3-fas induktionsmotor hastighetsregulator krets

I det här inlägget diskuterar vi tillverkningen av en enkel 3-fas induktionsmotorhastighetsregulatorkrets, som också kan användas för enfasinduktionsmotor eller bokstavligen för alla typer av växelströmsmotor.

När det kommer till styr hastigheten på induktionsmotorer används normalt matrisomvandlare, som involverar många komplexa steg, såsom LC-filter, dubbelriktade matriser av växlar (med IGBT) etc.

Alla dessa används för att slutligen uppnå en hackad växelströmssignal vars arbetscykel kan justeras med hjälp av en komplex mikrostyrkrets och slutligen tillhandahålla den erforderliga motorhastighetskontrollen.

Men vi kan experimentera och försöka åstadkomma en 3-fas induktionsmotorhastighetskontroll genom ett mycket enklare koncept med hjälp av de avancerade nollkorsningsdetektorns optokopplings-IC: er, en effekttriac och en PWM-krets.

Använda Zero Crossing Detector Opto Coupler

Tack vare MOC-serien av optokopplare som har gjort triac-styrkretsar extremt säkra och enkla att konfigurera och möjliggör en problemfri PWM-integration för de avsedda kontrollerna.

I ett av mina tidigare inlägg diskuterade jag ett enkelt PWM mjukstart motorstyrkrets som implementerade MOC3063 IC för att ge en effektiv mjukstart på den anslutna motorn.

Även här använder vi en identisk metod för att genomdriva den föreslagna kretsen för 3-fas induktionsmotorhastighetsregulator, följande bild visar hur detta kan göras:

I figuren kan vi se tre identiska MOC-optokopplingssteg konfigurerade i deras standard triac-regulatorläge och ingångssidan integrerad med en enkel IC 555 PWM-krets .

De 3 MOC-kretsarna är konfigurerade för att hantera 3-fas AC-ingången och leverera densamma till den anslutna induktionsmotorn.

PWM-ingången på den isolerade LED-styrsidan av opto bestämmer skärförhållandet för 3-fas AC-ingången som bearbetas av MOC ICS.

Använda IC 555 PWM-kontroller (nollspänningsomkoppling)

Det innebär, genom att justera PWM-pott associerad med 555 IC man kan effektivt styra induktionsmotorns hastighet.

Utgången vid dess stift # 3 kommer med en varierande arbetscykel som i sin tur byter utgångstriacerna i enlighet därmed, vilket antingen ökar AC RMS-värdet eller minskar detsamma.

Genom att öka RMS genom bredare PWM kan du få en högre hastighet på motorn, medan minskning av AC RMS genom smalare PWM ger en motsatt effekt, det vill säga att den får motorn att sakta ner.

Ovanstående funktioner är implementerade med mycket precision och säkerhet eftersom IC: erna tilldelas många interna sofistikerade funktioner, speciellt avsedda för kör triacs och tunga induktiva laster såsom induktionsmotorer, solenoider, ventiler, kontaktorer, halvledarreläer etc.

IC garanterar också en perfekt isolerad operation för DC-steget som gör att användaren kan göra justeringarna utan rädsla för en elektrisk stöt.

Principen kan också användas effektivt för att styra enfas motorhastighet genom att använda en enda MOC IC istället för 3.

Designen är faktiskt baserad på tidsproportionell triac-enhet teori. Den övre IC555 PWM-kretsen kan justeras för att producera en 50% arbetscykel vid mycket högre frekvens, medan den nedre PWM-kretsen kan användas för att implementera hastighetsreglering av induktionsmotorn genom justeringar av den associerade potten.

Denna 555 IC rekommenderas att ha relativt lägre frekvens än den övre IC 555-kretsen. Detta kan göras genom att öka stift nr 6/2 kondensator till cirka 100nF.

ANMÄRKNING: ATT LÄGGA TILL PASSANDE INDUKTÖRER I SERIEN MED FASKABLARNA KAN DRASTIKT FÖRBÄTTA SYSTEMETS FÖRVARINGSKONTROLL.

Datablad för MOC3061

Antagen vågform och faskontroll med ovanstående koncept:

Ovan beskrivna metod för att styra en 3-fas induktionsmotor är faktiskt ganska rå eftersom den har gjort det ingen V / Hz-kontroll .

Den använder helt enkelt att slå PÅ / AV nätet i olika hastigheter för att producera en genomsnittlig effekt till motorn och kontrollera hastigheten genom att ändra denna genomsnittliga växelström till motorn.

Tänk dig om du slår på och stänger av motorn manuellt 40 gånger eller 50 gånger per minut. Det skulle resultera i att din motor saktar ner till något relativt medelvärde, men ändå rör sig kontinuerligt. Ovanstående princip fungerar på samma sätt.

Ett mer tekniskt tillvägagångssätt är att utforma en krets som säkerställer en korrekt kontroll av V / Hz-förhållandet och automatiskt justerar detsamma beroende på glidhastigheten eller eventuella spänningsvariationer.

För detta använder vi i princip följande steg:

1. H-Bridge eller Full Bridge IGBT-drivarkrets
2. 3-fasgeneratorstadium för matning av hela bryggkretsen
3. V / Hz PWM-processor

Använda en IGBT-styrkrets med fullbrygga

Om inställningsprocedurerna för ovanstående triacbaserade design ser skrämmande ut för dig, kan följande PWM-baserade induktionsmotorhastighetskontroll testas:

Kretsen som visas i figuren ovan använder en enda chip-fullbryggardrivrutin IC IRS2330 (senaste versionen är 6EDL04I06NT) som har alla inbyggda funktioner för att säkerställa en säker och perfekt 3-fas motoroperation.

IC behöver bara en synkroniserad 3-fas logisk ingång över sina HIN / LIN-uttag för att generera den erforderliga 3-fas oscillerande utgången, som slutligen används för att driva hela IGBT-nätverket och den anslutna 3-fasmotorn.

De hastighetskontroll PWM-injektion implementeras genom tre separata halvbrygga NPN / PNP-drivsteg, styrda med en SPWM-matning från en IC 555 PWM-generator som vi ser i våra tidigare konstruktioner. Denna PWM-nivå kan i slutändan användas för att styra hastigheten på induktionsmotorn.

Innan vi lär oss den faktiska hastighetsregleringsmetoden för induktionsmotorn, låt oss först förstå hur den automatiska V / Hz-kontroll kan uppnås med några få IC 555-kretsar, såsom diskuteras nedan

Den automatiska V / Hz PWM-processorkretsen (sluten slinga)

I ovanstående avsnitt lärde vi oss designen som hjälper induktionsmotorn att röra sig med den hastighet som anges av tillverkaren, men den kommer inte att justeras enligt ett konstant V / Hz-förhållande om inte följande PWM-processor är integrerad med H -Bridge PWM-inmatning.

Ovanstående krets är enkel PWM-generator med ett par IC 555 . IC1 genererar PWM-frekvensen som omvandlas till triangelvågor vid stift nr 6 i IC2 med hjälp av R4 / C3.

Dessa triangelvågor jämförs med sinusvågen på stift nr 5 i IC2. Dessa provkrusningar förvärvas genom att rätta till 3-fas växelströmsnätet till en 12V växelströmskippning och matas till stift nr 5 i IC2 för den nödvändiga behandlingen.

Genom att jämföra de två vågformerna, en lämpligt dimensionerad SPWM genereras vid stift nr 3 i IC2, som blir den drivande PWM för H-bridge-nätverket.

Hur V / Hz-kretsen fungerar

När strömmen slås PÅ börjar kondensatorn vid stift nr 5 att återge en nollspänning vid stift nr 5 vilket orsakar det lägsta SPWM-värdet till H-bryggkrets , vilket i sin tur gör det möjligt för induktionsmotorn att starta med en långsam gradvis mjukstart.

När denna kondensator laddas ökar potentialen vid stift nr 5, vilket proportionellt höjer SPWM och gör det möjligt för motorn att få hastighet gradvis.

Vi kan också se en återkopplingskrets för varvräknare som också är integrerad med stift nr 5 på IC2.

Detta varvräknare övervakar rotorhastigheten eller glidhastigheten och genererar ytterligare spänning vid stift nr 5 i IC2.

Nu när motorhastigheten ökar försöker glidhastigheten att synkronisera med statorfrekvensen och i processen börjar den få fart.

Denna ökning av induktionsgliden ökar varvräknarspänningen proportionellt vilket i sin tur får IC2 att öka SPWM-utgång och i sin tur ökar motorhastigheten ytterligare.

Ovanstående justering försöker upprätthålla V / Hz-förhållandet till en ganska konstant nivå tills slutligen när SPWM från IC2 inte kan öka ytterligare.

Vid denna tidpunkt får glidhastigheten och statorhastigheten ett steady-state och detta bibehålls tills ingångsspänningen eller glidhastigheten (på grund av belastning) inte ändras. Om dessa ändras kommer V / Hz-processorkretsen igen att agera och börjar justera förhållandet för att bibehålla det optimala svaret för induktionsmotorhastigheten.

Varvräknaren

De Varvräknerkrets kan också byggas billigt med hjälp av följande enkla krets och integreras med ovanstående förklarade kretssteg:

Hur man implementerar hastighetskontrollen

I ovanstående stycken förstod vi den automatiska regleringsprocessen som kan uppnås genom att integrera a varvräknare feedback till en automatisk reglerande SPWM-styrkrets.

Låt oss nu lära oss hur en induktionsmotor kan styras genom att variera frekvensen, vilket i slutändan kommer att tvinga SPWM att falla och bibehålla rätt V / Hz-förhållande.

Följande diagram förklarar hastighetsregleringssteget:

Här kan vi se en 3-fas generatorkrets med IC 4035 vars fasförskjutningsfrekvens kan varieras genom att variera klockingången vid dess stift # 6.

De tre fassignalerna appliceras över 4049 IC-grindarna för att producera de nödvändiga HIN-, LIN-matningarna för helbryggardrivrutinenätverket.

Detta innebär att genom att på lämpligt sätt variera klockfrekvensen för IC 4035 kan vi effektivt ändra induktionsmotorns 3-fasfrekvens.

Detta implementeras genom en enkel IC 555 astabel krets som matar en justerbar frekvens vid stift nr 6 i IC 4035 och gör det möjligt att justera frekvensen genom den bifogade 100K-potten. Kondensatorn C måste beräknas så att det justerbara frekvensområdet ligger inom den korrekta specifikationen för den anslutna induktionsmotorn.

När frekvenspotten varieras ändras också induktionsmotorns effektiva frekvens, vilket motsvarar motorns hastighet.

Till exempel när frekvensen minskar, orsakar motorhastigheten att minska, vilket i sin tur gör att varvräknarens utgång minskar spänningen proportionellt.

Denna proportionella minskning av varvräknarutgången tvingar SPWM att minska och drar därmed ner spänningsutgången till motorn proportionellt.

Denna åtgärd säkerställer i sin tur att V / Hz-förhållandet bibehålls medan induktionsmotorns hastighet kontrolleras genom frekvensreglering.

Varning: Ovanstående koncept är endast baserat på teoretiska antaganden. Var försiktig.

Om du har några ytterligare tvivel angående denna 3-fas induktionsmotorhastighetsregulatordesign är du mycket välkommen att skicka in samma genom dina kommentarer.