Схема подключения частотного преобразователя: звезда — треугольник
Перейти в каталог продукции: Частотные преобразователи
Для управления трехфазным асинхронным двигателем применяются частотные преобразователи (инверторы), рассчитанные на однофазное или трехфазное входное напряжение. Инверторы обеспечивают возможность мягкого запуска двигателя и регулировки частоты оборотов, защиту от перегрузок. Кроме этого, частотник позволяет подключать трехфазные двигатели к однофазным сетям без потерь мощности. Преобразователи частоты трансформируют напряжение электросети частотой 50 Гц в импульсное с частотой от 0 Гц до 1 кГц.
Внимание: представленная схема является общей. При подключении используйте схему из инструкции по эксплуатации!
Однофазные преобразователи частоты рассчитаны на входное напряжение 1 фаза 220 В и на выходе формируют трехфазное напряжение 220 В заданной частоты. Иными словами, однофазный инвертор обеспечивает трехфазное питание асинхронного двигателя от бытовых электросетей.
При использовании однофазных частотных преобразователей, в клеммной коробке двигателя, клеммы подключают по схеме «треугольник» (Δ). При подключении трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети 220 В, при использовании конденсаторной схемы, неизбежна большая потеря мощности. В то время как, при пользовании однофазного частотного преобразователя, подключаемого в двигателю по схеме «треугольник» (Δ), потерь мощности не происходит.
Более совершенные трехфазные преобразователи частоты работают от промышленных трехфазных сетей с напряжением 380 В, 50 Гц. Частота напряжения на выходе – от 0 Гц до 1кГц. Трехфазные инверторы подключают по схеме «звезда» (Y).
Трехфазный частотный преобразователь подключают асинхронному двигателю по схеме звезда:
Однофазный частотный преобразователь подключают асинхронному двигателю по схеме треугольник:
Для ограничения пускового тока и снижения пускового момента при пуске асинхронного двигателя мощностью более 5 кВт может применяться метод переключения «звезда-треугольник».
В момент пуска напряжение на статор подключается по схеме «звезда», как только двигатель разгонится до номинальной скорости, производится переключение питания на схему «треугольник». Пусковой ток при переключении втрое меньше, чем при прямом пуске двигателя от сети. Этот метод пуска оптимально подходит для механизма с большой маховой массой, если нагрузка набрасывается после разгона.
Способ пуска переключением «звезда-треугольник» можно использовать только для двигателей, имеющих возможность подключения по обеим схемам. При пуске наблюдается уменьшение пускового момента на треть от номинального. Если переключение произойдет до того, как двигатель разгонится, ток увеличится до значений, соответствующих току прямого пуска.
При пуске переключением «звезда-треугольник» неизбежны резкие скачки токов, в отличие от плавного нарастания при прямом пуске. В момент переключения на «треугольник» на двигатель не подается напряжение и скорость вращения может резко снизится. Для восстановления частоты оборотов требуется увеличение тока.
Перейти в каталог продукции: Частотные преобразователи
Инвертор для асинхронного двигателя — RadioRadar
Электропитание
ГлавнаяРадиолюбителюЭлектропитание
12 лет назад
Предлагаемый инвертор состоит из микроконтроллера, узла защиты от превышения допустимого тока нагрузки и мощных коммутаторов напряжения на IGBT. управляемых специализированными микросхемами-драйверами.
Рис. 1
На рис. 1 представлена схема инвертора.
Тактовая частота микроконтроллера задана внешней цепью R5R6C2 Входящим в нее подстроенным резистором R5 можно ее установить такой, чтобы частота сформированного трехфазного напряжения соответствовала требуемой. На выходах RBO-RB5 микроконтроллера формируются сигналы управления узлами А1-A3 — мощными коммутаторами напряжения 300 В. Эти узлы идентичны и построены по стандартной схеме. При желании три установленные в них микросхемы IR2110 можно заменить одной — IR2130 На выходе RB7 микроконтроллера формируются импульсы установки триггера токовой защиты в исходное состояние.
Трехфазное напряжение близкой к синусоидальной формы образуется на выходах ХТЗ-ХТ5 инвертора за счет программного изменения соотношения интервалов открытого и закрытого состояний «верхних» и «нижних» плеч коммутаторов А1- A3. В каждой фазе формируется по 36 импульсов переменной длительности на период выходного напряжения Больше, к сожалению, не позволяют ограниченные ресурсы примененного микроконтроллера.
Датчиком тока нагрузки инвертора для узла защиты от превышения его допустимого значения служит резистор R10, включенный в общую минусовую цепь питания коммутаторов А1- A3. Если падение напряжения на этом резисторе превысит 1,7 В, изменяется логический уровень напряжения на выходе компаратора DA1, что «перебрасывает» триггер из элементов DD2.1, DD2.2 в состояние с высоким уровнем на выходе элемента DD2.2. Этот уровень, поступая в узлы А1- A3 запрещает работу установленных там микросхем-драйверов, что приводит к немедленному закрыванию всех IGBT и к прекращению тока во всех трех фазах подключенного к инвертору электродвигателя Триггер возвращается в исходное состояние по сигналу микроконтроллера.
Порог срабатывания защиты устанавливают подстроечным резистором R1.
Источник напряжения 300 В собран по схеме, предложенной Э Мурадханя-ном и Э Пилипосяном в статье «Регулируемый выпрямитель для питания электродвигателей» («Радио», 2006, №11, с. 40-43) с учетом поправки в «Радио», 2007, № 6, с. 50. Источник был дополнен сетевым фильтром При эксплуатации инвертора важно обеспечить очередность включения питающего напряжения. Первым напряжение 220 В подается на трансформатор Т1 (рис 1) и лишь затем включается напряжение 300 В
Инвертор был проверен при работе с асинхронным трехфазным двигателем мощностью 1 кВт, обмотки которого были соединены треугольником. Форма тока в фазах, проверенная с помощью осциллографа, подключенного через трансформатор тока, оказалась практически синусоидальной. При проверке было выяснено, что пусковой момент на валу двигателя недостаточен, а пусковой ток слишком велик.
Тот факт, что выходное напряжение источника 300 В после его включения плавно нарастает в течение приблизительно 3 с, был использован для устранения указанных недостатков путем плавного пуска двигателя.
Для этого необходимо изменять частоту трехфазного напряжения пропорционально текущему значению напряжения источника 300 В Чтобы реализовать эту идею, микроконтроллер PIC16F84 был заменен на PIC16F676, имеющий встроенный АЦП.
Рис. 2
Схема замены показана на рис. 2.
В программу микроконтроллера PIC16F676 введен анализ текущего значения напряжения источника 300 В. При его изменении от 0 до 300 В частота формируемого трехфазного напряжения нарастает от 12 до 50 Гц и в дальнейшем остается равной достигнутому значению.
Программы для микроконтроллеров PIC16F84 и РIС 16F676 можно скачать здесь.
Автор: А. Титов, г. Сходня Московской обл.
Мнения читателей
- Вячеслав/08.03.2014 — 08:23
Ребята, кто делал этот инвертор, поделитесь чертежом печатной платы пожалуста[email protected]
- Юрий/31.01.2014 — 16:21
Спасибо авторам этой работы за их труды!!! Спасибо за то,что выложили в общее пользование программы, исходники и схему аппаратной части.
- Валерий/30.06.2012 — 20:48
Прошивка не скачивается
- Валерий/30.06.2012 — 20:47
Прошивка PIC не скачивается
- Евгений/23.04.2012 — 06:30
Скажите пожалуйста, в каких ячейках памяти надо поменять константы, чтобы получить на выходе 400 Гц, а не 50 Гц.в программе для PIC16F676.В целом инвертор вполне работоспособный[email protected]
- /21.04.2011 — 08:51
- Александр/31.01.2011 — 04:28
Скажите пожалуйста, двигатель какой максимальной мощности вы опробовали и чем его нагружали?
- frolikum/09.11.2010 — 06:53
Уважаемый Автор у меня к вам небольшое предложение по поводу модернизации данного устройства. Я давно уже брежу идеей создания не просто источника 3х фазного напряжения, а полноценного электропривода.Есть идеи по этому поводу. Если вас интерисует сотрудничество в этой областе то свяжитесь со мной по мылу [email protected]. Предлагаю свои услуги по практической реализации и опытами на реальной моделе ЭП. С уважением Фролов Андрей.
- nikonor/27.06.2010 — 20:47
Спасибо за замечание, поправили.
- Александр/25.06.2010 — 10:52
не работает ссылка на прошивки к МК
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:
Преобразователь частоты для управления скоростью трехфазного двигателя
Трехфазный асинхронный двигатель, вероятно, является наиболее важным первичным двигателем.
для промышленного применения с интегральной мощностью. Для одного и того же веса рейтинг
однофазного асинхронного двигателя составляет всего около 60 процентов от многофазного.
машина. У однофазных двигателей КПД и коэффициент мощности ниже.
Однако трехфазный асинхронный двигатель часто раздражал применение.
инженер из-за его сопротивления контролю скорости. Некоторое увеличение скорости
управление обеспечивается роторными типами, но дальность неконкурентна
с тем, что доступно для двигателей постоянного тока. «Если бы мы только могли варьировать применяемую частоту»,
было замечание, часто сделанное в эпоху до твердого состояния.
Конечно, в некоторых реализациях
частота была изменена за счет использования другого комплекта двигателя / генератора переменного тока.
Такая стратегия явно неэкономична.
Конструкция регулируемой частоты трехфазного питания не сложная если компромисс достигнут в отношении формы волны. Хотя прямоугольная волна приведет к большим потерям на вихревые токи и гистерезису, но все же не необходимо для синтеза истинной синусоиды. Ступенчатая форма волны, состоящая из шести сегментов можно создать путем смешивания логических импульсов. Такая форма волны будет иметь относительно низкую энергию третьей гармоники — главного виновника вихревых волн. рассеивание тока и гистерезиса. Использование цифровой логики обеспечивает значительное упрощение, поскольку модули ИС заменяют сложные дискретные цепи на всех трех фазах.
Другим аспектом частотно-регулируемого управления является необходимость изменения
напряжение двигателя на тот же процент, что и изменение частоты.
РИС. 7 представлена блок-схема преобразователя частоты для скорости управление трехфазным асинхронным двигателем мощностью 10 л.с. Шесть каналов питания обеспечивают требуемая последовательность шагов напряжения, необходимая для развития квазисинусоиды волна. Эта последовательность повторяется с интервалом 120°, чтобы обеспечить трехфазная энергия к двигателю.
РИС. 7 Блок-схема преобразователя частоты для регулирования скорости
трехфазных двигателей. Это от Delco Electronics.
Трехфазный волновой синтез, передаваемый цифро-логическими модулями
начинается с последовательности импульсов CL. Последующие модификации, сделанные
к этим импульсам, вместе с различными методами комбинирования, проиллюстрированы
в логической временной последовательности, показанной на фиг. 8. Обратите внимание, что базовый трехфазный
волна уже выходит по отношению к волнам A, B и C. Точки контура
из которых эти волны получены в логике КМОП, обозначены в
ИНЖИР. 9. Триггеры FF102, FF103 и FF104 подключены как трехразрядный
регистр сдвига. Обратите внимание, что регистр сдвига обеспечивает дополнительные волны
А’, Б’ и С’, а также. Эти дополнительные волны используются в построении
блочный процесс для изменения исходных трехфазных волн ABC. Один желаемый
модификация представляет собой уменьшение полуволновой скважности до 165° с
обычные 180°. Как упоминалось ранее, это предотвращает одновременное
проведение силовых выходных каскадов, которые чередуют их проведение
состояния.
РИС. 9 Генератор, управляемый напряжением, и трехфазная логическая схема. К
Делко. На этикетках указано: 12-вольтовый регулируемый блок питания; Осциллятор; Волна
формирователь; 3-фи Логика.
Элементы НЕ-И, G101 и G102, запрещают работу в запрещенном состоянии
сдвиговый регистр. Триггер FF101 вдвое уменьшает частоту импульсов, получаемых от
формирователь волны, тем самым создавая волну CL, которая синхронизирует модули в
сдвиговый регистр.
Наконец, дополнительный тактовый сигнал генерируется
ворота G103. Этот тактовый сигнал CL не используется при генерации
основные трехфазные волны. Скорее, он используется для тактовых триггеров FF411,
FF421, FF431, FF451 и FF461, показанные на принципиальной схеме.
на фиг. 10. Эти триггеры составляют 3 логическую задержку, показанную на
блок-схема фиг. 7. Эта логическая операция обеспечивает нулевое напряжение
шаг к каждой волне m трехфазной последовательности.
Основная частота, генерируемая управляемым напряжением генератором, равна
в 24 раза выше, чем в конечном итоге поставлено на мотор. Это
полезная техника логического синтеза. Можно построить низкочастотную волну
из более высокочастотных «строительных блоков». Хотя наводит на мысль о Фурье
синтеза, метод проще — манипулируют прямоугольными импульсами и
комбинируются для получения нужной формы сигнала. Осуществляется синтез импульсов.
в функциональном блоке 3-phi Logic на фиг. 7.
Важный аспект формы волны, создаваемой логической схемой. – ступень нулевого напряжения. В результате этого шага продолжительность полупериодов, применяемых к двигателю, составляет 165°, а не обычные 180°. Это предотвращает перекрытие проводимости между выходными каскадами мощности, которые выключение и те что включаются. Функциональный блок, который производит этот шаг при нулевом напряжении представляет собой логическую задержку 3 фи на фиг. 7. Фотоэлементы обеспечить электрическую изоляцию между трехфазной логической схемой и цепи моторного привода.
Схематическая диаграмма на фиг. 9 показан генератор, управляемый напряжением.
и основная трехфазная логика инвертора. Обратите внимание, что только зарядка
схема для Q102, однопереходного транзистора, соединяется с внешним
Источник переменного напряжения 0-300 вольт. Это позволяет регулировать зарядку.
скорость конденсатора С 104 и, следовательно, скорость пульсации эмиттер-база
явление пробоя Q102. В результате генерируемая частота
и напряжение, подаваемое на двигатель, увеличивается и уменьшается вместе. Почти постоянная
частота, создаваемая большинством однопереходных генераторов, обусловлена тем, что
что эмиттерная и базовая цепи подключены к одному и тому же источнику питания.
В этой схеме межбазовое напряжение фиксируется на уровне 12 вольт внутренним
регулируемый блок питания.
За однопереходным генератором, управляемым напряжением, следует управляемый
мультивибратор на транзисторах Q103 и Q104. Этот этап обрабатывает
сигнал осциллятора до подходящего уровня и формы для срабатывания
3-х логические модули. Выход Q104 состоит из периодической волны
последовательность прямоугольных импульсов CL Эти импульсы имеют половину частоты
из тех, которые первоначально порождены стадией одноперехода.
На рис. 10 представлена принципиальная схема трехфазного инвертора. Этот схема подает питание на двигатель, когда он управляется генерируемыми сигналами в трехфазной логической схеме, описанной ранее. Включено в эту схему являются логикой задержки для придания шагу нулевого напряжения в двигателе сигналов и оптопары, обеспечивающие гальваническую развязку между низкоуровневыми логическими сигналами и силовыми цепями.
Схема на фиг. 10 проще, чем кажется при первоначальном осмотре.
В схемах много повторений. Не только
все цепи для каждой из трех фаз идентичны, но каждая из
шесть каналов мощности содержат пять выходных усилителей Дарлингтона, подключенных
в параллели. Усилители Darlington типа DTS с тройным рассеивателем.
кремниевые агрегаты. У них всего три клеммы, что еще больше упрощает
соединений, а также уменьшить количество компонентов. Использование слова «снаббер
сети», на примере R512 и C511, заслуживает внимания.
РИС. 10 Принципиальная схема преобразователя частоты для скорости управление трехфазными двигателями. от Делко Электроникс.
Внешний источник питания постоянного тока должен иметь допустимый ток около
60 ампер и должен допускать изменение выходного напряжения от 0 до
300 вольт. Таким требованиям лучше всего удовлетворяет коммутационная система с регулируемым напряжением.
питания, что сводит к минимуму рассеиваемую мощность. Альтернатива — простой
двухполупериодный блок питания с автотрансформаторным управлением в сети.
Для питания постоянным током можно использовать однофазную линию электропередачи, а трехфазную,
Мощность 60 Гц, вероятно, была бы более практичной.
Можно ли использовать преобразователь постоянного тока в переменный для питания индуктивных нагрузок (двигатель переменного тока)?
спросил
Изменено 2 года, 7 месяцев назад
Просмотрено 11 тысяч раз
\$\начало группы\$
Попытка сделать инвертор (или купить) для питания двигателя 120 В переменного тока от 12-вольтовой свинцово-кислотной батареи.
Однако после многих часов поиска оказалось, что инверторы не предназначены для работы на индуктивных нагрузках, таких как многофазные двигатели. Почему это так?
- инвертор
- асинхронный двигатель
\$\конечная группа\$
5
\$\начало группы\$
… после многих часов поиска оказалось, что инверторы не предназначены для работы на индуктивных нагрузках, таких как многофазные двигатели. Почему это так?
Это не так. К счастью.
Хотя двигатели представляют некоторые проблемы по сравнению, например, с чисто резистивными нагрузками, они не особенно сложны в управлении, и обычно для этой цели используются инверторы, где это оправдано. Основной областью применения является работа с переменной скоростью обычных асинхронных двигателей, работающих от сети, которые обычно являются устройствами с фиксированной скоростью при обычном приводе.
Доступны многие инверторы для управления двигателями переменного тока — либо
от сети переменного тока — к шине постоянного тока — к выходу переменного тока, либо
от низковольтного постоянного тока — к высоковольтному постоянному току — к выходу переменного тока (реже).
Основной целью являются трехфазные асинхронные двигатели, поскольку они являются отраслевым стандартом, имеют низкую стоимость на выходную мощность по сравнению с большинством альтернатив и позволяют эффективно использовать существующую инфраструктуру электроснабжения.
Существуют однофазные версии (у меня есть несколько), и многие (но не все) трехфазные приводы можно использовать для однофазных двигателей. Однофазному двигателю по-прежнему требуется двухфазный привод, поскольку оба провода должны иметь возможность управляться выше и ниже средней точки синусоидальной волны (или требуется биполярное питание с переключателями на стороне высокого и низкого уровня — что, по сути, является одним и тем же требованием).
Таким образом, если 1-фазный двигатель не является обязательным требованием, 1-фазный инвертор, как правило, менее привлекателен, чем 3-фазный инвертор и двигатель.
3-фазные двигатели «работают правильно» как асинхронные двигатели, тогда как 1-фазные асинхронные двигатели являются компромиссом, поскольку нет «истинного» вращающегося магнитного поля, которое должно быть обеспечено конструкцией двигателя.
Блок-схема типичной схемы показана ниже.
Вход слева здесь от сети переменного тока с фиксированной частотой, но может быть и постоянным током или переменным током от инвертора. Подходящая «высоковольтная» шина формируется при напряжении, несколько превышающем подаваемое пиковое напряжение переменного тока. Например, > 330 В постоянного тока для 230 В переменного тока на выходе и > 400 В постоянного тока для 3-фазного 230 В переменного тока. 3 пары электронных переключателей восстанавливают форму волны ШИМ, которую можно отфильтровать, чтобы получить (здесь 3 фазы) синусоиду с переменной частотой.
Соединения двигателя показаны для трехфазного двигателя (соединение звездой) и однофазного двигателя. Напряжение на шине может быть ниже для 1 фазы и для 3-фазного соединения по схеме «треугольник», чем для 3-фазного соединения по схеме «звезда», но не обязательно.
________________________________________________
Вот как можно использовать ШИМ для создания одной фазы переменного тока.
Форма волны в верхней части изображения показывает форму волны ШИМ, обрывающую высоковольтный источник питания. Здесь показаны биполярные источники питания с отрицательным ИЛИ положительным ШИМ относительно центральной земли, НО униполярный ШИМ «от шины к шине» можно использовать для подачи любого напряжения с одной шины на другую.
Нижняя кривая показывает результирующую плохо отфильтрованную синусоиду.
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
Асинхронные двигатели при включении потребляют большой пусковой ток.
Течение уменьшается довольно быстро, когда они достигают скорости. Чтобы справиться с этим током, инвертор должен иметь номинал кратковременного перенапряжения. Номинальный ток двигателя в шесть раз больше номинального в течение полсекунды, вероятно, будет достаточным для большинства двигателей, но вам может потребоваться значение в 10 раз больше номинального тока в течение двух секунд, чтобы быть действительно безопасным. Затраты на разработку инверторов, отвечающих этому требованию, а также сложность определения того, что является безопасным, и разъяснение этого широкой публике, вероятно, препятствуют производству инверторов, подходящих для асинхронных двигателей.
Также существует проблема с индуктивным характером нагрузки, которая сохраняется после того, как двигатель набирает скорость. Это еще труднее объяснить и определить количественно, но вряд ли это станет проблемой, если будет решена первоначальная проблема пускового тока.
Для трехфазных двигателей, частотно-регулируемых приводов доступны преобразователи частоты для входа постоянного тока.
Однако требуемый вход постоянного тока составляет около 300 вольт для тех, которые обычно представлены на рынке. Трехфазные двигатели, рассчитанные на напряжение менее 200 вольт, встречаются нечасто.
Часто встречающиеся на рынке инверторы подходят для асинхронных двигателей, номинальный рабочий ток которых составляет всего 10-15 % от номинального выходного тока инвертора.
Я считаю, что универсальные двигатели, используемые во многих небольших бытовых приборах, пылесосах и переносных инструментах с питанием от сети, могут работать с большинством инверторов, не требуя больших размеров. У меня нет многого, чтобы подтвердить это, но я думаю, что это стоит исследовать.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
«…кажется, инверторы не предназначены для работы с индуктивными нагрузками, такими как многофазные двигатели. Почему это так?»
Поскольку инвертор постоянно (тысячи раз в секунду) пытается действовать как мощный повышающий преобразователь, И как модулятор.
Выходной сигнал должен оставаться похожим на сигнал переменного тока, что означает непрерывную модуляцию. Некоторые из них лучше других справляются с чистотой синусоидального сигнала на выходе — я видел, как некоторые дешевые инверторы выдают почти прямоугольную волну.
Большинство трехфазных двигателей относятся к более высоковольтным типам. Если 440 В переменного тока, пиковое напряжение составляет 623 В. Для повышения 12 В постоянного тока до 625 В постоянного тока при 1 А требуется 63 А с 12 В при КПД 80%. Это очень сложно для полупроводников переключаться. Можно ли это сделать, да. Но какой ценой и сложностью?
Для резистивных нагрузок переменного тока хорошо подойдет инвертор. Но для емкостных и индуктивных нагрузок инверторы обычно не подходят. Чем мощнее мотор, тем меньше шансов, что он заработает. Индуктор (обмотка двигателя) изначально накапливает ток, действуя как нагрузка… затем эта энергия пытается вернуться обратно через инвертор. Большинство однофазных инверторов «видят» это и пытаются компенсировать, предполагая, что они не выдают правильный ток, и дико настраиваются, что приводит к постоянной перекомпенсации и отказу.
Асинхронные двигатели также потребляют большой пусковой ток, как объясняет @CharlesCrowie, что очень тяжело для инвертора. Если в приведенном выше расчете двигатель на 440 В переменного тока имел пусковой ток 10 А, то для этого потребуется 630 А от батареи.
Я слышал о пылесосе, подключенном к однофазному ИБП (источник бесперебойного питания, аккумулятор + инвертор) один раз. Некоторое время работало, потом ИБП сдох. Я осмотрел ИБП, но многие компоненты вышли из строя и ремонтировать его было нецелесообразно. Хорошие удивительно сложны.
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Двигатели с обычными угольными щетками имеют очень высокий пусковой ток даже при переменном токе. Так что я не удивлен, что он «поджарил» инвертор. Будьте добры к своему инвертору! Не ожидайте, что он будет обеспечивать токи, намного превышающие расчетный предел!
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Реальный опыт использования инвертора для питания холодильника проработал 2 дня, на 3-й день сгорело пусковое реле компрессора и устройство защиты от перегрузки, которое крепится к 3 штырям на компрессоре.