Простейшие схемы однотактных преобразователей. Схема, описание. Простейший преобразователь напряжения Делаем инвертор сами

Одна из первых схем преобразователя для питания трехфазного двигателя была опубликована в журнале «Радио» №11 1999г. Разработчик схемы М. Мухин в то время был учеником 10 класса и занимался в радиокружке.

Преобразователь предназначался для питания миниатюрного трехфазного двигателя ДИД-5ТА, который использовался в станке для сверления печатных плат. При этом следует отметить, что рабочая частота этого двигателя 400Гц, а напряжение питания 27В. Кроме того, средняя точка двигателя (при соединении обмоток «звездой») выведена наружу, что позволило предельно упростить схему: понадобилось всего три выходных сигнала, а на каждую фазу потребовался всего один выходной ключ. Схема генератора показана на рисунке 1.

Как видно из схемы преобразователь состоит из трех частей: генератора-формирователя импульсов трехфазной последовательности на микросхемах DD1…DD3, трех ключей на составных транзисторах (VT1…VT6) и собственно электродвигателя M1.

На рисунке 2 показаны временные диаграммы импульсов, сформированных генератором-формирователем. Задающий генератор выполнен на микросхеме DD1. С помощью резистора R2 можно установить требуемую частоту вращения двигателя, а также изменять ее в некоторых пределах. Более подробную информацию о схеме можно узнать в указанном выше журнале. Следует отметить, что по современной терминологии подобные генераторы-формирователи называются контроллерами.

Рисунок 1.

Рисунок 2. Временные диаграммы импульсов генератора.

На базе рассмотренного контроллера А. Дубровским из г. Новополоцка Витебской обл. была разработана конструкция частотно-регулируемого привода для двигателя с питанием от сети переменного тока напряжением 220В. Схема устройства была опубликована в журнале «Радио» 2001г. №4.

В этой схеме, практически без изменений, используется только что рассмотренный контроллер по схеме М. Мухина. Выходные сигналы с элементов DD3.2, DD3.3 и DD3.4 используются для управления выходными ключами A1, A2, и A3, к которым подключается электродвигатель. На схеме полностью показан ключ A1, остальные идентичны. Полностью схема устройства показана на рисунке 3.

Рисунок 3.

Для ознакомления с подключением двигателя к выходным ключам стоит рассмотреть упрощенную схему, приведенную на рисунке 4.

Рисунок 4.

На рисунке показан электродвигатель M, управляемый ключами V1…V6. Полупроводниковые элементы для упрощения схемы показаны в виде механических контактов. Питание электродвигателя осуществляется постоянным напряжением Ud получаемым от выпрямителя (на рисунке не показан). При этом, ключи V1, V3, V5 называются верхними, а ключи V2, V4, V6 нижними.

Совершенно очевидно, что открытие одновременно верхних и нижних ключей, а именно парами V1&V6, V3&V6, V5&V2 совершенно недопустимо: произойдет короткое замыкание. Поэтому, для нормальной работы такой ключевой схемы, обязательно, чтобы к моменту открытия нижнего ключа верхний ключ уже был закрыт. С этой целью контроллеры управления формируют паузу, часто называемую «мертвой зоной».

Величина этой паузы такова, чтобы обеспечить гарантированное закрытие силовых транзисторов. Если эта пауза будет недостаточна, то возможно кратковременное открытие верхнего и нижнего ключа одновременно. Это вызывает нагрев выходных транзисторов, часто приводящий к выходу их из строя. Такую ситуацию называют сквозными токами.

Вернемся к схеме, показанной на рисунке 3. В данном случае верхними ключами являются транзисторы 1VT3, а нижними 1VT6. Нетрудно заметить, что нижние ключи гальванически связаны с управляющим устройством и межу собой. Поэтому управляющий сигнал с выхода 3 элемента DD3.2 через резисторы 1R1 и 1R3 подаются непосредственно на базу составного транзистора 1VT4…1VT5. Этот составной транзистор есть не что иное, как драйвер нижнего ключа. В точности также от элементов DD3, DD4 управляются составные транзисторы драйверов нижнего ключа каналов A2 и A3. Питание всех трех каналов осуществляется от одного и того же выпрямителя VD2.

Верхние же ключи гальванической связи с общим проводом и управляющим устройством не имеют, поэтому для управления ими кроме драйвера на составном транзисторе 1VT1…1VT2 пришлось в каждый канал установить дополнительный оптрон 1U1. Выходной транзистор оптрона в этой схеме также выполняет функцию дополнительного инвертора: когда на выходе 3 элемента DD3.2 высокий уровень открыт транзистор верхнего ключа 1VT3.

Для питания каждого драйвера верхнего ключа используется отдельный выпрямитель 1VD1, 1C1. Каждый выпрямитель питается от индивидуальной обмотки трансформатора, что можно рассматривать как недостаток схемы.

Конденсатор 1C2 обеспечивает задержку переключения ключей около 100 микросекунд, столько же дает оптрон 1U1, тем самым формируется вышеупомянутая «мертвая зона».

Достаточно ли только регулирования частоты?

С понижением частоты питающего переменного напряжения падает индуктивное сопротивление обмоток двигателя (достаточно вспомнить формулу индуктивного сопротивления), что приводит к увеличению тока через обмотки, и, как следствие, к перегреву обмоток. Также происходит насыщение магнитопровода статора. Чтобы избежать этих негативных последствий, при уменьшении частоты приходится снижать и эффективное значение напряжения на обмотках двигателя.

Одним из способов решения проблемы в любительских частотниках предлагалось это самое эффективное значение регулировать при помощи ЛАТРа, подвижный контакт которого имел механическую связь с переменным резистором регулятора частоты. Такой способ был рекомендован в статье С. Калугина «Доработка регулятора частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей». Журнал «Радио» 2002, №3, стр.31.

В любительских условиях механический узел получался в изготовлении сложным, а главное ненадежным. Более простой и надежный способ использования автотрансформатора был предложен Э. Мурадханяном из Еревана в журнале «Радио» №12 2004. Схема этого устройства показана на рисунках 5 и 6.

Напряжение сети 220В подается на автотрансформатор T1, а с его подвижного контакта на выпрямительный мост VD1 с фильтром C1, L1, C2. На выходе фильтра получается изменяемое постоянное напряжение Uрег, используемое собственно для питания двигателя.

Рисунок 5.

Напряжение Uрег через резистор R1 также подается на задающий генератор DA1, выполненный на микросхеме КР1006ВИ1 (импортный вариант ). В результате такого подключения обычный генератор прямоугольных импульсов превращается в ГУН (генератор, управляемый напряжением). Поэтому, при увеличении напряжения Uрег увеличивается и частота генератора DA1, что приводит к увеличению частоты вращения двигателя. При снижении напряжения Uрег пропорционально уменьшается и частота задающего генератора, что позволяет избежать перегрев обмоток и перенасыщение магнитопровода статора.

Рисунок 6.

Рисунок 7.

Генератор выполнен на втором триггере микросхемы DD3, на схеме обозначен как DD3.2. Частота задается конденсатором C1, регулировка частоты осуществляется переменным резистором R2. Вместе с регулировкой частоты изменяется и длительность импульса на выходе генератора: при понижении частоты длительность уменьшается, поэтому напряжение на обмотках двигателя падает. Такой принцип управления называется широтно импульсной модуляцией (ШИМ).

В рассматриваемой любительской схеме мощность двигателя невелика, питание двигателя производится прямоугольными импульсами, поэтому ШИМ достаточно примитивна. В реальных большой мощности ШИМ предназначена для формирования на выходе напряжений практически синусоидальной формы, как показано на рисунке 8, и для реализации работы с различными нагрузками: при постоянном моменте, при постоянной мощности и при вентиляторной нагрузке.

Рисунок 8. Форма выходного напряжения одной фазы трехфазного инвертора с ШИМ.

Силовая часть схемы

Современные фирменные частотники имеют на выходе , специально предназначенные для работы в преобразователях частоты. В ряде случаев эти транзисторы объединены в модули, что в целом улучшает показатели всей конструкции. Управление этими транзисторами производится с помощью специализированных микросхем-драйверов. В некоторых моделях драйверы выпускаются встроенными в транзисторные модули.

Наиболее распространены в настоящее время микросхемы и транзисторы фирмы International Rectifier. В описываемой схеме вполне возможно применить драйверы IR2130 или IR2132. В одном корпусе такой микросхемы содержится сразу шесть драйверов: три для нижнего ключа и три для верхнего, что позволяет легко собрать трехфазный мостовой выходной каскад. Кроме основной функции эти драйверы содержат также несколько дополнительных, например защита от перегрузок и коротких замыканий. Более подробную информацию об этих драйверах можно узнать из технических описаний Data Sheet на соответствующие микросхемы.

При всех достоинствах единственный недостаток этих микросхем их высокая цена, поэтому автор конструкции пошел другим, более простым, дешевым, и в то же время работоспособным путем: специализированные микросхемы-драйверы заменены микросхемами интегрального таймера КР1006ВИ1 (NE555).

Выходные ключи на интегральных таймерах

Если вернуться к рисунку 6, то можно заметить, что схема имеет для каждой из трех фаз выходные сигналы, обозначенные как «Н» и «В». Наличие этих сигналов позволяет раздельно управлять верхними и нижними ключами. Такое разделение позволяет формировать паузу между переключением верхних и нижних ключей при помощи блока управления, а не самими ключами, как было показано в схеме на рисунке 3.

Схема выходных ключей с применением микросхем КР1006ВИ1 (NE555) показана на рисунке 9. Естественно, что для трехфазного преобразователя понадобится три экземпляра таких ключей.

Рисунок 9.

В качестве драйверов верхних (VT1) и нижних (VT2) ключей используются микросхемы КР1006ВИ1, включенные по схеме триггеров Шмидта. С их помощью возможно получить импульсный ток затвора не менее 200мА, что позволяет получить достаточно надежное и быстрое управление выходными транзисторами.

Микросхемы нижних ключей DA2 имеют гальваническую связь с источником питания +12В и, соответственно, с блоком управления, поэтому их питание осуществляется от этого источника. Микросхемы верхних ключей можно запитать так же, как было показано на рисунке 3 с использованием дополнительных выпрямителей и отдельных обмоток на трансформаторе. Но в данной схеме применяется иной, так называемый, «бустрепный» метод питания, смысл которого в следующем. Микросхема DA1 получает питание от электролитического конденсатора C1, заряд которого происходит по цепи: +12В, VD1, C1, открытый транзистор VT2 (через электроды сток - исток), «общий».

Другими словами заряд конденсатора C1 происходит в то время, когда открыт транзистор нижнего ключа. В этот момент минусовой вывод конденсатора С1 оказывается практически накоротко соединен с общим проводом (сопротивление открытого участка «сток - исток» у мощных полевых транзисторов составляет тысячные доли Ома!), что и обеспечивает возможность его заряда.

При закрытом транзисторе VT2 также закроется и диод VD1, заряд конденсатора C1 прекратится до следующего открытия транзистора VT2. Но заряд конденсатора C1 достаточен для питания микросхемы DA1 на время, пока закрыт транзистор VT2. Естественно, что в этот момент транзистор верхнего ключа находится в закрытом состоянии. Данная схема силовых ключей оказалась настолько хороша, что без изменений применяется и в других любительских конструкциях.

В данной статье рассмотрены лишь самые простые схемы любительских трехфазных инверторов на микросхемах малой и средней степени интеграции, с которых все начиналось, и где можно даже по схеме рассмотреть все «изнутри». Более современные конструкции выполнены , схемы которых также неоднократно публиковались в журналах «Радио».

Микроконтроллерные блоки управления по схеме более просты, чем на микросхемах средней степени интеграции, имеют такие нужные функции, как , защита от перегрузок и коротких замыканий и некоторые другие. В этих блоках все реализовано за счет управляющих программ или как их принято называть «прошивок». Именно от этих программ и зависит насколько хорошо или плохо будет работать блок управления трехфазного инвертора.

Достаточно простые схемы контроллеров трехфазного инвертора опубликованы в журнале «Радио» 2008 №12. Статья называется «Задающий генератор для трехфазного инвертора». Автор статьи А. Долгий является также автором цикла статей о микроконтроллерах и многих других конструкций. В статье приведены две простых схемы на микроконтроллерах PIC12F629 и PIC16F628.

Частота вращения в обеих схемах изменяется ступенчато с помощью однополюсных переключателей, что вполне достаточно во многих практических случаях. Там же дается ссылка где можно скачать готовые «прошивки», и, более того, специальную программу, с помощью которой можно изменять параметры «прошивок» по своему усмотрению. Возможна также работа генераторов режиме «демо». В этом режиме частота генератора уменьшена в 32 раза, что позволяет визуально с помощью светодиодов наблюдать работу генераторов. Также даются рекомендации по подключению силовой части.

Но, если не хочется заниматься программированием микроконтроллера фирма Motorola выпустила специализированный интеллектуальный контроллер MC3PHAC, предназначенный для систем управления 3-фазным двигателем. На его базе возможно создание недорогих систем регулируемого трехфазного привода, содержащего все необходимые функции для управления и защиты. Подобные микроконтроллеры находят все более широкое применение в различной бытовой технике, например, в посудомоечных машинах или холодильниках.

В комплекте с контроллером MC3PHAC возможно использование готовых силовых модулей, например IRAMS10UP60A разработанных фирмой International Rectifier. Модули содержат шесть силовых ключей и схему управления. Более подробно с этими элементами можно в их документации Data Sheet, которую достаточно просто найти в интернете.

Все привыкли к электроприборам, работающим от сети 220В. Но как быть, если отправляешься в поход или какую-нибудь дальнюю поездку, а удобные бытовые приборы хочется взять с собой? Работать напрямую от аккумулятора автомобиля они не смогут, им просто не хватит мощности. Тут на помощь могут прийти преобразователи напряжения с 12 на 220В.

Что такое преобразователь и его суть

Благодаря техническому прогрессу, эти приборы стали на порядок меньше, и удобнее. Их легко переносить, и они не займут много места. Преобразователи способны поднять аккумуляторное напряжение до 220В. Работают даже от прикуривателя. С помощью подобных инверторов можно легко установить освещение в палатке, а так же питать от них планшет, ноутбук, и телефон.

ШИМ контролеры сделали такие устройства более продвинутыми. Заметно повысилось КПД, и форма тока стала подобна чистому синусу. Но это только в дорогих устройствах. Появилась возможность повышать мощность до нескольких кВт.

Продолжительность работы зависит от мощности, и емкости аккумуляторных батарей. Поэтому отправляясь в поездку лучше ограничиться электроприборами с низким потреблением энергии.

Сегодня, возможно, купить различные виды преобразователей тока, которые могут производить мощность от нескольких сотен ватт, до нескольких кВт. Но для туристических поездок стоит приобрести маломощный инвертор.

Единственным препятствием их всестороннего применения является измененная форма тока. Из обычной синусоиды, она превращается практически в прямоугольную форму. Не все бытовые приборы способны на ней работать.

Есть 3 вида конструкции преобразователя:

Автомобильный;
Компактный;
Стационарный.

Стоит отметить, что повышая нагрузку, КПД преобразователя снижается. Стационарные инверторы могут производить синусоиду. Их удобно использовать для повышения напряжения от ветряных генераторов, и солнечной батареи.

Характеристики преобразователей

Перед покупкой надо знать, как выбрать преобразователь напряжения. Первое на что стоит обратить внимание – это его характеристики. Часто продавцы говорят неправильные показатели инвертора. Указывают его пиковую мощность, на которой прибор может работать несколько минут, после чего отключается от перегрева. Так рекламируют самые доступные преобразователи.

Мощные преобразователи DC-AC увеличивают напряжение с 12В до 220В, форма тока и частота равны обычным показателям домашней сети. Поэтому все устройства и инструменты способны от него работать.

Все преобразователи тока имеют следующие параметры:

Рабочую мощность;
Тип охлаждения;
Затраты энергии при холостой работе;
Максимальное потребление тока на входе;
Защитные механизмы от КЗ, и перегрева;
Форма тока на выходе;
Уровень напряжения для питания.

Высокий КПД современных инверторов обусловлен импульсными контролерами, примененными в конструкции. Практически 95% энергии уходят на полезную нагрузку. Остальная часть, рассеиваясь в устройстве, и нагревает его.

В самых простых и доступных преобразователях изменяется синусоида тока. Она становится прямоугольная, а в дорогих и мощных приборах форма тока остается такой же плавной синусоидой, как и в стандартной розетке.

Иногда, мощности преобразователей напряжения может не хватать для запуска строительных инструментов. Например, если дрель потребляет 750Вт, то она не будет работать от инвертора в 1000Вт. Для решения этой проблемы продаются устройства плавного пуска.

Преобразователи стационарного типа применяются для домашних работ. Это мощные устройства, способные выдавать несколько тысяч ватт. Более серьезные преобразователи используются на предприятиях, их мощность составляет десятки тысяч ватт.

Для автомобилей используются маломощные инверторы в несколько сотен ватт. Потому что аккумулятор не способен при больших нагрузках длительно работать.

Не рекомендуется использовать преобразователь на максимальных нагрузках. Его срок службы будет быстро сокращаться. Дорогие приборы имеют запас мощности, а в самых доступных этот показатель немного меньше того, что указан на корпусе.

Покупать устройство нужно на 20% мощнее предполагаемого потребления. Так же нужно интересоваться типом мощности указанной на корпусе. Она может быть:

номинальной;
продолжительной;
кратковременной.

Тип охлаждения

Алюминий – это металл, обладающий высокой теплопроводностью, а преобразователи (особенно мощные) работая на больших нагрузках, способны перегреваться. Поэтому корпуса изготавливаются именно из этого металла.

Для активной системы охлаждения в корпус монтируется вентилятор. Включается он, когда термодатчик зафиксирует превышение температуры. В автомобильных инверторах вентиляторы могут забиваться пылью, что приводит к плохой вентиляции воздуха, и перегреву.

На корпусе могут иметься элементы пассивного охлаждения. На вид – это алюминиевые ребра, которые помогают рассеивать тепло.

Самодельный преобразователь

У радиолюбителей есть возможность сделать с помощью схемы простой инвертор. В результате получится компактное устройство, способное питать, различные карманные гаджеты.

В схеме имеются всего четыре транзистора. Каждый, умеющий пользоваться паяльником сможет ее собрать. Полученным прибором удобно пользоваться в автомобиле. Он способен дать полноценную бортовую розетку на 220В.

Фото преобразователей с 12 на 220

Зачем нужно делать самому преобразователь для 3-фазного электромотора, и как смастерить его своими руками? Чтобы защитить окружающую природу повсюду создаются правила, которые рекомендуют изготовителям электрических устройств делать продукцию, которая будет экономить электрическую энергию. Часто это бывает достигнуто правильным управлением частотой вращения электромотора. Преобразователь частоты легко решает эту задачу.

По-разному называют: инвертор, частотный изменитель тока, приводной механизм, регулируемый частотой. Сегодня такие устройства делают разные заводы, но многие умельцы своими руками изготавливают не хуже.

Как я сам изготовил частотный преобразователь

Я изготовил и асинхронный привод для моего товарища. Ему нужен был привод для пилорамы, мощный и хороший. Так как я любил заниматься электроникой, то сразу предложил ему такую схему:

Трехфазный мост на транзисторах с диодами обратной связи я использовал, которые имелись. Управление осуществил через оптодрайвер HCPL 3120 микроконтроллером PIC16F628A. У входа припаял гасящую емкость, чтобы электролиты заряжались плавно. Затем припаял шунтовое реле. Еще установил триггер защиты тока от замыкания и перегрузки. Для управления установил две кнопки и выключатель для обратного вращения.

Силовую часть я собрал на навесном монтаже.

Резисторы, соединил параллельно по 270 кОм с помощью затворных проходных конденсаторов, позади платы их напаял. Моя плата показана на внешнем виде:

Вид этой моей платы с другой стороны:

Для подключения питающего напряжения я собрал блок питания, работающий на импульсах, обратноходовой. Вот привожу схему этого блока питания:

Как я запрограммировал микроконтроллер? Простые моргалки для меня не представляли какой-то проблемы. Получились константы в виде матрицы, над которой работал мой контроллер. Частота и напряжение были заданы этими величинами. Всю схему работы проверил на моторчике вентилятора небольшой мощности, 200 Вт. Эта моя конструкция выглядела так:

Начальные эксперименты дали хороший результат. Затем доработал программу. Раскрутил двигатель на 4 кВт, и пошел собирать управление пилорамой.

При монтаже у нас с товарищем случайно произошло замыкание и сработала защита, проверили ее работу. Мотор на 2 кВт 1500 оборотов с легкостью пилил доски. Сейчас программа еще дорабатывается для раскрутки двигателя выше номинала. Характеристики: частота от 2 до 50 герц с шагом 1,5 герц, синхронная частота, постоянно меняется, разбег от 1500 до 3500 герц, управление скалярного типа U/F, мощность мотора до 5 кВт.

Удерживаем кнопку RUN и разгоняем двигатель. Отпускаем, частота держится на уровне. Когда загорается светодиод, то привод готов к запуску.

Как сделать инвертор самому своими руками?

Вместе с производством заводских инверторов любители делают их сами, своими руками. Здесь нет ничего сложного. Такой преобразователь частоты преобразовывает одну фазу, делает из нее три фазы. Электродвигатель с похожим частотником используют в домашних условиях, мощность его не будет теряться.

Блок выпрямления в схеме расположен в начале. Далее идут , которые отсекают токовые переменные. Чтобы изготовить данные инверторы применяют транзисторы IGBT.

За тиристорами стоит будущее, хотя и в настоящем они уже применяются давно. Купленный частотник на биполярных транзисторах стоит дорого и мало где применяется (сервоприводы, металлорежущие ). Эти приводы как транспортеры и конвейеры, карусельные станки, станции подкачки воды, климатические системы управления — это большая часть от всего применения устройств заводов, где лучше использовать частотники для управления электромоторами с короткозамкнутыми якорями и можно делать управление оборотами двигателя, если подать потенциал, изменяя частоту до 50 герц.

Приведем простые примеры частотных преобразователей, которые тянули мощные электродвигатели тепловозов и электричек, имеющих в своем составе много вагонов товарных платформ, большие станции с насосами напряжением 600 вольт, обеспечивающие городские районы питьевой водой. Очевидно, что данные сильные электродвигатели не подойдут на биполярных транзисторах. Поэтому применяют активные тиристоры типа GTO, GCT, IGCT и SGCT. Они преобразуют из постоянного тока токовую сеть с тремя фазами с хорошей мощностью. Однако, имеются простые схемы на тиристорах простого типа, закрывающиеся током катода обратного. Такие тиристоры не будут действовать в режиме ШИМ, их хорошо применяют в прямой регулировке электромоторов, без тока постоянного размера. Преобразователи частоты на тиристорах в застойные времена были задействованы для моторов на постоянном токе. Фирма Сименс изобрела , преобразившие промышленность до неузнаваемости.

Стоимость всех деталей самодельного инвертора существенно ниже цены заводского устройства.

Такие самодельные устройства хорошо подходят для электромоторов мощностью до 0,75 кВт.

Для чего предназначен инвертор — его принцип действия

Инвертор действует на частоту вращения асинхронных моторов. Моторы переделывают электроэнергию в механическое движение. Вращательное движение преобразуется в движения механические. Это создает большое удобство. Асинхронные моторы очень популярны во многих сторонах жизни людей.

Обороты электродвигателя можно изменять и другими устройствами. Но, у них много недостатков. Они сложны в пользовании, дорого стоят, работают с плохим качеством, разбег регулировки маленький.

Для мотора с тремя фазами легко решает эту проблему. Все знают, что пользование частотниками для изменения частоты вращения есть самый хороший и правильный метод. Такой аппарат дает мягкий пуск и торможение, а также контролирует многие процессы, происходящие в моторе. Аварийные ситуации при этом сводятся на нет.

Чтобы плавно и быстро регулировать работу двигателя, специалисты разработали специальную электрическую схему. Использование в работе частотника дает возможность работать двигателю без перерыва, экономично. Коэффициент полезного действия его достигает 98%. Это происходит за счет повышения частоты коммутации. Механические устройства не могут выполнить такие функции.

Как регулировать скорость инвертором?

Как частотник может изменять электромотора? Сначала он меняет напряжение сетевое. Далее, из него получается нужная амплитуда и частота напряжения, поступает на электромотор.

Разбег интервала регулирования скорости преобразователем большой. Можно изменять вращение мотора в другую сторону. Чтобы двигатель не вышел из строя, нужно брать во внимание данные из его характеристики, допускаемые обороты, мощность.

Из чего состоит привод регулирования?

Схема частотника.

Он имеет в составе три звена:

выпрямитель, дающий потенциал постоянного тока при включении к питанию электрической сети. Сеть может быть управляемой или нет;
фильтрующий элемент, который сглаживает выходное напряжение (применяется емкость);
инвертор, который производит нужную частоту потенциала, крайнего звена возле электромотора.

Режим управления частотников

Их делят на виды управления оборотами двигателя:

(нет связи с обратной стороны);
режим векторного управления (связь с обратной стороны имеется, или отсутствует).

В первом случае управляется статор с его магнитным полем. Управление вектором учитывает действие полей магнита ротора и статора, улучшается крутящий момент при разных скоростях вращения. Это и есть основное различие их режимов управления.

Способ векторов точнее и эффективнее. Обслуживать его дороже. Он больше подходит для специалистов с хорошими профессиональными умениями и знаниями. Метод управления скалярного типа наиболее прост в работе. Применяется он с выходными параметрами, не требующими регулировки особой точности.

Как подключить инвертор треугольником и звездой?

Когда мы купили инвертор по недорогой цене, то возникает необходимость: подключение его к электромотору самому без специалистов. Сначала надо установить для безопасности автоматический выключатель для обесточивания. Если возникнет короткое замыкание на фазах, то отключится вся система.

К мотору можно звездой или треугольником.

Когда привод регулирования с одной фазой, то контакты электромотора присоединяют треугольником. Тогда мощность не потеряется. Мощность этого преобразователя частоты будет не более 3 кВт.

Инверторы с тремя фазами технически наиболее современны. Они питаются от заводских трехфазных сетей, подключаются звездой.

Для ограничения тока пуска и уменьшения момента пуска при пуске электромотора свыше 5 кВт можно использовать способ включения треугольник и звезда.

При включении статора применяется схема звезды, а если обороты двигателя нормальные, то переходят на вариант треугольника. Но это используется при существовании возможности соединения по двум схемам.

Отмечаем, что в варианте звезда-треугольник большие перепады тока будут всегда. При переключении на вторую схему обороты двигателя сильно снизятся. Для восстановления скорости вращения надо повысить силу тока.

Большой применяемостью оказывают пользу частотники для моторов мощностью до 8 кВт.

Применение инверторов нового поколения

Современные делаются с применением таких устройств как микроконтроллеры. Это значительно повышает функции инверторов в алгоритмах управления и контролирования с точки зрения безопасности работ.

Частотники имеют успешное применение в областях производства:

в водоснабжении, снабжении теплом при изменении скорости подачи помпы холодного и горячего водоснабжения;
в заводских условиях машиностроения;
в легкой и текстильной промышленности;
в энергетике и производстве топлива;
для насосов канализации и скважин;
в технологических процессах для автоматики управления.

Чтобы управлять и контролировать частотники изготовитель прибора предлагает созданную программу, которая будет всегда иметь связь с контроллером посредством порта, будет показывать на мониторе состояние и позволит производить управление. Данные документируются протоколом обмена и используются пользователями, создающими программы управления для электронной техники и контроллеров.

Данные обмениваются в три этапа:

Идентификация.
Инициализация.
Управление и контроль.

Стоимость блоков питания бесперебойного напряжения имеет зависимость от того, есть ли в нем частотный преобразователь. За такими устройствами будущее. Отрасли экономики и энергетики будут быстрее развиваться благодаря новым современным устройствам.

Для схемы "ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПН-32"

ЭлектропитаниеПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПН-32(С) РИНТЕЛСай Олег, (RA3XBJ).Преобразователь предназначен для питания аппаратуры с номинальным напряжением 12 В (СВ радиостанции, магнитолы, телевизоры и т.п.) от бортовой сети автомобилей с напряжением 24 В. Максимальный ток нагрузки преобразователя до 3А кратковременно и 2-2.5 А длительно (определяется площадью радиатора выходного транзистора). КПД 75-90% в зависимости от тока нагрузки. Схема преобразователя не содержит дефицитных деталей. Дроссель намотан на ферритовом кольце диаметром 32 мм и имеет 50 витков провода ПЭТВ-0.63. Габариты преобразователя 65х90х40 мм.Вопросы по конструкции можно задать автору [email protected]...

Для схемы "ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ"

ЭлектропитаниеПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯС.Сыч225876, Брестская обл., Кобринский р-н, п.Ореховский, ул.Ленина, 17 -1. Предлагаю простую и надежную схему преобразователя напряжения для менеджмента варикапами в различных конструкциях, который вырабатывает 20 В при питании от 9 В. Выбран вариант преобразователя с умножителем напряжения, поскольку он считается самым экономичным. Кроме того, он не создает помех радиоприему. На транзисторах VT1 и VT2 собран генератор импульсов, близких к прямоугольным. На диодах- VD1...VD4 и конденсаторах С2...С5 собран умножитель напряжения. Резистор R5 и стабилитроны VD5, VD6 образуют параметрический стабилизатор напряжения. Конденсатор С6 на выходе является ВЧ-фильтром. Ток потребления преобразователя зависит от напряжения питания и количества варикапов, а также от их типа. Устройство желательно заключить в экран для снижения помех от генератора. Правильно собранное устройство работает сразу и некритично к номиналам деталей....

Для схемы "Преобразователь напряжения для батарейной аппаратуры"

ЭлектропитаниеПреобразователь напряжения для батарейной аппаратуры. ПН-31 (С) РИНТЕЛСай Олег, (RA3XBJ).Преобразователь предназначен для питания радиоэлектронной аппаратуры с номинальным напряжением питания 5 … 9 вольт от батареи на 2 … 4.5 вольт, в том числе и для источников аварийного питания. Максимальная мощность преобразователя до1.5 - 2 вт, ток холостого хода при выходном напряжении 9 вольт и питании от источника 2.2 в составляет приблизительно 30-35 ма. КПД преобразователя при выходном напряжении 9 в и питании от источника 2.2 в приблизительно 75 процент(ов). Выходное напряжение преобразователя задается применяемым стабилитроном. Дроссель намотан на ферритовом кольце диаметром 10 мм и имеет 40 витков провода ПЭВТЛ - 0.35. Размер печатной платы 40х23 мм.Вопросы по конструкции можно задать автору [email protected]...

Для схемы "ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ"

Узлы радиолюбительской техникиПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬВ современных связных KB приемниках часто используют промежуточную частоту, исчисляемую десятками мегагерц (так называемое "преобразование наверх"). Достоинством таких приемников является очень высокая селективность по зеркальному каналу м вероятность простой схемной реализации плавной перестройки во всем диапазоне принимаемых коротких волн. При этом нередко можно упростить входные цепи,выполнив их в виде фильтра нижних частот с частотой среза, равной 30 МГц. Для получения быть может большего усиления сигнала на KB желательно остановить свой выбор более высокое роль промежуточной частоты, но в то же час промежуточная частота должна быть удобна для последующего усиления и преобразования. В любительских условиях наиболее удобной является частота 144 МГц. Она лежит существенно выше верхней границы KB диапазона, а для дальнейшей обработки сигнала можно использовать УКВ приемники. Puc.1Принципиальная схема параметрического усилителя-преобразователя для получения высокой промежуточной частоты приведена на рис.1. Он выполнен по балансной схеме на двух варикапах VI и V2. Равное по амплитуде и противоположное по фазе напряжение накачки на варикапы поступает с вторичной обмотки трансформатора Т1, имеющей заземленный отвод от средней точки. Необходимое начальное напряжение смешения на варикапах создается с помощью делителя на резисторах R1, R4, R5, R6. Подстроечным резистором R5 производят балансировку преобразователя.Входной сигнал поступает через катушку связи L2 в контур L3C7, настроенный на частоту 7 МГц. Этот контур подключен к анодам варикапов через разделительный конденсатор С5 и дроссель L1. Выходной контур L4C8, настроенный на промежуточную частоту 144 МГц, связан с анодами диодов через конденсатор малой емкости Сб. Преобразователь ча...

Для схемы "МОЩНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА ТИРИСТОРАХ"

ЭлектропитаниеМОЩНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ НА ТИРИСТОРАХ А. БЕРНШТЕЙН, М. БОСЫХ г. ВоркутаОписываемое устройство предназначено для преобразования постоянного напряжения 12 в в переменное от 200 до 500 в и может отдать в нагрузку мощность до 500 вт. Схема преобразователя представлена на рисунке. Частота выходного переменного напряжения определяется частотой импульсов автогенератора, выполненного на транзисторах Т1 и Т2. Этими импульсами через трансформатор Тр1 управляются тири-сторные ключи Д1 и Д2, которые попеременно подключают к источнику постоянного напряжения то одну, то другую половины первичной обмотки трансформатора Тр2. К выводам 4-5 трансформатора Тр2 подключается нагрузка. Качество работы преобразователя напряжения во многом зависит от правильного подбора емкости конденсатора С4, так как напряжением на этом конденсаторе попеременно закрываются тиристоры Д1 и Д2. Конденсатор подобран правильно, если при колебаниях питающего напряжения в пределах +-10% обеспечено четкое попеременное закрывание ключей. Каталок схема печатни плата золотаискателязе Применение разделительных конденсаторов С2 и С3 повышает стабильность работы преобразователя.Резистор R3 предохраняет источник питания от короткого замыкания в моменты переключения ключей. Частота выходного напряжения устройства при указанных данных равна 200 гц. Если предусмотреть вероятность изменения частоты автогенератора (например, вместо автогенератора собрать регулируемый по частоте мультивибратор с усилителем мощности), то на выходе можно получить напряжение с частотой 50-400 гц, что позволит использовать его для плавного регулирования скорости вращения синхронных электродвигателей мощностью до 500 вт. Изменяя соответствующим образом число витков вторичной обмотки трансформатора Тр2, можно получить на выходе...

Для схемы "ФОРМИРОВАТЕЛЬ БИПОЛЯРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ"

ЭлектропитаниеФОРМИРОВАТЕЛЬ БИПОЛЯРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙПриведенная на рисунке схема может быть очень полезной, когда в ТТЛ-схеме имеется аналоговая цепь, потребляющая низкое, но симметричное биполярное напряжение (например операционный усилитель). Поскольку в нынешних ТТЛ-системах обычно имеется только напряжение питания +5 В, из него и надобно получить симметричное напряжение питания. В бестрансформаторном преобразователе ингредиент G1 служит генератором прямоугольных импульсов, при указанных значениях R1 иС1 его частота примерно равна 100 кГц, и сигнал имеет ТТЛ-уровни. G2 и G3 "буферизуют" отдельно два канала. К выходам обоих буферов подключены двухполу-периодные выпрямители, элементы которых по отношению товарищ к другу включены в противоположных поляр-ностях, т о на выходах преобразователя имеются симметричные напряжения t8,5 В с допустимой нагрузкой 10 мА. Учитывая сравнительно высокую частоту работы преобразователя, для С2 С5 надобно использовать, по возможности, танталовые конденсаторы Hobby Elek>tromka, N7/97. Перевод А.Бельского(РЛ-1/99)...

Для схемы "ЭКОНОМИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ"

ЭлектропитаниеЭКОНОМИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯВ. ГРИДНЕВг. Барвенково Харьковской обл.Преобразователь напряжения, питающий варикапы электронной настройки транзисторного приемника Ленинград-002, имеет довольно большое (около 1,5 с) пора установления выходного напряжения, поэтому при включении KB и УКВ диапазонов возникают специфические помехи, вызванные перестройкой приемника по частоте. Как показали эксперименты, главной причиной задержки установления выходного напряжения являются использование компенсационного стабилизатора напряжения, потребляющего ток несколько миллиампер, а также большая емкость конденсатора фильтра.Поскольку снижение емкости конденсатора недопустимо из-за увеличения пульсации, было решено заместить преобразователь со стабилизатором устройством, в котором выходное напряжение поддерживается неизменным отрицательной обратной связью (ООС), управляющей работой автогенератора. Принципиальная схема нового напряжения показана на рисунке. Структурная схема микросхемы 251 1НТ Цепь регулируемой ООС образована полевыми транзисторами VT3 (регулятор напряжения смещения), VT4 (усилитель), VT5 (генератор тока). Работает устройство следующим образом. В момент включения питания, когда напряжение на выходе отсутствует, транзисторы VT4. VT5 обесточены. После запуска генератора на транзисторах VTI. VT2 на выходе возникает постоянное напряжение и через цепь RЗVT5R4R5) течет ток.По мере роста выходного напряжения он увеличивается, пока не достигнет некоторого предела, зависящего от сопротивления резистора R3.Дальнейшее прирост выходного напряжения преобразователя сопровождается ро...

Для схемы "ЭКОНОМИЧНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ"

ЭлектропитаниеЭКОНОМИЧНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯВ.ЦИКУЛЬСКИЙ, г. ТернопольУменьшение массы и габаритов и повышение экономичности источников питания является одной из актуальных задач при конструировании современной радиоэлектронной аппаратуры. Наиболее просто эта проблема решается заменой традиционного выпрямителя (с сетевым трансформатором и емкостным фильтром) высокочастотным преобразователем с последующим выпрямлением высокочастотного напряжения. Такие источники питания, благодаря тому, что преобразование напряжения происходит на относительно высокой частоте (10...40 кГц), имеют трансформаторы и всю конструкцию немаловажно меньших размеров и отсюда более высокую удельную мощность, доходящую до 200... 400 Вт/куб.дм, что в несколько раз больше, чем у традиционных блоков питания.Принципиальная схема такого источника питания изображена на рисунке. На выходе блока получают двуполярное напряжение 2х27 В при токе нагрузки до 0,6 А. Амплитуда пульсаций выходного напряжения при максимальном токе нагрузки не превышает 30 мВ.Выпрямитель сетевого напряжения собран на диодах V1-V4. Описание микросхемы 0401 Преобразователь выпрямленного напряжения выполнен на транзисторах V6, V7 и трансформаторах Т1 и Т2, а выпрямитель напряжения повышенной частоты - на диодах V8-V11. Рабочая частота напряжения 22 кГц. Конденсаторы С1 и С2 необходимы для защиты питающей сети от помех; возникающих при работе преобразователя. Резисторы R1 и R2 совместно с конденсаторами С3С4 являются первичным фильтром и одновременно делителем напряжения для преобразователя. Цепочка V5. R3, C5, R5 служит для облегчения запуска генератора преобразователя. - Фильтром выпрямленного высокочастотного напряжения служат конденсаторы С6, С7. Использование двух трансформаторов в преобразователь напряжения позволило увеличить его КПД. В обычных преобразователях с одним трансформатором последний работает в р...

Для схемы "Преобразователь напряжения с ШИ стабилизацией"

ЭлектропитаниеПреобразователь напряжения с ШИ стабилизациейН. ВОТИНЦЕВ, г. Минеральные ВодыНа рис. 1 показана схема преобразователя с широтно-импульсной стабилизацией, который может быть применен в портативных магнитофонах и иной подобной аппаратуре, работающей от батарей. В частности, преобразователь способен сохранять нормальную работоспособность магнитофона "Весна-202" при уменьшении напряжения батареи до 3 В. Принцип стабилизации, использованный в преобразователе напряжения, описан в книге Александрова Ф. И. и др. "Импульсные преобразователи и стабилизаторы" - Л.: Энергия, 1970.Такой преобразователь оказывается наиболее пригодным при батарейном питании аппаратуры. КПД стабилизатора - не менее 70 процент(ов). Стабилизация сохраняется при уменьшении напряжения источника питания ниже выходного стабилизированного напряжения преобразователя, чего не может обеспечить традиционный стабилизатор напряжения.При включении ток через резистор R1 открывает транзистор VT1, коллекторный ток которого, протекая через обмотку II трансформатора Т1, открывает мощный транзистор VT2. Схема простого радиопередатчика на 6п45с Транзистор VT2 входит в режим насыщения, и ток через обмотку I трансформатора линейно увеличивается. В трансформаторе происходит накопление энергии. Через некоторое пора транзистор VT2 переходит в активный режим, в обмотках трансформатора возникает ЭДС самоиндукции, полярность которой противоположна приложенному к ним напряжению (магнитопровод трансформатора не насыщается). Транзистор VT2 лавинообразно закрывается, и ЭДС самоиндукции обмотки 1 через диод VD2 заряжает конденсатор С3. Конденсатор С2 способствует более четкому закрыванию транзистора. Далее циклы повторяются.Через некоторое пора напряжение на конденсаторе С3 увеличивается настолько, что открывается стабилитрон VD1 и базовый ток транзистора VT1 умен...

От пальчиковой батарейки, но потом подумал, что и их придется менять. Захотелось питать преобразователь от аккумуляторов. Это бОльшая емкость, по сравнению со стандартными кронами, да и затрат поменьше.

Нашел в сети схему, собрал устройство. Впечатлило. Без нагрузки потребляет около 0.2 мА, а КПД доходит, как там было написано, до 94%. Пробовал запитывать устройство от 1.5 В - напряжение на выходе не понравилось, а перематывать трансформатор лень. Поэтому взял аккумулятор от мобильника, он плоский, емкость для мультиметра хорошая, да и форма тоже.

Конденсаторы на 1000 мкФ не ставил, поставил параллельно керамику и пленку на 120 нФ. На работу они не сильно повлияли. Транзистор взял старый советский. Здесь надо ставить германиевые транзисторы, тогда минимальное напряжение питания снизится. В источнике написано, что работа начинается с 0.4 вольт и продолжается аж до 0.2 Вольт. Это получается можно питать устройство даже от , картошки, лимона и прочего.

В параллель выходу поставил стабилитрон на 10 В - с целью защиты мультиметра от всплесков питания. Трансформатор мотал на ферритовом колечке. Моточные данные: 10 витков 0.5 мм и 50 витков 0.1 мм проводом - старался витком к витку, а получилось как всегда. Если преобразователь не заработает - меняем местами выводы вторички, что я и сделал после первого запуска, хоть схема и выдавала напряжение чуть больше входного.

Конденсатор С1, на 80 нФ, можно менять от 1 до 100 нФ, он влияет на выходное напряжение, соответственно и на КПД.

Видео работы преобразователя

Понятно, что этот простейший преобразователь напряжения можно использовать не только для получения 9 вольт на выходе, и не только для запитывания мультиметра - область его применения очень широкая, в том числе и для светодиодных фонариков. Автор конструкции BFG5000.

Обсудить статью ПРОСТЕЙШИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ