Bộ điều khiển tốc độ động cơ 3 pha

Lý lịch

Nếu bạn nhìn vào mô tả hồ sơ của tôi, bạn sẽ thấy rằng tôi tham gia xây dựng và nối dây cho các phao Carnival được cung cấp bởi Máy phát điện 3 pha 800KVA, 415v, 3 pha . Về mặt điện, chúng thường có khoảng 10 hoặc 15 động cơ, hàng ngàn bóng đèn và hệ thống âm thanh 20KW.

Vấn đề

Động cơ cảm ứng 3 pha được sử dụng để điều khiển các kết cấu thép kéo sợi lớn, có trọng lượng lớn và có nhiều động lượng, do đó cần tăng tốc (và giảm) tốc độ trong khoảng thời gian khoảng 10 giây để không đặt quá nhiều áp lực lên hộp số, xích và vòng bi, v.v ... Tốc độ chạy cũng cần được điều chỉnh để phù hợp với thiết kế phao, cần phải được thực hiện bằng điện vì việc thay đổi tỷ số bánh răng là không thực tế khi được chế tạo.

Để điều khiển động cơ, cần có Bộ biến tần , đây là một bộ kit rất đắt tiền có một loạt các thông số khổng lồ có thể được điều chỉnh để điều khiển động cơ trong mọi tình huống khác nhau. Chúng tôi có 2 trong số các đơn vị điều khiển một vài động cơ mỗi. Vì vậy, vấn đề tôi có là:

1. Một điểm lớn duy nhất của sự cố - một lỗi đơn vị khiến nhiều động cơ bị hỏng.
2. Nhiều động cơ bị hạn chế khi được điều khiển ở cùng một tốc độ, khi điều khiển tốc độ riêng lẻ đôi khi cần thiết.
3. Tốn kém.

Khi chúng tôi đấu tranh để gây quỹ để xây dựng lễ hội phao của chúng tôi mỗi năm, chúng tôi không thể đủ khả năng để mua thêm Ổ đĩa biến tần (trừ khi ai đó đủ tử tế để tặng một chiếc như họ có với hai chiếc mà chúng tôi có).

Giải pháp

Tôi rất thích có thể tự xây dựng với một phần chi phí. Tôi không biết nếu tôi đặt cho mình một nhiệm vụ bất khả thi và đang đặt tầm nhìn của tôi quá cao, hoặc nếu điều này thực sự có thể đạt được. Nhìn vào bên trong một Biến tần , tôi có thể thấy một số bảng mạch SMD, một số tụ điện / cuộn cảm khổng lồ và một số bóng bán dẫn chìm nhiệt.

Tôi có kinh nghiệm chuyển đổi / làm mờ tải điện trở bằng cách sử dụng các mạch điều khiển dựa trên pic, nhưng mặc dù tôi biết lý thuyết, việc điều khiển tải cảm ứng 3 pha tại thời điểm này vượt quá mức kỹ năng của tôi.

Câu hỏi

Bất cứ ai có thể hướng dẫn tôi đến nơi tôi nên bắt đầu với điều này. Tôi cho rằng ban đầu tôi đang tìm một sơ đồ khối của các mô-đun (với một chi tiết nhỏ) rằng tôi sẽ cần xây dựng một ổ đĩa biến tần tự chế (ví dụ PSU, vi điều khiển, các giai đoạn đầu ra, v.v.) và cách chúng khớp với nhau. Sau đó tôi có thể tìm ra nếu nó thực sự đáng để thử, và nếu tìm ra phần nào tôi có thể vui vẻ thiết kế và tự làm, và phần nào tôi sẽ cần thêm trợ giúp.

Thông số kỹ thuật

• Đầu vào: 240v một pha hoặc 415v 3 pha.
• Đầu ra: Ổ đĩa biến tần 3 pha 3 pha.
• Điều khiển: Dừng / Bắt đầu, Tăng tốc độ (giây), Tăng tốc độ xuống (giây), Tốc độ chạy (Hz), Dừng khẩn cấp.
• Hiển thị: Tốc độ hiện tại (Hz), Tải (A)
• Động cơ dây: Sao

CẬP NHẬT (ngày 31 tháng 1): Từ thông tin được cung cấp bởi pingswept và bt2 trong câu trả lời của họ, tôi nghĩ rằng tôi đã đưa ra một mô phỏng về xương trần của những gì tôi cần ... Chỉnh sửa 3 pha để có được 586V DC và sử dụng 6 IGBT được điều khiển bởi IRS2330, được điều khiển bởi PWM từ vi điều khiển.

Tôi đã dành 13 năm để thiết kế các thiết bị điện tử có tính chất chính xác này: động cơ cảm ứng ba pha giảm khởi động mềm điện áp và ổ đĩa AC tần số thay đổi. Tôi đã dành vài năm cuối cùng làm kỹ sư ứng dụng VFD để giúp khách hàng lựa chọn và định cấu hình thiết bị này cho nhiều tải trọng và ngành công nghiệp khác nhau trên cả nước.

Bạn sẽ không thể xây dựng một cái gì đó rẻ và an toàn. Các điện áp và dòng điện liên quan vượt ra ngoài giới hạn an toàn của một người có sở thích nhất, đặc biệt là một người công khai tránh mua các đơn vị thương mại để tiết kiệm tiền. Đừng làm thế!

Mặc dù lý thuyết đằng sau điều khiển động cơ AC rất đơn giản, công việc ở mức độ chi tiết (kích thước tản nhiệt, snubbering, yêu cầu ổ đĩa cổng, bảo vệ chống bão hòa, tính toán quá tải động cơ, bảo vệ tụ điện, v.v.) có thể khá khó khăn để đi xuống, đặc biệt là với các chế độ năng lượng tái tạo và đạp xe hạng nặng mà một chuyến đi lễ hội sẽ được tạo ra. Tôi đặc biệt cảnh báo bạn không nên cố gắng xây dựng một cái gì đó có tính chất này trừ khi bạn có kinh nghiệm đáng kể không chỉ trong vi điều khiển và thiết kế hệ thống nhúng mà còn có kinh nghiệm đáng kể về điện tử công suất và mạch ba pha. Mọi người bị tổn thương và giết chết xây dựng công cụ này.

Câu hỏi đầu tiên của tôi dành cho bạn là liệu điều khiển tốc độ có thực sự cần thiết hay không, hoặc nếu bạn chỉ yêu cầu khởi động mềm và giảm tốc độ. Bạn có thay đổi tốc độ của động cơ sau khi nó được khởi động không? Nếu không, bạn có thể thoát khỏi bộ khởi động mềm giảm điện áp rẻ hơn NHIỀU. Các đơn vị này hoạt động như các bộ điều chỉnh ánh sáng ba pha; họ chỉ điều chỉnh điện áp đặt vào động cơ. Bạn sẽ không có nhiều mô-men xoắn ở tốc độ thấp, nhưng với thiết kế phù hợp của động cơ (lớp Nema D), bạn có thể đạt được chính xác những gì bạn đang có với một phần chi phí và bảo trì.

Nếu bạn thực sự cần phải thay đổi tốc độ đầy tải của động cơ thì bạn ít nhiều bị mắc kẹt khi sử dụng ổ tần số thay đổi. Như bạn biết đây là những thứ đắt tiền và nếu bạn mua rẻ, bạn có khả năng thay thế chúng sớm hơn do dòng điện tăng cao của bạn (họ gọi đây là ứng dụng "mô-men xoắn không đổi"). Những gì tôi chắc chắn sẽ khuyên bạn nên làm nếu đây là trường hợp sẽ liên hệ với các nhà sản xuất khác nhau (Allen-Bradley, Cutler-Hammer, ổ đĩa SAF, Benshaw, Yaskawa, v.v.) và yêu cầu các đơn vị tân trang. Yêu cầu ổ đĩa có khả năng cung cấp dòng điện định mức 150% trong 30 giây (điều này thường được gọi là nhiệm vụ nặng nề) hoặc kích thước ổ đĩa lớn hơn 30-50% so với xếp hạng hiện tại danh nghĩa của bạn. Bạn cũng có thể sẽ hết năng lượng máy phát điện, vốn nổi tiếng là không được khai thác quá mức và dễ bị mất điện và tăng do yêu cầu tải thay đổi theo trạng thái của thiết bị đang chạy. Ổ đĩa không như vậy (độ trễ điện áp gây ra đột biến hiện tại khi động cơ bắt đầu trượt và tăng vọt có thể khiến bạn quá điện áp các tụ điện xe buýt) và có xu hướng bị lỗi hoặc nổ tung.

Tôi là tất cả về anh chàng nhỏ bé xây dựng một cái gì đó và tiết kiệm một xô, nhưng đây không phải là loại dự án để làm điều này. Nếu bạn thực sự muốn xây dựng một ổ đĩa AC ba pha, hãy bắt đầu với một động cơ 480V 10V nhỏ với phanh tay trên băng ghế thử nghiệm. Bạn có tất cả tiềm năng để trải nghiệm cảm giác lấp đầy quần của sự cố cầu H hoặc tụ điện xe buýt nổ hai đầu từ đầu của bạn nhưng không có các vụ kiện tiềm ẩn và mất mạng (có lẽ là của chính bạn).

Trong bức tranh lớn, tôi nghĩ bạn đang nói về một công việc 500-1000 giờ và ít nhất vài nghìn đô la chi phí vật liệu và bảng mạch. Nếu bạn thực sự muốn giải pháp tốt nhất cho tiền, hãy kiếm một công việc lương cao và chi tiêu tiền lương từ cùng 500-1000 giờ để mua bộ điều khiển động cơ đã qua sử dụng ngoài Ebay hoặc Craigslist. Bạn sẽ kết thúc với nhiều bộ điều khiển động cơ.

Nhưng điều đó không vui lắm. Nếu bạn muốn xây dựng một cái, bạn cần 6 MOSFET hoặc IGBT (một ở phía cao và một ở phía thấp của mỗi chân của ngôi sao). Sau đó, bạn sử dụng một vi điều khiển để bật và tắt các công tắc để mô phỏng sóng hình sin.

Vì điện áp mà bạn đang nói đến khá cao, nên bạn cần thứ gọi là trình điều khiển phía cao - một con chip có thể điều khiển MOSFET ở điện áp rất cao. IRS2330 từ Bộ chỉnh lưu quốc tế sẽ thực hiện cả ba giai đoạn. Trang 19 của biểu dữ liệu IRS2330 có sơ đồ đẹp về mạch cơ bản.

Tôi sẽ kiểm tra các ghi chú ứng dụng này từ Microchip

http://ww1.microchip.com/doads/en/devicesoc/70096A.pdf

http://ww1.microchip.com/doads/en/AppNotes/00843a.pdf

Họ có bộ công cụ phát triển 3 pha, nhưng tôi tin rằng bạn phải yêu cầu mượn một trong số họ, và vì bạn không thực sự muốn sản xuất thứ này, tôi nghi ngờ bạn sẽ được ưu tiên cao. Tuy nhiên, họ có sơ đồ và mã có sẵn để sử dụng miễn phí.