Convertisseur de fréquence pour un moteur électrique triphasé

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Les moteurs asynchrones triphasés sont utilisés depuis longtemps dans l'industrie et dans d'autres domaines de la vie et de l'activité humaines. Parmi toutes les étapes du flux de travail, la plus grande attention est accordée à assurer un démarrage et un freinage en douceur de l'unité. Afin de remplir cette condition, il est nécessaire d'utiliser un convertisseur de fréquence pour un moteur électrique triphasé. En plus de son nom principal, un convertisseur de fréquence est également appelé onduleur, variateur de fréquence ou convertisseur de fréquence AC.

La fonction principale du convertisseur de fréquence est de contrôler la vitesse de rotation des moteurs asynchrones, à l'aide desquels l'énergie électrique est convertie en énergie mécanique. Le mouvement initial est transformé en d'autres types de mouvements nécessaires pour effectuer une opération technologique spécifique. L'utilisation de convertisseurs de fréquence permet de porter le rendement du moteur électrique jusqu'à 98 %.

Dispositif et principe de fonctionnement du convertisseur

Le convertisseur de fréquence régule la vitesse de rotation des moteurs électriques triphasés de type asynchrone. La rotation obtenue sous l'action de l'électricité est convertie en mouvement mécanique à l'aide de dispositifs d'entraînement spéciaux. La vitesse de rotation peut également être contrôlée par d'autres appareils. Cependant, tous présentent de sérieux inconvénients sous la forme d'un coût élevé, d'une conception complexe et d'une faible qualité. De plus, la plage de réglage de tels dispositifs est totalement insuffisante pour un fonctionnement normal.

Tous ces problèmes sont efficacement résolus à l'aide d'un convertisseur de fréquence. Ce dispositif, en plus de fournir un démarrage et un arrêt progressifs, contrôle également d'autres processus se produisant dans le moteur. L'utilisation d'un chastotnik a réduit au minimum le risque de dysfonctionnements et d'urgences. La vitesse et le réglage en douceur sont assurés par un circuit convertisseur de fréquence spécialement conçu pour un moteur triphasé. Grâce à son application, la durée de fonctionnement continu du moteur électrique a considérablement augmenté, il a été possible de réaliser des économies d'énergie importantes et une augmentation.

Grâce à quoi devient-il possible de contrôler la vitesse de rotation du moteur électrique ? Tout d'abord, la tension provenant du réseau change de fréquence. De plus, une tension triphasée normale avec l'amplitude et la fréquence requises en est formée, qui est consommée par le moteur électrique. Le contrôle de la vitesse est effectué dans une plage assez large. Si nécessaire, le convertisseur de fréquence vous permet de basculer la rotation du rotor dans le sens opposé. Tous les ajustements doivent être effectués en tenant compte des données de passeport de l'unité, en tenant compte de la vitesse maximale autorisée et de la puissance installée.

Le dispositif général du convertisseur de fréquence est illustré dans le schéma. L'appareil se compose de trois éléments :

Redresseur. Lorsqu'il est connecté à une source d'alimentation, il génère une tension continue. Selon la modification, il peut être géré ou non géré.
Filtre. Conçu pour lisser la tension redressée, sa conception comprend donc des condensateurs.
onduleur. Génère directement une tension avec la fréquence souhaitée et la fournit au moteur.

La classification principale de chastotnikov est effectuée en fonction du type de contrôle de vitesse. Il existe deux modes principaux :

Mode scalaire sans rétroaction. Dans ce cas, le champ magnétique du stator est contrôlé.
Mode vectoriel avec ou sans rétroaction. Ici, les champs magnétiques du rotor et du stator interagissent, ce qui est pris en compte dans la commande. Ce mode optimise le couple à différentes vitesses. Cette méthode de contrôle est considérée comme plus précise et plus efficace. Cependant, il nécessite des connaissances et des compétences particulières, plus coûteuses à entretenir.

Connexion et réglage du convertisseur de fréquence

La connexion des convertisseurs de fréquence est particulièrement importante pour les propriétaires privés d'équipements équipés de moteurs asynchrones. Il est recommandé au préalable d'installer un disjoncteur qui mettra le réseau hors tension en cas d'éventuel court-circuit dans l'une des phases.

Dans les circuits, les chastotniki pour moteurs asynchrones sont connectés aux moteurs électriques de deux manières - "triangle" et "étoile". Le premier schéma est utilisé pour les variateurs de vitesse monophasés, sans perte de puissance. Ces chastotniki ont une puissance maximale de 3 kW et sont principalement destinés à une utilisation dans des conditions domestiques. Le schéma en étoile est utilisé là où il existe des réseaux industriels triphasés.

Afin de limiter le courant de démarrage et de réduire le couple de démarrage, le démarrage des moteurs d'une puissance supérieure à 5 kW s'effectue selon un schéma mixte. "Star" est utilisé au moment du démarrage, lorsque la tension est appliquée au stator. Une fois que le moteur a atteint la vitesse nominale, l'alimentation passe à un autre circuit "delta". Cette méthode n'est pas utilisée partout, mais uniquement là où il est possible de connecter les deux circuits à la fois.

La télécommande est connectée conformément au schéma joint au convertisseur de fréquence. Le levier de commande doit être en position OFF avant de commencer l'installation et avant la mise sous tension. Lorsque le levier est déplacé en position ON, cette action est signalée par un voyant lumineux. Dans de nombreux modèles, le démarrage par défaut se fait en appuyant sur le bouton RUN. Une augmentation progressive de la vitesse du moteur électrique est effectuée en tournant lentement la poignée de la télécommande. Une fois la vitesse requise atteinte, la poignée est fixée dans cette position. Pour passer le mode en rotation inverse, il y a un bouton d'inversion.

Auto-fabrication du convertisseur de fréquence

Récemment, les moteurs électriques asynchrones de faible puissance utilisés dans les entraînements de divers appareils se sont généralisés dans la vie quotidienne. Par conséquent, afin de ne pas leur acheter d'équipements supplémentaires coûteux, de nombreux artisans à domicile assurent la régulation de la fréquence des moteurs électriques en fabriquant des convertisseurs de leurs propres mains. Ainsi, des économies d'énergie sont réalisées tout en maintenant la puissance du moteur.

Un réseau domestique monophasé permet de connecter un moteur électrique dont la puissance ne dépasse pas 1 kW. C'est pour de telles unités que les chastotniki faits maison sont principalement fabriqués. Il est nécessaire de penser à l'avance à la connexion des triangles, conçus pour un réseau monophasé. A cet effet, les sorties des enroulements sont connectées en série entre elles, selon le principe consistant à connecter la sortie d'un enroulement à l'entrée d'un autre. Il est également recommandé que le circuit du convertisseur de fréquence assemblé par soi-même soit établi à l'avance.

Avant de commencer la construction, vous devez préparer tous les éléments et matériaux nécessaires. Vous pouvez utiliser n'importe quel microcontrôleur - un analogue du modèle AT90PWM3B et un pilote de pont triphasé similaire au modèle IR2135. De plus, il faut prévoir 6 transistors de type IRG4BC30W, 6 boutons et un voyant. Toutes les pièces sont situées sur deux cartes reliées entre elles par un câble souple.

La conception du convertisseur de fréquence est complétée. Cette pièce peut être achetée prête à l'emploi ou assemblée de vos propres mains selon un schéma séparé. Le contrôle du fonctionnement du moteur est effectué à l'aide d'un courant de commande externe ou d'un microcircuit IL300 avec un découplage linéaire. Un radiateur commun est utilisé pour monter des transistors et un pont de diodes. Les boutons de commande sont dupliqués par des optocoupleurs OS2-4.

Si le moteur électrique a une petite puissance, il n'est pas nécessaire d'installer un transformateur sur un convertisseur de fréquence monophasé. Au lieu de cela, vous pouvez utiliser un shunt de courant, dans lequel les fils ont une section de 0,5 mm. L'amplificateur DA-1 y est également connecté, ce qui assure une fonction supplémentaire de mesure de tension.

Entretien de l'appareil pendant le fonctionnement

Tout d'abord, vous devez nettoyer en temps voulu l'intérieur de l'appareil de la poussière. La procédure principale est effectuée avec un aspirateur, mais un nettoyage complet de cette manière ne peut pas être effectué. L'aspirateur ne supporte tout simplement pas les couches épaisses et denses de poussière accumulée. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser un compresseur ou de nettoyer manuellement.
Une grande importance est attachée au remplacement périodique en temps opportun des éléments, pièces et assemblages. Il est recommandé de changer les ventilateurs de refroidissement après 2-3 ans de fonctionnement. Il y a des délais pour les fusibles, les boucles internes et d'autres pièces. Sous réserve de ces conditions, le convertisseur de fréquence du moteur électrique durera beaucoup plus longtemps.
Il est obligatoire de surveiller la température interne et la tension du bus. Une température trop élevée entraîne des conséquences négatives lorsque les condensateurs sont détruits et que la pâte thermoconductrice commence à se dessécher.
Il est recommandé de changer la pâte au moins une fois tous les trois ans. La température ambiante ne doit pas dépasser 40 degrés et la concentration d'humidité et de poussière ne doit pas dépasser les limites autorisées.

Avantages des convertisseurs de fréquence dans les moteurs asynchrones

Les moteurs asynchrones offrent de nombreux avantages par rapport aux appareils à courant continu. Ils se caractérisent par une conception simple et une grande fiabilité. Par conséquent, à des fins domestiques et industrielles, les unités asynchrones sont le plus souvent choisies.

A l'heure actuelle, de nombreux utilisateurs délaissent le contrôle mécanique du courant lors du fonctionnement des moteurs. Cette méthode ne garantit pas la bonne qualité de l'équipement. Au lieu de cela, les convertisseurs de fréquence ont longtemps été utilisés. La commande électronique peut réduire considérablement la consommation d'énergie tout en maintenant la puissance propre du moteur.

Les convertisseurs de fréquence doivent être utilisés conformément aux spécifications techniques indiquées dans la documentation de l'équipement. Il est recommandé d'utiliser les appareils faits maison uniquement à la maison et, en production, d'utiliser des équipements fabriqués en usine. La réparation et la maintenance des onduleurs ne doivent être effectuées que par du personnel qualifié.