De este artículo aprenderá qué es un convertidor de frecuencia para un motor eléctrico, considerará su circuito, el principio de funcionamiento y también aprenderá sobre la configuración de los diseños industriales. El enfoque principal será hacer un convertidor de frecuencia con sus propias manos. Por supuesto, para esto necesitará tener al menos una idea general de la tecnología de conductores. Es necesario comenzar con el propósito para el que se utilizan los convertidores de frecuencia.
Cuando surge la necesidad del IF
Los convertidores de frecuencia modernos son dispositivos de alta tecnología que consisten en elementos basados en semiconductores. Además, hay un sistema de control electrónico integrado en un microcontrolador. Con su ayuda, se controlan todos los parámetros más importantes del motor eléctrico. En particular, con la ayuda de un convertidor de frecuencia, es posible cambiar la velocidad de rotación del motor eléctrico. Hay una idea para comprar un convertidor de frecuencia paramotor eléctrico. El precio de dicho dispositivo para motores con una potencia de 0,75 kW será de aproximadamente 5-7 mil rublos.
Vale la pena señalar que puede cambiar la velocidad de rotación utilizando una caja de cambios construida sobre la base de un variador o un tipo de engranaje. Pero tales diseños son muy grandes, no siempre es posible usarlos. Además, dichos mecanismos deben recibir servicio de manera oportuna y su confiabilidad es extremadamente baja. El uso de un convertidor de frecuencia le permite reducir el costo de mantenimiento de un accionamiento eléctrico, así como aumentar sus capacidades.
Los componentes principales del convertidor de frecuencia
Cualquier convertidor de frecuencia consta de cuatro módulos principales:
- Unidad rectificadora.
- Dispositivos de filtrado de CC.
- Conjunto del inversor.
- Sistema de control por microprocesador.
Todos ellos están interconectados, y la unidad de control controla el funcionamiento de la etapa de salida: el inversor. Es con su ayuda que se cambian las características de salida de la corriente alterna.
Se describirá en detalle a continuación, se proporciona un diagrama. El convertidor de frecuencia para el motor eléctrico tiene varias características más. Cabe señalar que el dispositivo incluye varios niveles de protección, que también son controlados por un dispositivo microcontrolador. En particular, se lleva a cabo el control de temperatura de elementos semiconductores de potencia. Además, existe una función de protección contra cortocircuito y sobrecorriente. FrecuenciaEl convertidor debe estar conectado a la red de suministro mediante dispositivos de protección. No hay necesidad de un arrancador magnético.
Rectificador convertidor de frecuencia
Este es el primer módulo por el que fluye la corriente. Con su ayuda, la corriente alterna se rectifica, se convierte en corriente continua. Esto sucede debido al uso de elementos como los diodos semiconductores. Pero ahora vale la pena mencionar una pequeña característica. Usted sabe que la mayoría de los motores de inducción funcionan con una red de CA trifásica. Pero esto no está disponible en todas partes. Por supuesto, las grandes empresas lo tienen, pero rara vez se usa en la vida cotidiana, ya que es más fácil realizar uno monofásico. Sí, y teniendo en cuenta la electricidad, las cosas son más fáciles.
Y los convertidores de frecuencia se pueden alimentar tanto desde una red trifásica como desde una monofásica. ¿Cuál es la diferencia? Y es insignificante, en el diseño se utilizan varios tipos de rectificadores. Si estamos hablando de un convertidor de frecuencia monofásico para un motor eléctrico, entonces es necesario usar un circuito en cuatro diodos semiconductores conectados en forma de puente. Pero si necesita energía de una red trifásica, debe elegir un circuito diferente, que consta de seis diodos semiconductores. Dos elementos en cada brazo, como resultado obtendrás rectificación AC. La salida mostrará más y menos.
Filtrado de tensión CC
Al salirrectificador, tiene un voltaje constante, pero tiene ondas grandes, el componente variable todavía se desliza. Para suavizar todas estas "asperezas" de la corriente, deberá usar al menos dos elementos: un inductor y un condensador electrolítico. Pero todo debe contarse con más detalle.
El inductor tiene una gran cantidad de vueltas, tiene algo de reactancia, lo que le permite suavizar ligeramente la ondulación de la corriente que fluye a través de él. El segundo elemento es un condensador conectado entre dos polos. Tiene algunas propiedades realmente interesantes. Cuando fluye una corriente continua, de acuerdo con la ley de Kirchhoff, debe ser reemplazada por una interrupción, es decir, no hay, por así decirlo, nada entre el más y el menos. Pero cuando fluye una corriente alterna, es un conductor, un trozo de alambre sin resistencia. Como se mencionó anteriormente, la corriente continua fluye, pero hay una pequeña proporción de corriente alterna en ella. Y se cierra, por lo que simplemente desaparece.
Módulo inversor
El conjunto inversor es, precisamente, el más importante de todo el diseño. Se utiliza para cambiar los parámetros de la corriente de salida. En particular, su frecuencia, voltaje, etc. El inversor consta de seis transistores controlados. Para cada fase, dos elementos semiconductores. Vale la pena señalar que en la etapa del inversor se utilizan ensamblajes modernos de transistores IGBT. Incluso el convertidor de frecuencia Delta hecho en casa, incluso el más económico y asequible en la actualidad, consiste en los mismos nodos. Las posibilidades son diferentes.
Tienen tres entradas, igual número de salidas, así como seis puntos de conexión al dispositivo de control. Cabe señalar que en la fabricación independiente de un convertidor de frecuencia, es necesario seleccionar un conjunto según la potencia. Por lo tanto, debe decidir inmediatamente qué tipo de motor se conectará al convertidor de frecuencia.
Sistema de control por microprocesador
Con la producción propia, es poco probable que sea posible lograr los mismos parámetros que tienen los diseños industriales. La razón de esto no radica en absoluto en el hecho de que los conjuntos fabricados de transistores de potencia sean ineficientes. El hecho es que en casa es bastante difícil hacer un módulo de control. Por supuesto, no se trata de soldar elementos, sino de programar un dispositivo microcontrolador. La opción más fácil es hacer una unidad de control con la que pueda ajustar la velocidad de rotación, la marcha atrás, la corriente y la protección contra sobrecalentamiento.
Para cambiar la velocidad de rotación, debe usar una resistencia variable, que está conectada al puerto de entrada del microcontrolador. Este es un dispositivo maestro que envía una señal al microcircuito. Este último analiza el nivel de cambio de voltaje en comparación con la referencia, que es de 5 V. El sistema de control funciona de acuerdo con un cierto algoritmo, que se escribe antes de la programación. Estrictamente de acuerdo con esto, se lleva a cabo el trabajo del sistema de microprocesador. Módulos de control de empresa muy popularesSiemens. El convertidor de frecuencia de este fabricante tiene una alta fiabilidad, se puede utilizar en cualquier tipo de accionamiento eléctrico.
Cómo configurar el convertidor de frecuencia
Hoy en día, hay muchos fabricantes de este dispositivo. Pero el algoritmo de ajuste es casi el mismo para todos. Por supuesto, no funcionará ajustar el convertidor de frecuencia sin ciertos conocimientos. Necesita tener dos cosas: experiencia en ajuste y un manual de operación. Este último tiene un apéndice que describe todas las funciones que se pueden programar. Por lo general, hay varios botones en la caja del convertidor de frecuencia. Al menos cuatro piezas deben estar presentes. Dos están destinados a cambiar entre funciones, con la ayuda de los otros, se seleccionan los parámetros o se cancelan los datos ingresados. Para cambiar al modo de programación, debe presionar un botón específico.
Cada modelo de convertidor de frecuencia tiene su propio algoritmo para entrar en el modo de programación. Por lo tanto, es imposible prescindir del manual de instrucciones. También vale la pena señalar que las funciones se dividen en varios subgrupos. Y es fácil perderse en ellos. Intenta no cambiar aquellos ajustes que el fabricante no recomienda tocar. Estos ajustes solo deben cambiarse en casos excepcionales. Cuando seleccione una función de programación, verá su designación alfanumérica en la pantalla. A medida que adquiera experiencia, ajustar el convertidor de frecuencia le resultará muy sencillo.
Conclusiones
Cuandooperación, mantenimiento o fabricación del convertidor de frecuencia, se deben observar todas las precauciones de seguridad. Recuerde que el diseño del dispositivo contiene condensadores electrolíticos que retienen su carga incluso después de desconectarse de la red eléctrica de CA. Por lo tanto, antes de desmontar, es necesario esperar a que se descargue. Tenga en cuenta que hay elementos en el diseño de los convertidores de frecuencia que temen la electricidad estática. En particular, esto se aplica al sistema de control por microprocesador. Por lo tanto, la soldadura debe realizarse con todas las precauciones.
