Convertitore di frequenza per un motore elettrico trifase

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I motori asincroni trifase sono stati utilizzati per molto tempo nell'industria e in altri settori della vita e delle attività umane. Tra tutte le fasi del flusso di lavoro, la massima attenzione è rivolta a garantire un avvio e una frenata fluidi dell'unità. Per soddisfare questa condizione, è necessario utilizzare un convertitore di frequenza per un motore elettrico trifase. Oltre al suo nome principale, un convertitore di frequenza è anche noto come inverter, convertitore di frequenza o convertitore di frequenza CA.

La funzione principale del convertitore di frequenza è controllare la velocità di rotazione dei motori asincroni, con l'aiuto del quale l'energia elettrica viene convertita in energia meccanica. Il movimento iniziale si trasforma in altri tipi di movimenti necessari per eseguire una determinata operazione tecnologica. L'utilizzo di convertitori di frequenza consente di portare l'efficienza del motore elettrico fino al 98%.

Dispositivo e principio di funzionamento del convertitore

Il convertitore di frequenza regola la velocità di rotazione dei motori elettrici trifase di tipo asincrono. La rotazione ottenuta sotto l'azione dell'elettricità viene convertita in movimento meccanico con l'ausilio di speciali dispositivi di azionamento. La velocità di rotazione può essere controllata anche da altri dispositivi. Tuttavia, tutti presentano seri svantaggi sotto forma di costi elevati, design complesso e bassa qualità. Inoltre, il campo di regolazione di tali dispositivi è completamente insufficiente per il normale funzionamento.

Tutti questi problemi vengono risolti efficacemente con l'aiuto di un convertitore di frequenza. Questo dispositivo, oltre a fornire l'avvio e l'arresto graduali, controlla anche altri processi che si verificano nel motore. L'uso di un chastotnik ha ridotto al minimo il rischio di malfunzionamenti ed emergenze. La velocità e la regolazione regolare sono fornite da un circuito del convertitore di frequenza appositamente progettato per un motore trifase. Come risultato della sua applicazione, la durata del funzionamento continuo del motore elettrico è notevolmente aumentata, è stato possibile ottenere un notevole risparmio energetico e un aumento.

A causa di cosa diventa possibile controllare la velocità di rotazione del motore elettrico? Innanzitutto, la tensione proveniente dalla rete cambia di frequenza. Inoltre, da essa si forma una normale tensione trifase con l'ampiezza e la frequenza richieste, che viene consumata dal motore elettrico. Il controllo della velocità viene effettuato in una gamma abbastanza ampia. Se necessario, il convertitore di frequenza consente di commutare la rotazione del rotore nella direzione opposta. Tutte le regolazioni devono essere effettuate tenendo conto dei dati del passaporto dell'unità, tenendo conto della velocità massima consentita e della potenza installata.

Il dispositivo generale del convertitore di frequenza è mostrato nel diagramma. L'apparato è composto da tre componenti:

raddrizzatore. Quando è collegato a una fonte di alimentazione, genera una tensione CC. A seconda della modifica, può essere gestita o non gestita.
Filtro. Progettato per attenuare la tensione rettificata, quindi il suo design include condensatori.
invertitore. Genera direttamente la tensione con la frequenza desiderata e la fornisce al motore.

La classificazione principale di chastotnikov viene eseguita in base al tipo di controllo della velocità. Ci sono due modalità principali:

Modalità scalare senza feedback. In questo caso, il campo magnetico dello statore è controllato.
Modalità vettoriale con o senza feedback. Qui interagiscono i campi magnetici del rotore e dello statore, cosa che viene presa in considerazione nel controllo. Questa modalità ottimizza la coppia a diverse velocità. Questo metodo di controllo è considerato più accurato ed efficiente. Tuttavia, richiede conoscenze e abilità speciali, più costose da mantenere.

Collegamento e impostazione del convertitore di frequenza

Il collegamento dei convertitori di frequenza è particolarmente importante per i proprietari privati di apparecchiature con motori asincroni. Si consiglia in via preliminare di installare un interruttore che diseccita la rete in caso di un possibile cortocircuito in una delle fasi.

Nei circuiti, i chastotniki per i motori asincroni sono collegati ai motori elettrici in due modi: "triangolo" e "stella". Il primo schema è utilizzato per azionamenti a velocità variabile monofase, senza perdita di potenza. Tali chastotniki hanno una potenza massima di 3 kW e sono destinati principalmente all'uso in condizioni domestiche. Lo schema a stella viene utilizzato dove sono presenti reti industriali trifase.

Al fine di limitare la corrente di spunto e ridurre la coppia di spunto, l'avviamento di motori con una potenza superiore a 5 kW viene effettuato secondo uno schema misto. "Stella" viene utilizzato al momento dell'avvio, quando viene applicata la tensione allo statore. Dopo che il motore ha raggiunto la velocità nominale, l'alimentazione passa a un altro circuito "delta". Questo metodo non viene utilizzato ovunque, ma solo dove è possibile collegare entrambi i circuiti contemporaneamente.

Il telecomando è collegato secondo lo schema allegato al convertitore di frequenza. La leva di comando deve essere in posizione OFF prima di iniziare l'installazione e prima che venga applicata l'alimentazione. Quando la leva viene spostata in posizione ON, questa azione è confermata da una spia. In molti modelli, l'avvio predefinito è premendo il pulsante RUN. Un graduale aumento della velocità del motore elettrico si effettua ruotando lentamente la maniglia del telecomando. Al raggiungimento della velocità richiesta, la maniglia viene fissata in questa posizione. Per cambiare la modalità per invertire la rotazione, c'è un pulsante di inversione.

Autoproduzione del convertitore di frequenza

Recentemente, i motori elettrici asincroni a bassa potenza utilizzati negli azionamenti di vari dispositivi si sono diffusi nella vita di tutti i giorni. Pertanto, per non acquistare costose apparecchiature aggiuntive per loro, molti artigiani domestici forniscono la regolazione della frequenza dei motori elettrici realizzando convertitori con le proprie mani. Pertanto, si ottengono risparmi energetici mantenendo la potenza del motore.

Una rete domestica monofase consente di collegare un motore elettrico la cui potenza non supera 1 kW. È per tali unità che vengono principalmente realizzati chastotniki fatti in casa. È necessario pensare in anticipo alla connessione dei triangoli, progettati per una rete monofase. A tale scopo, le uscite degli avvolgimenti sono collegate in serie tra loro, secondo il principio di collegare l'uscita di un avvolgimento all'ingresso di un altro. Si raccomanda inoltre di preparare in anticipo il circuito del convertitore di frequenza assemblato da soli.

Prima di iniziare la costruzione, è necessario preparare tutti gli elementi e i materiali necessari. È possibile utilizzare qualsiasi microcontrollore: un analogo del modello AT90PWM3B e un driver a ponte trifase simile al modello IR2135. Inoltre, è necessario fare scorta di 6 transistor di tipo IRG4BC30W, 6 pulsanti e un indicatore. Tutte le parti si trovano su due schede collegate tra loro da un cavo flessibile.

Il design del convertitore di frequenza è integrato. Questa parte può essere acquistata già pronta o assemblata con le tue mani secondo uno schema separato. Il controllo sul funzionamento del motore viene effettuato utilizzando una corrente di controllo esterna o un microcircuito IL300, che ha un disaccoppiamento lineare. Un comune radiatore viene utilizzato per montare transistor e un ponte a diodi. I pulsanti di controllo sono duplicati dagli fotoaccoppiatori OS2-4.

Se il motore elettrico ha una piccola potenza, non è necessario installare un trasformatore su un convertitore di frequenza monofase. Invece, puoi usare uno shunt di corrente, in cui i fili hanno una sezione trasversale di 0,5 mm. Ad esso è collegato anche l'amplificatore DA-1, che svolge un'ulteriore funzione di misurazione della tensione.

Manutenzione del dispositivo durante il funzionamento

Prima di tutto, è necessario pulire tempestivamente il dispositivo dall'interno dalla polvere. La procedura principale viene eseguita con un aspirapolvere, ma non è possibile eseguire una pulizia completa in questo modo. L'aspirapolvere semplicemente non riesce a far fronte a strati spessi e densi di polvere accumulata. Pertanto, si consiglia di utilizzare un compressore o di pulire manualmente.
Grande importanza è attribuita alla tempestiva sostituzione periodica di elementi, parti e assiemi. Si consiglia di sostituire le ventole di raffreddamento dopo 2-3 anni di funzionamento. Ci sono scadenze per fusibili, circuiti interni e altre parti. Fatte salve queste condizioni, il convertitore di frequenza per il motore elettrico durerà molto più a lungo.
È obbligatorio monitorare la temperatura interna e la tensione del bus. Una temperatura troppo alta porta a conseguenze negative quando i condensatori vengono distrutti e la pasta termicamente conduttiva inizia ad asciugarsi.
Si consiglia di cambiare la pasta almeno una volta ogni tre anni. La temperatura ambiente non deve superare i 40 gradi e la concentrazione di umidità e polvere non deve superare i limiti consentiti.

Vantaggi dei convertitori di frequenza nei motori asincroni

I motori asincroni offrono molti vantaggi rispetto ai dispositivi DC. Sono caratterizzati da un design semplice e da un'elevata affidabilità. Pertanto, per scopi domestici e industriali, vengono spesso scelte unità asincrone.

Attualmente, molti utenti si rifiutano di controllare meccanicamente la corrente durante il funzionamento dei motori. Questo metodo non garantisce la corretta qualità dell'attrezzatura. Invece, i convertitori di frequenza sono stati utilizzati a lungo. Il controllo elettronico consente di ridurre notevolmente il consumo di energia, pur mantenendo la potenza del motore.

I convertitori di frequenza devono essere utilizzati in conformità con le specifiche tecniche riportate nella documentazione dell'apparecchiatura. Si consiglia di utilizzare i dispositivi fatti in casa solo a casa e, nella produzione, utilizzare apparecchiature fabbricate in fabbrica. La riparazione e la manutenzione degli inverter devono essere eseguite solo da personale qualificato.