www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua
Русский: Русская версия English: English version
Translate it!
Поиск по сайту

+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

Бесплатная техническая библиотека:
Все статьи А-Я
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Новости науки и техники
Журналы, книги, сборники
Архив статей и поиск
Схемы, сервис-мануалы
Электронные справочники
Инструкции по эксплуатации
Голосования
Ваши истории из жизни
На досуге
Случайные статьи
Отзывы о сайте

Справочник:
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому
Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
Конспекты лекций, шпаргалки
Крылатые слова, фразеологизмы
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Моделирование
Нормативная документация по охране труда
Опыты по физике
Опыты по химии
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Радиоэлектроника и электротехника
Строителю, домашнему мастеру
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Чудеса природы
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация:
Схемы и сервис-мануалы
Книги, журналы, сборники
Справочники
Параметры радиодеталей
Прошивки
Инструкции по эксплуатации
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатный архив статей
(200000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:
Ваши истории
Загадки для взрослых и детей
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы
Сборка кубика Рубика
Форумы
Карта сайта

ДИАГРАММА
© 2000-2020

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека, Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Электропривод с перестраиваемой частотой

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

Комментарии к статье Комментарии к статье

Функциональная схема простейшего варианта электропривода с перестраиваемой частотой показана на рис.1.

Электропривод с перестраиваемой частотой

В нем для питания 3-фазного электромотора используются импульсы прямоугольной формы, сдвинутые между собой по фазе, как это показано на рис.2.

Электропривод с перестраиваемой частотой

Основным элементом схемы рис.1 является генератор с широким диапазоном перестройки частоты тактовых импульсов. Эти импульсы поступают на формирователь 6-фазного сигнала (три прямых сигнала фазы и три инверсных), который управляет работой силового модуля, подключенного к электромотору. Напряжение питания вырабатывает выпрямитель. Для мощных моторов выпрямитель питается от 3-фазной сети, для маломощных достаточно питания и от однофазной сети.

Первый вариант схемы перестраиваемого генератора показан на рис.3.

Электропривод с перестраиваемой частотой

Генератор построен на таймере КР1006ВИ1. Такие генераторы описаны в [2]. Частота генерируемых импульсов в схеме рис.3 описывается выражением:

F=1,46/(R1+R2+2R3)C.

Перестройка частоты (от 3 Гц до 3000 Гц) осуществляется вручную подстройкой потенциометра R1 (в два раза) и переключением позиций переключателя SA1 (в 500 раз). Поскольку 6-фазный преобразователь делит частоту в 6 раз, то на мотор можно подать частоты от 0,5 Гц до 500 Гц.

В случаях, когда нужно разгонять мотор с малых скоростей на высокие, можно в схеме рис.3 переключателем SA1 постепенно повышать частоту. Недостаток этой схемы в том, что повышение частоты происходит скачкообразно.

Для плавного повышения частоты в автоматическом режиме хорошо подходят преобразователи напряжение-частота [3].

Отечественная промышленность выпускала только один тип такого преобразователя - микросхему К1108ПП1. Микросхема имеет ряд недостатков: диапазон частот только до 10 кГц, биполярное питание ±15 В. Но для задач питания электромоторов она вполне подходит. Частота выходных импульсов микросхемы DA1в схеме рис.4 определяется выражением: .

=Uвх/(kIoR5C2),

где постоянные параметры имеют значения: Io=1 мА, k=75 кОм.

Электропривод с перестраиваемой частотой

При номиналах, указанных на схеме, частота равна F=34Uвх, т.е. при максимальном входном напряжении +15 В она составит примерно 500 Гц. Для получения более широкого диапазона частот нужно пропорционально уменьшить емкость С2.

Схема работает следующим образом. При включении питания конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R2. Постоянная времени цепи заряда при этих номиналах равна 20 с, т.е. весь процесс разгона длится примерно одну минуту.

Для согласования высокоомной цепи со входом преобразователя установлен истоковый повторитель на полевом транзисторе VT1. Поскольку входные характеристики полевых транзисторов имеют разброс по напряжению отсечки, введена регулировка на потенциометре R3. Нужно закоротить пинцетом конденсатор С1 и добиться нулевого напряжения на истоке VT1. Потенциометр R1 служит для установки максимальной частоты генерации. Отключают конденсатор С1 и по частотомеру устанавливают максимальную необходимую частоту.

На рис.5 показана схема формирователя сигналов рис.2.

Электропривод с перестраиваемой частотой

Схема состоит из счетчика-дешифратора DD1, у которого 6 позиций дешифратора используются для формирования сигналов, а с седьмой позиции сигнал заведен на сброс счетчика. Его коэффициент пересчета равен 6. Как видно из рис.2, для формирования сигнала фазы А нужно объединить три первых позиции дешифратора, для фазы В - позиции с третьей по пятую, для фазы С - пятую, шестую и первую.

На рис.6 показан силовой модуль для питания трехфазного мотора, состоящий из 6 драйверов VT1-VT6.

Электропривод с перестраиваемой частотой

Для каждой фазы используется два драйвера, например: для фазы А драйвер верхнего плеча - VT1, а драйвер нижнего плеча - VT2. На входы драйверов подаются противофазные сигналы: на верхний - A прямое, на нижний А - инвертированное. Вот почему нужен 6-фазный сигнал. В качестве драйверов можно использовать как биполярные, так и полевые мощные транзисторы. Ряд фирм выпускают модули из 6 драйверов в одном корпусе. Например, фирма International Rectifier выпускает модуль CPV363M4. с параметрами: максимальное напряжение коллектор-эмиттер 600 В, максимальный импульсный ток 50 А. Резисторы R1-R3 являются датчиками тока, напряжения с них должны поступать на узлы контроля режима.

Питание моторов импульсным трехфазным напряжением, как видим, достаточно просто реализуется на практике. Но это пригодно только для маломощных моторов. Например, в видеокамерах и видеомагнитофонах используются трехфазные малогабаритные электромоторы для протяжки ленты и для вращения блока вращающихся головок БВГ [4]. Они и питаются импульсным трехфазным напряжением, причем для этого разработаны специальные микросхемы, например драйвер мотора БВГ XRA6459P1.

Для более мощных моторов необходимо все же формировать напряжения, которые по форме приближаются к синусоидальным, т.к. напряжения прямоугольной формы могут вызвать паразитные выбросы напряжения большой величины, которые могут привести к пробою изоляции.

На рис.7 показано двухуровневое приближение к синусоидальному сигналу.

Электропривод с перестраиваемой частотой

При этом сигнал образуется суммированием двух прямоугольных последовательностей А1 и А2. Как видно из рис.7, для формирования этих сигналов интервал 360° необходимо разбивать уже на 12 частей. Поэтому одной микросхемы счетчика, как на рис.5, уже будет недостаточно. В два раза возрастет число логических элементов. Если формирователь рис.5 можно собрать на 3 интегральных микросхемах, то для двухуровневого формирователя их потребуется уже 6.

Отдельно вопрос о драйверах. В предыдущем варианте драйверы работали в ключевом режиме: транзистор был или заперт, или открыт до насыщения. В этом случае нагрев транзистора очень мал и ему не нужен радиатор.

Рассмотрим пример. Напряжение питания 60 В, рабочий ток в режиме насыщения 10 А.

Когда транзистор заперт, он не греется, в открытом до насыщения состоянии падение напряжения на нем примерно 0,1 В, следовательно, выделяется мощность 10х0,1=1 Вт, но только на полупериоде, значит, средняя мощность 0,5 Вт. Если перейдем на линейный режим работы транзистора, мощность рассеяния возрастет резко. Например, там, где на рис.7 имеются половинки сигнала, падение напряжения на транзисторе составит 30 В при токе 5 А, т.е. мощность 150 Вт. Учитывая, что эта мощность выделяется на 1/6 периода, получим среднюю мощность 25 Вт, т.е. в 50 раз больше! Теперь придется ставить радиаторы.

Есть возможность обойтись без радиаторов, если каждый драйвер составить из двух параллельно включенных транзисторов, на один из них подавать сигнал А1 (рис.7), а на другой - А2. Транзисторы по-прежнему будут работать в ключевом режиме, но их количество возрастет вдвое.

Для трех-четырех и более уровней аппроксимации синусоидального сигнала сложность аппаратуры будет возрастать пропорционально квадрату числа уровней. Поэтому такой путь бесперспективен.

В профессиональной аппаратуре синусоидальный сигнал получают способом, показанным на рис.8.

Электропривод с перестраиваемой частотой

Тактовый сигнал поступает на счетчик, выходной код которого является адресом постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), в котором записана таблица синусов. Цифровые коды, пропорциональные значениям текущего синуса, поступают на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), где превращаются в аналоговые синусоидальные сигналы. Для распределения их по верхнему и нижнему драйверам используется триггер и два ключа. На первом полупериоде синусоидальный сигнал идет на верхний драйвер, на втором - на нижний.

Лет 20 назад у нас серийно выпускалась микросхема К568РЕ1, в которой была записана таблица синусов. Сейчас ее уже не найти. Поэтому разработчику придется составлять самому таблицу прошивки ПЗУ и программировать микросхему ПЗУ, что, согласитесь, не всем доступно.

Есть более простой способ формировать напряжение, близкое к синусоидальному. Этот способ показан на рис.9. Если перемножить между собой линейно нарастающий и линейно падающий сигналы, то получится сигнал параболической формы, очень близкий к синусоидальному.

Электропривод с перестраиваемой частотой

Функциональная схема устройства, реализующего такой принцип, показана на рис.10.

Электропривод с перестраиваемой частотой

Генератор подает тактовые импульсы параллельно на два счетчика. Один считает на суммирование, другой - на вычитание. Коды счетчиков согласованы между собой благодаря тому, что сигнал нулевого состояния вычитающего счетчика является сбросом положительного счетчика. Коды счетчиков поступают на цифровой умножитель, а с него - на ЦАП. Система переключения драйверов та же, что и на рис.8. Но эту схему реализовать проще, чем схему рис.8, потому что имеются готовые микросхемы умножителей. Например, в КМОП сериях микросхема К561ИП5. Можно поступить по-другому: на выходах счетчиков поставить ЦАП и их выходы подключить к аналоговому умножителю, например, К525ПС2.

Построить качественный электропривод с переменной частотой, как видите, не так просто, как может показаться.

Литература:
  1. Регулируемый асинхронный привод фирмы MITSUBISHI ELECTRIC//Электрик. - 2003. - №11. - С.16.
  2. Партала О.Н. Схемотехника на интегральных таймерах//Радіоаматор. 1998. - №8, 9.
  3. Дерябин В. Преобразователи напряжение-частота. - compitech.ru/html.cgi/arhiv/00_07/stat_38.htm.
  4. Партала О.Н. Видеокамеры. - СПб.: Наука и Техника, 2000. - 208 с.
Автор: О.Н. Партала

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

раздел сайта Сборка кубика Рубика

журналы Левша (годовые архивы)

книга Монтаж и наладка средств контроля температуры. Глазов Б.В., 1978

книга Измерения при настройке радиоаппаратуры. Соболевский А.Г., 1980

статья Лодка-чемодан

статья Охранное устройство для садово-огородного участка

справочник Зарубежные микросхемы и транзисторы. Серия R

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:


E-mail (не обязательно):


Комментарий:

[lol][cry][!][?]




Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая документация для любителей и профессионалов