Контроллер запуска асинхронного двигателя

Программируемый контроллер включения и выключения 3-фазного двигателя

Программируемый контроллер 3-фазного двигателя, который автоматически включает / выключает, может быть выполнен с помощью программируемого реле времени. В этом случае можно запрограммировать максимум восьмикратную продолжительность. Система имеет два программируемых реле времени для установки времени пуска и останова двигателя и две цепи управления, которые связаны с переключателями пуска и останова стартера 3-фазного двигателя. Блок-схема системы приведена на рис. 1. Рис. 1: Блок-схема программируемого контроллера 3-фазного двигателя.

Предположим, что одинаковые значения времени установлены на обоих переключателях времени. Таким образом, если время начала, скажем, 8 часов утра запрограммировано для режима таймера 1 ВКЛ, то 8,01 утра будет запрограммировано для режима выключения таймера 1 в переключателе времени запуска. И, если время остановки, скажем, 9 часов утра, запрограммировано для режима включения таймера 2, то 9,01 утра будет запрограммировано для режима выключения таймера 2 в переключателе времени остановки. Когда время достигает 8 часов утра, переключатель времени запуска подключает первичную обмотку трансформатора X1 к 230 В переменного тока. Выход источника питания подключается к выводу 4 сброса IC1. R4 и C3 действуют как самозапускающиеся компоненты. Выход моностабильности на выводе 3 становится высоким в течение периода, равного 1,1 × R5 × C4, что почти равно пяти секундам.

Схема 3-фазного двигателя с программируемым контроллером

Рис. 2: Принципиальная схема программируемого контроллера 3-фазного двигателя. Поскольку на контакте 3 IC1 высокий уровень, реле RL1 получает питание в течение пяти секунд, что, в свою очередь, замыкает пусковой выключатель, расширяя трехфазное питание двигателя. Это практически аналогично физическому нажатию пускового выключателя 3-фазного пускателя двигателя в течение пяти секунд. Когда время достигает 9 часов утра, второй временной выключатель (выключатель останова) подает 230 В переменного тока на первичную обмотку трансформатора X2. Опять же, благодаря использованию двухполупериодного выпрямителя и схемы фильтра, 12 В постоянного тока подается на вторую моностабильную цепь, имеющую реле RL2. Нормально-замкнутая (N / C) клемма реле соединена последовательно с выключателем стартера 3-фазного двигателя. Итак, реле разрывает цепь, чтобы остановить двигатель. Это пример одной продолжительности времени с 8 утра до 9 утра. Таким образом, для включения и выключения трехфазного электродвигателя можно запрограммировать максимум восемь временных интервалов. Предусмотрена настройка дней недели для работы контроллера. Например, он может работать с понедельника по пятницу, с понедельника по субботу, все семь дней недели или только в определенный день недели. Эта система может найти множество применений, включая включение водяного насоса в многоэтажном коммерческом здании, чтобы заполнять верхние резервуары только в течение пяти или шести дней в неделю. Это также может оказаться полезным для фермеров, промышленных предприятий или железнодорожных станций, где используются 3-фазные двигатели.

Схема работы

Две идентичные цепи электропитания построены вокруг трансформаторов X1 и X2 со связанными компонентами, как показано на рис. 2. Устройство обеспечивает 12 В постоянного тока для двух цепей управления, построенных вокруг двух таймеров 555 IC1 и IC2, которые настроены в моностабильном режиме. Два таймера, используемые в этой системе, изготовлены Frontier, модель TM-619-2. Они работают на 230 В переменного тока при 50 Гц. Каждый переключатель имеет встроенное одиночное переключающее реле с номинальным сопротивлением 16А. Имеет ЖК-дисплей с помощью кнопок, таких как CLOCK, TIMER, DAY, HOUR, MIN и MANUAL, как показано на рис. 3. С помощью этих кнопок устанавливаются часы реального времени и программируются различные временные интервалы. Реле времени – это программируемое цифровое устройство, которое имеет цифровые часы реального времени и может программировать в течение максимум восьми временных интервалов. Продолжительность может быть для определенного дня, альтернативных дней, с понедельника по пятницу, с понедельника по субботу или с понедельника по воскресенье. Рис. 3: Передняя часть реле времени.

Удерживая кнопку часов, реальное время задается с помощью кнопок HOUR, MIN и DAY, а различные длительности программируются с помощью кнопок TIMER, HOUR, MIN и DAY.

Есть три режима, а именно: ВКЛ, АВТО и ВЫКЛ, написанные чуть ниже дисплея. По истечении времени программирования черный горизонтальный отрезок линии сохраняется в режиме AUTO из режима OFF нажатием кнопки MANUAL. Реле времени обеспечивает пять внешних выводов, пронумерованных от 1 до 5, как показано на рис. 4. На контакты 1 и 2 разъемов CON1 и CON2 для переключателей пуска и останова подается 230 В переменного тока, причем контакт 1 является нейтральным.

Токоведущие контакты 2 соединяются проводом с контактами 3, а выходное напряжение снимается с контактов 1 и 5. Имеется положение ячейки кнопки. CR2032 для хранения часов и запрограммированных времен. Это означает, что даже если 230 В переменного тока отключено, часы и запрограммированное время не нарушаются (при сбое в сети) в течение 60–90 дней. При наличии сетевого питания элемент заряжается непрерывно. Схема управления имеет два моностабильных мультивибратора с выдержкой времени в пять секунд.

Переключатель времени запуска 1 подключен к первому моностабильному мультивибратору, построенному вокруг IC1, как показано на рисунке 2. Часы реального времени переключателя времени 1 устанавливаются путем нажатия и удерживания кнопки CLOCK и регулировки времени с помощью кнопок HOUR, MIN и DAY. Если в еженедельном режиме необходимо запрограммировать длительность в первый раз с 8:00 до 9:00, то в 8:00 запрограммирован режим 1 ВКЛ, а в первый раз запрограммировано 8:01 в режиме 1 ВЫКЛ.

Двигатель отключается с помощью второй цепи мультивибратора, как показано на рис. 2, в которой N / C и общие клеммы реле RL2 соединены последовательно с выключателем стартера. Часы реального времени устанавливаются нажатием и удерживанием кнопки CLOCK и настройкой времени с помощью кнопок HOUR, MIN и DAY. Время выключения, то есть 9 утра, запрограммировано в режиме 1 Вкл. С еженедельным выбором дня нажатием кнопки TIMER. Снова, нажав кнопку TIMER, 9,01 AM устанавливается в режим 1 ВЫКЛ с еженедельным выбором дня во втором таймере. Когда достигается время 9 AM, второй временной выключатель подает 230 В переменного тока через первичную обмотку понижающего трансформатора X2, а второй двухполупериодный выпрямитель выдает 12 В постоянного тока. Это напряжение поступает на вторую моностабильную схему мультивибратора, как показано на рис. 2.

Рис. 5 показывает фотографию типичного стартера для трехфазного электродвигателя вместе с внутренней сборкой стартера. Справа от фотографии показаны две кнопки; зеленая кнопка используется для запуска двигателя, а красная кнопка используется для его остановки. У этого также есть катушка реле. Когда пусковой переключатель кратковременно нажимается, ток течет через катушку, полоса реле тянется к железу катушки, и на двигатель подается трехфазное напряжение. Рис. 6: Печатная плата контроллера трехфазного электродвигателя. Рис. 7: Компонентная схема печатной платы.

Загрузите PDF-файлы для печатных плат и компонентов: нажмите здесь

Сборка и тестирование

Односторонняя печатная плата фактического размера программируемого контроллера 3-фазного двигателя показана на рис. 6, а расположение компонентов – на рис. 7. Примечание EFY. Сбросьте переключатель времени, если возникнут трудности с настройкой времени на переключателе времени.

Источник

Микроконтроллерная система управления асинхронным трехфазным двигателем

В настоящее время практически 60% всей вырабатываемой электроэнергии потребляется электродвигателями. Поэтому достаточно остро стоит задача экономии электроэнергии и уменьшения стоимости электродвигателей.

Трехфазные асинхронные двигатели считаются достаточно универсальными и наиболее дешевыми, но подключать их к однофазной сети и управлять частотой вращения достаточно сложно.

Рис. 1. Числоимпульсный метод управления асинхронным двигателем с частотой модуляции 10 кГц.

Заманчива перспектива увеличения номинальной частоты вращения двигателя в двое и более раз или использование малогабаритных двигателей, рассчитанных на частоту питающей сети 400. 1000 Гц и имеющихменьшую массу и стоимость. В данной радиолюбительской конструкции предпринята попытка решения проблемы.

Предлагаемая система управления работает от однофазной сети 220 В и позволяет плавно менять обороты двигателя и отображать частоту инвертора на двухразрядном цифровом индикаторе.

Дискретность изменения частоты инвертора составляет 1 Гц и регулируется в пределах от 1 до 99 Гц. В предлагаемой схеме используется числоимпульсный метод управления асинхронным двигателем с частотой модуляции 10 кГц (рис.1), позволяющий получать синусоидальный ток на обмотках двигателя.

Существует более перспективный, широтно-импульсный метод (ШИМ, PWM — англ.), использующий управление с обратными связями и без них, с частотами модуляции от 3 до 20 кГц и всевозможные методы коммутации, позволяющие увеличить выходное напряжение инвертора на 15.27% по сравнению с питающей сетью, т.е. до 354.390 В.

Принципиальная схема

Схема, показанная на рис.2, состоит из: управляющего устройства D2 (применен микроконтроллер PIC16F628-20/P, работающий на частоте 20 МГц), кнопок управления «Пуск» (SA1), «Стоп» (SA2), кнопок увеличения и уменьшения частоты SA3 и SA4 соответственно, двоично-семисегментного дешифратора D1, светодиодных матриц HG1 и HG2, узла торможения VT9, VT10, K1.

В силовой цепи используется трехфазный мостовой драйвер D4 IR2130 фирмы International Rectifier, имеющий три выхода для управления нижними ключами моста и три выхода для ключей с плавающим потенциалом управления.

Рис. 2. Принципиальная схема микроконтроллерного управления асинхронным трехфазным двигателем.

Рис. 2. Принципиальная схема микроконтроллерного управления асинхронным трехфазным двигателем (продолжение).

Данная микросхема имеет систему защиты по току, которая в случае перегрузки выключает все ключи, а также предотвращает одновременное открывание верхних и нижних транзисторов, тем самым предотвращает протекание сквозных токов. Для сброса защиты необходимо установить все единицы на входах HNx, LNx. В качестве силовых ключей применены МОП-транзисторы IRF740.

Цепь перегрузки состоит из датчика тока R10, делителя напряжения R7R9, позволяющего точно установить ток срабатывания защиты, и интегрирующей цепочки R6C3, которая предотвращает ложное срабатывание токовой защиты в моменты коммутаций. Напряжение срабатывания защиты составляет 0,5 В по входу ITRP (D4).

После срабатывания защиты на выходе FAULT (открытый коллектор) появляется лог.»0″, зажигается светодиод HL1 и закрываются все силовые ключи.

Для более быстрой разрядки емкостей затворов силовых транзисторов можно установить параллельно резисторам, включенным в цепь затвора, диоды в обратном направлении. Двигатель необходимо включить по схеме звезды.

Источник питания состоит из мощных диодов VD11-VD14, токоограничительного резистора R20, фильтрующей емкости C10, емкости C11, предотвращающей всплески, которые возникают при коммутациях на паразитных индуктивностях схемы, а также маломощного трансформатора T1, стабилизатора напряжения 15 В D5 для питания схемы драйвера, стабилизатора напряжения 5 В D3 для питания микроконтроллера и схемы индикации.

При использовании более мощного двигателя вместо транзисторов IRF740 можно использовать IGBT-транзисторы типов IRGBC20KD2-S, IRGBC30KD2-S, при этом диоды VD7-VD10, VD15, VD16 следует выпаять. Конденсатор C11 типа К78-2 на напряжение 600. 1000 В. Вместо VD1-VD6 желательно применить сверхбыстрые диоды типа 10DF6, а емкости С15-С17 уменьшить до 2,2. 4,7 мкФ, которые должны быть рассчитаны на напряжение 50 В. Трансформатор T1 мощностью 0,5.2 Вт от калькулятора с перемотанной вторичной обмоткой. Обмотка намотана проводом 00,2 и должна выдавать 19.20 В.

Печатная плата и прошивка МК

Печатная плата (рис.3) выполнена из одностороннего стеклотекстолита, для того чтобы можно было воспользоваться утюго-лазерной технологией изготовления. Светодиод HL1, матрицы HG1, HG2, кнопки SA1-SA4 установлены со стороны дорожек.

Рис. 3. Печатная плата.

HEX-формат программы приведен в таблице. В момент записи в нулевую ячейку ОЗУ необходимо поместить шестнадцатеричное число от 1 до 63, начальная частота инвертора.

Коды для прошивки в текстовом формате: Скачать

Программа выполнена таким образом, что двигатель стартует с плавным набором скорости от 0 до установленной частоты примерно за 2 с (эта константа находится в ячейках 0207 и 0158 таблицы). Если нужно увеличить скорость нарастания в два раза, то вместо кодов 3005 необходимо записать 300A.

С.М. Абрамов, г. Оренбург, Россия. Электрик-2004-08.

1. Козаченко В. Основные тенденции развития встроенных систем управления двигателями и требования к микроконтроллерам//СЫр№ш -1999. — №1.
2. Обухов Д, Стенин С., Струнин Д, Фрадкин А. — Модуль управления электроприводом на микроконтроллере PIC16C62 и драйвере IR2131//ChipNews. — 1999. -№6.

Источник

Отечественный контроллер для асинхронных тяговых моторов

Проект, о котором я говорил, прошел первое испытание. Пока все без корпуса и силовая часть с другого проекта, но главное — заработали «мозги» контроллера с адаптивным векторным контролем. Контроллер умеет сам подстраиваться под конкретный мотор. Силовая часть может быть любая — от относительно слабой на полевиках, до 300-400кВт на IGBT модулях!
По мере поступления информации, буду публиковать в этой теме.
Моторчик на видео — «Славянка» 2П=4 80й габарит на 36В фазных.

Вчера разговаривал с разработчиком по поводу лайт версии — самого дешевого варианта начального уровня. А именно — это будет типа ополовиненного варианта на 65В 300-400А. Получим 9-10кВт в номинале и до 25кВт в разгоне. Вместе с мотором «Славянка» 100го габарита 2П=4 цена комплекта будет менее 2000$ и возможно ближе к 1000$.
основу цены контроллера составляет силовой блок. в нем в настоящий момент 72 ключа по 100 руб (мел.опт) и комплект конденсаторов (с ними как раз пока определенности нет) можно поставить электролиты от epcos они нами проверены, очень надежны, но при токах в 600 а цена на сборку получается от 12 тыс руб… плюс снаберы. короче только «сила» более 20 т.р. плюс шины, радиатор… Себестоимость мозга менее 200 у.е включая энкодер. В настоящий момент ищу вариант бюджетной замены epcos у . Есть идеи, но они требуют проверки, будет печально если в машине под нагрузкой кондюки начнут стрелять… Схемы мозгов в общем доступе не будет (прошу извинить и понять) .

Режим обучения- это первоначальная функция, необходимая при «встрече» контроллера и мотора. Нужна каждый раз при смене типа двигателя. ( в этом режиме контроллер определяет все необходимые параметры для работы с данным двигателем, необходим внешний девайс)

обсуждение

добрый день! как успехи с контроллером, будут ли варианты для продажи

Последнее сообщение от разработчиков было ещё в 2015г:
Ответ от разработчика:
Надеялись, что забыли! 😀 С контроллером ситуация неоднозначная! С одной стороны он подготовлен к мелкосерийному выпуску, с другой принято решение пока его попридержать. Причин этому решению несколько, но главная — экономика! Имеет смысл стартовать если есть заказчик на мало мальскую партию, причем поднадзорную! Что бы можно было вычищать эксплуатационные баги и при этом в трубу не вылететь. С другой стороны навалилась куча коммерческих заказов. Все вдруг вспомнили про необходимость импортозамещения. Под этим соусом сделали версию контроллера на мопах. Может она теперь перегонит своего старшего брата… 🙂 Но пока все для внутреннего использования. Просьба особо не пинать за обрушенные ожидания… К сожалению мы все сильно зависим от окружающих обстоятельств.

Любая электрохрень в сравнении даже с откровенно китаяйцуевыми двухтактниками проигрывает во всем. Масса,удельная мощность,эксплуатационные характеристики,и конечно же-ЦЕНА.
Если даже брать промышленно серийное тесло,то при ее стоимости от $70000,
все $45000 приходятся именно на акб. Остаются $25000,за которые можно взять более чем приличный двс автомобиль. При этом же,на $45000 можно накупить до 45000/0,6=75000. литров топлива. при среднем расходе в 7,5л/100км,это же (75000/7,5)*100=1000000 км…МИЛЛИОН километров пробега.
Этого хватит в среднем,не менее, чем на 50,а то и на все 100 лет беззаботной езды с ветерком.

За 25тыс. приличный бензиновый автомобиль, класса Теслы не купишь. Ближайший аналог стоит 45тыс. Человек, ездящий на электромобиле не заморачивается на количестве пройденных километров. Ведь они идут практически даром. Я, например, в год выезжаю по 50тыс.км. Мне Тесла окупится за 10 лет. Это её гарантийный период. ГАРАНТИЙНЫЙ, господа. За такую гарантию Ройл-ройз берёт по 100тыс. зелёными!

И вообще, Мазертти и Порш покупают не для экономии! 😀 Возьмите машины, которые берут именно для экономии. Например, Ниссан Лиф за 12тыс.$. Каждый 100км на нём стоят 1$. Это и электроэнергия и амортизация аккумуляторов. На бензине 100км. стоят не менее 7$. 6$ чистой экономии каждые 100км, господа. ЧИСТОЙ ЭКОНОМИИ, во всех смыслах этой фразы! Итого Лиф окупается за 3-4 года.

здравствуйте как обстоит дела с контроллером на ассинхроник ,он есть в продаже ,спасибо за ответ.

Источник