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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Tre fasi da una. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Questo convertitore è stato sviluppato dall'autore per alimentare un motore elettrico trifase a bassa potenza nell'unità disco di un registratore di suoni meccanico. Fornisce tre velocità fisse del disco: 33 1/3, 45 e 78 giri al minuto. Con piccole modifiche, il convertitore può essere utilizzato per alimentare motori elettrici asincroni trifase e bifase con potenza fino a 1000 W, sia a velocità costante che variabile. La regolazione della velocità di rotazione dei motori elettrici asincroni è possibile solo modificando la frequenza della tensione di alimentazione. Ma al diminuire della frequenza è necessario ridurre proporzionalmente la tensione di alimentazione per evitare il surriscaldamento degli avvolgimenti e, viceversa, all'aumentare della frequenza, aumentare la tensione per mantenere la potenza sull'albero. Il dispositivo [1] utilizza un autotrasformatore regolabile (LATR), che modifica la tensione da cui dipende l'ampiezza degli impulsi rettangolari di una determinata frequenza forniti agli avvolgimenti del motore. Nel dispositivo [2], l'ampiezza di questi impulsi rimane costante, ma il loro ciclo di lavoro cambia, il che porta anche al risultato desiderato. Lo svantaggio del primo dispositivo è un autotrasformatore ingombrante e il secondo è un circuito eccessivamente complesso. Nel convertitore della tensione di rete monofase in quella trifase fornita al motore, che viene portato all'attenzione dei lettori, queste carenze vengono eliminate. Contiene un raddrizzatore controllato da un triac e una semplice parte digitale che produce tre sequenze di impulsi rettangolari simmetrici sfasati tra loro di 120о. Lo schema del dispositivo è mostrato in Fig. 1.
Un raddrizzatore regolabile è essenzialmente un normale regolatore triac che opera su un ponte raddrizzatore a diodi con un condensatore che livella la tensione raddrizzata. È costituito da un triac di potenza VS2, un dinistor simmetrico VS1 con una tensione di soglia di 32 V, condensatori C2, C4, C6, C8. L'interruttore SA1.2 seleziona uno dei tre resistori R7-R9, formando un circuito di sfasamento con il condensatore C2 che ritarda il momento di apertura del triac rispetto all'inizio di ciascun semiciclo. È difficile calcolare con precisione la resistenza di questi resistori, quindi sono stati selezionati sperimentalmente durante il processo di installazione del convertitore. La tensione a cui vengono caricati i condensatori C4 e C6 dipende dal ritardo di apertura del triac. Questa tensione alimenta potenti interruttori sui transistor ad effetto di campo VT1-VT6, che generano una tensione di uscita trifase. Il circuito smorzatore C8R11 riduce il rumore di commutazione. E per evitare che le interferenze penetrino nella rete di alimentazione, il convertitore è collegato ad esso tramite un filtro Z1 DL-6DX1. È costituito da un induttore a due avvolgimenti, diversi condensatori e un resistore attraverso il quale i condensatori vengono scaricati dopo che il dispositivo è stato disconnesso dalla rete. Per il corretto funzionamento del filtro, il suo alloggiamento deve essere collegato a terra, collegato al terzo contatto della presa di corrente. Il resistore R6 previene danni agli elementi del raddrizzatore quando è collegato alla rete. Il fatto è che in questo momento i condensatori C4 e C6 non sono ancora carichi. L'impulso della loro corrente di carica, se la sua ampiezza non viene in alcun modo limitata, può danneggiare sia i diodi del ponte raddrizzatore VD1 che il triac VS2. Il resistore R6 limita l'ampiezza di questo impulso a circa 40 A, consentito per un ponte a diodi e un triac. Naturalmente, per limitare la corrente, era possibile utilizzare un termistore con un grande TCR negativo, ma non erano in vendita termistori adatti, sebbene siano disponibili nei cataloghi dei produttori. Pertanto, come R6 è stato utilizzato il resistore a filo avvolto C5-35V-7,5 W (PEV-7,5). Non dovresti sostituirlo con un resistore a filo avvolto importato. Ad esempio, un resistore Uni-Ohm con una resistenza di 5 Ohm e una potenza di 5 W si brucia istantaneamente quando il dispositivo è collegato alla rete. Lo smontaggio di questo resistore ha evidenziato la presenza di un corto pezzo di filo estremamente sottile ad alta resistenza avvolto attorno a un telaio in ceramica delle dimensioni di un resistore MLT-0,5 in grado di sopportare una corrente non superiore a 2...3 A. Dissipazione di corrente costante una potenza pari a quella nominale è assicurata da una buona asportazione del calore del filo attraverso il guscio ceramico esterno del resistore e il suo riempitivo. Ma un tale resistore non può sopportare più volte un sovraccarico a breve termine. Il resistore R2 è necessario per il corretto funzionamento del triac VS2. Come sapete, affinché un triac si chiuda, la differenza di potenziale tra i suoi elettrodi 1 e 2 deve diventare zero. Ciò tuttavia non accade quando il triac viene fatto funzionare su un ponte raddrizzatore con un condensatore di livellamento di grande capacità. Questo effetto viene eliminato dal resistore R2. La sua resistenza può trovarsi in un ampio intervallo, ma se il suo valore è troppo alto, il triac smette di chiudersi alla fine di ogni semiciclo. La parte digitale del dispositivo è costituita da un oscillatore principale sul chip DA1, un distributore di impulsi sul contatore Johnson DD1, un generatore di sequenze di impulsi trifase sugli elementi 3OR del chip DD2, tre driver a semiponte DA3-DA5 e sei interruttori sui transistor ad effetto di campo VT1-VT6, formando un ponte trifase. La frequenza degli impulsi generati dal chip XR2206CP (DA1) è determinata da una semplice relazione F = 1/(R·C1), dove R è la somma della resistenza di un resistore costante (uno tra R3-R5, selezionato dall'interruttore SA1.1, accoppiato con SA1.2) e la resistenza introdotta del resistore variabile R1. Si prega di notare che questa frequenza deve essere sei volte la frequenza della tensione di uscita trifase. In un registratore per la registrazione del suono meccanica, il disco deve avere tre velocità di rotazione fisse: 78, 45 e 33 1/3 giri al minuto, e per questo, tenendo conto del rapporto di trasmissione del meccanismo, il suo motore deve essere alimentato con alimentazione trifase tensione con frequenza rispettivamente di 18,52, 10,68 e 7,917 Hz La frequenza dell'oscillatore principale del convertitore dovrebbe essere sei volte superiore a questi valori: 111,2, 64,1 e 47,5 Hz. È per queste frequenze che il diagramma mostra i valori dei resistori R3-R5 (della serie E96 standard). Si tiene conto del fatto che in serie con essi è collegato un resistore variabile R1, la cui resistenza nella posizione centrale è 3,4 kOhm. Con il suo aiuto, la velocità di rotazione del disco viene determinata con precisione utilizzando segni stroboscopici sul bordo. I diodi VD3-VD5 insieme ai condensatori C10-C12 formano circuiti di bootstrap per alimentare i driver dei transistor ad effetto di campo chiave "superiori" del ponte trifase e i resistori R12-R17 limitano la corrente impulsiva delle porte dei transistor VT1- VT6. Il fatto è che i potenti transistor ad effetto di campo hanno una capacità di ingresso pari a migliaia di picofarad. Per evitare una corrente di ricarica molto elevata di questa capacità, vengono utilizzati i resistori menzionati. Per limitare efficacemente la corrente, la resistenza di questi resistori dovrebbe essere la più alta possibile, ma un aumento eccessivo ritarda i processi di commutazione dei transistor, il che porta a uno spreco di energia sprecata per riscaldarli. La potenza che il convertitore può fornire al carico è determinata dalla potenza del raddrizzatore e dalla qualità della rimozione del calore dai transistor VT1-VT6. Nel progetto descritto è stato utilizzato un dissipatore di calore del processore Pentium, in grado di dissipare circa 30 W di potenza durante il soffiaggio. Ciò significa che è possibile trasferire al carico fino a 1000 W di potenza. Selezionando i valori degli elementi da cui dipende la frequenza dell'oscillatore principale, la frequenza della tensione generata può essere modificata entro ampi limiti, limitati solo dalle capacità del motore alimentato. Inoltre, per ciascun valore di frequenza è necessario impostare la tensione di alimentazione ottimale del motore selezionando una resistenza nel circuito di sfasamento del regolatore triac di resistenza tale che il motore funzioni senza surriscaldarsi. L'aspetto del convertitore assemblato è mostrato in Fig. 2. Poiché gli elementi del convertitore sono collegati galvanicamente a una rete da 230 V, quando si lavora con esso è necessario osservare le misure di sicurezza elettrica, che possono essere lette in [3].
In assenza del microcircuito generatore di funzioni XR2206CP, l'oscillatore principale può essere costruito secondo un circuito standard utilizzando il timer integrato NE555 o il suo analogo domestico KR1006VI1. Invece del chip CD4075BE, puoi installare K561LE10 (tre elementi 3OR-NOT). Sfortunatamente, non esiste un analogo domestico del driver IR2111. Utilizzando il principio descritto, non è difficile costruire non solo un convertitore trifase, ma anche bifase. È sufficiente modificare il circuito del generatore di sequenze di impulsi secondo la Fig. 3. In questo caso non vengono utilizzati l'elemento chip DD2.3, il chip DA5, i transistor VT5 e VT6 e i relativi componenti.
È conveniente selezionare i resistori R7-R9 in un regolatore triac collegando un amperometro CC al circuito di carico del raddrizzatore regolabile. La corrente consumata dal raddrizzatore a qualsiasi velocità dell'albero motore non deve differire di oltre il 10% dal suo valore alla frequenza nominale e alla modalità operativa di tensione del motore. Letteratura
Autore: V. Hitsenko
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