3-fase induksjonsmotorhastighetsregulator krets

I dette innlegget diskuterer vi fremstilling av en enkel 3-faset induksjonsmotorhastighetsregulatorkrets, som også kan brukes til en enkeltfaset induksjonsmotor eller bokstavelig talt for alle typer vekselstrømsmotorer.

Når det gjelder kontrollere hastigheten til induksjonsmotorer , vanligvis brukes matriseomformere, som involverer mange komplekse trinn som LC-filtre, toveis matriser av brytere (ved bruk av IGBT) osv.

Alle disse brukes for til slutt å oppnå et hakket vekselstrømssignal hvis driftssyklus kan justeres ved hjelp av en kompleks mikrokontrollerkrets og til slutt gi den nødvendige motorhastighetskontrollen.

Vi kan imidlertid eksperimentere og prøve å oppnå en 3-faset induksjonsmotorhastighetskontroll gjennom et mye enklere konsept ved hjelp av de avanserte nullkryssingsdetektorens optokobler-ICer, en kraft-triac og en PWM-krets.

Bruk av Zero Crossing Detector Opto Coupler

Takket være MOC-serien med optokoblinger som har gjort triac-kontrollkretsene ekstremt sikre og enkle å konfigurere, og tillater en problemfri PWM-integrering for de tiltenkte kontrollene.

I et av mine tidligere innlegg diskuterte jeg et enkelt PWM soft start motor controller circuit som implementerte MOC3063 IC for å gi en effektiv myk start på den tilkoblede motoren.

Også her bruker vi en identisk metode for å håndheve den foreslåtte 3-fase induksjonsmotorhastighetsregulatorkretsen, følgende bilde viser hvordan dette kan gjøres:

På figuren kan vi se tre identiske MOC optokoblingstrinn konfigurert i deres standard triac regulator-modus, og inngangssiden integrert med en enkel IC 555 PWM-krets .

De 3 MOC-kretsene er konfigurert for å håndtere 3-faset vekselstrøminngang og levere den samme til den tilkoblede induksjonsmotoren.

PWM-inngangen på den isolerte LED-kontrollsiden av opto bestemmer kutteforholdet til 3-faset AC-inngang som behandles av MOC ICS.

Bruke IC 555 PWM-kontroller (nullspenningsbryter)

Det innebærer, ved å justere PWM-pott assosiert med 555 IC man kan effektivt kontrollere hastigheten på induksjonsmotoren.

Utgang på pinne nr. 3 kommer med en varierende driftssyklus som igjen bytter utgangstriacene tilsvarende, noe som resulterer i enten å øke AC RMS-verdien eller redusere den samme.

Å øke RMS gjennom bredere PWM-er gjør det mulig å oppnå en høyere hastighet på motoren, mens å redusere AC RMS gjennom smalere PWM-er gir en motsatt effekt, det vil si at motoren reduseres proporsjonalt.

Ovennevnte funksjoner er implementert med mye presisjon og sikkerhet siden IC-ene er tilordnet mange interne sofistikerte funksjoner, spesielt beregnet for kjører triacs og tunge induktive belastninger slik som induksjonsmotorer, solenoider, ventiler, kontaktorer, solid state-releer etc.

IC-en sørger også for en perfekt isolert operasjon for DC-trinnet som gjør at brukeren kan foreta justeringene uten frykt for elektrisk støt.

Prinsippet kan også brukes effektivt til å kontrollere enfaset motorhastighet ved å bruke en enkelt MOC IC i stedet for 3.

Designet er faktisk basert på tids proporsjonal triac-stasjon teori. Den øvre IC555 PWM-kretsen kan justeres for å produsere en 50% driftssyklus med mye høyere frekvens, mens den nedre PWM-kretsen kan brukes til å implementere hastighetsreguleringsoperasjonen til induksjonsmotoren gjennom justeringer av den tilhørende potten.

Denne 555 IC anbefales å ha relativt lavere frekvens enn den øvre IC 555-kretsen. Dette kan gjøres ved å øke pin # 6/2 kondensatoren til rundt 100nF.

MERKNAD: TILLEGG AV PASSENDE INDUKTORER I SERIEN MED FASEKABLENE KAN DRASTISK FORBEDRE SYSTEMETS YTELSESKONTROLL.

Dataark for MOC3061

Antatt bølgeform og fasekontroll ved bruk av ovennevnte konsept:

Ovennevnte forklarte metode for å kontrollere en 3-fase induksjonsmotor er faktisk ganske rå siden den har gjort det ingen V / Hz-kontroll .

Den bruker ganske enkelt å slå strømmen PÅ / AV med forskjellige hastigheter for å produsere en gjennomsnittlig effekt til motoren og kontrollere hastigheten ved å endre denne gjennomsnittlige vekselstrømmen til motoren.

Tenk om du slår motoren PÅ / AV manuelt 40 ganger eller 50 ganger i minuttet. Dette vil føre til at motoren din reduserer til en relativ gjennomsnittsverdi, men likevel beveger seg kontinuerlig. Ovennevnte prinsipp fungerer på samme måte.

En mer teknisk tilnærming er å designe en krets som sørger for riktig kontroll av V / Hz-forholdet og automatisk justerer det samme avhengig av hastigheten på slipet eller eventuelle spenningssvingninger.

For dette bruker vi i utgangspunktet følgende trinn:

1. H-Bridge eller Full Bridge IGBT-driverkrets
2. 3-fase generasjonstrinn for fôring av hele brokretsen
3. V / Hz PWM-prosessor

Bruke en IGBT-kontrollkrets med full bro

Hvis oppsettprosedyrene for ovennevnte triac-baserte design ser skremmende ut for deg, kan følgende full-bridge PWM-baserte induksjonsmotorhastighetskontroll prøves:

Kretsen vist i figuren ovenfor bruker en enkelt-chip fullbro-driver IC IRS2330 (siste versjon er 6EDL04I06NT) som har alle innebygde funksjoner for å tilfredsstille en sikker og en perfekt 3-faset motoroperasjon.

IC trenger bare en synkronisert 3-fase logisk inngang på tvers av HIN / LIN-pinoutene for å generere den nødvendige 3-fase oscillerende utgangen, som til slutt brukes til å betjene IGBT-nettverket med full bro og den tilkoblede 3-fasemotoren.

De hastighetskontroll PWM-injeksjon er implementert gjennom 3 separate halvbro NPN / PNP-drivertrinn, styrt med en SPWM-mating fra en IC 555 PWM-generator som vi ser i våre tidligere design. Dette PWM-nivået kan til slutt brukes til å kontrollere hastigheten på induksjonsmotoren.

Før vi lærer den faktiske hastighetsreguleringsmetoden for induksjonsmotoren, la oss først forstå hvordan den automatiske V / Hz-kontroll kan oppnås ved hjelp av noen få IC 555-kretser, som diskutert nedenfor

Den automatiske V / Hz PWM-prosessorkretsen (lukket sløyfe)

I avsnittene ovenfor lærte vi designene som vil hjelpe induksjonsmotoren til å bevege seg med den hastigheten som er spesifisert av produsenten, men den vil ikke justeres i henhold til et konstant V / Hz-forhold med mindre følgende PWM-prosessor er integrert med H -Brett PWM-inngangsinnmating.

Ovennevnte krets er enkel PWM-generator ved hjelp av et par IC 555 . IC1 genererer PWM-frekvensen som konverteres til trekantbølger ved pinne nr. 6 i IC2 ved hjelp av R4 / C3.

Disse trekantbølgene sammenlignes med sinusbølgen ved pin nr. 5 i IC2. Disse prøveløpene blir anskaffet ved å korrigere 3-fase vekselstrømnettet til en 12V vekselstrømsring og blir matet til pinne nr. 5 på IC2 for den nødvendige behandlingen.

Ved å sammenligne de to bølgeformene, en passende dimensjonert SPWM genereres på pin nr. 3 på IC2, som blir den drivende PWM for H-bridge-nettverket.

Hvordan V / Hz-kretsen fungerer

Når strømmen slås PÅ, begynner kondensatoren ved pinne nr. 5 å gjengi en nullspenning på pinne nr. 5 som forårsaker den laveste SPWM-verdien til H-bro krets , som igjen gjør at induksjonsmotoren kan starte med en langsom gradvis myk start.

Når denne kondensatoren lades, stiger potensialet på pin 5 som proporsjonalt hever SPWM og gjør det mulig for motoren å få hastighet gradvis.

Vi kan også se en tilbakekoblingskrets for turteller som også er integrert med pin 5 på IC2.

Dette turteller overvåker rotorhastigheten eller sklihastigheten og genererer ekstra spenning ved pin 5 på IC2.

Nå som motorhastigheten øker, prøver glidhastigheten å synkronisere med statorfrekvensen, og i prosessen begynner den å få fart.

Denne økningen i induksjonsslipp øker turtellerens spenning proporsjonalt, noe som igjen får IC2 til å øke SPWM-utgang og dette øker igjen motorhastigheten.

Ovennevnte justering prøver å opprettholde V / Hz-forholdet til et ganske konstant nivå til endelig når SPWM fra IC2 ikke klarer å øke ytterligere.

På dette tidspunktet sklir hastigheten og statorhastigheten en jevn tilstand, og denne opprettholdes til inngangsspenningen eller glidhastigheten (på grunn av belastning) ikke endres. I tilfelle disse blir endret, kommer V / Hz-prosessorkretsen i gang igjen og begynner å justere forholdet for å opprettholde den optimale responsen til induksjonsmotorhastigheten.

Turtelleren

De Turteller krets kan også billig bygges ved hjelp av følgende enkle krets og integreres med de ovenfor forklarte kretsstadiene:

Slik implementerer du hastighetskontrollen

I avsnittene ovenfor forsto vi den automatiske reguleringsprosessen som kan oppnås ved å integrere a turteller tilbakemelding til en automatisk regulering av SPWM-kontrollerkretsen.

La oss nå lære hvordan hastigheten til en induksjonsmotor kan styres ved å variere frekvensen, som til slutt vil tvinge SPWM til å synke og opprettholde riktig V / Hz-forhold.

Følgende diagram forklarer hastighetskontrolltrinnet:

Her kan vi se en 3-fase generatorkrets som bruker IC 4035, hvis faseforskyvningsfrekvens kan varieres ved å variere klokkeinngangen ved pin # 6.

De tre fasesignalene blir brukt over 4049 IC-porter for å produsere de nødvendige HIN, LIN-feeds for full-bridge driver nettverk.

Dette innebærer at ved å variere klokkefrekvensen på IC 4035 på en hensiktsmessig måte, kan vi effektivt endre driftsfasefrekvensen til induksjonsmotoren.

Dette er implementert gjennom en enkel IC 555 astabel krets som mater en justerbar frekvens på pin # 6 i IC 4035, og gjør det mulig å justere frekvensen gjennom den vedlagte 100K potten. Kondensatoren C må beregnes slik at det justerbare frekvensområdet kommer innenfor riktig spesifikasjon for den tilkoblede induksjonsmotoren.

Når frekvenspotten varieres, endres også den effektive frekvensen til induksjonsmotoren, noe som tilsvarende endrer motorens hastighet.

For eksempel når frekvensen reduseres, fører til at motorhastigheten reduseres, noe som igjen fører til at turtellerutgangen reduserer spenningen proporsjonalt.

Denne proporsjonale reduksjonen i turtellerutgangen tvinger SPWM til å begrense og trekker derved spenningsutgangen til motoren proporsjonalt.

Denne handlingen sørger i sin tur for at V / Hz-forholdet opprettholdes mens induksjonsmotorhastigheten styres gjennom frekvensregulering.

Advarsel: Konseptet ovenfor er kun beregnet på teoretiske forutsetninger, vær forsiktig.

Hvis du er i tvil angående denne 3-fasede induksjonsmotorhastighetsregulatoren, er du hjertelig velkommen til å legge ut den samme gjennom dine kommentarer.