Электропитание
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Преобразователь однофазного сетевого напряжения в трехфазное частотой 50 - 400 ГцРаспечатать: Преобразователь однофазного сетевого напряжения в трехфазное частотой 50 - 400 Гц

Преобразователь однофазного сетевого напряжения в трехфазное частотой 50 - 400 Гц



Этот преобразователь предназначен для питания от бытовой электросети трехфазных асинхронных электродвигателей мощностью до 1000 Вт на 36 и 42 В при номинальной частоте до 400 Гц. Такие двигатели обычно применяют в промышленном переносном электроинструменте.

Отличительные особенности данного устройства — относительно небольшие габариты и возможность подключения двигателей с разной номинальной частотой, а также изменения в некоторых пределах частоты вращения вала двигателя путем регулировки частоты питающего напряжения. При соответствующей замене трансформатора и других элементов силовых узлов преобразователь можно приспособить для питания двигателей с иным номинальным напряжением и большей мощности.

Рис. 1

Схема преобразователя показана на рис. 1. На логических элементах DD1.1, DD1.2, DD1.4 собран мультивибратор, частоту колебаний которого можно изменять переменным резистором R2 в пределах 150... 1200 Гц. Частота трехфазной импульсной последовательности, формируемой узлом на микросхемах DD2, DD3 и элементе DD1.3, и выходного трехфазного напряжения получается в три раза меньше — 50...400 Гц. Для перехода к другому частотному интервалу придется изменить емкость конденсатора С1.
К выходам элементов DD3.2—DD3.4 подключены узлы А1—A3. формирующие напряжение фаз А, В и С, подаваемое на электродвигатель через разъем Х1. Поскольку эти узлы совершенно одинаковы, рассмотрим схему лишь одного из них — А1. Его работу поясняют имеющиеся на рис. 1 осциллограммы сигналов в характерных точках.
На ОУ DA1 собран интегратор, преобразующий прямоугольные импульсы в напряжение симметричной пилообразной формы. Транзисторы VT1, VT3, VT5, VT8 открыты, когда напряжение на выходе ОУ выше Unop1- На выходе формирователя напряжение в этом состоянии близко к -20 В. Когда выходное напряжение ОУ ниже Uпор.2, открыты транзисторы VT2, VT4, VT6, VT7 и напряжение на выходе формирователя становится равным +20 В.
При промежуточных (между Uпop.1, и Uпор2) значениях напряжения на выходе ОУ все транзисторы формирователя закрыты и фазный провод А отключен от источников напряжения +20 В и -20 В. Поскольку между закрыванием одной группы транзисторов и открыванием другой обязательно проходит некоторое время, обусловленное разностью порогов и скоростью изменения напряжения на выходе интегратора, одновременное открывание всех транзисторов с протеканием через них "сквозного" тока исключено.

Рис. 2


Схема блока питания преобразователя изображена на рис. 2. В нем установлен трансформатор Т1 габаритной мощностью 800 ВА. Это позволяет питать от преобразователя такие трехфазные электроинструменты на номинальную частоту 200 Гц, как дрель ИЭ-1025А, гайковерт ИЭ-3601Б, шлиф-машина ИЭ-2004Б и др. Обмотка II этого трансформатора напряжением 30 В рассчитана на ток 20 А, а обмотка III напряжением 36 В — на ток 0,5...0,8 А. Если обмотки III у выбранного трансформатора нет, переменное напряжение 36 В можно получить от отдельного маломощного трансформатора.
К обмотке II трансформатора Т1 подключен управляемый выпрямитель на диодах VD4, VD5 и оптодинисторах U1, U2. С помощью узла на транзисторе VT3 включение выходных напряжений +20 В и -20 В, питающих мощные транзисторы преобразователя, задерживается на 1...2с относительно остальных выходных напряжений блока. Это сделано для того, чтобы формирование трехфазной последовательности импульсов успело принять стационарный характер, прежде чем заработают мощные узлы. Резистор R10 предназначен для ограничения пускового тока электродвигателя.
Остальные выходные напряжения получают от выпрямителя на диодном мосте VD2, работающего от обмотки III трансформатора Т1. Обратите внимание на стабилизатор напряжения питания цифровых микросхем. Нужные для этого 5 В образуются суммированием двух напряжений разной полярности, получаемых со стабилизаторов на транзисторах VT1 и VT2. Подстроечным резистором R1 регулируют эти напряжения, сохраняя их сумму неизменной. Это необходимо для достижения симметрии пилообразного напряжения, формируемого интеграторами узлов А1 — A3, относительно верхнего и нижнего порогов открывания транзисторов в этих узлах. Транзисторы VT1 и VT2 установлены на теплоотводах площадью не менее 30 см2 каждый.
Преобразователь собран в корпусе размерами 350x210x180 мм. Внутри корпуса находится шасси, на котором закреплены детали блока питания — трансформатор Т1, конденсаторы С7, С8 с шунтирующими их резисторами. Диоды VD3, VD4 и оптодинисторы U1, U2 установлены на общем ребристом теплоотводе размерами 110x80x30 мм.
Остальные детали блока питания смонтированы на плате из стеклотекстолита размерами 140x60 мм. На аналогичной плате размерами 140x110 мм находятся детали собственно преобразователя, за исключением мощных полевых транзисторов, вынесенных на отдельную плату таких же размеров. Каждый из этих транзисторов снабжен отдельным ребристым теплоотводом размерами 40x30x10 мм. Места теплового контакта транзисторов с теплоотводами промазаны теплопроводящей пастой.
На лицевой панели корпуса расположены выключатель SA1, держатели плавких вставок FU1 и FU2, регулятор частоты трехфазного напряжения — переменный резистор R2 (см. рис. 1) и разъем Х1 — стандартная розетка для подключения электроинструментов. Особенность этой розетки заключается в том, что вилку к ней можно подключить двумя способами, обеспечивающими разный порядок чередования фаз и, следовательно, разные направления вращения вала двигателя. Штыри вилки имеют размеры 20x6,5x1,5 мм. Главное требование к разъему — допустимый ток не менее 25 А на фазу.
Примененные в преобразователе отечественные микросхемы можно заменять аналогичными импортными: К155ЛАЗ — 7400, К155ИЕ4 — 7492, К155ЛП5 - 7486, КР140УД708 — цА741 или NE5534. В блоке питания вместо диодов Д243А можно установить Д231А, а вместо оптодинисторов ТО125-12,5 — ТО132-25. Диодный мост КЦ402Г заменяется на КЦ405Г. Остальные диоды и стабилитроны — подходящие отечественные или импортные.
Конденсатор С1 (см. рис. 1) — пленочный К73-17, остальные — керамические К10-17. Подойдут, конечно, и аналогичные импортные конденсаторы.
Резистор R10 в блоке питания изготовлен из отрезка нихромовой проволоки диаметром 1,5 мм и длиной 120... 150 мм, свитого в спираль внешним диаметром 10 мм. На концах спирали закреплены винтами М4 с гайками луженые лепестки для припайки проводов. Резисторы R11, R12 в том же блоке — ПЭВ-7,5 или импортные номинальной мощностью не менее 5 Вт. Подстроечный резистор R1 — импортный аналог СПЗ-19.
Конденсаторы С1, С2 этого блока — пленочные К73-17. Оксидные конденсаторы: С4 — танталовый К53-18; С5, С6 — серии SE фирмы ТЕАРО; С7, С8 — К50-18; остальные — фирмы JAMICON. Конденсаторы К50-18 можно заменить К50-37, КЕА-И-10 болгарского производства или конденсаторами стандарта DIN41250, выпускавшимися в ГДР.
Преобразователь подключают к сети трехпроводным кабелем с заземляющим проводом (РЕ), соединенным с корпусом прибора, его металлическим шасси и с магнитопроводом трансформатора Т1.
При налаживании изготовленного преобразователя прежде всего подают напряжение питания на микросхемы DD1— DD3 (см. рис. 1) и убеждаются, что на выходах элементов DD3.2— DD3.4 имеется трехфазная импульсная последовательность. Переменным резистором R2 устанавливают максимальную частоту импульсов.
Затем подают напряжение питания (+12 В и-12 В)наОУ DA1 вузлеА1 и на аналогичные ОУ в узлах А2 и A3. Наблюдая с помощью осциллографа треугольные импульсы на выходах ОУ, подстроечным резистором R1 (см. рис. 2) добиваются их максимальной симметрии относительно общего провода. Неидентичность формы сигналов на выходах трех ОУ можно устранить подборкой в небольших пределах емкости конденсатора СЗ (см. рис. 1) и соответствующих ему конденсаторов в узлах А2 и A3.
При уменьшении частоты задающего генератора треугольные импульсы вследствие перехода ОУ в режим ограничения принимают форму трапеции, но это никак не сказывается на работе преобразователя, так как скорость изменения напряжения в интервалах между порогами остается прежней.
Прежде чем соединять коллекторы транзисторов VT5 и VT6 с цепями затворов полевых транзисторов VT7 и VT8, необходимо временно подключить к упомянутым коллекторам через резис-тивную цепь, показанную на рис. 3, вход осциллографа. Форма наблюдаемых таким образом импульсов должна быть инверсной, показанной на самой нижней осциллограмме на рис. 1. При необходимости изменить длительность паузы между импульсами подбирают резистор R6. Ее значительного сокращения можно добиться, заменив диоды VD1 и VD2 (одновременно!) перемычками.
Проверив и наладив таким же образом узлы А2 и A3 и удалив временные подключения, можно подать сигналы на затворы полевых транзисторов, как показано на схеме рис. 1, убедиться, что форма сигналов на гнездах розетки Х1 соответствует требуемой и приступать к практической работе с преобразователем.

Автор: В. Костицын, г. Бийск Алтайского края


Дата публикации: 02.12.2009
Мнения читателей
  • Олег / 12.09.2015 - 20:04
    Собрал схему,сжёг полевиков кучу,смотрел по осцилографу на выходах микросхемы 3,8,11 происходит перебег с фазы на фазу, без нагрузки, что приводит к одновременному открытию полевых транзисторов .Кто собирал подскажите в чём дело???
  • марат / 27.05.2015 - 16:58
    ошибка в схеме 6 и 7 ноги счетчика надо посадить на -
  • Rabiu / 23.03.2012 - 11:15
    I'm not wohrty to be in the same forum. ROTFL
  • Геннадий / 11.10.2011 - 08:15
    Спасибо! (очень интересовала схема выходного каскада)
  • Александр / 27.02.2011 - 19:36
    Большое спасибо !
  • Сергей / 29.01.2011 - 20:06
    Здравствуйте! А печатной платки случайно нету? =))
  • Антон / 15.11.2010 - 14:07
    Парни, если у кого-нибудь какие-либо расчеты по этим схемам скиньте на мыло,заранее благодарен tolyariki@mail.ru
  • ЕВГЕНИЙ / 17.07.2010 - 17:46
    НЕТ ЛИ ТАКОЙ СХЕМЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 220 ВОЛЬТ. ОЧЕНЬ БЫ ПРИГОДИЛАСЬ. kea273@mail.ru
  • Александр / 20.01.2010 - 07:53
    Спасибо. Если можно, подскажите как увеличить мощность преобразователя до 4 кВт. Если Вы собирали данный преобразователь, нет ли у Вас платы схемы монтажной платы? Буду рад Вашему сообщению на e-mal: traim@almaty.city.kz

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics