Konverter von einphasiger Netzspannung in dreiphasige mit einer Frequenz von 50-400 Hz. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Dieser Umrichter ist für die Versorgung von dreiphasigen asynchronen Elektromotoren bis 1000 W bei 36 und 42 V bei einer Nennfrequenz von bis zu 400 Hz aus einem Haushaltsstromnetz ausgelegt. Solche Motoren werden üblicherweise in tragbaren industriellen Elektrowerkzeugen verwendet.

Kennzeichnend für dieses Gerät sind relativ kleine Abmessungen und die Anschlussmöglichkeit von Motoren mit unterschiedlichen Nennfrequenzen sowie Änderungen der Motorwellendrehzahl in gewissen Grenzen durch Anpassung der Frequenz der Versorgungsspannung. Durch entsprechenden Austausch des Transformators und anderer Elemente von Leistungsteilen kann der Umrichter an Antriebsmotoren mit anderer Nennspannung und höherer Leistung angepasst werden.

Fig. 1

Die Wandlerschaltung ist in Abb. 1 dargestellt. 1.1. Auf den Logikelementen DD1.2, DD1.4, DD2 ist ein Multivibrator montiert, dessen Schwingungsfrequenz durch einen variablen Widerstand R150 innerhalb von 1200 ... 2 Hz geändert werden kann. Die Frequenz der dreiphasigen Impulsfolge, die vom Knoten auf den Mikroschaltungen DD3, DD1.3 und dem Element DD50 gebildet wird, und die dreiphasige Ausgangsspannung sind dreimal geringer - 400 ... 1 Hz. Um auf ein anderes Frequenzintervall umzuschalten, müssen Sie die Kapazität des Kondensators CXNUMX ändern.

Die Knoten A3.2–A3.4 sind mit den Ausgängen der Elemente DD1–DD3 verbunden. Bildung der Spannung der Phasen A, B und C, die dem Elektromotor über den Stecker X1 zugeführt wird. Da diese Knoten genau gleich sind, betrachten Sie die Schaltung von nur einem von ihnen - A1. Seine Arbeit wird in Abb. 1 Wellenformen von Signalen an charakteristischen Punkten.

Auf dem Operationsverstärker DA1 ist ein Integrator aufgebaut, der Rechteckimpulse in eine symmetrische Sägezahnspannung umwandelt. Die Transistoren VT1, VT3, VT5, VT8 sind offen, wenn die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers höher ist als Unop1- Am Ausgang des Formers liegt die Spannung in diesem Zustand nahe bei -20 V. Wenn die Ausgangsspannung von Der Operationsverstärker ist niedriger als Upor.2, die Transistoren VT2, VT4, VT6, VT7 und die Spannung am Ausgang des Formers wird +20 V.

Bei Zwischenspannungswerten (zwischen Upor.1 und Upor2) am Ausgang des Operationsverstärkers sind alle Transistoren des Formers geschlossen und der Phasendraht A ist von Spannungsquellen von +20 V und -20 V getrennt. Da Zwischen dem Schließen einer Gruppe von Transistoren und dem Öffnen einer anderen vergeht einige Zeit, aufgrund des Unterschieds in den Schwellen und der Änderungsrate der Spannung am Ausgang des Integrators ist das gleichzeitige Öffnen aller Transistoren mit dem Fluss von "Durch"-Strom durch sie ausgeschlossen.

Fig. 2

Die Stromversorgungsschaltung des Konverters ist in Abb. 2 dargestellt. 1. Es hat einen T800-Transformator mit einer Gesamtleistung von 200 VA. Auf diese Weise können Sie solche dreiphasigen Elektrowerkzeuge mit einer Nennfrequenz von 1025 Hz aus dem Umrichter versorgen, z. B. den Bohrer IE-3601A, den Schraubenschlüssel IE-2004B, den Schleifer IE-30B usw. Wicklung II dieses Transformators mit einer Spannung von 20 V ist für einen Strom von 36 A und Spannung von Wicklung III 0,5 V - für einen Strom von 0,8 ... 36 A ausgelegt. Wenn der ausgewählte Transformator keine Wicklung III hat, kann eine Wechselspannung von XNUMX V erhalten werden ein separater Kleinleistungstransformator.

Ein gesteuerter Gleichrichter basierend auf den Dioden VD1, VD4 und Optodistoren U5, U1 ist mit der Wicklung II des Transformators T2 verbunden. Mit Hilfe eines Knotens am Transistor VT3 wird das Einschalten der Ausgangsspannungen von +20 V und -20 V, die die leistungsstarken Transistoren des Wandlers speisen, gegenüber dem anderen Ausgang um 1 ... 2 s verzögert Spannungen des Blocks. Dies geschieht, damit die Bildung einer dreiphasigen Impulsfolge Zeit hat, einen stationären Charakter anzunehmen, bevor leistungsstarke Knoten zu arbeiten beginnen. Der Widerstand R10 soll den Anlaufstrom des Motors begrenzen.

Die restlichen Ausgangsspannungen werden vom Gleichrichter an der Diodenbrücke VD2 erhalten, der von der Wicklung III des Transformators T1 arbeitet. Achten Sie auf den Spannungsregler für digitale Mikroschaltungen. Die dafür erforderlichen 5 V werden durch Summieren zweier Spannungen unterschiedlicher Polarität gebildet, die von Stabilisatoren an den Transistoren VT1 und VT2 erhalten werden. Der Trimmerwiderstand R1 regelt diese Spannungen und hält ihre Summe unverändert. Dies ist notwendig, um die Symmetrie der von den Integratoren der Knoten A1–A3 erzeugten Sägezahnspannung relativ zu den oberen und unteren Schwellen zum Öffnen von Transistoren in diesen Knoten zu erreichen. Die Transistoren VT1 und VT2 sind auf Kühlkörpern mit einer Fläche von jeweils mindestens 30 cm2 installiert.

Der Konverter ist in einem Gehäuse mit den Abmessungen 350 x 210 x 180 mm montiert. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Chassis, auf dem die Teile der Stromversorgung befestigt sind - Transformator T1, Kondensatoren C7, C8 mit Widerständen, die sie überbrücken. Die Dioden VD3, VD4 und die Optodistoren U1, U2 sind auf einem gemeinsamen Rippenkühlkörper mit den Abmessungen 110 x 80 x 30 mm installiert.

Die restlichen Teile des Netzteils sind auf einer 140 x 60 mm großen Glasfaserplatte montiert. Auf einer ähnlichen Platine mit Abmessungen von 140 x 110 mm befinden sich Teile des Konverters selbst, mit Ausnahme leistungsstarker Feldeffekttransistoren, auf einer separaten Platine mit denselben Abmessungen. Jeder dieser Transistoren ist mit einem separaten Rippenkühlkörper von 40 x 30 x 10 mm ausgestattet. Stellen des thermischen Kontakts von Transistoren mit Kühlkörpern werden mit Wärmeleitpaste bestrichen.

Auf der Vorderseite des Gehäuses befinden sich ein Schalter SA1, Sicherungshalter FU1 und FU2, ein dreiphasiger Spannungsfrequenzregler - ein variabler Widerstand R2 (siehe Abb. 1) und ein X1-Stecker - eine Standardbuchse zum Anschließen von Elektrowerkzeugen. Die Besonderheit dieser Buchse besteht darin, dass der Stecker auf zwei Arten mit ihr verbunden werden kann, wodurch eine unterschiedliche Reihenfolge der Phasenfolge und folglich unterschiedliche Drehrichtungen der Motorwelle bereitgestellt werden. Die Pins des Steckers sind 20x6,5x1,5 mm groß. Die Hauptanforderung an den Steckverbinder ist ein zulässiger Strom von mindestens 25 A pro Phase.

Im Konverter verwendete inländische Mikroschaltkreise können durch ähnliche importierte ersetzt werden: K155LAZ - 7400, K155IE4 - 7492, K155LP5 - 7486, KR140UD708 - tsA741 oder NE5534. In der Stromversorgung können Sie anstelle von D243A-Dioden D231A und anstelle von TO125-12,5-Optodistoren TO132-25 installieren. Die Diodenbrücke KTs402G wird durch KTs405G ersetzt. Die restlichen Dioden und Zenerdioden sind geeignete inländische oder importierte.

Kondensator C1 (siehe Abb. 1) - Film K73-17, der Rest - Keramik K10-17. Geeignet natürlich und ähnlich importierte Kondensatoren.

Der Widerstand R10 im Netzteil besteht aus einem Stück Nichromdraht mit einem Durchmesser von 1,5 mm und einer Länge von 120 ... 150 mm, das zu einer Spirale mit einem Außendurchmesser von 10 mm verdreht ist. An den Enden der Spirale sind verzinnte Blütenblätter für Lötdrähte mit M4-Schrauben und Muttern befestigt. Widerstände R11, R12 im selben Block - PEV-7,5 oder importiert mit einer Nennleistung von mindestens 5 Watt. Der Trimmerwiderstand R1 ist ein importiertes Analogon von SPZ-19.

Kondensatoren C1, C2 dieses Blocks sind Film K73-17. Oxidkondensatoren: C4 - Tantal K53-18; C5, C6 - TEARO SE-Serie; C7, C8 - K50-18; der Rest ist von JAMICON. Die Kondensatoren K50-18 können durch K50-37, KEA-I-10 aus bulgarischer Produktion oder Kondensatoren der Norm DIN41250, hergestellt in der DDR, ersetzt werden.

Der Konverter wird über ein dreiadriges Kabel mit dem Netz verbunden, wobei ein Erdleiter (PE) mit dem Gerätegehäuse, seinem Metallchassis und dem Magnetkreis des T1-Transformators verbunden ist.

Beim Einstellen des hergestellten Konverters wird zunächst die Versorgungsspannung an die DD1-DD3-Mikroschaltungen angelegt (siehe Abb. 1) und sichergestellt, dass an den Ausgängen des DD3.2-DD3.4 eine dreiphasige Impulsfolge anliegt Elemente. Der variable Widerstand R2 stellt die maximale Pulsfrequenz ein.

Anschließend wird die Versorgungsspannung (+12 V und -12 V) an den Operationsverstärker DA1 im Knoten A1 und an ähnliche Operationsverstärker in den Knoten A2 und A3 angelegt. Durch Beobachtung der Dreiecksimpulse an den Ausgängen des Operationsverstärkers mit einem Oszilloskop und unter Verwendung des Trimmwiderstands R1 (siehe Abb. 2) wird ihre maximale Symmetrie in Bezug auf den gemeinsamen Draht erreicht. Die Nichtidentität der Signalformen an den Ausgängen der drei Operationsverstärker kann beseitigt werden, indem die Kapazität des Kondensators C3 (siehe Abb. 1) und der entsprechenden Kondensatoren in den Knoten A2 und A3 innerhalb kleiner Grenzen ausgewählt wird.

Bei einer Abnahme der Frequenz des Hauptoszillators nehmen die Dreiecksimpulse aufgrund des Übergangs des Operationsverstärkers in den Begrenzungsmodus die Form eines Trapezes an, was jedoch den Betrieb des Wandlers in keiner Weise beeinträchtigt. da die Spannungsänderungsrate in den Intervallen zwischen den Schwellen gleich bleibt.

Bevor die Kollektoren der Transistoren VT5 und VT6 mit den Gate-Schaltungen der Feldeffekttransistoren VT7 und VT8 verbunden werden, ist es notwendig, die genannten Kollektoren vorübergehend über die in Fig. 3 gezeigte Widerstandsschaltung zu verbinden. 1, Oszilloskopeingang. Die Form der auf diese Weise beobachteten Impulse sollte invers sein, wie im untersten Oszillogramm in Abb. 6. Ggf. Dauer der Impulspause ändern, Widerstand R1 wählen. Seine deutliche Reduzierung kann erreicht werden, indem die Dioden VD2 und VDXNUMX (gleichzeitig!) durch Brücken ersetzt werden.

Nachdem Sie die Knoten A2 und A3 auf die gleiche Weise überprüft und angepasst und die temporären Verbindungen entfernt haben, können Sie Signale an die Gates der Feldeffekttransistoren anlegen, wie im Diagramm in Abb. 1, vergewissern Sie sich, dass die Form der Signale an den Buchsen der Buchse X1 der gewünschten entspricht und fahren Sie mit der praktischen Arbeit mit dem Konverter fort.

Autor: V. Kostitsyn, Bijsk, Altai-Territorium; Veröffentlichung: radioradar.net

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