من الصعب جدًا صنع محولات التردد بيديك ، حيث يجب أن تكون على دراية جيدة بإلكترونيات الطاقة وتكنولوجيا أشباه الموصلات. ولكن قبل أن تفكر في تصميم هذا الجهاز ، عليك أن تعرف الأغراض المستخدمة فيه. ستحتاج أيضًا إلى معرفة المكونات الرئيسية لهذه الأنظمة الإلكترونية.
ما هو محول التردد؟
يعلم الجميع أن هناك تيار متردد في الشبكة ، وله تردد معين. في روسيا ، المعيار هو 50 هيرتز. في بعض البلدان الغربية ، هناك معيار مختلف قليلاً هو 60 هرتز. يعتمد تشغيل العديد من الأجهزة على تردد التيار. تستخدم المحولات لتشغيل المحركات غير المتزامنة. هناك أسباب عديدة لاستخدام الوسائل الإلكترونية. على سبيل المثال ، في الصناعة ، انتشرت العواكس منذ استخدامهايسمح لك بالتخلص من الآليات الضخمة
بمزيد من التفصيل ، يمكنك تغيير سرعة دوران الحزام على الناقل باستخدام علبة التروس ، والتي تعتمد على نوع من علبة تروس السيارة. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون إما ميكانيكية (باستخدام عدة تروس) أو CVT. لكن من الأكثر فاعلية تغيير معلمات التيار الذي يغذي المحرك. يؤدي تدوير المقاوم المتغير إلى تغيير سرعة دوران الناقل. علاوة على ذلك ، يمكن تغيير التردد في نطاق واسع.
ما الميزات الأخرى التي تتمتع بها محولات التردد؟
بالإضافة إلى ذلك ، تسمح إعدادات العاكس للمحرك الكهربائي باكتساب السرعة تدريجيًا خلال عدة ثوانٍ. يتم تحديد الوقت من قبل المستخدم من خلال برمجة وظيفة محول التردد. وبالمثل ، يمكنك القيام بوقت إيقاف المحرك للمحرك. هذا يقلل من الحمل على محرك الأقراص ، مما يؤثر بشكل مباشر على موارده.
بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للشركات الصغيرة التي لا تملك القدرة على تزويد نفسها بشبكة من ثلاث مراحل ، ولكن هناك حاجة إليها ، فإن استخدام محولات التردد هو الدواء الشافي الحقيقي. هناك العديد من طرز هذه الأجهزة المتصلة بشبكة التيار المتردد أحادية الطور ، وتنتج ثلاثة عند الخرج. لذلك ، من الممكن توصيل محرك كهربائي بمأخذ تيار منتظم. وفي هذه الحالة لن تفقد قوتها سيكون عملها صحيحا.
مكونات الطاقة للمحولات
تستخدم جميع محولات التردد ترانزستورات IGBT أو MOSFET قوية. إنها مثالية لهذا النوع من العمل. يتم تركيبها في وحدات منفصلة. يمكن أن تؤدي طريقة التثبيت هذه إلى تحسين أداء الجهاز الإلكتروني. تعمل هذه الترانزستورات في وضع المفتاح ، ويتم التحكم باستخدام نظام المعالجات الدقيقة. الحقيقة هي أن كل عناصر التحكم هي تيار منخفض ، ولا يلزم تبديل الفولتية العالية. لذلك يمكن تحقيق ذلك باستخدام أبسط معالج دقيق
التجميعات الخاصة الأكثر استخدامًا لسلسلة IR2132 و IR2130. تتكون من ستة سائقين يتحكمون في المفاتيح. ثلاثة تستخدم للأسفل وثلاثة للأعلى. يتيح لك هذا التجميع تنفيذ سلسلة بسيطة لمحول التردد. بالإضافة إلى ذلك ، لديها عدة درجات من الحماية. على سبيل المثال ، ضد ماس كهربائى والحمل الزائد. يمكن العثور على خصائص أكثر تفصيلاً لجميع العناصر في الكتيبات. لكن كل عناصر القوة لها عيب كبير - ارتفاع تكلفة المنتجات.
مخطط هيكلي للمحول
يحتوي أي محول تردد لمحرك على ثلاث كتل رئيسية - مقوم ، ومرشحات ، وعاكس. اتضح أن جهد التيار المتردد يتم تحويله أولاً إلى تيار مستمر ، ثم يتم تصفيته. بعد كل هذا ، يتم قلبها إلى متغير. ولكن هناك كتلة ثالثة - تحكم المعالج الدقيق في العاكس. ولكي نكون أكثر دقة ، ترانزستورات IGBT قوية. إذا كنت قد تعاملت معمحولات التردد ، فأنت تعلم أنه يوجد على اللوحة الأمامية عدة أزرار للبرمجة.
سيرشدك دليل التعليمات الخاص بالعاكس إلى كيفية إعداد جميع الوظائف. هذه مسألة معقدة للغاية ، نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من الإعدادات حتى في أبسط جهاز. بالإضافة إلى حقيقة أن الجهاز الإلكتروني يسمح لك بتغيير وتيرة دوران المحرك ، وضبط وقت التسارع والتباطؤ ، فهناك أيضًا عدة درجات من الحماية. على سبيل المثال ، التيار الزائد. في حالة استخدام مثل هذا الجهاز لا داعي لتركيب مفاتيح اوتوماتيكية.
وحدة المعدل
اعتمادًا على الغرض من محول التردد ، يتم استخدام مراحل مختلفة من المعدل. ويمكن أن يكون خيار مصدر الطاقة إما من شبكة ثلاثية الطور أو من مرحلة واحدة. ولكن عند إخراج العاكس ، على أي حال ، يوجد جهد متناوب ثلاثي الطور. ولكن من أجل التحكم في التيار ، يجب أولاً تصحيحه. الشيء هو أنه من الصعب للغاية التحكم في المتغير - من الضروري استخدام مقاومات متغيرة كبيرة ، وهي ليست مريحة للغاية. علاوة على ذلك ، حان وقت الإلكترونيات الدقيقة والأتمتة ، ليس من غير المعقول فقط استخدام تقنيات قديمة ، ولكن أيضًا غير مربح للغاية.
يتم استخدام جهاز إلكتروني يتكون من ستة صمامات ثنائية أشباه الموصلات لتصحيح تيار متناوب ثلاثي الطور. يتم تشغيلها في دائرة الجسر ، واتضح أن كل زوج من الثنائيات يعمل على تصحيح مرحلة واحدة. يظهر جهد ثابت عند خرج وحدة المعدل ، لهاالقيمة مساوية لتلك التي تتدفق إلى المدخلات. في هذه المرحلة ، يتم الانتهاء من جميع التحويلات ، ولا يتم إجراء أي سيطرة على هذه الكتلة. في حالة توفير هذه الطاقة من شبكة أحادية الطور ، تكون مرحلة المعدل كافية حتى من الصمام الثنائي المفرد. لكن الأكثر فعالية هو استخدام دائرة جسر من أربعة.
صندوق التصفية
تستخدم هذه الوحدة لترشيح جهد التيار المستمر. أبسط نسخة من الكتلة هي مغو مضمن في فجوة الكتف الموجب. مكثف كهربائيا متصل بين القطبين. لها وظيفة واحدة - للتخلص من المكون المتغير. الشيء هو أن المعدل غير قادر على التخلص تمامًا من التموجات. لا تزال هناك كمية صغيرة من التيار المتردد يمكن أن تنتج ضوضاء كبيرة أثناء التشغيل.
للنظر في مبدأ تشغيل كتلة المرشح ، من الضروري التحليل عن طريق استبدال العناصر. عند العمل في ظروف التيار المباشر ، يتم استبدال المحاثة بالمقاومة ، ويتم استبدال المكثف بدائرة مفتوحة. ولكن عند تشغيل التيار المتردد ، يتم استبدال السعة بالمقاومة. لذلك ، يختفي المكون المتغير بأكمله ، حيث تحدث دائرة كهربائية قصيرة في هذه الحالة. لفهم هذا صعب للغاية ، من الضروري فهم الأسس النظرية للهندسة الكهربائية. لكن لا يمكن صنع محول تردد ثلاثي الأطوار بدون هذا
مرحلة العاكس
وهنا تبدأ المتعة - استخدام ترانزستورات IGBT القوية. يتم التحكم فيها بواسطة نظام معالج دقيق ، منتعتمد جودة عملها على تشغيل محول التردد بأكمله. تستخدم دائرة محول الجهد هذه على نطاق واسع. في الواقع ، بمساعدة ترانزستورات الطاقة ، يمكن عكس أي جهد. في المجموع ، يتم استخدام ستة عناصر في أبسط دائرة - اثنان لكل مرحلة. ينتج محول التردد 220 فولت في كل مرحلة بالنسبة للصفر
للتخلص من حدوث الجهد العكسي ، من الضروري استخدام الثنائيات شبه الموصلة. إنها متصلة بين المجمع وباعث ترانزستورات الطاقة. تتم الإدارة عند مدخل القاعدة. كما ذكرنا سابقًا ، تحتوي محولات التردد التي تعمل بنفسك على ترانزستورين لكل مرحلة في سلسلة العاكس. قم بتشغيل تقاطعات p-n في السلسلة. تتم إزالة المرحلة من منتصف كل كتف. الوحدات الجاهزة متاحة للبيع ، ولديها خيوط لتزويد الجهد المباشر ، بالإضافة إلى ثلاث جهات اتصال لإزالة التيار المتردد ثلاثي الأطوار. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد موصل لتوصيل نظام تحكم متحكم.
التحكم في المعالجات الدقيقة
يستخدم لتغيير سرعة عمود المحرك بواسطة العاكس ، يمكن تغيير الجهد ، الذي يكون تردده الافتراضي 50 هرتز ، في السعة على نطاق واسع. وبشكل أكثر تحديدًا ، من الصفر إلى التردد الذي يمكن أن يوفره المعالج الدقيق. الشرط الرئيسي لهذا الأخير هو القدرة على توصيل أجهزة متعددة. عندما انتتصميم محول ، الجهد ، الذي يتغير تردده بمقاومة متغيرة ، يجب أن يتحكم فيه المعالج. تم اختياره بعناية ، ويجب أن يحتوي على عدد كافٍ من منافذ الإدخال / الإخراج.
يمكنك تعقيد النظام قليلاً عن طريق توصيل شاشة LCD بالمتحكم الدقيق. لا يلزم تقديم اللون العالي ، فاللون الأحادي يكفي ، كما هو الحال في الآلات الحاسبة البسيطة. يتم أيضًا توصيل أزرار البرمجة بمنافذ الإدخال والإخراج. هذه هي الطريقة التي يمكنك بها عمل محول تردد بسيط. لن يزيد سعر جميع العناصر عن ألفي روبل. لكن تكلفة العاكس بقوة 200-750 واط تتراوح من 6500 إلى 12000 روبل. كل هذا يتوقف على الشركة المصنعة وقدرات الجهاز.
حالة الجهاز
يجب أن تحتوي محولات التردد التي تعمل بنفسك على غلاف موثوق به. لا تعتمد عليه سهولة الاستخدام فحسب ، بل تعتمد أيضًا على الكفاءة. القاعدة مصنوعة من الألومنيوم. سبب استخدام هذه المادة هو الحاجة إلى تبريد عالي الجودة. أثناء التشغيل ، تصبح وحدة IGBT شديدة السخونة ، كما ترتفع درجة حرارة الثنائيات شبه الموصلة. ولا يهم على الإطلاق ما إذا كان لديك محول تردد 380 أو 220 فولت.
باقي الجسم مصنوع من البلاستيك. من الضروري إخفاء جميع عناصر الطاقة بواسطته ، بحيث لا يكون هناك اتصال عرضي مع محطات الجهد العالي أثناء التشغيل. في الجزء الأمامي ، من الضروري توفير فتحة لشاشة LCD والأزرار. بشكل منفصل ، فيمكان مناسب ، يتم تثبيت المقاوم المتغير. عند برمجة المتحكم الدقيق ، من الضروري مراعاة أن هذه المقاومة تغير تردد تيار الخرج.
التبادل الحراري لعناصر النظام
ينبغي إيلاء اهتمام خاص لتبديد الحرارة. كلما زادت قوة الجهاز الذي يتم تطويره ، يجب أن يكون نظام التبريد أكثر موثوقية. كما ذكر أعلاه ، يجب أن تكون القاعدة مصنوعة من الألومنيوم. يجب أن توفر دائرة محول الجهد الحماية ضد ارتفاع درجة الحرارة. لهذا الغرض ، يلزم حفر ثقب في السكن ، حيث يتم تركيب مستشعر درجة الحرارة فيه. منه ، يتم تغذية الإشارة من خلال جهاز مطابق للميكروكونترولر. إذا تم تجاوز درجة الحرارة القصوى ، يجب فصل الحمولة. لذلك ، يتم إيقاف تشغيل وحدة ترانزستور الطاقة.
لتحسين تبديد الحرارة ، يجب استخدام المراوح. يجب اختيار موقعها بحيث يبرد تدفق الهواء زعانف المبرد في العلبة. لزيادة كفاءة نظام التبريد ، يجب استخدام معجون حراري. من المعقول أكثر تشغيل المراوح في وقت بدء تشغيل الجهاز. ولكن من الممكن أيضًا برمجة وحدة التحكم باستخدام إشارة من مستشعر درجة الحرارة. عندما تصل درجة الحرارة إلى نصف درجة الحرارة التي يحدث عندها الإغلاق الطارئ للجهاز ، يتم تشغيل المراوح.
لوحة الدوائر
كلوحة دائرة كهربائية ، من الأفضل استخدام الخيارات الجاهزة. معروض للبيع هناك ألواح بأحجام مختلفة مع ثقوب حولهااتصالات صغيرة معلبة. يشار إليها بالعامية باسم "الأسماك". الشيء الوحيد الذي يستحق النظر هو إمكانية استبدال المعالج والدوائر الدقيقة. لهذا الغرض ، تحتاج إلى استخدام موصلات ملحومة باللوحة. من الأفضل صنع محولات التردد التي تعمل بنفسك مع توقع استبدال سريع للعناصر. يتم توصيل IC أو وحدة التحكم ببساطة في هذا المقبس ، مثل المكونات في المقبس.
الاستنتاجات
يمكنك أيضًا إنشاء محول التردد الخاص بك. سعر نظائرها ، كما اكتشفنا ، أعلى من ذلك بكثير. على الرغم من أن لديهم بالطبع المزيد من الفرص. لكن في الواقع ، إذا ألقيت نظرة فاحصة ، فقد تبين أنه لا يتم استخدام أكثر من خمس وظائف بالفعل. عند تشغيل محرك الأقراص ، من الضروري تغيير سرعة الدوران ، وكذلك ضبط أوقات التسارع والتباطؤ. في كثير من الأحيان ، يتم استخدام الوظيفة العكسية وتغيير الحد الأقصى للتيار المسموح به.
