फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स को अपने हाथों से बनाना काफी मुश्किल है, क्योंकि आपको पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और सेमीकंडक्टर तकनीक से बहुत अच्छी तरह वाकिफ होना चाहिए। लेकिन इससे पहले कि आप इस उपकरण को डिजाइन करने के बारे में सोचें, आपको यह पता लगाना होगा कि उनका उपयोग किन उद्देश्यों के लिए किया जाता है। आपको यह भी जानना होगा कि इन इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के मुख्य घटक क्या हैं।
आवृत्ति कनवर्टर क्या है?
हर कोई जानता है कि नेटवर्क में प्रत्यावर्ती धारा होती है, और इसकी एक निश्चित आवृत्ति होती है। रूस में, मानक 50 हर्ट्ज है। कुछ पश्चिमी देशों में, थोड़ा अलग मानक 60 हर्ट्ज़ है। कई उपकरणों का संचालन वर्तमान की आवृत्ति पर निर्भर करता है। कन्वर्टर्स का उपयोग एसिंक्रोनस मोटर्स को पावर देने के लिए किया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक साधनों का उपयोग करने के कई कारण हैं। उदाहरण के लिए, उद्योग में, उनके उपयोग के बाद से, इनवर्टर व्यापक हो गए हैंआपको विशाल तंत्र से छुटकारा पाने की अनुमति देता है।
अधिक विस्तार से, आप एक प्रकार के कार गियरबॉक्स पर आधारित गियरबॉक्स का उपयोग करके कन्वेयर पर बेल्ट के रोटेशन की गति को बदल सकते हैं। इसके अलावा, यह या तो यांत्रिक (कई गियर का उपयोग करके) या सीवीटी हो सकता है। लेकिन मोटर को खिलाने वाले करंट के मापदंडों को बदलना ज्यादा प्रभावी है। वेरिएबल रेसिस्टर को घुमाने से कन्वेयर की रोटेशन स्पीड बदल जाती है। इसके अलावा, आवृत्ति को एक विस्तृत श्रृंखला में बदला जा सकता है।
फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स में और कौन-सी सुविधाएँ हैं?
इसके अलावा, इन्वर्टर सेटिंग्स इलेक्ट्रिक मोटर को कई सेकंड में धीरे-धीरे गति प्राप्त करने की अनुमति देती हैं। आवृत्ति कनवर्टर फ़ंक्शन प्रोग्रामिंग के माध्यम से उपयोगकर्ता द्वारा समय निर्धारित किया जाता है। इसी तरह, आप इंजन के आर्मेचर को रोकने के समय के साथ कर सकते हैं। यह ड्राइव पर लोड को कम करता है, जो सीधे इसके संसाधन को प्रभावित करता है।
इसके अलावा, छोटे व्यवसायों के लिए जो खुद को तीन-चरण नेटवर्क प्रदान करने की क्षमता नहीं रखते हैं, लेकिन इसकी आवश्यकता है, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का उपयोग एक सच्ची रामबाण दवा है। ऐसे उपकरणों के कई मॉडल हैं जो एकल-चरण वैकल्पिक वर्तमान नेटवर्क से जुड़े हैं, और वे आउटपुट पर तीन का उत्पादन करते हैं। इसलिए, इलेक्ट्रिक मोटर को नियमित आउटलेट में प्लग करना संभव है। और इस मामले में, यह शक्ति नहीं खोएगा, इसका कार्य सही होगा।
कन्वर्टर्स के पावर घटक
सभी फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स शक्तिशाली IGBT या MOSFET ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं। वे इस प्रकार के काम के लिए आदर्श हैं। वे अलग-अलग मॉड्यूल में लगे होते हैं। यह इंस्टॉलेशन विधि इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस के प्रदर्शन में सुधार कर सकती है। ये ट्रांजिस्टर मुख्य मोड में काम करते हैं, माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम का उपयोग करके नियंत्रण किया जाता है। तथ्य यह है कि सभी नियंत्रण कम-वर्तमान हैं, उच्च वोल्टेज स्विच करने की आवश्यकता नहीं है। इसलिए, इसे सरलतम माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।
IR2132 और IR2130 श्रृंखला की सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विशेष असेंबली। इनमें छह ड्राइवर होते हैं जो चाबियों को नियंत्रित करते हैं। तीन नीचे के लिए और तीन ऊपर के लिए उपयोग किए जाते हैं। यह असेंबली आपको आवृत्ति कनवर्टर के एक साधारण कैस्केड को लागू करने की अनुमति देती है। इसके अलावा, इसमें कई डिग्री की सुरक्षा है। उदाहरण के लिए, शॉर्ट सर्किट और ओवरलोड के खिलाफ। सभी तत्वों की अधिक विस्तृत विशेषताओं को मैनुअल में पाया जा सकता है। लेकिन सभी बिजली तत्वों में एक बड़ी खामी है - उत्पादों की उच्च लागत।
कनवर्टर का स्ट्रक्चरल डायग्राम
मोटर के लिए किसी भी फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर में तीन मुख्य ब्लॉक होते हैं - एक रेक्टिफायर, फिल्टर, एक इन्वर्टर। यह पता चला है कि एसी वोल्टेज को पहले डीसी में परिवर्तित किया जाता है, फिर फ़िल्टर किया जाता है। इन सबके बाद यह एक वेरिएबल में उल्टा हो जाता है। लेकिन एक तीसरा ब्लॉक है - इन्वर्टर का माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रण। और अधिक सटीक होने के लिए, शक्तिशाली IGBT ट्रांजिस्टर। यदि आपने कभी निपटा हैफ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स, तो आप जानते हैं कि फ्रंट पैनल पर उनके पास प्रोग्रामिंग के लिए कई बटन हैं।
इन्वर्टर का निर्देश मैनुअल आपको मार्गदर्शन करेगा कि सभी कार्यों को कैसे सेट किया जाए। यह एक बहुत ही जटिल मामला है, क्योंकि सरलतम डिवाइस में भी काफी सेटिंग्स हैं। इस तथ्य के अलावा कि इलेक्ट्रॉनिक उपकरण आपको मोटर आर्मेचर के रोटेशन की आवृत्ति को बदलने, त्वरण और मंदी के समय को समायोजित करने की अनुमति देता है, सुरक्षा के कई डिग्री भी हैं। उदाहरण के लिए, अतिप्रवाह। ऐसे उपकरण का उपयोग करने के मामले में, स्वचालित स्विच स्थापित करने की कोई आवश्यकता नहीं है।
रेक्टीफायर यूनिट
आवृत्ति कनवर्टर के उद्देश्य के आधार पर, विभिन्न रेक्टिफायर चरणों का उपयोग किया जाता है। और बिजली आपूर्ति विकल्प या तो तीन-चरण नेटवर्क से या एकल-चरण एक से हो सकता है। लेकिन इन्वर्टर के आउटपुट में, किसी भी मामले में, तीन-चरण वैकल्पिक वोल्टेज होता है। लेकिन करंट को नियंत्रित करने के लिए पहले इसे ठीक करना होगा। बात यह है कि चर को नियंत्रित करना काफी कठिन है - बड़े रिओस्टेट का उपयोग करना आवश्यक है, जो बहुत सुविधाजनक नहीं है। इसके अलावा, अब माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और स्वचालन का समय है, पुरानी तकनीकों का उपयोग करना न केवल अनुचित है, बल्कि बहुत लाभहीन भी है।
छह अर्धचालक डायोड से युक्त एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण का उपयोग तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा को सुधारने के लिए किया जाता है। उन्हें एक ब्रिज सर्किट में चालू किया जाता है, यह पता चलता है कि डायोड की प्रत्येक जोड़ी एक चरण को ठीक करने का काम करती है। रेक्टिफायर यूनिट के आउटपुट पर एक स्थिर वोल्टेज दिखाई देता है, इसकामान उसके बराबर है जो इनपुट में प्रवाहित होता है। इस स्तर पर, सभी परिवर्तन पूर्ण हो जाते हैं, इस ब्लॉक का कोई नियंत्रण नहीं किया जाता है। इस घटना में कि एकल-चरण नेटवर्क से बिजली की आपूर्ति की जाती है, एक डायोड से भी एक रेक्टिफायर चरण पर्याप्त होता है। लेकिन चार के ब्रिज सर्किट का उपयोग करना अधिक कुशल है।
फ़िल्टर बॉक्स
इस मॉड्यूल का उपयोग डीसी वोल्टेज फ़िल्टरिंग के लिए किया जाता है। ब्लॉक का सबसे सरल संस्करण सकारात्मक कंधे के अंतराल में शामिल एक प्रारंभ करनेवाला है। एक इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर ध्रुवों के बीच जुड़ा होता है। इसका एक कार्य है - चर घटक से छुटकारा पाने के लिए। बात यह है कि रेक्टिफायर पूरी तरह से लहरों से छुटकारा नहीं पा रहा है। एसी की थोड़ी मात्रा रहती है जो ऑपरेशन के दौरान महत्वपूर्ण शोर उत्पन्न कर सकती है।
फिल्टर ब्लॉक के संचालन के सिद्धांत पर विचार करने के लिए, तत्वों को बदलकर विश्लेषण करना आवश्यक है। प्रत्यक्ष वर्तमान परिस्थितियों में काम करते समय, इंडक्शन को प्रतिरोध से बदल दिया जाता है, संधारित्र को एक खुले सर्किट द्वारा बदल दिया जाता है। लेकिन जब प्रत्यावर्ती धारा द्वारा संचालित किया जाता है, तो समाई को प्रतिरोध से बदल दिया जाता है। इसलिए, संपूर्ण चर घटक गायब हो जाता है, क्योंकि इस मामले में शॉर्ट सर्किट होता है। इसे समझना काफी कठिन है, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की सैद्धांतिक नींव को समझना आवश्यक है। लेकिन इसके बिना 3 फेज फ्रिक्वेंसी कन्वर्टर नहीं बनाया जा सकता।
इन्वर्टर चरण
और यहाँ मज़ा शुरू होता है - शक्तिशाली IGBT ट्रांजिस्टर का उपयोग। वे एक माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम द्वारा नियंत्रित होते हैं, सेउनके कामकाज की गुणवत्ता पूरे आवृत्ति कनवर्टर के संचालन पर निर्भर करती है। इस तरह के वोल्टेज कनवर्टर सर्किट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। दरअसल, पावर ट्रांजिस्टर की मदद से किसी भी वोल्टेज को उल्टा किया जा सकता है। कुल मिलाकर, छह तत्वों का उपयोग सबसे सरल सर्किट में किया जाता है - प्रत्येक चरण के लिए दो। आवृत्ति कनवर्टर शून्य के संबंध में प्रत्येक चरण पर 220 वोल्ट का उत्पादन करता है।
रिवर्स वोल्टेज की घटना से छुटकारा पाने के लिए सेमीकंडक्टर डायोड का उपयोग करना आवश्यक है। वे पावर ट्रांजिस्टर के कलेक्टर और एमिटर के बीच जुड़े हुए हैं। प्रबंधन आधार के प्रवेश द्वार पर किया जाता है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, डू-इट-खुद फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स में इन्वर्टर कैस्केड में प्रत्येक चरण के लिए दो ट्रांजिस्टर होते हैं। उनके p-n जंक्शनों को क्रमानुसार चालू करें। चरण को प्रत्येक कंधे के मध्य बिंदु से हटा दिया जाता है। तैयार मॉड्यूल बिक्री के लिए उपलब्ध हैं, उनके पास प्रत्यक्ष वोल्टेज की आपूर्ति के लिए लीड हैं, साथ ही तीन-चरण वैकल्पिक को हटाने के लिए तीन संपर्क हैं। इसके अलावा, एक माइक्रोकंट्रोलर नियंत्रण प्रणाली को जोड़ने के लिए एक कनेक्टर है।
माइक्रोप्रोसेसर नियंत्रण
इनवर्टर द्वारा मोटर शाफ्ट की गति को बदलने के लिए उपयोग किया जाता है, वोल्टेज, जिसकी डिफ़ॉल्ट आवृत्ति 50 हर्ट्ज है, को एक विस्तृत श्रृंखला में आयाम में बदला जा सकता है। और अधिक विशेष रूप से, शून्य से उस आवृत्ति तक जो माइक्रोप्रोसेसर प्रदान कर सकता है। उत्तरार्द्ध के लिए मुख्य आवश्यकता कई उपकरणों को जोड़ने की क्षमता है। जब आपएक कनवर्टर डिज़ाइन करें, वोल्टेज, जिसकी आवृत्ति एक चर प्रतिरोध द्वारा बदल दी जाती है, को प्रोसेसर द्वारा नियंत्रित किया जाना चाहिए। इसे सावधानी से चुना गया है, इसमें पर्याप्त संख्या में I / O पोर्ट होने चाहिए।
आप एलसीडी डिस्प्ले को माइक्रोकंट्रोलर से जोड़कर सिस्टम को थोड़ा जटिल कर सकते हैं। इसमें उच्च रंग प्रतिपादन की आवश्यकता नहीं है, मोनोक्रोम पर्याप्त है, जैसा कि साधारण कैलकुलेटर में होता है। प्रोग्रामिंग के लिए बटन इनपुट-आउटपुट पोर्ट से भी जुड़े होते हैं। इस तरह आप एक साधारण फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर बना सकते हैं। सभी तत्वों की कीमत दो हजार रूबल से अधिक नहीं होगी। लेकिन 200-750 वाट की शक्ति वाले इन्वर्टर की लागत 6500 से 12000 रूबल तक होती है। यह सब निर्माता और डिवाइस की क्षमताओं पर निर्भर करता है।
डिवाइस केस
खुद करें फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स के पास एक विश्वसनीय आवास होना चाहिए। न केवल उपयोग में आसानी इस पर निर्भर करती है, बल्कि दक्षता भी। आधार एल्यूमीनियम से बना है। इस सामग्री का उपयोग करने का कारण उच्च गुणवत्ता वाले शीतलन की आवश्यकता है। ऑपरेशन के दौरान, IGBT मॉड्यूल बहुत गर्म हो जाता है, और सेमीकंडक्टर डायोड का तापमान भी बढ़ जाता है। और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आपके पास 380 या 220 वोल्ट आवृत्ति कनवर्टर है या नहीं।
बाकी शरीर प्लास्टिक का बना है। यह आवश्यक है कि सभी शक्ति तत्वों को इसके द्वारा छिपाया जाए, ताकि ऑपरेशन के दौरान हाई-वोल्टेज टर्मिनलों के साथ कोई आकस्मिक संपर्क न हो। आगे के हिस्से में एलसीडी डिस्प्ले और बटन के लिए एक होल देना जरूरी है। अलग से, मेंएक सुविधाजनक स्थान, एक चर रोकनेवाला स्थापित है। माइक्रोकंट्रोलर की प्रोग्रामिंग करते समय, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि यह प्रतिरोध आउटपुट करंट की आवृत्ति को बदल देता है।
सिस्टम तत्वों का हीट एक्सचेंज
ऊष्मा अपव्यय पर विशेष ध्यान देना चाहिए। जितना अधिक शक्तिशाली उपकरण विकसित किया जा रहा है, शीतलन प्रणाली उतनी ही अधिक विश्वसनीय होनी चाहिए। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, आधार एल्यूमीनियम से बना होना चाहिए। वोल्टेज कनवर्टर सर्किट को ओवरहीटिंग से सुरक्षा प्रदान करनी चाहिए। ऐसा करने के लिए, आवास में एक छेद ड्रिल करना आवश्यक है, इसमें एक तापमान संवेदक लगाया जाता है। इससे सिग्नल एक मैचिंग डिवाइस के जरिए माइक्रोकंट्रोलर को फीड किया जाता है। यदि अधिकतम तापमान पार हो गया है, तो लोड काट दिया जाना चाहिए। इसलिए, पावर ट्रांजिस्टर मॉड्यूल बंद हो जाता है।
ऊष्मा अपव्यय में सुधार के लिए पंखे का उपयोग करना चाहिए। उनका स्थान चुना जाना चाहिए ताकि हवा का प्रवाह मामले के रेडिएटर पंखों को ठंडा कर दे। शीतलन प्रणाली की दक्षता बढ़ाने के लिए, आपको थर्मल पेस्ट का उपयोग करना चाहिए। डिवाइस को चालू करते समय पंखे चालू करना अधिक उचित है। लेकिन तापमान सेंसर से सिग्नल का उपयोग करके नियंत्रक को प्रोग्राम करना भी संभव है। जब तापमान उस तापमान के आधे तक पहुंच जाता है जिस पर उपकरण का आपातकालीन शटडाउन होता है, पंखे चालू हो जाते हैं।
सर्किट बोर्ड
सर्किट बोर्ड के रूप में, तैयार विकल्पों का उपयोग करना सबसे अच्छा है। बिक्री पर विभिन्न आकारों के बोर्ड होते हैं जिनके चारों ओर छेद होते हैंछोटे टिन किए गए संपर्क। उन्हें बोलचाल की भाषा में "मछली" कहा जाता है। विचार करने योग्य एकमात्र चीज प्रोसेसर और माइक्रोक्रिस्किट को बदलने की संभावना है। ऐसा करने के लिए, आपको उन कनेक्टरों का उपयोग करने की आवश्यकता है जो बोर्ड को मिलाप करते हैं। स्वयं करें फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स तत्वों के त्वरित प्रतिस्थापन की अपेक्षा के साथ सर्वोत्तम रूप से बनाए जाते हैं। IC या कंट्रोलर को इस सॉकेट में प्लग किया जाता है, जैसे सॉकेट में प्लग।
निष्कर्ष
आप अपना फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर भी बना सकते हैं। एनालॉग्स की कीमत, जैसा कि हमने पाया, बहुत अधिक है। हालांकि, निश्चित रूप से, उनके पास अधिक अवसर हैं। लेकिन वास्तव में, यदि आप करीब से देखते हैं, तो यह पता चलता है कि वास्तव में पांच से अधिक कार्यों का उपयोग नहीं किया जाता है। जब ड्राइव चल रहा हो, तो घूर्णन गति को बदलना आवश्यक है, साथ ही त्वरण और मंदी के समय को समायोजित करना आवश्यक है। थोड़ा कम अक्सर, रिवर्स फ़ंक्शन और अधिकतम स्वीकार्य वर्तमान परिवर्तन का उपयोग किया जाता है।
