In dit bericht bespreken we het maken van een eenvoudig 3-fase inductiemotor snelheidsregelaarcircuit, dat ook kan worden toegepast voor een enkelfasige inductiemotor of letterlijk voor elk type AC-motor.
Als het aankomt op het regelen van de snelheid van inductiemotoren , normaal gesproken worden matrixconverters gebruikt, die veel complexe fasen omvatten, zoals LC-filters, bidirectionele arrays van schakelaars (met behulp van IGBT's) enz.
Al deze worden gebruikt om uiteindelijk een onderbroken AC-signaal te verkrijgen waarvan de duty-cycle kan worden aangepast met behulp van een complex microcontroller-circuit, waardoor uiteindelijk de vereiste motortoerentalregeling wordt geboden.
We kunnen echter experimenteren en proberen een driefasige inductiemotor-snelheidsregeling te bereiken via een veel eenvoudiger concept met behulp van de geavanceerde optische koppelings-IC's van de nuldoorgangsdetector, een vermogenstriac en een PWM-circuit.
Met behulp van Zero Crossing Detector Opto Coupler
Dankzij de MOC-serie optocouplers die triac-regelcircuits extreem veilig en eenvoudig te configureren hebben gemaakt, en een probleemloze PWM-integratie mogelijk maken voor de beoogde bedieningselementen.
In een van mijn eerdere berichten besprak ik een eenvoudig PWM softstart motorcontrollercircuit die de MOC3063 IC implementeerde voor een effectieve softstart op de aangesloten motor.
Ook hier gebruiken we een identieke methode voor het afdwingen van het voorgestelde 3-fase inductiemotor snelheidsregelaarcircuit, de volgende afbeelding laat zien hoe dit kan worden gedaan:
In de figuur kunnen we drie identieke MOC opto-koppeltrappen zien die zijn geconfigureerd in hun standaard triac-regulatormodus, en de invoerzijde geïntegreerd met een eenvoudig IC 555 PWM-circuit
De 3 MOC-circuits zijn geconfigureerd voor het verwerken van de 3-fase AC-ingang en leveren hetzelfde aan de aangesloten inductiemotor.
De PWM-ingang aan de geïsoleerde LED-besturingszijde van de opto bepaalt de hakverhouding van de 3-fase AC-ingang die wordt verwerkt door de MOC ICS.
IC 555 PWM-controller gebruiken (nulspanningsomschakeling)
Dat houdt in, door de PWM-pot geassocieerd met de 555 IC men kan de snelheid van de inductiemotor effectief regelen.
Uitgang op pin # 3 wordt geleverd met een variërende inschakelduur die op zijn beurt de uitgangstriacs dienovereenkomstig schakelt, wat resulteert in een verhoging van de AC RMS-waarde of een verlaging ervan.
Door de RMS te verhogen door middel van bredere PWM's, kan een hogere snelheid op de motor worden verkregen, terwijl het verlagen van de AC RMS door smallere PWM's een tegenovergesteld effect heeft, namelijk dat de motor proportioneel langzamer gaat rijden.
De bovenstaande functies zijn geïmplementeerd met veel precisie en veiligheid, aangezien de IC's zijn toegewezen met veel interne geavanceerde functies, speciaal bedoeld voor rijtriacs en zware inductieve belastingen zoals inductiesmotoren, solenoïdes, kleppen, schakelaars, halfgeleiderrelais enz.
Het IC zorgt ook voor een perfect geïsoleerde werking van de DC-trap, waardoor de gebruiker de aanpassingen kan maken zonder bang te hoeven zijn voor een elektrische schok.
Het principe kan ook efficiënt worden gebruikt voor het regelen van een enkelfasige motorsnelheid door een enkele MOC IC te gebruiken in plaats van 3.
Het ontwerp is eigenlijk gebaseerd op tijdproportionele triac-aandrijving theorie. Het bovenste IC555 PWM-circuit kan worden aangepast om een werkcyclus van 50% te produceren bij een veel hogere frequentie, terwijl het onderste PWM-circuit kan worden gebruikt voor het implementeren van de snelheidsregeling van de inductiemotor door de aanpassingen van de bijbehorende pot.
Deze 555 IC wordt aanbevolen om een relatief lagere frequentie te hebben dan de bovenste IC 555-schakeling. Dit kan worden gedaan door de condensator van pin # 6/2 te verhogen tot ongeveer 100nF.
OPMERKING: HET TOEVOEGEN VAN GESCHIKTE INDUCTORS IN SERIE MET DE FASEDRADEN KAN DE PRESTATIES VAN DE SNELHEIDSREGELING VAN HET SYSTEEM DRASTISCH VERBETEREN.
Veronderstelde golfvorm- en fasecontrole met behulp van het bovenstaande concept:
De hierboven toegelichte methode voor het besturen van een driefasige inductiemotor is eigenlijk vrij grof sinds dat is gebeurd geen V / Hz-regeling
Het maakt eenvoudigweg gebruik van het in- en uitschakelen van het lichtnet met verschillende snelheden om een gemiddeld vermogen naar de motor te produceren en de snelheid te regelen door deze gemiddelde AC naar de motor te veranderen.
Stel je voor dat je de motor 40 keer of 50 keer per minuut handmatig AAN / UIT zet. Dat zou ertoe leiden dat uw motor vertraagt tot een relatieve gemiddelde waarde, maar toch continu beweegt. Het bovenstaande principe werkt op dezelfde manier.
Een meer technische benadering is om een circuit te ontwerpen dat zorgt voor een goede regeling van de V / Hz-verhouding en deze automatisch aanpast afhankelijk van de snelheid van de slip of eventuele spanningsschommelingen.
Hiervoor gebruiken we in principe de volgende fasen:
- H-Bridge of Full Bridge IGBT-stuurprogramma
- 3-fasen generatortrap voor het voeden van het volledige brugcircuit
- V / Hz PWM-processor
Met behulp van een Full Bridge IGBT-controlecircuit
Als de opstellingsprocedures van het bovenstaande op triac gebaseerde ontwerp je ontmoedigend lijken, kan de volgende PWM-gebaseerde inductiemotor-snelheidsregeling met volledige brug worden geprobeerd:
Het circuit dat in de bovenstaande afbeelding wordt getoond, maakt gebruik van een driver met een enkele chip met volledige brug IC IRS2330 (laatste versie is 6EDL04I06NT) die alle ingebouwde functies heeft om te voldoen aan een veilige en perfecte 3-fasen motorwerking.
De IC heeft alleen een gesynchroniseerde driefasige logische ingang nodig over de HIN / LIN-pinouts voor het genereren van de vereiste driefasige oscillerende uitgang, die uiteindelijk wordt gebruikt voor het bedienen van het IGBT-netwerk met volledige brug en de aangesloten driefasemotor.
De snelheidsregeling PWM-injectie wordt geïmplementeerd via 3 afzonderlijke halve brug NPN / PNP-stuurprogrammatrappen, bestuurd met een SPWM-feed van een IC 555 PWM-generator zoals te zien in onze vorige ontwerpen. Dit PWM-niveau kan uiteindelijk worden gebruikt om de snelheid van de inductiemotor te regelen.
Voordat we de feitelijke snelheidsregelingsmethode voor de inductiemotor leren, laten we eerst begrijpen hoe de automatische V / Hz-regeling kan worden bereikt met behulp van een paar IC 555-circuits, zoals hieronder wordt besproken
Het automatische V / Hz PWM-processorkring (gesloten lus)
In de bovenstaande secties hebben we de ontwerpen geleerd die de inductiemotor helpen te bewegen met de snelheid die is gespecificeerd door de fabrikant, maar deze zal niet worden aangepast volgens een constante V / Hz-verhouding tenzij de volgende PWM-processor is geïntegreerd met de H -Bridge PWM-invoer.
Het bovenstaande circuit is eenvoudig PWM-generator met behulp van een paar IC 555 De IC1 genereert de PWM-frequentie die met behulp van R4 / C3 wordt omgezet in driehoeksgolven op pin # 6 van IC2.
Deze driehoeksgolven worden vergeleken met de sinusgolfrimpel op pin # 5 van IC2. Deze sample-rimpelingen worden verkregen door het driefasige AC-lichtnet om te zetten in een 12V AC-rimpel en worden toegevoerd aan pin # 5 van de IC2 voor de vereiste verwerking.
Door de twee golfvormen te vergelijken, een geschikt gedimensioneerd SPWM wordt gegenereerd op pin # 3 van IC2, die de aansturende PWM voor het H-bridge-netwerk wordt.
Hoe het V / Hz-circuit werkt
Wanneer de stroom is ingeschakeld, begint de condensator op pin # 5 met het weergeven van een nulspanning op pin # 5, waardoor de laagste SPWM-waarde de H-brug circuit , waardoor de inductiemotor op zijn beurt kan starten met een langzame, geleidelijke zachte start.
Terwijl deze condensator oplaadt, stijgt het potentieel op pin # 5, waardoor de SPWM proportioneel hoger wordt en de motor geleidelijk aan snelheid kan winnen.
We kunnen ook een feedbackcircuit voor de toerenteller zien dat ook is geïntegreerd met pin # 5 van de IC2.
Dit toerenteller bewaakt de rotorsnelheid of de slipsnelheid en genereert extra spanning op pin # 5 van IC2.
Nu de motorsnelheid toeneemt, probeert de slipsnelheid te synchroniseren met de statorfrequentie en in het proces begint deze snelheid te winnen.
Deze toename van de inductieslip verhoogt de tachometerspanning proportioneel, wat er op zijn beurt voor zorgt dat IC2 de SPWM-uitgang en dit verhoogt op zijn beurt het motortoerental verder.
De bovenstaande aanpassing probeert de V / Hz-verhouding op een redelijk constant niveau te houden totdat uiteindelijk de SPWM van IC2 niet verder kan stijgen.
Op dit punt krijgen de slipsnelheid en de statorsnelheid een stabiele toestand en deze wordt gehandhaafd totdat de ingangsspanning of de slipsnelheid (vanwege belasting) niet worden gewijzigd. Als deze worden gewijzigd, treedt het V / Hz-processorcircuit opnieuw in werking en begint het de verhouding aan te passen om de optimale respons van de inductiemotorsnelheid te behouden.
De toerenteller
De Toerenteller circuit kan ook goedkoop worden gebouwd met behulp van het volgende eenvoudige circuit en geïntegreerd met de hierboven beschreven circuittrappen:
Hoe de snelheidsregeling te implementeren
In de bovenstaande paragrafen hebben we het automatische regelingsproces begrepen dat kan worden bereikt door een te integreren toerenteller feedback naar een automatisch regulerend SPWM-controllercircuit.
Laten we nu eens kijken hoe de snelheid van een inductiemotor kan worden geregeld door de frequentie te variëren, waardoor de SPWM uiteindelijk zal dalen en de juiste V / Hz-verhouding behouden blijft.
In het volgende diagram wordt de stap van de snelheidsregeling uitgelegd:
Hier kunnen we een driefasige generatorcircuit zien met behulp van IC 4035 waarvan de faseverschuivingsfrequentie kan worden gevarieerd door de klokingang op pin # 6 te variëren.
De 3-fasensignalen worden over de 4049 IC-poorten gevoerd voor het produceren van de vereiste HIN-, LIN-feeds voor het full-bridge driver-netwerk.
Dit houdt in dat we, door de klokfrequentie van IC 4035 op geschikte wijze te variëren, de werkende driefasefrequentie van de inductiemotor effectief kunnen veranderen.
Dit wordt geïmplementeerd via een eenvoudig IC 555 astabiel circuit dat een instelbare frequentie voedt op pin # 6 van IC 4035, en waarmee de frequentie kan worden aangepast via de bijgevoegde 100K pot. De condensator C moet zo worden berekend dat het instelbare frequentiebereik binnen de juiste specificatie van de aangesloten inductiemotor valt.
Wanneer de frequentiepot wordt gevarieerd, verandert ook de effectieve frequentie van de inductiemotor, waardoor de snelheid van de motor dienovereenkomstig verandert.
Als de frequentie bijvoorbeeld wordt verlaagd, wordt het motortoerental verlaagd, waardoor de uitgang van de toerenteller de spanning proportioneel verlaagt.
Deze evenredige vermindering van de output van de toerenteller dwingt de SPWM om zich te verkleinen en daardoor wordt de uitgangsspanning naar de motor proportioneel verlaagd.
Deze actie zorgt er op zijn beurt voor dat de V / Hz-verhouding wordt gehandhaafd terwijl de snelheid van de inductiemotor via frequentieregeling wordt geregeld.
Waarschuwing: het bovenstaande concept is alleen ontworpen op basis van theoretische veronderstellingen. Ga voorzichtig te werk.
Als u nog meer twijfels heeft over dit ontwerp van de snelheidsregelaar met driefasige inductiemotor, kunt u dit ook posten via uw opmerkingen.
Een paar: Een UPS-circuit (Uninterruptible Power Supply) ontwerpen Volgende: Twee afwisselende belastingen AAN / UIT schakelen met IC 555
