دائرة VFD محرك التردد المتغير أحادية الطور

يناقش المنشور دائرة محرك ذات تردد متغير أحادي الطور أو دائرة VFD للتحكم في سرعة محرك التيار المتردد دون التأثير على مواصفاتها التشغيلية.

ما هو VFD

لا `` تحب '' المحركات والأحمال الاستقرائية الأخرى المماثلة على وجه التحديد التشغيل بترددات قد لا تكون ضمن مواصفات التصنيع الخاصة بها ، وتميل إلى أن تصبح غير فعالة كثيرًا إذا أجبرت على ذلك في ظل هذه الظروف غير الطبيعية.

على سبيل المثال ، قد لا يُنصح باستخدام محرك محدد للعمل بتردد 60 هرتز للعمل بترددات 50 هرتز أو نطاقات أخرى.

يمكن أن يؤدي القيام بذلك إلى نتائج غير مرغوب فيها مثل تسخين المحرك ، أو أقل أو أعلى من السرعات المطلوبة والاستهلاك المرتفع بشكل غير طبيعي مما يجعل الأشياء غير فعالة للغاية وتقليل تدهور عمر الجهاز المتصل.

ومع ذلك ، فإن محركات التشغيل في ظل ظروف تردد الإدخال المختلفة غالبًا ما تصبح إلزامية وفي مثل هذه الحالات يمكن أن تصبح VFD أو دائرة محرك التردد المتغير سهلة الاستخدام للغاية.

VFD هو جهاز يسمح للمستخدم بالتحكم في سرعة محرك التيار المتردد عن طريق ضبط التردد والجهد لمصدر الإدخال وفقًا لمواصفات المحرك.

هذا يعني أيضًا أن VFD يسمح لنا بتشغيل أي محرك تيار متردد من خلال أي مصدر تيار متردد متاح للشبكة بغض النظر عن مواصفات الجهد والتردد ، من خلال التخصيص المناسب لتردد VFD والجهد وفقًا لمواصفات المحرك.

يتم ذلك عادةً باستخدام عنصر التحكم المعطى في شكل مقبض متغير تم قياسه بمعايرة تردد مختلفة.

قد يبدو صنع VFD في المنزل اقتراحًا صعبًا ، ولكن نظرة على التصميم المقترح أدناه توضح أنه بعد كل شيء ، ليس من الصعب جدًا بناء هذا الجهاز المفيد للغاية (الذي صممته أنا).

تشغيل الدائرة

يمكن تقسيم الدائرة بشكل أساسي إلى مرحلتين: مرحلة نصف السائق ومرحلة مولد منطق PWM.

تستخدم مرحلة السائق نصف الجسر سائق الجسر نصف الجسر IC IR2110 الذي يعتني بمفرده بمرحلة محرك الجهد العالي التي تضم اثنين من الفسيفساء الجانبية العالية والمنخفضة على التوالي.

وبالتالي فإن المحرك IC يشكل قلب الدائرة ولكنه لا يتطلب سوى عدد قليل من المكونات لتنفيذ هذه الوظيفة الحاسمة.

ومع ذلك ، فإن IC أعلاه يحتاج إلى منطق عالي ومنطق منخفض في الترددات لقيادة الحمل المتصل بالتردد المحدد المطلوب.

تصبح إشارات منطق الإدخال hi و lo هي بيانات التشغيل لمحرك IC ويجب أن تتضمن إشارات لتحديد التردد المحدد بالإضافة إلى PWMs في الطور مع التيار المتردد الرئيسي.

يتم إنشاء المعلومات المذكورة أعلاه من خلال مرحلة أخرى تضم زوجين من 555 ICs وعداد العقد. IC 4017.

إن الـ 555 ICs مسؤولان عن توليد الموجة الجيبية المعدلة PWMs المقابلة لعينة الموجة الكاملة AC المشتقة من خرج مقوم الجسر المتدرج.

يعمل IC4017 كمولد منطقي لإخراج عمود الطوطم الذي يصبح معدل التردد المتناوب فيه معلمة تحديد التردد الرئيسي للدائرة.

يتم انتزاع تردد التحديد هذا من الدبوس رقم 3 في IC1 والذي يغذي أيضًا دبوس تشغيل IC2 ولإنشاء PWMs المعدلة عند الطرف رقم 3 من IC2.

يتم فحص الموجة الجيبية المعدلة PWMs عند مخرجات 4017 IC قبل تغذية IR2110 من أجل تراكب 'الطباعة' الدقيقة لـ PWMs المعدلة عند إخراج محرك نصف الجسر وفي النهاية للمحرك الذي يتم تشغيله.

يجب اختيار قيم Cx و 180 كيلو أو تعديلها بشكل مناسب من أجل توفير التردد الصحيح المحدد للمحرك.

يجب أيضًا حساب الجهد العالي عند تصريف mosfet عالي الجانب بشكل مناسب واستنتاجه عن طريق تصحيح جهد التيار المتردد المتاح بعد تصعيده بشكل مناسب أو تنحيه وفقًا لمواصفات المحرك.

تحدد الإعدادات المذكورة أعلاه الفولتات الصحيحة لكل هرتز (V / Hz) لمحرك معين.

يمكن تحويل جهد الإمداد لكل من المرحلتين إلى خط مشترك ، وهو نفس الشيء بالنسبة للتوصيل الأرضي.

TR1 عبارة عن محول متدرج 0-12 فولت / 100 مللي أمبير يزود الدوائر بجهد إمداد التشغيل المطلوب.

دائرة تحكم PWM

سيتعين عليك دمج المخرجات من IC 4017 من الرسم البياني أعلاه إلى مدخلات HIN و LIN في الرسم البياني التالي ، بشكل مناسب. أيضًا ، قم بتوصيل الثنائيات 1N4148 المشار إليها في الرسم البياني أعلاه ببوابات MOSFET منخفضة الجانب كما هو موضح في الرسم التخطيطي أدناه.

سائق محرك الجسر الكامل

تحديث:

يمكن تبسيط وتحسين تصميم VFD الفردي البسيط الذي تمت مناقشته أعلاه وتحسينه باستخدام جسر كامل متذبذب ذاتي IC IRS2453 ، كما هو موضح أدناه:

هنا يتم التخلص من IC 4017 تمامًا نظرًا لأن سائق الجسر الكامل مجهز بمرحلة مذبذب خاصة به ، وبالتالي لا يلزم تشغيل خارجي لهذا IC.

نظرًا لكونه تصميم جسر كامل ، فإن التحكم في الإخراج للمحرك لديه نطاق كامل من ضبط السرعة إلى الحد الأقصى.

يمكن استخدام الوعاء عند الطرف رقم 5 من IC 2 للتحكم في سرعة وعزم دوران المحرك من خلال طريقة PWM.

للتحكم في سرعة V / Hz ، يمكن تعديل Rt / Ct المرتبط بـ IRS2453 و R1 المرتبطين بـ IC1 (يدويًا) للحصول على النتائج المناسبة.

تبسيط أكثر

إذا وجدت قسم الجسر الكامل ساحقًا ، فيمكنك استبداله بدائرة جسر كامل تعتمد على P و N-MOSFET كما هو موضح أدناه. يستخدم محرك التردد المتغير هذا المفهوم نفسه باستثناء قسم السائق ذي الجسر الكامل الذي يستخدم وحدات MOSFET ذات القناة P في الجانب العالي و N-channel MOSFETS على الجانب المنخفض.

على الرغم من أن التكوين قد يبدو غير فعال بسبب مشاركة P-channel MOSFETs (نظرًا لتصنيفها RDSon العالي) ، قد يبدو استخدام العديد من P-MOSFETs المتوازية بمثابة نهج فعال لحل مشكلة RDSon المنخفضة.

هنا يتم استخدام 3 MOSFET بالتوازي مع أجهزة P-channel لضمان الحد الأدنى من تسخين الأجهزة ، على قدم المساواة مع نظرائهم في القناة N.