Будуємо разом!

Електродвигуни асинхронного типу відрізняються від всіх інших подібних конструкцій істотними перевагами.

Вони мають найпростіший пристрій, не використовують при роботі складний вузол колекторно-щіткового механізму, а за рахунок цього мають меншу вагу і габарити.

Завдяки цим якостям вони не втрачають працездатності навіть після відпрацювання всього моторного ресурсу промисловими машинами і механізмами, а після їх списання на виробництві потрапляють в приватні руки майстрів.

У статті ми коротко пояснимо принцип роботи асинхронного двигуна, дамо поради домашньому майстру щодо оптимального підключення його до однофазної мережі своїми руками за рахунок використання бюджетного перетворювача частоти напруги.

Інші способи включення електродвигуна, засновані на методах використання фазозмінювальних ланцюгів струму за допомогою використання конденсаторів, тут не вказані. Вони вже описані в окремій статті, розглядаючи схеми включення обмоток за принципами зірки і трикутника.

Як працює трифазний асинхронний двигун

На статорі електродвигуна є три окремі обмотки з ізольованим дротом, прокладеними в спеціальні канавки. Їх висновки можна зібрати за схемою зірки або трикутника. Більш детально це питання описано в статті про можливі способи підключення до однофазної мережі 220.

Однак розглянуті там методи засновані на зміщенні вектора напруги живлення однофазної мережі для кожної фази двигуна на кут в 90 градусів. А в реальному трифазному ланцюзі вектори струму розділені на 120 градусів. Таким же чином утворюються робочі струми.

Показані на картині синусоїдальні величини зазвичай представлені векторною формою. У ньому більш чітко показано симетричне застосування напруг і струмів, які вони створюють всередині кожної робочої обмотки.

Використання ємнісних навантажень або індукторів не забезпечує симетричного зсуву між напругою живлення мережі 220 і струмом в сусідній обмотці. Кут відмови від повороту вектора струму досягає 30 градусів або однієї четвертої від необхідного значення.

Завдяки цьому двигун не може виробити номінальну потужність, для якої він створюється в трифазному контурі і споживає додаткову енергію, витрачену на гальмування. Недоліки такого підключення очевидні:

• перевитрата електроенергії;
• недостатня потужність крутного моменту на валу.

Як працює перетворювач частоти

Принцип створення синусоїдальної гармонійної форми струму заснований на використанні широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) пакетів напруги. Для цього на вхід обмотки подаються високочастотні імпульси постійного струму строго певної довжини, оформлені в пакети. протилежна полярність від перетворювача частоти.

Ширина (тривалість потоку) кожного імпульсу різна. Вона більше в центрі напівгармошки і зменшується до її країв. Таке пилкоподібне, зубчасте напруга подається на обмотку електродвигуна, який, як відомо, має активно-індуктивний опір і створює індуктивну навантаження і ЕРС.

Завдяки своїй енергії в обмотці високочастотні пульсації згладжуються до форми поточної синусоїди.

Характеристики чергування імпульсів і пауз між ними забезпечується роботою електронної схеми управління. Вона займається всім процесом перетворення за заданим алгоритмом, враховує умови технології.

Весь цикл управління частотним перетворювачем обробляє мікропроцесорний пристрій, який може мати різні настройки і методи побудови.

Принцип роботи схеми перетворювача частоти показує на малюнку.

Двофазне напруга мережі 220 вольт або трифазне 380, як показано на зображенні, випрямляється потужним діодним мостом і надходить в блок стабілізації, де пульсації згладжуються потужними конденсаторами.

Ця стабілізована напруга надходить на інвертор, де працюють потужні біполярні IGBT-транзистори з ізольованим затвором. Для кожної обмотки двигуна вони створюють потік імпульсів напруги за законом, строго заданим блоком управління.

У дуже складних промислових перетворювачах частоти, коли потужності транзисторів недостатньо для роботи інвертора, встановлюються спеціальні тиристори.

Переваги частотного перетворення електрики

У схемах перетворювачів, що працюють за принципом ШІМ-модуляції напруги, створюються найбільш сприятливі умови для управління електродвигуном.

Прокиньтеся і зупиніться

При запуску будь-якого асинхронного двигуна звичайним методом виникають аперіодичні складові струмів, які перевантажують побутову мережу і створюють надмірне навантаження на електропроводку, впливають на роботу точного електронного обладнання домашньої мережі.

Запуск двигуна з частотним перетворювачем може позбавити домашнього майстра від подібних неприємностей. У більшості їх моделей така функція спеціально реалізована.

Привід задній хід

Завдяки функціям мікропроцесорного управління можна не тільки впливати на пускові і стоп-характеристики, а й змінювати напрямок обертання двигуна.

У звичайних моделях приводів для цих цілей використовуються цілі блоки на магнітних пускачах і реле з блоковими контактами і кінцевими вимикачами, які споживають частину електричної енергії електромережі.

Регулювання швидкості обертання

Це головна перевага частотного перетворювача дозволяє значно економити електричну енергію, забираючи її стільки, скільки необхідно для споживання для забезпечення сили крутного моменту на валу.

Контрольний пристрій стежить за ним величина струму навантаження і в результаті цього зворотний зв’язок контролює роботу транзисторів інвертора.

Ці три переваги – не єдині позитивні риси роботи частотного регулювання. Але, економна витрата електричної енергії мережі при забезпеченні максимально можливого крутного моменту вважається найпривабливішою і корисною характеристикою для домашнього умільця.

Тому рекомендуємо звернути увагу на роботу перетворювачів частоти, використовуючи їх для підключення трифазних асинхронних двигунів до однофазної мережі і звертаючи увагу на вихідні характеристики і способи регулювання. Вони можуть мати істотні відмінності в кожній моделі.

На закінчення рекомендуємо подивитися відео власника Миколи Черняка «Перетворювач частоти». Просто критично ставтеся до інформації про його захист.

Тепер вам зручно задати питання в коментарях або поділитися матеріалом статті з друзями в соціальних мережах.