Սեփական ձեռքերով հաճախականության փոխարկիչներ պատրաստելը բավականին դժվար է, քանի որ պետք է շատ լավ տիրապետել ուժային էլեկտրոնիկայի և կիսահաղորդչային տեխնոլոգիային: Բայց նախքան այս սարքի նախագծման մասին մտածելը, պետք է պարզել, թե ինչ նպատակներով են դրանք օգտագործվում։ Դուք նաև պետք է իմանաք, թե որոնք են այս էլեկտրոնային համակարգերի հիմնական բաղադրիչները:
Ի՞նչ է հաճախականության փոխարկիչը:
Բոլորը գիտեն, որ ցանցում կա փոփոխական հոսանք, և այն ունի որոշակի հաճախականություն։ Ռուսաստանում ստանդարտը 50 Հերց է: Արևմտյան որոշ երկրներում մի փոքր այլ ստանդարտ է 60 Հերց: Շատ սարքերի շահագործումը կախված է հոսանքի հաճախականությունից: Փոխարկիչները օգտագործվում են ասինխրոն շարժիչների սնուցման համար: Էլեկտրոնային միջոցների կիրառման բազմաթիվ պատճառներ կան. Օրինակ, արդյունաբերության մեջ ինվերտորները լայն տարածում են գտել դրանց կիրառությունից ի վերթույլ է տալիս ազատվել հսկայական մեխանիզմներից։
Ավելի մանրամասն, դուք կարող եք փոխել ժապավենի պտտման արագությունը փոխակրիչի վրա՝ օգտագործելով փոխանցումատուփ, որը հիմնված է մեքենայի փոխանցման տուփի մի տեսակով: Ավելին, այն կարող է լինել կամ մեխանիկական (օգտագործելով մի քանի փոխանցումներ) կամ CVT: Բայց շատ ավելի արդյունավետ է փոխել հոսանքի պարամետրերը, որը սնուցում է շարժիչը: Փոփոխական ռեզիստորը շրջելը փոխում է փոխակրիչի պտտման արագությունը: Ավելին, հաճախականությունը կարող է փոխվել լայն տիրույթում:
Ի՞նչ այլ առանձնահատկություններ ունեն հաճախականության փոխարկիչները:
Բացի այդ, ինվերտերի կարգավորումները թույլ են տալիս էլեկտրական շարժիչին մի քանի վայրկյանում աստիճանաբար արագություն ձեռք բերել: Ժամանակը սահմանվում է օգտագործողի կողմից հաճախականության փոխարկիչի ֆունկցիայի ծրագրավորման միջոցով: Նմանապես, դուք կարող եք անել շարժիչի խարիսխը դադարեցնելու ժամանակի հետ: Սա նվազեցնում է սկավառակի բեռը, որն ուղղակիորեն ազդում է դրա ռեսուրսի վրա:
Բացի այդ, փոքր բիզնեսի համար, որոնք չունեն իրենց եռաֆազ ցանցով ապահովելու հնարավորություն, սակայն կա դրա անհրաժեշտությունը, հաճախականության փոխարկիչների օգտագործումը իսկական համադարման միջոց է։ Նման սարքերի բազմաթիվ մոդելներ կան, որոնք միացված են միաֆազ փոփոխական հոսանքի ցանցին, և ելքում նրանք արտադրում են երեք: Հետեւաբար, հնարավոր է էլեկտրական շարժիչը միացնել սովորական վարդակից: Եվ այս դեպքում այն չի կորցնի իշխանությունը, նրա աշխատանքը ճիշտ կլինի։
Փոխարկիչների ուժային բաղադրիչներ
Բոլոր հաճախականության փոխարկիչներն օգտագործում են հզոր IGBT կամ MOSFET տրանզիստորներ: Նրանք իդեալական են այս տեսակի աշխատանքի համար: Դրանք տեղադրվում են առանձին մոդուլների մեջ: Տեղադրման այս մեթոդը կարող է բարելավել էլեկտրոնային սարքի աշխատանքը: Այս տրանզիստորները աշխատում են առանցքային ռեժիմով, կառավարումն իրականացվում է միկրոպրոցեսորային համակարգի միջոցով: Փաստն այն է, որ ամբողջ հսկողությունը ցածր հոսանք է, բարձր լարման միացում չի պահանջվում: Հետևաբար, դրան կարելի է հասնել ամենապարզ միկրոպրոցեսորի միջոցով:
IR2132 և IR2130 շարքերի առավել հաճախ օգտագործվող հատուկ հավաքույթները: Դրանք բաղկացած են վեց վարորդներից, որոնք կառավարում են բանալիները։ Երեքը օգտագործվում են ներքևի և երեքը վերևի համար: Այս ժողովը թույլ է տալիս իրականացնել հաճախականության փոխարկիչի պարզ կասկադ: Բացի այդ, այն ունի պաշտպանության մի քանի աստիճան: Օրինակ՝ կարճ միացման և ծանրաբեռնվածության դեմ։ Բոլոր տարրերի ավելի մանրամասն բնութագրերը կարելի է գտնել ձեռնարկներում: Բայց բոլոր ուժային տարրերն ունեն մի հսկայական թերություն՝ արտադրանքի բարձր արժեքը։
Փոխարկիչի կառուցվածքային դիագրամ
Շարժիչի ցանկացած հաճախականության փոխարկիչ ունի երեք հիմնական բլոկ՝ ուղղիչ, զտիչներ, ինվերտոր: Պարզվում է, որ AC լարումը սկզբում փոխակերպվում է DC-ի, հետո զտվում։ Այսքանից հետո այն շրջվում է փոփոխականի։ Բայց կա երրորդ բլոկը` ինվերտորի միկրոպրոցեսորային կառավարումը: Իսկ ավելի ճիշտ՝ հզոր IGBT տրանզիստորներ։ Եթե դուք երբևէ զբաղվել եքհաճախականության փոխարկիչներ, ապա դուք գիտեք, որ առջեւի վահանակի վրա նրանք ունեն ծրագրավորման մի քանի կոճակ:
Ինվերտորի հրահանգների ձեռնարկը կուղղորդի ձեզ, թե ինչպես կարգավորել բոլոր գործառույթները: Սա շատ բարդ հարց է, քանի որ նույնիսկ ամենապարզ սարքում կան բավականին շատ կարգավորումներ: Բացի այն, որ էլեկտրոնային սարքը թույլ է տալիս փոխել շարժիչի արմատուրայի պտտման հաճախականությունը, կարգավորել արագացման և դանդաղեցման ժամանակը, կան նաև պաշտպանության մի քանի աստիճան: Օրինակ՝ գերհոսանք։ Նման սարք օգտագործելու դեպքում ավտոմատ անջատիչներ տեղադրելու կարիք չկա։
Ուղղիչ միավոր
Կախված հաճախականության փոխարկիչի նպատակից, օգտագործվում են ուղղիչի տարբեր փուլեր: Իսկ սնուցման տարբերակը կարող է լինել կամ եռաֆազ ցանցից, կամ միաֆազից։ Բայց ինվերտորի ելքում, ամեն դեպքում, կա եռաֆազ փոփոխական լարում: Բայց հոսանքը վերահսկելու համար նախ պետք է այն ուղղել։ Բանն այն է, որ փոփոխականին կառավարելը բավականին դժվար է` անհրաժեշտ է մեծ ռեոստատներ օգտագործել, ինչը այնքան էլ հարմար չէ։ Ավելին, հիմա միկրոէլեկտրոնիկայի և ավտոմատացման ժամանակն է, ոչ միայն խելամիտ չէ օգտագործել հնացած տեխնոլոգիաներ, այլև շատ անշահավետ։
Էլեկտրոնային սարք, որը բաղկացած է վեց կիսահաղորդչային դիոդներից, օգտագործվում է եռաֆազ փոփոխական հոսանքը ուղղելու համար: Դրանք միացված են կամրջային միացումով, պարզվում է, որ յուրաքանչյուր զույգ դիոդ ծառայում է մեկ փուլ ուղղելու համար։ Ուղղիչ միավորի ելքում հայտնվում է հաստատուն լարում, դրաարժեքը հավասար է այն արժեքին, որը հոսում է դեպի մուտքագրում: Այս փուլում բոլոր փոխակերպումները ավարտված են, այս բլոկի վերահսկում չի իրականացվում: Այն դեպքում, երբ էլեկտրաէներգիան մատակարարվում է միաֆազ ցանցից, ուղղիչ փուլը բավարար է նույնիսկ մեկ դիոդից: Բայց ավելի արդյունավետ է օգտագործել չորսից բաղկացած կամուրջը:
Զտիչ տուփ
Այս մոդուլն օգտագործվում է հաստատուն լարման զտման համար: Բլոկի ամենապարզ տարբերակը դրական ուսի բացվածքում ներառված ինդուկտոր է: Բևեռների միջև միացված է էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատոր: Այն ունի մեկ գործառույթ՝ ազատվել փոփոխական բաղադրիչից։ Բանն այն է, որ ուղղիչը չի կարողանում ամբողջությամբ ազատվել ալիքներից։ Մնում է փոքր քանակությամբ AC, որը կարող է զգալի աղմուկ առաջացնել շահագործման ընթացքում:
Ֆիլտրի բլոկի աշխատանքի սկզբունքը դիտարկելու համար անհրաժեշտ է վերլուծել տարրերը փոխարինելով։ Ուղղակի հոսանքի պայմաններում աշխատելիս ինդուկտիվությունը փոխարինվում է դիմադրությամբ, կոնդենսատորը փոխարինվում է բաց միացումով: Բայց երբ սնուցվում է փոփոխական հոսանքով, հզորությունը փոխարինվում է դիմադրությամբ: Հետևաբար, ամբողջ փոփոխական բաղադրիչը անհետանում է, քանի որ այս դեպքում տեղի է ունենում կարճ միացում: Սա հասկանալու համար բավականին դժվար է, անհրաժեշտ է հասկանալ էլեկտրատեխնիկայի տեսական հիմունքները: Բայց առանց դրա եռաֆազ հաճախականության փոխարկիչ չի կարող կատարվել:
Inverter փուլ
Եվ այստեղ սկսվում է զվարճանքը՝ հզոր IGBT տրանզիստորների օգտագործումը: Դրանք կառավարվում են միկրոպրոցեսորային համակարգով, սկսածդրանց գործունեության որակը կախված է ամբողջ հաճախականության փոխարկիչի աշխատանքից: Նման լարման փոխարկիչի սխեման լայնորեն օգտագործվում է: Փաստորեն, ուժային տրանզիստորների օգնությամբ ցանկացած լարում կարող է շրջվել: Ընդհանուր առմամբ, ամենապարզ միացումում օգտագործվում է վեց տարր՝ երկուական յուրաքանչյուր փուլի համար: Հաճախականության փոխարկիչն արտադրում է 220 վոլտ յուրաքանչյուր փուլում զրոյի նկատմամբ:
Հակադարձ լարման առաջացումից ազատվելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել կիսահաղորդչային դիոդներ։ Դրանք միացված են ուժային տրանզիստորների կոլեկտորի և թողարկողի միջև: Կառավարումը իրականացվում է բազայի մուտքի մոտ։ Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, ինքդ ինքդ հաճախականության փոխարկիչները ունեն երկու տրանզիստոր ինվերտերի կասկադի յուրաքանչյուր փուլի համար: Միացրեք նրանց p-n հանգույցները հաջորդաբար: Ֆազը հանվում է յուրաքանչյուր ուսի միջին կետից: Վաճառվում են պատրաստի մոդուլներ, ունեն ուղիղ լարման լարման լարեր, ինչպես նաև երեք կոնտակտ՝ եռաֆազ հերթափոխը հեռացնելու համար։ Բացի այդ, կա միկրոկոնտրոլերի կառավարման համակարգի միացման միակցիչ։
Միկրոպրոցեսորի կառավարում
Օգտագործվում է ինվերտորով շարժիչի լիսեռի արագությունը փոխելու համար, լարումը, որի լռելյայն հաճախականությունը 50 Հց է, կարող է փոփոխվել ամպլիտուդով լայն տիրույթում: Իսկ ավելի կոնկրետ՝ զրոյից մինչև այն հաճախականությունը, որը կարող է ապահովել միկրոպրոցեսորը։ Վերջինիս հիմնական պահանջը բազմաթիվ սարքեր միացնելու հնարավորությունն է։ Երբ դունախագծել փոխարկիչ, որի լարումը, որի հաճախականությունը փոխվում է փոփոխական դիմադրությամբ, պետք է վերահսկվի պրոցեսորի կողմից: Այն ընտրված է ուշադիր, այն պետք է ունենա բավարար քանակությամբ I/O պորտեր:
Դուք կարող եք մի փոքր բարդացնել համակարգը՝ միացնելով LCD էկրանը միկրոկառավարիչին: Դրանից գունային բարձր մատուցում չի պահանջվում, մոնոխրոմը բավական է, ինչպես պարզ հաշվիչներում։ Ծրագրավորման կոճակները նույնպես միացված են մուտքային-ելքային պորտերին: Ահա թե ինչպես կարող եք կատարել պարզ հաճախականության փոխարկիչ: Բոլոր տարրերի գինը կկազմի ոչ ավելի, քան երկու հազար ռուբլի: Բայց 200-750 վտ հզորությամբ ինվերտորի արժեքը տատանվում է 6500-ից մինչև 12000 ռուբլի: Ամեն ինչ կախված է արտադրողից և սարքի հնարավորություններից։
Սարքի պատյան
Արա ինքներդ հաճախականության փոխարկիչները պետք է ունենան հուսալի պատյան: Դրանից է կախված ոչ միայն օգտագործման հեշտությունը, այլեւ արդյունավետությունը։ Հիմքը ալյումինից է։ Այս նյութի օգտագործման պատճառը բարձրորակ սառեցման անհրաժեշտությունն է։ Գործողության ընթացքում IGBT մոդուլը շատ տաքանում է, բարձրանում է նաև կիսահաղորդչային դիոդների ջերմաստիճանը։ Եվ ամենևին էլ կարևոր չէ, դուք ունեք 380 կամ 220 վոլտ հաճախականության փոխարկիչ:
Մնացած մարմինը պատրաստված է պլաստիկից։ Անհրաժեշտ է, որ բոլոր ուժային տարրերը թաքցվեն դրանով, որպեսզի շահագործման ընթացքում պատահական շփում չլինի բարձրավոլտ տերմինալների հետ։ Առջևի հատվածում անհրաժեշտ է անցք ապահովել LCD էկրանի և կոճակների համար։ Առանձին-առանձին, ներսհարմար տեղ, տեղադրված է փոփոխական ռեզիստոր։ Միկրոկառավարիչը ծրագրավորելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել, որ այս դիմադրությունը փոխում է ելքային հոսանքի հաճախականությունը։
Համակարգի տարրերի ջերմափոխանակում
Հատուկ ուշադրություն պետք է դարձնել ջերմության ցրմանը. Որքան հզոր է մշակվող սարքը, այնքան ավելի հուսալի պետք է լինի հովացման համակարգը: Ինչպես նշվեց վերևում, հիմքը պետք է պատրաստված լինի ալյումինից: Լարման փոխարկիչի միացումը պետք է ապահովի պաշտպանություն գերտաքացումից: Դրա համար պահանջվում է պատյանում անցք փորել, դրա մեջ տեղադրված է ջերմաստիճանի ցուցիչ: Դրանից ազդանշանը համապատասխան սարքի միջոցով սնվում է միկրոկառավարիչին: Եթե առավելագույն ջերմաստիճանը գերազանցում է, ապա բեռը պետք է անջատվի: Հետևաբար, հոսանքի տրանզիստորի մոդուլն անջատվում է։
Ջերմության տարածումը բարելավելու համար պետք է օգտագործվեն օդափոխիչներ: Նրանց գտնվելու վայրը պետք է ընտրվի այնպես, որ օդի հոսքը սառչի գործի ռադիատորի լողակները: Սառեցման համակարգի արդյունավետությունը բարձրացնելու համար դուք պետք է օգտագործեք ջերմային մածուկ: Ավելի խելամիտ է միացնել երկրպագուները սարքը գործարկելու պահին: Բայց հնարավոր է նաև ծրագրավորել կարգավորիչը՝ օգտագործելով ջերմաստիճանի սենսորից ստացված ազդանշան: Երբ ջերմաստիճանը հասնում է այն ջերմաստիճանի կեսին, որում տեղի է ունենում սարքի վթարային անջատումը, օդափոխիչները միանում են:
Շղթա
Որպես տպատախտակ, լավագույնն է օգտագործել պատրաստի տարբերակները: Վաճառքում կան տարբեր չափերի տախտակներ՝ անցքերով, որոնց շուրջըփոքր պահածոյացված կոնտակտներ: Նրանք խոսակցական լեզվով կոչվում են «ձուկ»: Միակ բանը, որ արժե հաշվի առնել, պրոցեսորի և միկրոսխեմաների փոխարինման հնարավորությունն է։ Այդ նպատակով դուք պետք է օգտագործեք միակցիչներ, որոնք զոդված են տախտակին: Ինքնուրույն հաճախականության փոխարկիչները լավագույնս պատրաստված են տարրերի արագ փոխարինման ակնկալիքով: IC-ը կամ կարգավորիչը պարզապես միացված է այս վարդակից, ինչպես վարդակիցը վարդակից:
Եզրակացություններ
Կարող եք նաև ստեղծել ձեր սեփական հաճախականության փոխարկիչը: Անալոգների գինը, ինչպես պարզեցինք, շատ ավելի բարձր է։ Թեեւ, իհարկե, ավելի շատ հնարավորություններ ունեն։ Բայց իրականում, եթե ուշադիր նայեք, կստացվի, որ իրականում օգտագործվում է ոչ ավելի, քան հինգ գործառույթ։ Երբ շարժիչը աշխատում է, անհրաժեշտ է փոխել պտտման արագությունը, ինչպես նաև կարգավորել արագացման և դանդաղեցման ժամանակները: Մի փոքր ավելի քիչ հաճախ օգտագործվում են հակադարձ գործառույթը և առավելագույն թույլատրելի հոսանքը փոխելը։
