Pemacu Frekuensi Berubah untuk Motor Induksi

Pengenalan

Motor aruhan fasa tunggal digunakan secara meluas dalam peralatan dan kawalan industri. Motor induksi fasa tunggal Permanent Split Capacitor (PSC) adalah motor jenis termudah dan paling banyak digunakan.

Dengan reka bentuk, motor PSC tidak sehala, yang bermaksud mereka direka untuk berputar dalam satu arah. Dengan menambahkan belitan tambahan, relay dan suis luaran, atau dengan menggunakan mekanisme gear, arah putaran dapat diubah. Dalam idea ini, kita akan membincangkan secara terperinci, bagaimana mengawal kelajuan motor PSC di kedua arah menggunakan mikrokontroler PIC16F72 dan elektronik kuasa.

Mikrokontroler PIC16F72 dipilih kerana ia adalah salah satu mikrokontroler tujuan mikro termudah dan murah yang dimiliki oleh Microchip. Walaupun ia tidak mempunyai PWM dalam perkakasan untuk mendorong output PWM pelengkap dengan band mati dimasukkan, semua PWM dihasilkan dalam firmware menggunakan pemasa dan output ke pin output tujuan umum.

Apakah Pemacu Frekuensi Berubah?

Variable Frequency Drive atau VFD adalah cara yang membolehkan mengawal kelajuan motor aruhan dengan menggunakan frekuensi voltan bekalan AC yang berbeza-beza. Dengan mengawal frekuensi AC keluaran, adalah mungkin untuk menggerakkan motor pada kelajuan yang berbeza berdasarkan keperluan. Ini adalah pemacu kelajuan boleh laras yang banyak digunakan dalam aplikasi industri seperti pam, sistem pengudaraan, lif, pemacu alat mesin, dan lain-lain. Ia pada dasarnya adalah sistem penjimatan tenaga. Oleh itu, syarat pertama adalah menghasilkan gelombang sinus dengan frekuensi yang berbeza untuk VFD.

Apakah teknologi yang digunakan dalam VFD?

Sistem inilah yang memberikan output AC dengan frekuensi yang berbeza-beza untuk mengawal kelajuan motor sesuai dengan keperluan. Penyongsang Frekuensi berubah fasa tunggal lebih biasa kerana kebanyakan peranti berfungsi dalam bekalan AC fasa tunggal. Ia terdiri daripada penerus jambatan gelombang penuh untuk menukar 230/110 Volt AC kepada kira-kira 300/150 volt DC. DC output dari penyearah jambatan dilicinkan oleh kapasitor pelicin bernilai tinggi untuk menghilangkan riak AC. DC voltan tetap ini kemudian dimasukkan ke litar penjanaan frekuensi yang terbentuk dari transistor MOSFET (transistor kesan medan oksida logam) / IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor). Litar MOSFET / IGBT ini menerima DC dan menukarnya menjadi AC dengan frekuensi berubah untuk mengawal kelajuan peranti.

Perubahan frekuensi dapat dicapai dengan menggunakan litar elektronik atau Mikrokontroler. Litar ini mengubah frekuensi voltan (PWM) yang dikenakan pada pemacu gerbang litar MOSFET / IGBT. Oleh itu voltan AC dengan frekuensi yang berbeza-beza muncul pada output. Mikrokontroler dapat diprogram untuk mengubah frekuensi output sesuai dengan keperluan.

Sistem VFD:

Peranti Frekuensi Berubah mempunyai tiga bahagian seperti motor AC, Pengawal, dan antara muka Operasi.

Motor AC yang digunakan dalam VFD umumnya adalah motor aruhan tiga fasa walaupun fasa tunggal enjin digunakan dalam beberapa sistem. Motor yang dirancang untuk operasi berkelajuan tetap biasanya digunakan, tetapi beberapa reka bentuk motor menawarkan prestasi yang lebih baik dalam VFD daripada reka bentuk standard.

Bahagian Pengawal adalah litar penukar kuasa elektronik padat untuk menukar AC ke DC dan kemudian ke AC gelombang sinus. Bahagian pertama ialah bahagian penukar AC ke DC yang mempunyai jambatan penerus gelombang penuh biasanya jambatan gelombang penuh tiga fasa / fasa tunggal. DC perantaraan ini kemudian diubah menjadi AC gelombang sinus kuasi menggunakan litar pensuisan penyongsang. Di sini transistor MOSFET / IGBT digunakan untuk membalikkan DC ke AC.

Bahagian penyongsang menukar DC ke tiga saluran AC untuk menggerakkan motor tiga fasa. Bahagian Pengawal juga dapat dirancang untuk memberikan faktor daya yang lebih baik, penyimpangan harmonik yang lebih rendah dan kepekaan yang rendah terhadap input peralihan AC.

Voltan / Hz mengawal:

Litar pengawal mengatur frekuensi AC yang dibekalkan ke motor melalui kaedah kawalan voltan per hertz. Motor AC memerlukan voltan terpakai berubah apabila frekuensi berubah untuk memberikan tork yang ditentukan. Sebagai contoh, jika motor dirancang untuk berfungsi dalam 440 volt pada 50Hz, maka AC yang dikenakan pada motor mesti dikurangkan menjadi setengah (220 volt) apabila frekuensi berubah menjadi setengah (25Hz). Peraturan ini berdasarkan Volts / Hz. Dalam kes di atas, nisbahnya adalah 440/50 = 8.8 V / Hz.

Kaedah kawalan voltan lain:

Selain kawalan Volt / Hz, kaedah yang lebih maju seperti Direct Torque Control atau DTC, Modulasi Lebar Nadi Vektor Angkasa (SVPWM) , dll juga digunakan untuk mengawal kelajuan motor. Dengan mengawal voltan di motor, fluks dan tork magnet dapat dikawal dengan tepat. Dalam kaedah PWM, suis penyongsang menghasilkan gelombang sinus kuasi melalui rangkaian denyutan sempit dengan jangka masa denyut sinusoidal Pseudo yang berbeza-beza.

Antara Muka Operasi:

Bahagian ini membolehkan pengguna menghidupkan / menghentikan motor dan mengatur kelajuan. Kemudahan lain termasuk membalikkan motor, menukar antara kawalan kelajuan manual dan automatik, dan lain-lain. Antara muka operasi terdiri daripada panel dengan paparan atau penunjuk dan meter untuk menunjukkan kelajuan motor, voltan terpakai, dan lain-lain. Satu set suis pad biasanya disediakan kerana mengawal sistem.

Mula Dibina -Soft:

Dalam motor aruhan biasa, dihidupkan menggunakan suis AC, arus yang diambil jauh lebih tinggi daripada nilai undian dan dapat meningkat dengan peningkatan pecutan beban untuk mencapai kelajuan penuh motor.

Sebaliknya dalam motor terkawal VFD, pada mulanya voltan rendah pada frekuensi rendah digunakan. Frekuensi dan voltan ini meningkat pada kadar terkawal untuk mempercepat beban. Ini menghasilkan tork hampir lebih tinggi daripada nilai motor.

Pergantian Motor VFD :

Frekuensi dan voltan terpakai mula-mula dikurangkan ke tahap terkawal dan kemudian terus menurun sehingga menjadi sifar dan motor mati.

Litar Aplikasi untuk mengawal kelajuan Motor Induksi Fasa Tunggal

Pendekatannya agak mudah dari segi rangkaian kuasa dan litar kawalan. Di sisi input, pengganda voltan digunakan dan di sisi keluaran H-bridge, atau inverter 2-fasa, digunakan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Satu hujung belitan utama dan permulaan disambungkan ke setiap setengah jambatan dan hujung yang lain disambungkan ke titik neutral bekalan kuasa AC.

Litar kawalan memerlukan empat PWM dengan dua pasangan pelengkap dengan jalur mati yang mencukupi antara output pelengkap. Band mati PWM ialah PWM0-PWM1 dan PWM2-PWM3. PIC16F72 tidak mempunyai PWM yang dirancang dalam perkakasan untuk menghasilkan seperti yang kita perlukan. Mengenai VF, bas dc disintesis dengan mengubah frekuensi dan amplitud. Ini akan memberi dua tegangan sinus di luar fasa.

Sekiranya voltan yang dikenakan pada belitan utama tertinggal pada permulaan belitan sebanyak 90 darjah, motor berjalan dalam satu arah (iaitu ke hadapan). Sekiranya kita ingin mengubah arah putaran maka voltan yang dikenakan pada belitan utama adalah dengan melakukan penggulungan permulaan.

Saya harap anda mendapat idea mengenai pemacu frekuensi berubah untuk motor aruhan dari artikel di atas. jadi jika anda mempunyai pertanyaan mengenai konsep ini atau elektrikal dan projek elektronik sila tinggalkan bahagian komen di bawah.