Introducere

Motoarele cu inducție monofazate sunt utilizate pe scară largă în aparate și comenzi industriale. Motorul cu inducție monofazat al condensatorului divizat permanent (PSC) este cel mai simplu și cel mai utilizat motor de acest tip.

Prin proiectare, motoarele PSC sunt unidirecționale, ceea ce înseamnă că sunt proiectate să se rotească într-o singură direcție. Adăugând fie înfășurări suplimentare, relee și comutatoare externe, fie utilizând mecanisme de transmisie, direcția de rotație poate fi modificată. În această idee, vom discuta în detaliu, cum să controlăm viteza unui motor PSC în ambele direcții folosind un microcontroler PIC16F72 și electronica de putere.

Microcontrolerul PIC16F72 a fost ales deoarece este unul dintre cele mai simple și ieftine microcontrolere de uz general pe care Microchip le are în portofoliu. Chiar dacă nu are PWM-uri în hardware pentru a conduce ieșiri PWM complementare cu bandă mortă inserată, toate PWM-urile sunt generate în firmware folosind cronometrele și ies la pinii de ieșire de uz general.

Ce este unitatea cu frecvență variabilă?

Unitatea de frecvență variabilă sau VFD este modalitatea care permite controlul vitezei motorului cu inducție prin aplicarea frecvenței variabile a tensiunii de alimentare AC. Prin controlul frecvenței CA de ieșire, este posibil să se acționeze motorul la viteze diferite în funcție de cerințe. Acestea sunt mecanisme de reglare a vitezei utilizate în mare parte în aplicații industriale, cum ar fi pompe, sisteme de ventilație, ascensoare, mecanisme de acționare a mașinilor-unelte etc. Este în esență un sistem de economisire a energiei. Prin urmare, prima cerință este de a genera o undă sinusoidală cu frecvențe diferite pentru VFD.

Care este tehnologia adoptată în VFD?

Este sistemul care oferă ieșire AC cu frecvență variabilă pentru a controla viteza motorului în funcție de necesități. Invertoarele cu frecvență variabilă monofazate sunt mai frecvente, deoarece majoritatea dispozitivelor funcționează în alimentarea cu curent alternativ monofazat. Acesta constă dintr-un redresor cu punte cu undă completă pentru a converti 230/110 Volt AC la aproximativ 300/150 volt DC. Curentul continuu de ieșire de la redresorul de punte este netezit de un condensator de netezire de mare valoare pentru a elimina undele de curent alternativ. Această tensiune DC fixă este apoi alimentată în circuitul generator de frecvență format din tranzistoare MOSFET (tranzistor cu efect de câmp de oxid de metal) / IGBT (tranzistor bipolar izolat). Acest circuit MOSFET / IGBT primește DC-ul și îl convertește în AC cu frecvență variabilă pentru a controla viteza dispozitivului.

Schimbarea frecvenței poate fi realizată folosind circuite electronice sau microcontroler. Acest circuit variază frecvența de tensiune (PWM) aplicată unității de poartă a circuitului MOSFET / IGBT. Astfel, la ieșire apare o tensiune alternativă de frecvență variabilă. Microcontrolerul poate fi programat pentru a modifica frecvența ieșirii în funcție de necesități.

Sistemul VFD:

Dispozitivul cu frecvență variabilă are trei părți, cum ar fi un motor de curent alternativ, un controler și o interfață de operare.

Motorul de curent alternativ utilizat în VFD este, în general, un motor cu inducție trifazat, chiar dacă este monofazat motor este utilizat în unele sisteme. Motoarele care sunt proiectate pentru funcționarea cu viteză fixă sunt în general utilizate, dar unele modele de motoare oferă performanțe mai bune în VFD decât designul standard.

Partea Controller este circuitul electronic solid de conversie a puterii pentru a converti AC în CC și apoi în cvasi-undă sinusoidală AC. Prima parte este secțiunea convertorului de la AC la CC care are un pod redresor cu undă completă, de obicei o punte cu undă completă trifazată / monofazată. Acest intermediar DC este apoi convertit în cvasi-undă sinusoidală AC utilizând circuitul de comutare a invertorului. Aici tranzistoarele MOSFET / IGBT sunt utilizate pentru inversarea DC în AC.

Secțiunea invertor convertește DC în trei canale de CA pentru a acționa motorul trifazat. Secțiunea Controller poate fi, de asemenea, proiectată pentru a oferi un factor de putere îmbunătățit, mai puțină distorsiune armonică și o sensibilitate redusă la tranzitorii de intrare AC.

Control volți / Hz:

Circuitul controlerului reglează frecvența curentului alternativ furnizat la motor prin metoda de control volți pe hertz. Motorul de curent alternativ necesită tensiune aplicată variabilă atunci când frecvența se modifică pentru a da cuplul specificat. De exemplu, dacă motorul este proiectat să funcționeze la 440 volți la 50Hz, atunci AC aplicat motorului trebuie redus la jumătate (220 volți) atunci când frecvența se schimbă la jumătate (25Hz). Această reglementare se bazează pe Volți / Hz. În cazul de mai sus, raportul este 440/50 = 8,8 V / Hz.

Alte metode de control al tensiunii:

În afară de controlul Volți / Hz, metode mai avansate precum Controlul direct al cuplului sau DTC, Modulația lățimii impulsurilor vectoriale spațiale (SVPWM) , etc sunt, de asemenea, utilizate pentru a controla viteza motorului. Prin controlul tensiunii în motor, fluxul magnetic și cuplul pot fi controlate cu precizie. În metoda PWM, comutatoarele invertorului produc o undă cvasi sinusoidală printr-o serie de impulsuri înguste cu durate variabile ale pulsului Pseudo sinusoidal.

“schema de cablare de comutare în două sensuri ”

Interfață de operare:

Această secțiune permite utilizatorului să pornească / oprească motorul și să regleze viteza. Alte facilități includ inversarea motorului, comutarea între controlul manual și automat al vitezei, etc. Interfața de operare constă dintr-un panou cu afișaj sau indicatoare și contoare pentru afișarea vitezei motorului, tensiunea aplicată, etc. Un set de comutatoare de la tastatură sunt furnizate în general pentru controlul sistemului.

Încorporat -Soft Start:

Într-un motor cu inducție obișnuit, pornit cu ajutorul unui comutator de curent alternativ, curentul tras este mult mai mare decât valoarea nominală și poate crește odată cu accelerarea crescută a sarcinii pentru a atinge viteza maximă a motorului.

Pe de altă parte, într-un motor controlat VFD, se aplică inițial tensiune scăzută la frecvență joasă. Această frecvență și tensiune cresc la o rată controlată pentru a accelera sarcina. Aceasta dezvoltă un cuplu aproape mai mare decât valoarea nominală a motorului.

Comutarea motorului VFD :

Frecvența și tensiunea aplicată sunt mai întâi reduse la un nivel controlat și apoi continuate să scadă până când devine zero și motorul se oprește.

Circuit de aplicare pentru a controla viteza motorului cu inducție monofazat

Abordarea este relativ ușoară în ceea ce privește circuitul de alimentare și circuitul de control. Pe partea de intrare, se folosesc dubluri de tensiune, iar pe partea de ieșire se utilizează un pod H sau un invertor bifazat așa cum se arată în Figura 2. Un capăt al înfășurărilor principale și de pornire sunt conectate la fiecare jumătate de punte și celelalte capete sunt conectate la punctul neutru al sursei de curent alternativ.

Circuitul de control necesită patru PWM-uri cu două perechi complementare cu o bandă moartă suficientă între ieșirile complementare. Benzile moarte PWM sunt PWM0-PWM1 și PWM2-PWM3. PIC16F72 nu are PWM-uri proiectate în hardware pentru a ieși așa cum avem nevoie. În ceea ce privește VF, magistrala de curent continuu este sintetizată prin variația frecvenței și amplitudinii. Acest lucru va da două tensiuni sinusoidale defazate.

Dacă tensiunea aplicată înfășurării principale întârzie înfășurarea inițială cu 90 de grade, motorul funcționează într-o direcție (adică înainte). Dacă vrem să schimbăm direcția de rotație, atunci tensiunea aplicată înfășurării principale este de a efectua înfășurarea de pornire.

Sper că aveți o idee despre unitatea de frecvență variabilă pentru motorul de inducție din articolul de mai sus. deci dacă aveți întrebări cu privire la acest concept sau electric și proiect electronic vă rugăm să lăsați secțiunea de comentarii de mai jos.