Частотный преобразователь для трёхфазного АД

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 1

Немного предыстории. Тема моей дипломной работы звучала так: «Разработка и исследование тиристорного частотно-регулируемого асинхронного электропривода электромобильного агрегата».  Пространное название, зато отражающее суть: и силовую элементную базу (тиристоры, точнее тринисторы), и способ управления (частотно-регулируемый), и назначение электропривода – электромобиль.

Это мой диплом инженера-электрика. Слева внизу печать: Нагрудный знак выдан.

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 2

Вкладыш к диплому. Вверху напечатано, на какую тему я зашитил дипломный прект.

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 3

Внизу напечатаны предметы, которые я изучал по индивидуальному плану.

Вкладыш в развёрнутом виде. Сколько же предметов изучено за 5 лет!

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 4

А теперь краткое описание моей дипломной работы, которую я защитил на "отлично" с ходатайством о поступлении в аспирантуру:

Схемы блоков управления были выполнены на транзисторах. Блок силовых тринисторов был увесистой конструкцией. В качестве двигателя агрегата использовался трёхфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Для питания силового блока и схемы управления применялась свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, занимающая всё пространство багажника и весящая неимоверно много.

Получался электромобиль-фургон, назначение которого было перевозить небольшие грузы в черте города, например, по торговым точкам. Запаса электроэнергии аккумуляторов хватало на рабочий день. Средняя скорость – 70 км/час.

Теперь перенесёмся на несколько десятилетий вперёд. Тяга к проблеме электропривода у меня с годами не только не прошла, а всё более разгоралась. На смену и в дополнение мощным тринисторам пришли мощные полевые (например, IRF840A) и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IRG4PSC71U). Взамен схем управления на транзисторах и микросхем малой и средней степени интеграции пришли микроконтроллеры (я использую в своих конструкциях любимые мной PIC-контроллеры) и специализированные драйверы – микросхемы управления выходными силовыми транзисторными ключами IR2130-IR2131.

Мой путь к успеху был тернистым. Много времени я повторял чужие схемотехнические ошибки, допуская свои. Использовал недоработанные программы управления, записанные в памяти PIC-контроллеров. Не будучи программистом, я не мог программы доработать, усовершенствовать. В результате – куча сгоревших мощных транзисторов и, как неизбежное, несмотря на узлы защиты, «палёных» микросхем драйверов IR2131 и моих любимцев – PIC16F628A – микроконтроллеров.

Успех стал приходить с внимательным изучением материала по этому актуальному вопросу из различных источников. Это и иностранные статьи, в которых раньше чем в отечественной технической литературе публиковались и теоретические материалы, и практические схемные решения по управлению трёхфазными асинхронными электродвигателями от одно- и трёхфазной электрической сети, что непринципиально.

В результате моя самодельная конструкция собрана из нескольких функциональных блоков, разработанных разными авторами, которым я стал доверять, навсегда расставшись с другими,  «благодаря» которым я терпел неуспех за неуспехом.

Буквально на-днях собрал, запустил и опробовал свой модульный, пока последний, вариант частотного преобразователя на 4 фиксированные скорости вращения.

С 250-ватным 3-фазным электродвигателем работа устойчива. Мощные ключевые транзисторы IRG4PSC71 без радиаторов позволяют управлять электродвигателями до 5 кВт.

Принципиальная электрическая схема этого варианта "частотника" показана на фото:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 5

Основные этапы сборки будут отражены на ряде фотографий.

Внешний вид платы управления со стороны деталей:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 6

Это основная плата управления преобразователя. В панельку вставлен PIC16F628A. Три транзисторных сдвоенных оптронных ключа АТ101АС гальванически развязывают выходы микроконтроллера и входы драйвера силовых ключй IR2131.

Внешний вид платы управления со сотороны печати:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 7

Компоновка основных узлов прибора на кросс-плате:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 8

Кросс-плата с закреплёнными узлами установлена в корпусе от БП ПК:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 9

Вид прибора сверху:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 10

Вид прибора сзади:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 11

Вид прибора сбоку со стороны печатных дорожек платы драйвера:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 12

Импровизированный испытательный стенд:

Частотный преобразователь для трёхфазного АД — фото 13

Статья обзорная. Такую сложную тему невозможно описать в рамках всего одной статьи, поэтому по мере доработок и усовершенствований будет время от времени подлежать корректуре и редактированию.

  • Просмотров: 47724
  • Мнений: 32
  • 4

Материалы по теме

Комментарии (32)

  1. Dmitriy 30 июля в 11:06

    Неплохая обзорная статься, интерестно было бы узнать поконкретнее что к чему, а вообще видно, что человек делал сам и в вопросе разьирается (по крайней мере мне так показалось) +1

     

    1. Виктор 30 июля в 12:30

      Уважаемый Dmitriy! Благодарю вас за комментарий. Вы сами правильно её определили как обзорную. В рамках одной статьи, даже нескольких, невозможно описать что к чему. Не хочу никого принизить, но вопросами частотного привода я занимался не одно десятилетие. Если вы радиолюбитель — обращайтесь к рекомендованной мной литературе.
      С уважением: Виктор.

       

  2. Dmitriy 31 июля в 13:12

    Единственное, что можно добавить — простыми словами то, для чего это усстройство нужно, т.к. думаю не многие тут понимают для чего это :)

     

    1. Виктор 31 июля в 13:50

      Уважаемый Dmitriy! Кто учился в школе, обязан иметь представление об электродвигателях, с которыми мы все сталкиваемся в повседневной жизни. Трёхфазные асинхронные электродвигатели составляют до 70% от общего числа. Конструкция их предельно проста: на статоре — 3 обмотки, пространственно сдвинутые на 120 градусов, ротор — алюминиевые штыри по окружности, торцы которых с обоих сторон электрически закорочены. Не зря ротор АД ещё называют «беличьей клеткой». Единственным недостатком этих двигателей — теоретическая невозможность регулировать число оборотов ротора, а при пуске — большие пусковые токи, достигающие 6-12 кратного значения по сравнению с номинальным током. На практике с использованием специальных преобразователей (инверторов) скорость вращения ротора трёхфазного АД можно изменять по любому закону управления.
      Неужели не придавали значения постоянной рекламе в Интернет, где только и предлагаются частотные преобразовател различных ведущих фирм? Правда, и цена их огромна. Дотошный брат-радиолюбитель уже несколько десятков лет разрабатывает схемы, изготавливает самодельные приборы, которые успешно трудятся в быту и производстве. Я лично собираю частотные преобразователи для местного молокозавода, над которым «взял шефство» вот уже 5 лет назад.
      Мой вам совет: если тема вас заинтересовала — так находите соответствующую литературу — читайте её. Я никаких «америк» не открыл.
      «На пальцах» тоже объяснить не смогу.
      С уважением: Виктор.

       

    2. Виктор 31 июля в 14:03

      Возможно, первый «мой блин» — довольно сложный. Наберитесь терпения. Я собираюсь делиться с людьми опытом по сборке, всякими «примочками», и т.п., которые, считаю, многих заинтересуют. По возникающим вопросам обращайтесь ко мне — отвечу.
      С уважением: Виктор.

       

  3. Dmitriy 2 августа в 18:31

    Ну собственно мне то не надо рассказывать что такое АД с короткозамкнутым ротором и про трехфазный переменный ток тоже :) я ж не за себя писал, а, так сказать, за прочих обывателей :)

     

    1. Виктор 2 августа в 23:34

      А разве обыватели являются читателями столь уважаемого сайта?
      А не честнее и практичней всегда писать за себя?
      На вас, кстати, со сторны некоторых «обывателей», считаю, незаслуженные нападки, а я на вашей стороне.

       

  4. Dmitriy 3 августа в 19:01

    Я тоже не вижу смысла писать не свой материал, поэтому такого рода обзоры приветствую

     

    1. Виктор 3 августа в 19:52

      Мой материал то, что связано с электроникой. Так уж сложилась моя трудовая биография. Тем не менее, публиковаться на спец. сайтах — не заслуживаю этого. Пожалуй, только здесь я могу поделиться опытом, предостеречь от ошибок других.

       

      1. Владимир 16 августа в 14:07

        Здравствуй Витя!
        Таки добил свою любимую тему по 3ф ад.Рад за тебя.
        Давно пишешь на ассемблере для ПИКОв?
        Владимир Смелков, Пермь.

         

        1. Виктор 16 августа в 15:47

          комментарий был удален
          Открыть всю ветку (+6)
  5. Виктор 27 августа в 20:21

    Сдаваться, конечно, последнее дело,
    о неважное здоровье всё чаще напоминает о себе.
    У меня твоего адреса нет. Если у тебя есть,
    то давай переписываться по е-мэйл.
    Всего, Виктор.

    +1

  6. сергей 23 апреля в 15:37

    Очень хорошая и нужная тема, очень многие нуждаются в частотных преобразователях. Больше бы подробностей и ждем продолжения!

     

  7. Автоэлектрик 21 января в 20:16

    Отличная конструкция! Особенно порадовало отсутствие печатных плат, выполненных по технологии "лазерного утюга".

    Я являюсь обладателем двух асинхронных двигателей — 350Вт на токарном станке и 750Вт на самодельном компрессоре. Мучительно не хватает мощности при конденсаторном пуске. Давно мечтаю собрать подобную схему, но боюсь "пожечь" кучу транзисторов, опыт набирается очень тяжело.

    Виктор не приводит принципиальных схем — это что, секрет?

     

    1. basel 23 декабря в 11:47

      Просто пожгете кучу транзисторов вот и не приводит. Ватт 800 эта схема и то без тормозного ключа и резистора,  а ключи да на 5 квт запросто. Просто дело не только в мощности инвертора и мертвом времени, например здесь банальная ошибка используется трансформаторный блок питания для питания контролера +5в и ключей +15в при просадке сети уже будет неполное открытие и закрытие ключей, не говоря уже о том что при 5 ти киловатах при емкости затвора более 7000 пф нужен значительный импульс тока для его открытия и закрытия более 2А А стем трансом точно будет бах!   а чем вам ненравится лазерный утюг? Мы например из лазерного принтера делали принтер для прямой печати на стеклотекстолите и подогрев инфракрасный 3 квт  для  спекания порошка, все в одном (почти корпусе)  а для сверловки — трехосевой чпу фрезер  травили хлорным железом единсвенное что проблемотично это метализация отверстий и то сейчас методом меднения диэлектриков  хотим пробовать  если неосвоите лазерный утюг то так и останетесь в эпохе 80Х

       

  8. Василий 18 апреля в 02:51

    Владимир, выложите пожалуйста полную схему вашего преобразователя! Очень вас прошу. И список статей по которым было сделано устройство очень бы хотелось почитать. Тема ну просто очень актуальная… поделитесь вашим опытом.

     

  9. Станислав 30 апреля в 03:38

    Доброго дня Виктор. С Огромным удовольствием прочитал Ваши статьи на этом сайте. Жму с уважением руку. Особенно заинтересовала меня ваша статья Частотный преобразователь для трёхфазного АД. Как с Вами связаться? У вас есть электронный ящик? Хотел задать Вам несколько вопросов. Как с Вами связаться? Станислав. мой электронный ящик siberia@mail.ru

     

  10. Саша 4 октября в 13:53

    Уважаемый Виктор.

    Хочу обратиться к Вам за помощью. У меня есть эл.двигатель асинхронный 5 кВт и насос в колодце. Хочу установить частотный преобразова-

    тель для регулирования подачи воды. Не хватает знаний и схемных решений. Есть опыт работы с тиристорными преобразователями. В нали-

    чие имеються IGBT транзисторы, емкости, программатор микроконтроллеров. Поделитесь опытом. Мой адрес: sahsa_tv@mail.ru  .Александр.

     

  11. Барбаду 10 октября в 11:41

    комментарий был удален
  12. Барбаду 10 октября в 11:54

    комментарий был удален
  13. андрей 11 марта в 20:56

    Диплом у вас хороший, вот только вас ответственности не научили!

     

  14. Rash 11 ноября в 07:15

    Плюсую! Отличная статья.

    Хотелось бы узнать, какие детали можно изменить в схеме для увеличения мощности частотника?

     

  15. Rash 13 ноября в 17:49

    Пожалуй присоединюсь к коментариям выше, сама схемка бы тоже многим пригодилась.

     

  16. Олег 29 ноября в 02:02

    здравствуйте! Ваш частотник потянет 5 квт мощности? Можно схему у вас попросить?

     

  17. juno24 28 июля в 08:49

    Дык а схема то не читаема.  Можете отправить схему на juno24@mail.ru Ну и печатки если можно

     

  18. miha11 24 января в 23:51

    Автору надо дать диплом за жмотство. Много лет исследовал, а результатом не делится с народом, ни схемы, ни печатки, хочет, что-бы мы так-же много лет исследовали предложенную им литературу и пришли к тому-же результату сами, как он. Ставлю -, автор жмот и пользы не принёс в  мир, только похвастался дипломом, фуу....

     

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии. Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, если не зарегистрированы.