Главная » Промышленная электроника
Призовой фонд
на август 2021 г.
1. Инвертор авто Mean Well 150 Ватт
Практическая электроника
2. Термос MeanWell
Компэл

Частотный привод (2 версия)

Модернизация 1 версии частотника и обзор 2 версии.

Данная статья состоит из 2 частей. В первой части речь пойдет о небольшой переделки 1 версии моего частотника, во второй части будет содержаться описание отдельных модулей для второй версии привода , а так же видео работы прототипа.  

Часть 1

Внимание. Органы управления приводом и вся плата находятся под напряжением опасным для жизни!

Данный материал только для личного использования 

   Что  я изменил в первой версии?

  1. Изменилось схема управление частотником.
  2. Появилась возможность подключения тормозного резистора
  3. Упростился процесс настройки 
  4. Появилась компенсация 3 гармоники (повысился момент на номинальных частотах двигателя)
  5. Поменялся диапазон рабочих частот 2-50гц или 2-100гц (кому нужно больше пишите)
  6. Квитирование теперь автоматическое 
  7. Удалось повысить выходное напряжение до 95% от входного (что хорошо)

Теперь об этом поподробнее. Ниже представлена схема, исходя из которой видно, что из органов управления осталось всего  лишь 2 входа (включить и включить + реверс), скорость задается резистором. Почему так сделано?  Как оказалось для меня, для моих знакомых, для людей которые хотят повторить устройство нужно: задание скорости с резистора и два входа: вправо и влево. И все. И действительно другого и ненужно. Причем ненужна развязка, так как она достигается переключателем управления, а что касается задающего резистора, так есть специальные резисторы сделанные полностью из пластика, вот и вся развязка...

Что касается процесса настройки? Судя из моего опыта, на практике мы самоделкины имеем дело с двумя типом двигателей. 1 это двигатель на 380 вольт, обмотки которого можно переключить со звезды на треугольник. То есть если звезда то это 380в 50гц, а если треугольник то это 220В 50 гц.  2 тип двигателя это опять на 380 вольт, но вот обмотки его соединены внутри звездой, и их переключить нельзя!!! Поэтому я убрал функцию настройки u/f характеристики резистором. Теперь частотник имеет 2 u/f характеристики, а выбор осуществляется с помощью перемычки.(Если кому нужно под особый движок пишите) Если у нас двигатель 220в / 50гц  мы снимаем перемычку J2, если 380в /50гц мы ее устанавливаем и все. Что касается выходной частоты? На практике если и получится раскрутить мотор на 200Гц, то при малейшей нагрузке он встанет. Если частота будет в районе 100Гц еще работать как то получиться (но момент упадет в 2-4 раза). А вот если работать в диапазоне 2-50Гц, то с моментом все хорошо! Поэтому я сознательно уменьшил выходную частоту и разбил ее на 2 диапазона! Если перемычка J1 снята, то выходная частота лежит в районе 2-50 Гц и задается как было сказано ранее резистором, если нам этого мало, то мы устанавливаем перемычку J1 и тогда выходная частота задается уже от 2 до 100Гц. Если и этого мало ставим кварц на 20MHz и выходные частоты увеличиваются в 2 раза. Все просто и понятно. Что касается настройки темпов разгона и торможения. На плате осталось 3 подстроечника. 1 интенсивность разгона, 2 Интенсивность торможения, 3 Напряжение вольт добавки. Темп разгона, темп торможения регулируются в диапазоне 5-50Гц/с. Вольт добавка регулируется в диапазоне 0-20%. С настройкой темпов разгона, торможения все просто. Выкручиваем в минимум, то есть на 5 Гц/с, а дальше увеличиваем до того момента как нас устроит (самое главное можно крутить в момент разгона или торможения!), ну или то того момента пока справляется двигатель !!! Аккуратней не стоит сильно форсировать, привод! Что касается вольт добавки, чем меньше мощность двигателя, тем больше можно добавить напряжения. Пример если движок 90вт, смело выкручиваем добавку на максимум, если 1,1 кв , то выкручиваем на уровень 5-7% процентов ,  если вы переборщите, то двигатель будет греться на маленьких частотах это нестрашно, просто убавите добавку и все...Что касается настройки сказал все что хотел.

Что такое тормозной резистор и зачем он нужен? Дело в том, что если мы имеем большую инерционную нагрузку, то в момент торможения двигателя на DC звене начинает расти напряжение , и если его не ограничить, то будет иметь место пробой модуля, ну или силового конденсатора. В первой версии мы просто отключали модуль, но тогда у нас мотор останавливался выбегом а привод уходил в защиту . Теперь  в случае превышения выходного напряжения, выше  350В будет включаться внешний тормозной резистор (если он подключен), если его нет, или он не справляется ,то при достижении напряжения  380 вольт также сработает защита и привод отключиться. Следует отметить, что необходимо использовать конденсатор на 400 Вольт! При использование тормозного резистора можно остановить привод за 1 секунду даже с нагрузкой! как оказалось он того стоит! 

Больше описывать данную модернизацию считаю смысла не имеет. Остановлюсь лишь на питании. В даташите на модуль сказано 12-20 вольт (рекомендуют 15 вольт), так вот некоторые модули на 12 вольт глючат. К примеру на 12 вольт может возникнуть такое ощущение что привод работает на 2 фазах!!! При включение двигатель будет стоять и мычать, если его толкнуть в одну из сторон, то туда он и будет вращаться!!!!! Рекомендую запитать все это устройство от 13-15 вольт, в моем случае это 13 вольт ток потребления 75мА.

Настройка обратной связи dc звена

Собираем устройство, проверяем все тщательным образом, промываем растворителем и так далее...На данном этапе настройки вынимаем "mega", далее включаем устройство в сеть, питание модуля можно не подавать, затем мерим напряжение на конденсаторе С22 (тот который силовой ) должно получится в районе 310 вольт. Далее делим это число на 100 получаем 3.1 вольта. Вращая переменный резистор R14 добиваемся на входе PC4 контроллера напряжения 3.1 вольта. Это не все! Далее вставляем наш контроллер подаем питание на модуль и проделываем все заново, так как реле пред заряда немного скорректирует напряжение на ножке PC4 контроллера... Больше настраивать нечего ненужно...

Ниже представлена схема, и печатная плата под утюг, а также фото готового образца и видео работы.... 

Собственно схема устройства

Ниже фото плат в процессе изготовления, кстати желательно пропаять силовые дорожки 

Потихоньку паяю детальки

На данном фото уже полностью готовый экземпляр, единственное транзистор впаял не тот который указан на схеме, а который валялся под рукой, желательно применить транзистор в пластиковом корпусе, тот который указан на схеме.

Вид с верху, без перемычек не обошлось

Взгляд с другой стороны

Что где крутить?

Видео работы устройства

Видео проверки под нагрузкой. Чтобы проверить модуль под нагрузкой нужно либо нагрузить двигатель либо подать на него большое напряжение при низкой частоте, что я и сделал...Исходя из того что модуль не выходил на отсечку, для 1 квт данного девайса хватит за глаза. Данное устройство боится любого вида КЗ на выходе(специфика модуля (выдерживает маленький импульсный ток) ) 

 

Часть 2

В данной части статьи речь пойдет о модуле гальванической развязки привода. Будут представлены фото и видео работы прототипа (как обзор будущей статьи).

Модуль развязки

Для чего нужен данный модуль? Данный модуль необходим для того чтобы обезопасить пользователя от высокого напряжения, кроме того данный модуль позволит интегрировать частотник в любую систему. Что из себя представляет модуль, это конечно dc-dc преобразователь и скоростные оптроны для организации связи двух контроллеров. Я не претендую на эталонность данной конструкции, но как  показала практика устройство получилось очень живучим и надежным. Для организации связи контроллеров я использовал скоростные оптопары 6n137. Преобразователь построен на ir2153, выпрямительные диоды взял которых было много под рукой КД522Б... Ниже схема и фото устройства...Сразу скажу это первая версия оказалось что стабилизатор расположен неудобно, а также неправильно впаяны подтягивающие резисторы. В схеме все исправлено, в печатной плате также. Так как 6n137 инвертируют сигнал, входной сигнал оптопары подключаем на + и выход МК, таким образом мы получаем не инверсный передающий сигнал.

Ниже схема устройства. 

Ниже фото того, что получилось... на данном фото как раз неудобно  паяный стабилизатор и неправильно паяный резисторы

Повторюсь в схеме и на печатке все исправно

 

И вид с другой стороны

В конце статьи можно скачать плату под утюг.

Вторая версия

На момент написания статьи работа стала из за проблем с измерением тока, а так все работает.

Как оказалось для меня, самое трудное это не разработать устройство, а описать его, начертить схемы обозначить все элементы и так далее... А помимо этого если это коммерческий проект нужно все перепроверить и собрать устройство по статье как я это и делаю... Как правило перед тем как написать статью собирается не 1 устройство а минимум 2.Тем не менее хочу поделится с вами фотками прототипа второй версии, и как оказалось перед тем как попасть на публикацию это устройство будет собираться уже в 3 раз! А это весьма труда затратно.

Фото прототипа

   

На данном фото видно все 4 платы устройства 

  1. Плата с дисплеем
  2. Плата развязки под ним
  3. Силовая плата
  4. Плата измерения и защиты от кз

Как показала практика компоновка достаточно удобна при дальнейшем использовании в корпусе...

Ниже еще фото прототипа, который я обязательно доведу до ума ....

Обзор 2 версии

Спасибо за внимание, безотказной работы вашим конструкциям... 

Заказ контроллера

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Частотный привод.
DD1 МК AVR 8-бит
ATmega48
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DD2 ИС буфера, драйвера
SN7404
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DD3 Линейный регулятор
LM7805
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DD4 Микросхемаhcpl30201 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DD5 МикросхемаIRAMS10UP60B1 IRAMX16UP60BПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Q1 Биполярный транзистор
2N2222
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Q2 IGBT-транзистор
IRG4IBC30UD
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D1 Диодный мостGBU25M1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D2 Защитный диод
P6KE16A
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D3 Светодиод1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С1, С2 Конденсатор18 пФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С3, С7-С12, С14, С16 Конденсатор0.1 мкФ9 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С4, С15 Электролитический конденсатор100 мкФ 16 В2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С5, С6 Конденсатор1 мкФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С13 Электролитический конденсатор10 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С17 Электролитический конденсатор100 мкФ 50 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С18-С21 Конденсатор4.7 мкФ4 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С22 Электролитический конденсатор560 мкФ 400 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R1-R4, R10, R13 Резистор
1.8 кОм
6 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R5-R7, R Переменный резистор10 кОм4 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R8, R20 Резистор
10 кОм
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R9 Резистор
47 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R11 Резистор
330 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R12 Резистор
1 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R14 Переменный резистор2 кОм1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R15-R17 Резистор
30 кОм
3 2 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R18 Резистор
2 кОм
1 8 ВтПоиск в магазине ОтронВ блокнот
R19 Резистор
10 Ом
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R21 Резистор
50 Ом
1 50 Вт и болееПоиск в магазине ОтронВ блокнот
Z1 Кварцевый резонатор10 МГц1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
F1 Предохранитель2 А 250VAC1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
К1 Реле1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
М1 3-х фазный двигатель1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
J1, J2 Джампер2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
SA3, SA4 Выключатель2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Модуль развязки.
DD1 Драйвер питания и MOSFET
IR2153
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DD2, DD3 Оптопара
6N137
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
DD4 Линейный регулятор
LM7805
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Q1 MOSFET-транзистор
IRF7313
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D1 Диод1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
D2, D3 Диод
КД522Б
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С1-С3 Конденсатор2.2 мкФ3 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С4, С5 Конденсатор0.1 мкФ2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С6 Конденсатор4.7 мкФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С7 Электролитический конденсатор47 мкФ 25 В1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
С8 Конденсатор1000 пФ1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R1, R4 Резистор
470 Ом
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R2, R3 Резистор
2.2 кОм
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R5, R6 Резистор
10 кОм
2 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
R7 Резистор
3.3 кОм
1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Т1 Трансформатор1 Поиск в магазине ОтронВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 14
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (98) | Я собрал (0) | Подписаться

0
ViktorG #
Какая цена прошитого контролера и печатных плат без деталей?
Ответить
«12
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Набор для сборки - LED лампа
Набор для сборки - LED лампа
Конструктор УНЧ 60 Вт на LM3886 Модуль измерения тока на ACS712 (30А)
вверх