуществам и недостаткам в зависимости от требований приложения.

Однофазные двигатели переменного тока

Внутри однофазного двигателя основная катушка привода на самом деле представляет собой серию катушек, равномерно распределенных внутри, чтобы плавно вращать ротор внутри.Напряжение будет приложено, приводя к каждой катушке, чередуя север и юг на частоте основной сети. Ротор будет примагничен к этим полюсам, вращая его по непрерывному кругу.

Это работает, когда двигатель работает на полной скорости, но возникает проблема при запуске. Ротор остановится в случайном месте, когда двигатель будет выключен, поэтому в следующий раз, когда при запуске будет подано напряжение, трудно сказать, заставит ли магнитное притяжение NS двигаться вперед или назад, чтобы начать свое вращение. при запуске.Случайное направление вращения явно неприемлемо.

Рис. 1. Однофазный двигатель в разрезе.

Наиболее распространенный метод устранения этой проблемы — использование конденсатора последовательно со вторичной катушкой, обычно называемой «пусковой катушкой». Поскольку природа конденсатора состоит в том, чтобы подавать всплеск тока в самом начале формы сигнала напряжения, ток через эту пусковую катушку будет проходить на долю секунды раньше, чем через основную катушку.Это приводит к тому, что ротор притягивается сначала к этой пусковой катушке, а затем к основной катушке привода в тесной последовательности, обеспечивая предсказуемое направление вращения.

Полярность этой пусковой катушки можно изменить, чтобы изменить направление запуска. Как только двигатель достаточно запущен, отчетливый щелчок будет означать, что центробежный переключатель разомкнул пусковую катушку, и его работа завершена. Выпуклость на боковой стороне корпуса обычно содержит конденсатор, поэтому, если эта выпуклость присутствует, это почти наверняка однофазный двигатель с пусковым конденсатором.

Эти однофазные двигатели имеют преимущества при питании дома или магазина без трехфазного питания. Провода к двигателю будут состоять только из линии и нейтрали от стандартного источника питания 120 вольт или из двух линейных проводов в случае 240-вольтовой системы. В любом случае эта единственная цепь проводимости должна содержать весь управляющий ток.

Если мощность двигателя велика, провода должны быть огромными. Это приводит к основному недостатку однофазных двигателей: они обычно используются только для небольших приложений.Но, несмотря на это, поскольку однофазные источники питания настолько распространены, этот тип двигателя можно найти повсюду в торговом оборудовании.

Трехфазные двигатели переменного тока

Многие принципы работы катушек внутри трехфазного двигателя точно такие же, как и у однофазного. Единственная разница заключается в том, что с тремя фазами магнитные полюса катушки перемещаются с шагом в ⅓ пути вокруг ротора, когда каждая линия достигает полного напряжения. Это означает, что в зависимости от последовательности намагничивания катушек направление вращения больше не будет случайным, как это было в однофазном двигателе, — оно полностью предсказуемо и последовательно.Пусковая схема с конденсатором больше не нужна, так как двигатель работает естественным образом.

Рис. 2. Трехфазный двигатель в разрезе

Основным преимуществом этого типа двигателя является применение в приложениях большой мощности. Источники питания и проводники обычно способны обеспечить большее количество тока, чем жилые системы, в первую очередь, и каждая из трех линий будет нести меньший ток по отдельности, чем если бы весь ток проходил через одну цепь.Это делает двигатель привлекательным для приложений с большей мощностью. В случае большинства трехфазных двигателей электрик может настроить проводку как на высокое, так и на низкое напряжение. Это может снизить потребление тока, если обеспечить более высокое напряжение питания.

Очевидным недостатком такого двигателя является то, что для привода такого двигателя требуется трехфазное питание. С современными системами управления это на самом деле не всегда так, поскольку некоторые маломощные частотно-регулируемые приводы (ЧРП) могут питаться однофазным питанием, но выдавать трехфазный ток.

Резюме

В большинстве небольших цехов, где требуются двигатели с низким энергопотреблением, нормально использовать однофазный двигатель с конденсаторной пусковой катушкой. Для справки с точки зрения «мощности», двигатель мощностью пять лошадиных сил, работающий при 240 В переменного тока, потребляет около 15 ампер.

Работая только при 120 В переменного тока, этот же двигатель мощностью 5 л.с. потреблял бы 30 ампер. Это довольно значительный ток. Для более крупных промышленных применений естественным решением будет трехфазный двигатель, поскольку потребляемое напряжение и ток намного больше.Существует идеальное решение почти для каждого применения двигателя!

Однофазный частотно-регулируемый привод с пакетом управления скоростью электродвигателя

Все комплекты включают один ОДНОФАЗНЫЙ ЧРП и один ТРЕХФАЗНЫЙ двигатель

Этот однофазный частотно-регулируемый привод не требует трехфазного питания. Это позволяет вам использовать обычный однофазный источник питания 240 В для управления нашим трехфазным электродвигателем (двигателю необходимо изменить конфигурацию со звезды 415 В на конфигурацию треугольника 240 В) без потери крутящего момента.Вы можете запрограммировать VFD на более высокую частоту, чтобы получить более высокую скорость. Его конструкции предназначены для многих применений, таких как ЧПУ, токарный станок по металлу / дереву, ленточно-шлифовальный станок, сверлильный станок, конвейерная лента и многие другие. Если вы не понимаете теорию, не стесняйтесь обращаться к нам.

Обратите внимание:

В этот комплект не входит электрический кабель, потому что мы не знаем, какая длина вам понадобится.
Для 4 л.с./5 л.с./7,5 л.с. необходимо отправить сообщение продавцу для предложения почтовых услуг из-за превышения веса 24 кг и доставки курьером.
Бесплатная доставка только в населенный пункт, как указано в правилах, и CononMotor оставляет за собой право окончательного решения.

Бесплатная доставка по всей Австралии! Никаких эксклюзивных зон!

ПОЛИТИКА ОПЛАТЫ

• PayPal
• Банковский депозит
  • покупатели увидят номер банковского счета в кассе
• Оплата при получении на нашей стойке

ПОЛИТИКА ДОСТАВКИ

Условия отгрузки и передачи:
1.Наши заказы обычно отправляются в течение 24 рабочих часов после получения оплаты, если нет проблем с заказом. В этом случае мы свяжемся с вами по адресу электронной почты или номеру телефона eBay.
2. Заказы обычно обрабатываются каждый рабочий день, кроме выходных. Обычно, если ваш платеж получен после 15:00. или в выходные, он обрабатывается на следующий рабочий день.

КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1- Все наши продукты поставляются с гарантией на 1 год, если не указано иное.Четко указано в налоговой накладной.
2- Все элементы гарантии/возврата должны сопровождаться примечанием об утверждении возврата (RA). Пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте или телефону, чтобы получить разрешение на возврат.
Мы делаем это, чтобы свести к минимуму ошибки и недоразумения.
3- Любой товар, возвращенный без примечания о возврате средств, не будет рассматриваться или связываться с ним и в конечном итоге будет выброшен. Это приведет к задержке вашего гарантийного требования.

Мы не несем ответственности за любые убытки, понесенные покупателем, отправившим товар без маркировки в наш магазин.Покупатель должен будет взять на себя все расходы по обработке возвращенного товара.

В нашем магазине представлен широкий ассортимент двигателей (однофазных и трехфазных) и расходных материалов для большинства бытовых, промышленных и коммерческих нужд. Посетите наш розничный и интернет-магазин для получения дополнительной продукции. Возможен опт.

Тиристорное управление мощностью для однофазного асинхронного двигателя с использованием микроконтроллера pic

Тиристорное управление мощностью для однофазного асинхронного двигателя: Управление мощностью является очень важным фактором, особенно с точки зрения силовой электроники для передачи мощности на выходную нагрузку для ее хорошая производительность. Различные методы или типологии используются для управления мощностью с помощью полупроводниковых устройств, в некоторых из которых используется полевой транзистор на основе оксида металла (MOSFET), а в некоторых — транзистор с биполярным переходом (BJT). Схема обнаружения пересечения нуля будет полезна для вас в этом проекте электроники . Здесь мы будем управлять мощностью однофазного двигателя , подключив тиристор на входной стороне однофазного двигателя. Мощность будет регулироваться изменением угла открытия тиристора.

Эта топология или метод управления мощностью имеет более высокую производительность и эффективность по сравнению с другими методами управления мощностью. В этой методике напряжение будет определяться в каждый конкретный момент времени, а затем тиристор срабатывает при любом напряжении. Таким образом можно легко контролировать мощность. Здесь мы бы сделали эту систему питания с тиристорным управлением с помощью однофазного трансформатора, мостового выпрямителя, регулятора напряжения, полупроводникового переключателя SCR, микроконтроллера 18F452, который принадлежит к семейству pic, компаратора и оптопары или оптоизолятора.

Блок-схема системы питания с тиристорным управлением для однофазного асинхронного двигателя

На приведенном ниже рисунке показана блок-схема системы питания с тиристорным управлением для однофазного асинхронного двигателя

Список компонентов системы питания с тиристорным управлением для однофазного асинхронного двигателя

Трансформатор: Трансформатор представляет собой статическое устройство, используемое для повышения или понижения переменного напряжения и работающее по принципу взаимной индукции.В этой тиристорной системе питания он используется для понижения напряжения 220 В до 12 В переменного тока.

Мостовой выпрямитель: Мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов и используется для преобразования переменного тока в постоянный. В этой системе питания с тиристорным управлением он используется только для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Блокировочный диод: В этой тиристорной системе питания диод подключен на выходе мостового выпрямителя для блокировки обратного тока к мостовому выпрямителю.

Регулятор напряжения: В этой системе питания с тиристорным управлением регулятор напряжения используется только для регулирования 12 постоянного тока в 5 В постоянного тока для питания микроконтроллера и других электронных компонентов.

Детектор перехода через ноль: В этой тиристорной управляемой системе питания детектор перехода через ноль в основном является компаратором, который сравнивает два входа, один вход поступает со стороны входа, а второй является опорным входом, который поступает, возможно, от переменного резистора или выхода. боковая сторона.Когда один вход больше, чем другой вход, выход компаратора будет высоким.

Микроконтроллер pic 18F452: В этой системе питания с тиристорным управлением микроконтроллер pic 18F452 используется для управления углом открытия тиристора. Этот контроллер получает питание 5 В постоянного тока и взаимодействует с двумя оптопарами. Он состоит из 40 контактов, и эти контакты могут быть настроены как вход или выход, и один вход поступает от компаратора. Программируется на языке c с помощью программного обеспечения mikro/c.

Оптопара: Оптопара представляет собой 6-контактное устройство на интегральной схеме, и в этой системе питания с тиристорным управлением она используется для изоляции и для задания угла открытия тиристора. Тиристор включается/выключается по сигналу ангела зажигания оптопары.

Тиристор: Тиристор представляет собой полупроводниковый переключатель и состоит из трех выводов: анода, катода и затвора. Когда на клемму затвора подается положительный сигнал, этот тиристор находится во включенном состоянии.Изменяя этот сигнал затвора, тиристор можно легко включить или выключить.

Нагрузка: Это в основном система питания с тиристорным управлением, и любой тип нагрузки может подключаться на стороне выхода. Здесь мы будем проверять эту систему, подключив резистивную нагрузку, значит, мы будем подключать сюда лампу.

Принцип работы системы питания с тиристорным управлением для однофазного асинхронного двигателя

Эта система питания с тиристорным управлением работает по принципу изменения угла включения тиристора.Когда угол открытия изменяется, мощность изменяется. Эта система имеет два переключателя: один для включения этой системы и один для переключателя изменения угла стрельбы. Эта система питается напрямую от источника питания wapda, и мы будем проверять эту систему, проверяя яркость выходной лампы. Когда эта система включена и нажат переключатель угла открытия, компаратор сравнивает два входа и подает сигнал на микроконтроллер. Микроконтроллер, в котором с помощью языка программирования устанавливается время задержки угла открытия, а затем микроконтроллер подает задержанный сигнал на оптопару, после чего оптопара дает сигнал запуска на тиристор.В зависимости от этого угла открытия тиристор включается или выключается, а затем этот тиристор включается или выключается на выходной нагрузке. Угол открытия изменяется путем изменения времени задержки, а при изменении времени задержки изменяется выходная мощность. Выходная мощность обратно пропорциональна времени задержки, т.е. когда задержка увеличивается, выходная мощность уменьшается. Здесь мы бы проверили эту систему, изменив угол стрельбы. При изменении угла освещения изменяется выходная мощность, а затем изменяется и яркость лампы.

Различные области применения и преимущества системы питания с тиристорным управлением

1. Система питания с тиристорным управлением может использоваться для управления реактивной мощностью асинхронного двигателя. Управляя реактивной мощностью двигателя, мы можем легко изменить скорость двигателя.
2. Эта система может использоваться для управления яркостью выходных ламп.
3. Эту систему также можно использовать для управления скоростью двигателей постоянного тока.
4. Данную систему можно использовать в синхронных генераторах для изменения возбуждения обмотки возбуждения генератора.управляя возбуждением поля, можно контролировать выходное напряжение синхронного генератора.