محرك التردد المتغير للمحرك التعريفي

مقدمة

تستخدم المحركات الحثية أحادية الطور على نطاق واسع في الأجهزة والضوابط الصناعية. المحرك التعريفي أحادي الطور (PSC) هو المحرك الأبسط والأكثر استخدامًا من هذا النوع.

حسب التصميم ، فإن محركات PSC أحادية الاتجاه ، مما يعني أنها مصممة لتدور في اتجاه واحد. عن طريق إضافة إما لفات إضافية ، ومرحلات ومفاتيح خارجية ، أو باستخدام آليات التروس ، يمكن تغيير اتجاه الدوران. في هذه الفكرة ، سنناقش بالتفصيل ، كيفية التحكم في سرعة محرك PSC في كلا الاتجاهين باستخدام متحكم PIC16F72 وإلكترونيات الطاقة.

تم اختيار الميكروكونترولر PIC16F72 لأنه أحد أبسط المتحكمات الدقيقة للأغراض العامة ومنخفضة التكلفة التي تمتلكها Microchip في محفظتها. على الرغم من أنه لا يحتوي على PWMs في الأجهزة لدفع مخرجات PWM التكميلية مع إدراج النطاق الميت ، يتم إنشاء جميع PWM في البرامج الثابتة باستخدام أجهزة ضبط الوقت والإخراج إلى دبابيس الإخراج للأغراض العامة.

ما هو محرك التردد المتغير؟

محرك التردد المتغير أو VFD هو الطريقة التي تتيح التحكم في سرعة المحرك التعريفي من خلال تطبيق تردد متغير لجهد إمداد التيار المتردد. من خلال التحكم في تردد التيار المتردد الناتج ، من الممكن قيادة المحرك بسرعات مختلفة بناءً على المتطلبات. هذه عبارة عن محرك سرعة قابل للتعديل يستخدم إلى حد كبير في التطبيقات الصناعية مثل المضخات وأنظمة التهوية والمصاعد ومحركات أدوات الماكينة وما إلى ذلك وهو في الأساس نظام موفر للطاقة. لذلك فإن المطلب الأول هو توليد موجة جيبية بترددات مختلفة لـ VFD.

ما هي التكنولوجيا المعتمدة في VFD؟

إنه النظام الذي يعطي خرج التيار المتردد بتردد متغير للتحكم في سرعة المحرك وفقًا للاحتياجات. تعد محولات التردد المتغيرة أحادية الطور أكثر شيوعًا نظرًا لأن معظم الأجهزة تعمل في تزويد التيار المتردد أحادي الطور. يتكون من مقوم جسر كامل الموجة لتحويل 230/110 فولت تيار متردد إلى ما يقرب من 300/150 فولت تيار مستمر. يتم تنعيم الناتج DC من مقوم الجسر بواسطة مكثف تنعيم عالي القيمة لإزالة تموجات التيار المتردد. يتم بعد ذلك تغذية هذا الجهد الثابت DC إلى دائرة توليد التردد المكونة من ترانزستورات MOSFET (ترانزستور تأثير مجال أكسيد المعدن) / IGBT (ترانزستور ثنائي القطب المعزول بالبوابة). تستقبل دائرة MOSFET / IGBT التيار المستمر وتحوله إلى تيار متردد بتردد متغير للتحكم في سرعة الجهاز.

يمكن تحقيق تغيير التردد باستخدام الدوائر الإلكترونية أو متحكم دقيق. تعمل هذه الدائرة على تغيير تردد الجهد (PWM) المطبق على محرك البوابة لدائرة MOSFET / IGBT. وهكذا يظهر جهد التيار المتردد بتردد متغير عند الخرج. يمكن برمجة الميكروكونترولر لتغيير وتيرة المخرجات وفقًا للاحتياجات.

نظام VFD:

يتكون جهاز التردد المتغير من ثلاثة أجزاء مثل محرك التيار المتردد ووحدة التحكم وواجهة التشغيل.

محرك التيار المتردد المستخدم في VFD هو بشكل عام محرك تحريضي ثلاثي الطور على الرغم من أنه أحادي الطور محرك يستخدم في بعض الأنظمة. تُستخدم المحركات المصممة للتشغيل بسرعة ثابتة بشكل عام ، ولكن بعض تصميمات المحركات تقدم أداءً أفضل في VFD من التصميم القياسي.

جزء وحدة التحكم هو دائرة محول الطاقة الإلكترونية الصلبة لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ثم إلى شبه موجة جيبية تيار متردد. الجزء الأول هو قسم محول التيار المتردد إلى التيار المتردد الذي يحتوي على جسر مقوم كامل الموجة عادة ما يكون عبارة عن جسر كامل الموجة من ثلاث مراحل / مرحلة واحدة. يتم بعد ذلك تحويل هذا الوسيط DC إلى شبه موجة جيبية AC باستخدام دائرة تبديل العاكس. هنا يتم استخدام ترانزستورات MOSFET / IGBT لعكس التيار المستمر إلى التيار المتردد.

يقوم قسم العاكس بتحويل التيار المستمر إلى ثلاث قنوات من التيار المتردد لتشغيل المحرك ثلاثي الطور. يمكن أيضًا تصميم قسم وحدة التحكم لإعطاء عامل طاقة محسّن ، وتشوه توافقي أقل وحساسية منخفضة لمدخلات التيار المتردد العابرة.

التحكم في فولت / هرتز:

تنظم دائرة التحكم تردد التيار المتردد المزود للمحرك من خلال الفولت لكل طريقة تحكم بالهرتز. يتطلب محرك التيار المتردد جهدًا مطبقًا متغيرًا عندما يتغير التردد لإعطاء عزم الدوران المحدد. على سبيل المثال ، إذا كان المحرك مصممًا للعمل في 440 فولت عند 50 هرتز ، فيجب تقليل التيار المتردد المطبق على المحرك إلى النصف (220 فولت) عندما يتغير التردد إلى النصف (25 هرتز). يعتمد هذا التنظيم على فولت / هرتز. في الحالة أعلاه ، النسبة هي 440/50 = 8.8 فولت / هرتز.

طرق أخرى للتحكم في الجهد:

إلى جانب التحكم في الفولت / هرتز ، هناك طرق أكثر تقدمًا مثل التحكم المباشر في عزم الدوران أو DTC ، تعديل عرض نبض متجه الفضاء (SVPWM) ، إلخ أيضًا للتحكم في سرعة المحرك. من خلال التحكم في الجهد في المحرك ، يمكن التحكم في التدفق المغناطيسي وعزم الدوران بدقة. في طريقة PWM ، تنتج مفاتيح العاكس موجة شبه جيبية من خلال سلسلة من النبضات الضيقة ذات فترات النبض المتغيرة الزائفة الجيبية.

واجهة التشغيل:

يسمح هذا القسم للمستخدم ببدء / إيقاف المحرك وضبط السرعة. تشمل المرافق الأخرى عكس المحرك ، والتبديل بين التحكم اليدوي والآلي في السرعة ، وما إلى ذلك. تتكون واجهة التشغيل من لوحة بها شاشة عرض أو مؤشرات وعدادات لإظهار سرعة المحرك ، والجهد المطبق ، وما إلى ذلك. يتم توفير مجموعة من مفاتيح لوحة المفاتيح بشكل عام للتحكم في النظام.

يحمل في ثناياه عوامل - بداية ناعمة:

في محرك حثي عادي ، يتم تشغيله باستخدام مفتاح تيار متردد ، يكون التيار المسحوب أعلى بكثير من القيمة المقدرة ويمكن أن يزيد مع زيادة تسارع الحمل للوصول إلى السرعة الكاملة للمحرك.

من ناحية أخرى ، في محرك VFD يتم التحكم فيه ، يتم تطبيق جهد منخفض مبدئيًا عند التردد المنخفض. يزداد هذا التردد والجهد بمعدل متحكم فيه لتسريع الحمل. هذا يطور عزم دوران أكثر تقريبًا من القيمة المقدرة للمحرك.

تخفيف محرك VFD :

يتم تقليل التردد والجهد المطبق أولاً إلى مستوى متحكم فيه ثم يستمر في التناقص حتى يصبح صفراً ويتم إيقاف تشغيل المحرك.

دائرة التطبيق للتحكم في سرعة المحرك الحثي أحادي الطور

النهج سهل نسبيًا فيما يتعلق بدائرة الطاقة ودائرة التحكم. على جانب الإدخال ، يتم استخدام مضاعفات الجهد ، وعلى جانب الخرج ، يتم استخدام جسر H ، أو عاكس ثنائي الطور ، كما هو موضح في الشكل 2. يتم توصيل أحد طرفي الملف الرئيسي واللفائف بكل نصف جسر و أطراف أخرى متصلة بالنقطة المحايدة لمصدر طاقة التيار المتردد.

تتطلب دائرة التحكم أربع وحدات PWM بزوجين متكاملين مع نطاق ميت كافٍ بين المخرجات التكميلية. العصابات الميتة PWM هي PWM0-PWM1 و PWM2-PWM3. لا يحتوي PIC16F72 على PWMs مصممة في الأجهزة لإخراج الطريقة التي نحتاجها. بالنسبة إلى VF ، يتم تصنيع ناقل التيار المستمر عن طريق تغيير التردد والسعة. سيعطي هذا جهدين جيبيين خارج الطور.

إذا كان الجهد المطبق على الملف الرئيسي يتأخر في بدء اللف بمقدار 90 درجة ، فإن المحرك يعمل في اتجاه واحد (أي للأمام). إذا أردنا تغيير اتجاه الدوران ، فإن الجهد المطبق على الملف الرئيسي هو إجراء لف البداية.

آمل أن تكون قد حصلت على فكرة عن محرك التردد المتغير للمحرك التعريفي من المقالة أعلاه. لذلك إذا كان لديك أي استفسارات حول هذا المفهوم أو الكهرباء و مشروع الكتروني يرجى ترك قسم التعليقات أدناه.