די קשה ליצור ממירי תדרים במו ידיך, מכיוון שאתה צריך להיות בקיא מאוד באלקטרוניקה כוח ובטכנולוגיית מוליכים למחצה. אבל לפני שאתה חושב על עיצוב המכשיר הזה, אתה צריך לברר לאילו מטרות הם משמשים. תצטרך גם לדעת מה הם המרכיבים העיקריים של מערכות אלקטרוניות אלה.
מהו ממיר תדרים?
כולם יודעים שיש זרם חילופין ברשת, ויש לו תדר מסוים. ברוסיה, התקן הוא 50 הרץ. בחלק ממדינות המערב, תקן מעט שונה הוא 60 הרץ. פעולתם של מכשירים רבים תלויה בתדירות הזרם. ממירים משמשים להנעת מנועים אסינכרוניים. ישנן סיבות רבות לשימוש באמצעים אלקטרוניים. לדוגמה, בתעשייה, ממירים הפכו נפוצים, מאז השימוש בהםמאפשר לך להיפטר ממנגנוני ענק.
ביתר פירוט, ניתן לשנות את מהירות הסיבוב של הרצועה על המסוע באמצעות תיבת הילוכים, המבוססת על מעין תיבת הילוכים לרכב. יתר על כן, זה יכול להיות מכני (באמצעות מספר הילוכים) או CVT. אבל הרבה יותר יעיל לשנות את הפרמטרים של הזרם שמזין את המנוע. סיבוב הנגד המשתנה משנה את מהירות הסיבוב של המסוע. יתר על כן, ניתן לשנות את התדר בטווח רחב.
אילו עוד תכונות יש לממירי תדרים?
בנוסף, הגדרות המהפך מאפשרות למנוע החשמלי לצבור מהירות בהדרגה במשך מספר שניות. הזמן נקבע על ידי המשתמש באמצעות תכנות פונקציית ממיר תדרים. באופן דומה, אתה יכול לעשות עם זמן עצירת האבזור של המנוע. זה מפחית את העומס על הכונן, מה שמשפיע ישירות על המשאב שלו.
בנוסף, לעסקים קטנים שאין להם את היכולת לספק לעצמם רשת תלת פאזית, אך יש בכך צורך, השימוש בממירי תדרים הוא תרופת פלא אמיתית. ישנם דגמים רבים של מכשירים כאלה המחוברים לרשת זרם חילופין חד פאזי, והם מייצרים שלושה במוצא. לכן, אפשר לחבר מנוע חשמלי לשקע רגיל. ובמקרה הזה, הוא לא יאבד כוח, העבודה שלו תהיה נכונה.
רכיבי כוח של ממירים
כל ממירי התדר משתמשים בטרנזיסטורי IGBT או MOSFET חזקים. הם אידיאליים עבור סוג זה של עבודה. הם מורכבים במודולים נפרדים. שיטת התקנה זו יכולה לשפר את הביצועים של מכשיר אלקטרוני. טרנזיסטורים אלה פועלים במצב מפתח, הבקרה מתבצעת באמצעות מערכת מיקרו-מעבד. העובדה היא שכל הבקרה היא זרם נמוך, מיתוג מתחים גבוהים אינו נדרש. לכן, ניתן להשיג זאת באמצעות המיקרו-מעבד הפשוט ביותר.
המכלולים המיוחדים הנפוצים ביותר של סדרות IR2132 ו-IR2130. הם מורכבים משישה נהגים השולטים במפתחות. שלושה משמשים לחלק התחתון ושלושה לחלק העליון. מכלול זה מאפשר לך ליישם מפל פשוט של ממיר התדרים. בנוסף, יש לו מספר דרגות הגנה. למשל, נגד קצר חשמלי ועומס יתר. ניתן למצוא מאפיינים מפורטים יותר של כל הרכיבים במדריכים. אבל לכל רכיבי הכוח יש חסרון עצום - העלות הגבוהה של המוצרים.
תרשים מבני של הממיר
לכל ממיר תדר למנוע יש שלושה בלוקים עיקריים - מיישר, מסננים, מהפך. מסתבר שמתח ה-AC מומר תחילה ל-DC, ואז מסונן. אחרי כל זה, הוא הופך למשתנה. אבל יש בלוק שלישי - בקרת מיקרו-מעבד של המהפך. ואם לדייק, טרנזיסטורי IGBT חזקים. אם אי פעם התמודדת עםממירי תדר, אז אתה יודע שבפאנל הקדמי יש להם כמה לחצנים לתכנות.
מדריך ההוראות של המהפך ינחה אותך כיצד להגדיר את כל הפונקציות. זה עניין מאוד מסובך, שכן יש די הרבה הגדרות אפילו במכשיר הפשוט ביותר. בנוסף לעובדה שהמכשיר האלקטרוני מאפשר לך לשנות את תדירות הסיבוב של אבזור המנוע, להתאים את זמן ההאצה וההאטה, ישנן גם מספר דרגות הגנה. למשל זרם יתר. במקרה של שימוש במכשיר כזה, אין צורך להתקין מתגים אוטומטיים.
יחידת מיישר
בהתאם למטרה של ממיר התדרים, נעשה שימוש בשלבי מיישר שונים. ואפשרות אספקת החשמל יכולה להיות מרשת תלת פאזית או מרשת חד פאזית. אבל ביציאה של המהפך, בכל מקרה, יש מתח חילופין תלת פאזי. אבל כדי לשלוט בזרם צריך קודם כל לתקן אותו. העניין הוא שדי קשה לשלוט במשתנה - יש צורך להשתמש בריאוסטטים גדולים, וזה לא מאוד נוח. יתרה מכך, עכשיו הגיע הזמן של מיקרואלקטרוניקה ואוטומציה, זה לא רק לא הגיוני להשתמש בטכנולוגיות מיושנות, אלא גם מאוד לא רווחי.
מכשיר אלקטרוני המורכב משש דיודות מוליכים למחצה משמש לתיקון זרם חילופין תלת פאזי. הם מופעלים במעגל גשר, מסתבר שכל זוג דיודות משמש לתיקון שלב אחד. מתח קבוע מופיע במוצא יחידת המיישר, שלההערך שווה לזה שזורם לקלט. בשלב זה, כל הטרנספורמציות הושלמו, לא מבוצעת שליטה בבלוק זה. במקרה שהכוח מסופק מרשת חד פאזית, מספיק שלב מיישר אפילו מדיודה אחת. אבל זה יותר יעיל להשתמש במעגל גשר של ארבעה.
תיבת סינון
מודול זה משמש לסינון מתח DC. הגרסה הפשוטה ביותר של הבלוק היא משרן הכלול במרווח של הכתף החיובית. קבל אלקטרוליטי מחובר בין הקטבים. יש לו פונקציה אחת - להיפטר מהרכיב המשתנה. העניין הוא שהמיישר לא מסוגל להיפטר לחלוטין מאדוות. נותרה כמות קטנה של AC שיכולה לייצר רעש משמעותי במהלך הפעולה.
כדי לשקול את עקרון הפעולה של בלוק המסנן, יש צורך לנתח על ידי החלפת האלמנטים. כאשר פועלים בתנאי זרם ישר, השראות מוחלפת בהתנגדות, הקבל מוחלף במעגל פתוח. אבל כאשר מופעל על ידי זרם חילופין, הקיבול מוחלף בהתנגדות. לכן, כל הרכיב המשתנה נעלם, מכיוון שקצר חשמלי מתרחש במקרה זה. כדי להבין את זה די קשה, יש צורך להבין את היסודות התיאורטיים של הנדסת חשמל. אבל לא ניתן לייצר ממיר תדר תלת פאזי בלי זה.
שלב מהפך
וכאן מתחיל הכיף - השימוש בטרנזיסטורי IGBT רבי עוצמה. הם נשלטים על ידי מערכת מיקרו-מעבד, מאיכות תפקודם תלויה בפעולת ממיר התדר כולו. מעגל ממיר מתח כזה נמצא בשימוש נרחב. למעשה, בעזרת טרנזיסטורי כוח ניתן להפוך כל מתח. בסך הכל משתמשים בשישה אלמנטים במעגל הפשוט ביותר - שניים לכל שלב. ממיר התדרים מפיק 220 וולט בכל פאזה ביחס לאפס.
כדי להיפטר מהתרחשות של מתח הפוך, יש צורך להשתמש בדיודות מוליכים למחצה. הם מחוברים בין האספן והפולט של טרנזיסטורי כוח. הניהול מתבצע בכניסה לבסיס. כפי שהוזכר קודם, לממירי תדר עשה זאת בעצמך יש שני טרנזיסטורים לכל שלב במפל המהפך. הפעל את צומת ה-p-n שלהם בסדרה. השלב מוסר מנקודת האמצע של כל כתף. מודולים מוכנים זמינים למכירה, יש להם מובילים לאספקת מתח ישר, כמו גם שלושה מגעים להסרת תלת פאזי לסירוגין. בנוסף, קיים מחבר לחיבור מערכת בקרת מיקרו-בקר.
בקרת מעבד
משמש לשינוי מהירות פיר המנוע על ידי המהפך, המתח, שתדר ברירת המחדל שלו הוא 50Hz, ניתן לשינוי באמפליטודה בטווח רחב. וליתר דיוק, מאפס ועד לתדר שהמיקרו-מעבד יכול לספק. הדרישה העיקרית עבור האחרון היא היכולת לחבר מספר מכשירים. כאשר אתהתכנן ממיר, המתח, שתדירותו משתנה על ידי התנגדות משתנה, חייב להיות נשלט על ידי המעבד. הוא נבחר בקפידה, עליו להיות בעל מספר מספיק של יציאות I/O.
אתה יכול לסבך מעט את המערכת על ידי חיבור תצוגת LCD למיקרו-בקר. לא נדרש ממנו עיבוד צבע גבוה, מספיק מונוכרום, כמו במחשבונים פשוטים. לחצנים לתכנות מחוברים גם ליציאות הקלט-פלט. כך תוכלו להכין ממיר תדרים פשוט. המחיר של כל האלמנטים יהיה לא יותר מאלפיים רובל. אבל העלות של מהפך עם הספק של 200-750 וואט נע בין 6500 ל 12000 רובל. הכל תלוי ביצרן וביכולות של המכשיר.
מארז למכשיר
לממירי תדר עשה זאת בעצמך חייבים בית אמין. לא רק קלות השימוש תלויה בכך, אלא גם יעילות. הבסיס עשוי מאלומיניום. הסיבה לשימוש בחומר זה היא הצורך בקירור איכותי. במהלך הפעולה, מודול ה-IGBT מתחמם מאוד, וגם הטמפרטורה של דיודות מוליכים למחצה עולה. וזה בכלל לא משנה אם יש לך ממיר תדר 380 או 220 וולט.
שאר הגוף עשוי מפלסטיק. יש צורך שכל רכיבי הכוח יהיו מוסתרים על ידי זה, כך שלא יהיה מגע מקרי עם מסופי מתח גבוה במהלך הפעולה. בחלק הקדמי, יש צורך לספק חור עבור תצוגת LCD וכפתורים. בנפרד, במקום נוח, מותקן נגד משתנה. בעת תכנות המיקרו-בקר, יש צורך לקחת בחשבון שהתנגדות זו משנה את תדירות זרם המוצא.
חילופי חום של רכיבי מערכת
יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לפיזור חום. ככל שהמכשיר המפותח חזק יותר, מערכת הקירור צריכה להיות אמינה יותר. כאמור, הבסיס חייב להיות עשוי אלומיניום. מעגל ממיר המתח חייב לספק הגנה מפני התחממות יתר. לשם כך, יש צורך לקדוח חור בדיור, חיישן טמפרטורה מותקן בו. ממנו, האות מוזן דרך מכשיר תואם למיקרו-בקר. אם חריגה מהטמפרטורה המקסימלית, יש לנתק את העומס. לכן, מודול טרנזיסטור הכוח נכבה.
כדי לשפר את פיזור החום, יש להשתמש במאווררים. יש לבחור את מיקומם כך שזרימת האוויר מקררת את סנפירי הרדיאטור של המארז. כדי להגביר את היעילות של מערכת הקירור, עליך להשתמש במשחה תרמית. סביר יותר להפעיל את המאווררים בזמן הפעלת המכשיר. אבל אפשר גם לתכנת את הבקר באמצעות אות מחיישן טמפרטורה. כאשר הטמפרטורה מגיעה למחצית מהטמפרטורה שבה מתרחשת כיבוי החירום של המכשיר, המאווררים מופעלים.
מעגלים
כמעגל מעגל, עדיף להשתמש באפשרויות מוכנות. במבצע יש לוחות בגדלים שונים עם חורים סביבםמגעים קטנים משימורים. הם מכונים בדיבור "דגים". הדבר היחיד ששווה לשקול הוא האפשרות של החלפת המעבד והמיקרו-מעגלים. לשם כך, עליך להשתמש במחברים המולחמים ללוח. ממירי תדר עשה זאת בעצמך מיוצרים בצורה הטובה ביותר עם ציפייה להחלפה מהירה של אלמנטים. ה-IC או הבקר פשוט מחוברים לשקע הזה, כמו תקע לשקע.
מסקנות
אתה יכול גם ליצור ממיר תדרים משלך. המחיר של אנלוגים, כפי שגילינו, הוא הרבה יותר גבוה. אם כי, כמובן, יש להם יותר הזדמנויות. אבל למעשה, אם מסתכלים מקרוב, מתברר שבפועל לא נעשה שימוש ביותר מחמש פונקציות. כאשר הכונן פועל, יש צורך לשנות את מהירות הסיבוב, כמו גם להתאים את זמני התאוצה וההאטה. לעתים קרובות יותר, נעשה שימוש בפונקציה ההפוכה ושינוי הזרם המרבי המותר.
