Cukup sulit untuk membuat konverter frekuensi dengan tangan Anda sendiri, karena Anda harus sangat berpengalaman dalam elektronika daya dan teknologi semikonduktor. Tetapi sebelum Anda berpikir tentang merancang perangkat ini, Anda perlu mencari tahu untuk tujuan apa mereka digunakan. Anda juga perlu mengetahui apa saja komponen utama dari sistem elektronik ini.
Apa itu konverter frekuensi?
Semua orang tahu bahwa ada arus bolak-balik dalam jaringan, dan memiliki frekuensi tertentu. Di Rusia, standarnya adalah 50 Hertz. Di beberapa negara Barat, standar yang sedikit berbeda adalah 60 Hertz. Pengoperasian banyak perangkat tergantung pada frekuensi arus. Konverter digunakan untuk menyalakan motor asinkron. Ada banyak alasan untuk menggunakan sarana elektronik. Misalnya, di industri, inverter telah tersebar luas, sejak penggunaannyamemungkinkan Anda untuk menyingkirkan mekanisme besar.
Secara lebih rinci, Anda dapat mengubah kecepatan putaran sabuk pada konveyor dengan menggunakan gearbox, yang didasarkan pada jenis gearbox mobil. Selain itu, dapat berupa mekanis (menggunakan beberapa roda gigi) atau CVT. Tetapi jauh lebih efektif untuk mengubah parameter arus yang memberi makan motor. Memutar resistor variabel mengubah kecepatan putaran konveyor. Selain itu, frekuensi dapat diubah dalam rentang yang luas.
Fitur lain apa yang dimiliki konverter frekuensi?
Selain itu, pengaturan inverter memungkinkan motor listrik mendapatkan kecepatan secara bertahap selama beberapa detik. Waktu diatur oleh pengguna melalui pemrograman fungsi konverter frekuensi. Demikian pula yang dapat Anda lakukan dengan waktu menghentikan angker mesin. Ini mengurangi beban pada drive, yang secara langsung mempengaruhi sumber dayanya.
Selain itu, untuk usaha kecil yang tidak memiliki kemampuan untuk menyediakan sendiri jaringan tiga fase, tetapi ada kebutuhan untuk itu, penggunaan konverter frekuensi adalah obat mujarab yang sebenarnya. Ada banyak model perangkat semacam itu yang terhubung ke jaringan arus bolak-balik fase tunggal, dan mereka menghasilkan tiga pada output. Oleh karena itu, motor listrik dapat dicolokkan ke stopkontak biasa. Dan dalam hal ini, tidak akan kehilangan daya, pekerjaannya akan benar.
Komponen daya konverter
Semua konverter frekuensi menggunakan transistor IGBT atau MOSFET yang kuat. Mereka ideal untuk jenis pekerjaan ini. Mereka dipasang di modul terpisah. Cara pemasangan ini dapat meningkatkan kinerja suatu perangkat elektronik. Transistor ini bekerja dalam mode kunci, kontrol dilakukan menggunakan sistem mikroprosesor. Faktanya adalah bahwa semua kontrol adalah arus rendah, tidak perlu mengganti tegangan tinggi. Oleh karena itu, hal ini dapat dicapai dengan menggunakan mikroprosesor yang paling sederhana.
Perakitan khusus yang paling umum digunakan dari seri IR2132 dan IR2130. Mereka terdiri dari enam driver yang mengontrol kunci. Tiga digunakan untuk bagian bawah dan tiga untuk bagian atas. Rakitan ini memungkinkan Anda untuk menerapkan kaskade sederhana dari konverter frekuensi. Selain itu, ia memiliki beberapa tingkat perlindungan. Misalnya terhadap arus pendek dan beban lebih. Karakteristik yang lebih rinci dari semua elemen dapat ditemukan di manual. Tetapi semua elemen daya memiliki kelemahan besar - tingginya biaya produk.
Diagram struktur konverter
Konverter frekuensi apa pun untuk motor memiliki tiga blok utama - penyearah, filter, inverter. Ternyata tegangan AC terlebih dahulu diubah menjadi DC, kemudian disaring. Setelah semua ini, itu terbalik menjadi variabel. Tetapi ada blok ketiga - kontrol mikroprosesor dari inverter. Dan lebih tepatnya, transistor IGBT yang kuat. Jika Anda pernah berurusan dengankonverter frekuensi, maka Anda tahu bahwa di panel depan mereka memiliki beberapa tombol untuk pemrograman.
Manual instruksi inverter akan memandu Anda cara mengatur semua fungsi. Ini adalah masalah yang sangat rumit, karena ada cukup banyak pengaturan bahkan di perangkat yang paling sederhana. Selain fakta bahwa perangkat elektronik memungkinkan Anda untuk mengubah frekuensi putaran dinamo motor, menyesuaikan waktu akselerasi dan deselerasi, ada juga beberapa derajat perlindungan. Misalnya arus lebih. Dalam hal menggunakan perangkat seperti itu, tidak perlu menginstal sakelar otomatis.
Unit penyearah
Tergantung pada tujuan konverter frekuensi, tahapan penyearah yang berbeda digunakan. Dan opsi catu daya dapat berupa dari jaringan tiga fase, atau dari satu fase. Tetapi pada output inverter, bagaimanapun, ada tegangan bolak-balik tiga fase. Tetapi untuk mengontrol arus, itu harus diperbaiki terlebih dahulu. Masalahnya adalah cukup sulit untuk mengontrol variabel - perlu menggunakan rheostat besar, yang sangat tidak nyaman. Terlebih lagi, sekarang adalah zaman mikroelektronika dan otomatisasi, tidak hanya tidak masuk akal untuk menggunakan teknologi yang sudah ketinggalan zaman, tetapi juga sangat tidak menguntungkan.
Perangkat elektronik yang terdiri dari enam dioda semikonduktor digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik tiga fasa. Dinyalakan dalam rangkaian jembatan, ternyata setiap pasang dioda berfungsi untuk menyearahkan satu fasa. Tegangan konstan muncul pada output unit penyearah,nilainya sama dengan yang mengalir ke input. Pada tahap ini, semua transformasi selesai, tidak ada kontrol dari blok ini yang dilakukan. Jika daya disuplai dari jaringan fase tunggal, tahap penyearah cukup bahkan dari dioda tunggal. Tetapi lebih efisien menggunakan rangkaian jembatan empat.
Kotak filter
Modul ini digunakan untuk penyaringan tegangan DC. Versi paling sederhana dari blok adalah induktor yang termasuk dalam celah bahu positif. Kapasitor elektrolit dihubungkan di antara kutub. Ini memiliki satu fungsi - untuk menyingkirkan komponen variabel. Masalahnya adalah bahwa penyearah tidak dapat sepenuhnya menghilangkan riak. Masih ada sejumlah kecil AC yang dapat menghasilkan kebisingan yang signifikan selama operasi.
Untuk mempertimbangkan prinsip operasi blok filter, perlu untuk menganalisis dengan mengganti elemen. Saat beroperasi dalam kondisi arus searah, induktansi diganti dengan resistansi, kapasitor diganti dengan rangkaian terbuka. Tetapi ketika ditenagai oleh arus bolak-balik, kapasitansi diganti dengan resistansi. Oleh karena itu, seluruh komponen variabel menghilang, karena korsleting terjadi dalam kasus ini. Untuk memahami hal ini cukup sulit, maka perlu memahami dasar-dasar teori teknik elektro. Tetapi konverter frekuensi 3 fase tidak dapat dibuat tanpa ini.
Tahap inverter
Dan di sini kesenangan dimulai - penggunaan transistor IGBT yang kuat. Mereka dikendalikan oleh sistem mikroprosesor, dari:kualitas fungsinya tergantung pada pengoperasian seluruh konverter frekuensi. Rangkaian konverter tegangan seperti itu banyak digunakan. Bahkan, dengan bantuan transistor daya, tegangan apa pun dapat dibalik. Secara total, enam elemen digunakan dalam rangkaian paling sederhana - dua untuk setiap fase. Konverter frekuensi menghasilkan 220 volt pada setiap fase terhadap nol.
Untuk menghilangkan terjadinya tegangan balik, perlu menggunakan dioda semikonduktor. Mereka terhubung antara kolektor dan emitor transistor daya. Manajemen dilakukan di pintu masuk pangkalan. Seperti disebutkan sebelumnya, konverter frekuensi do-it-yourself memiliki dua transistor untuk setiap fase dalam kaskade inverter. Nyalakan sambungan p-n mereka secara seri. Fase dihapus dari titik tengah setiap bahu. Modul yang sudah jadi tersedia untuk dijual, mereka memiliki lead untuk memasok tegangan langsung, serta tiga kontak untuk melepas bolak-balik tiga fase. Selain itu, terdapat konektor untuk menghubungkan sistem kontrol mikrokontroler.
Kontrol mikroprosesor
Digunakan untuk mengubah kecepatan poros motor oleh inverter, tegangan, yang frekuensi defaultnya adalah 50Hz, dapat diubah dalam amplitudo pada rentang yang luas. Dan lebih khusus lagi, dari nol hingga frekuensi yang dapat disediakan oleh mikroprosesor. Persyaratan utama untuk yang terakhir adalah kemampuan untuk menghubungkan beberapa perangkat. ketika kamumerancang konverter, tegangan, yang frekuensinya diubah oleh resistansi variabel, harus dikontrol oleh prosesor. Itu dipilih dengan hati-hati, harus memiliki jumlah port I / O yang cukup.
Anda dapat sedikit memperumit sistem dengan menghubungkan layar LCD ke mikrokontroler. Render warna tinggi tidak diperlukan darinya, monokrom sudah cukup, seperti pada kalkulator sederhana. Tombol untuk pemrograman juga terhubung ke port input-output. Ini adalah bagaimana Anda dapat membuat konverter frekuensi sederhana. Harga semua elemen tidak lebih dari dua ribu rubel. Tetapi biaya inverter dengan daya 200-750 watt berkisar antara 6500 hingga 12000 rubel. Itu semua tergantung pada pabrikan dan kemampuan perangkat.
Kasus perangkat
Konverter frekuensi do-it-yourself harus memiliki housing yang andal. Tidak hanya kemudahan penggunaan tergantung padanya, tetapi juga efisiensi. Basisnya terbuat dari aluminium. Alasan penggunaan material ini adalah kebutuhan akan pendinginan yang berkualitas tinggi. Selama operasi, modul IGBT menjadi sangat panas, dan suhu dioda semikonduktor juga naik. Dan sama sekali tidak masalah apakah Anda memiliki konverter frekuensi 380 atau 220 Volt.
Sisanya terbuat dari plastik. Semua elemen daya harus disembunyikan olehnya, sehingga tidak ada kontak yang tidak disengaja dengan terminal tegangan tinggi selama operasi. Di bagian depan, perlu disediakan lubang untuk layar LCD dan tombol. Secara terpisah, dalamtempat yang nyaman, resistor variabel dipasang. Saat memprogram mikrokontroler, perlu diperhatikan bahwa resistansi ini mengubah frekuensi arus keluaran.
Pertukaran panas elemen sistem
Perhatian khusus harus diberikan pada pembuangan panas. Semakin kuat perangkat yang sedang dikembangkan, semakin dapat diandalkan sistem pendinginnya. Seperti disebutkan di atas, alasnya harus terbuat dari aluminium. Rangkaian konverter tegangan harus memberikan perlindungan terhadap panas berlebih. Untuk tujuan ini, diperlukan untuk mengebor lubang di rumah, sensor suhu dipasang di dalamnya. Dari situ, sinyal diumpankan melalui perangkat yang cocok ke mikrokontroler. Jika suhu maksimum terlampaui, beban harus diputuskan. Oleh karena itu, modul transistor daya mati.
Untuk meningkatkan pembuangan panas, kipas harus digunakan. Lokasinya harus dipilih agar aliran udara mendinginkan sirip radiator casing. Untuk meningkatkan efisiensi sistem pendingin, Anda harus menggunakan pasta termal. Lebih masuk akal untuk menyalakan kipas pada saat memulai perangkat. Tetapi juga memungkinkan untuk memprogram pengontrol menggunakan sinyal dari sensor suhu. Saat suhu mencapai setengah dari suhu saat perangkat mati secara darurat, kipas akan menyala.
Papan sirkuit
Sebagai papan sirkuit, yang terbaik adalah menggunakan opsi yang sudah jadi. Dijual ada papan dengan ukuran berbeda dengan lubang di sekitarnyakontak kaleng kecil. Mereka dalam bahasa sehari-hari disebut sebagai "ikan". Satu-satunya hal yang layak dipertimbangkan adalah kemungkinan mengganti prosesor dan sirkuit mikro. Untuk tujuan ini, Anda perlu menggunakan konektor yang disolder ke papan. Konverter frekuensi do-it-yourself paling baik dibuat dengan harapan penggantian elemen yang cepat. IC atau pengontrol cukup dicolokkan ke soket ini, seperti colokan ke soket.
Kesimpulan
Anda juga dapat membuat konverter frekuensi sendiri. Harga analog, seperti yang kami temukan, jauh lebih tinggi. Meskipun, tentu saja, mereka memiliki lebih banyak peluang. Namun nyatanya, jika dicermati, ternyata tidak lebih dari lima fungsi yang benar-benar digunakan. Saat drive berjalan, perlu untuk mengubah kecepatan rotasi, serta menyesuaikan waktu akselerasi dan deselerasi. Sedikit lebih jarang, fungsi kebalikan dan mengubah arus maksimum yang diizinkan digunakan.
