XNUMXつのフェーズ-XNUMXつから。スキーム、説明

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XNUMXからXNUMXフェーズ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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このコンバータは、機械式サウンドレコーダーのディスクドライブの低電力三相電気モーターに電力を供給するために、著者によって開発されました。 33 つの固定ディスク速度 (1 3/45、78、1000 rpm) が提供されます。このコンバータを少し変更すると、定速と可変速の両方で最大 XNUMX W の電力で三相および二相の非同期電気モーターに電力を供給するために使用できます。

非同期電動機の回転速度の調整は、供給電圧の周波数を変更することによってのみ可能です。しかし、周波数が低下すると、巻線の過熱を避けるために供給電圧を比例的に下げる必要があり、逆に周波数が上昇すると、シャフトの電力を維持するために電圧を上昇させる必要があります。

デバイス [1] は、モーター巻線に供給される特定の周波数の矩形パルスの振幅が依存する電圧を変更する調整可能な単巻変圧器 (LATR) を使用します。デバイス [2] では、これらのパルスの振幅は一定のままですが、デューティサイクルが変化するため、これも望ましい結果が得られます。最初のデバイスの欠点は単巻変圧器がかさばることであり、XNUMX つ目のデバイスは回路が過度に複雑であることです。

読者の注目を集めた、単相主電源電圧をエンジンに供給される三相電圧に変換するコンバータでは、これらの欠点が解消されます。これには、トライアックによって制御される整流器と、相互に位相が 120 度シフトされた対称的な方形パルスの XNUMX つのシーケンスを生成する単純なデジタル部分が含まれています。^о。デバイス図を図に示します。 1.

米。 1. デバイス図 (クリックして拡大)

調整可能な整流器は、本質的には、整流された電圧を平滑化するコンデンサを備えたダイオード整流器ブリッジで動作する通常のトライアックレギュレータです。これは、パワートライアック VS2、しきい値電圧が 1 V の対称ダイニスタ VS32、コンデンサ C2、C4、C6、C8 で構成されます。スイッチ SA1.2 は 7 つの抵抗 R9 ～ R2 の 4 つを選択し、各半サイクルの開始に対してトライアックの開放瞬間を遅らせるコンデンサ C6 を備えた移相回路を形成します。これらの抵抗器の抵抗値を正確に計算することは難しいため、コンバータの設定プロセス中に実験的に選択されています。コンデンサ C1 と C6 が充電される電圧は、トライアックの開放遅延に依存します。この電圧は電界効果トランジスタ VTXNUMX ～ VTXNUMX の強力なスイッチに電力を供給し、三相出力電圧を生成します。

C8R11スナバ回路によりスイッチングノイズを低減します。また、電源ネットワークへの干渉の侵入を防ぐために、コンバータは Z1 DL-6DX1 フィルターを介して電源ネットワークに接続されています。これは、XNUMX 巻線インダクタ、いくつかのコンデンサ、およびデバイスがネットワークから切断された後にコンデンサが放電される抵抗器で構成されています。フィルタを適切に動作させるには、フィルタのハウジングを接地し、電源コンセントの XNUMX 番目の接点に接続する必要があります。

抵抗 R6 は、ネットワークに接続されたときの整流素子の損傷を防ぎます。実際のところ、この時点ではコンデンサ C4 と C6 はまだ充電されていません。充電電流のパルスは、その振幅が制限されていない場合、整流器ブリッジ VD1 またはトライアック VS2 のダイオードを損傷する可能性があります。抵抗 R6 は、このパルスの振幅をダイオードブリッジとトライアックに許容される約 40 A に制限します。

もちろん、電流を制限するには、負の TCR が大きいサーミスタを使用することもできますが、メーカーのカタログにはありますが、適切なサーミスタは販売されていませんでした。したがって、巻線抵抗器 C6-5V-35 W (PEV-7,5) を R7,5 として使用しました。輸入された巻線抵抗器と交換しないでください。たとえば、抵抗が 5 オームで電力が 5 W の Uni-Ohm 抵抗器は、デバイスがネットワークに接続されると即座に焼き切れます。

この抵抗器を分解すると、0,5 ～ 2 A 以下の電流に耐えられる MLT-3 抵抗器のサイズのセラミックフレームの周りに非常に細い高抵抗ワイヤの短い部分が巻かれていることがわかりました。定格電力と同等の電力は、抵抗器の外側のセラミックシェルとそのフィラーを通してワイヤの熱を適切に除去することによって確保されます。しかし、そのような抵抗器は短期間の過負荷に何度も耐えることができません。

抵抗 R2 はトライアック VS2 が正しく動作するために必要です。ご存知のとおり、トライアックが閉じるには、その電極 1 と 2 の間の電位差がゼロになる必要があります。ただし、大容量の平滑コンデンサを備えた整流ブリッジでトライアックを動作させる場合はこの限りではありません。この影響は抵抗 R2 によって除去されます。その抵抗値は広範囲に設定できますが、その値が高すぎると、トライアックは各半サイクルの終わりに閉じるのを停止します。

デバイスのデジタル部分は、DA1 チップ上のマスターオシレータ、ジョンソンカウンタ DD1 上のパルスディストリビュータ、DD3 チップの 2OR 要素上の三相パルスシーケンスジェネレータ、3 つのハーフブリッジドライバ DA5 ～ DA1 および電界効果トランジスタ VT6 ～ VTXNUMX に XNUMX つのスイッチがあり、三相ブリッジを形成します。

XR2206CP (DA1) チップによって生成されるパルスの周波数は、単純な関係によって決まります。

F = 1/(R・C1)、

ここで、R は定抵抗器 (SA3 とペアになったスイッチ SA5 によって選択される R1.1 ～ R1.2 の 1 つ) の抵抗値と可変抵抗器 RXNUMX の導入抵抗値の合計です。この周波数は三相出力電圧の周波数の XNUMX 倍である必要があることに注意してください。

機械的サウンド録音用のレコーダーでは、ディスクの回転速度が 78、45、33 1/3 rpm の 18,52 つに固定されている必要があり、そのためには機構のギア比を考慮して、そのモーターに三相で電力を供給する必要があります。周波数がそれぞれ 10,68、7,917、111,2 Hz の電圧コンバータのマスター発振器の周波数は、これらの値の 64,1 倍、47,5、3、および 5 Hz である必要があります。図が抵抗器R96〜R1（標準E3,4シリーズから）の値を示しているのは、これらの周波数用です。可変抵抗器RXNUMXがそれらに直列に接続されており、その中間位置での抵抗がXNUMXkオームであることが考慮されています。その助けを借りて、ディスクの回転速度はリム上のストロボスコープのマークを使用して正確に測定されます。

ダイオード VD3 ～ VD5 はコンデンサ C10 ～ C12 とともにブートストラップ回路を形成し、三相ブリッジの「上部」の主要な電界効果トランジスタのドライバに電力を供給し、抵抗 R12 ～ R17 はトランジスタ VT1 ～のゲートのパルス電流を制限します。 VT6。実際、強力な電界効果トランジスタの入力容量は数千ピコファラッドに達します。この容量の非常に大きな再充電電流を防ぐために、前述の抵抗が使用されます。電流を効果的に制限するには、これらの抵抗器の抵抗値をできるだけ高くする必要がありますが、過度に大きくすると、トランジスタのスイッチングプロセスが遅れ、トランジスタの加熱に電力が浪費されることになります。

コンバータが負荷に供給できる電力は、整流器の電力とトランジスタ VT1 ～ VT6 からの熱除去の質によって決まります。説明されている設計では、Pentium プロセッサのヒートシンクが使用されており、発熱時に約 30 W の電力を消費できます。これは、最大 1000 W の電力を負荷に転送できることを意味します。

マスターオシレーターの周波数が依存する要素の値を選択することにより、生成される電圧の周波数を広い範囲内で変更でき、動力を供給されるモーターの能力によってのみ制限されます。さらに、各周波数値に対して、モータが過熱せずに動作するような抵抗値のトライアックレギュレータの移相回路内の抵抗を選択して、最適なモータ電源電圧を設定する必要があります。

組み立てたコンバータの外観を図に示します。 2. コンバータの要素は 230 V ネットワークに直流的に接続されているため、コンバータを使用する場合は、[3] で説明されている電気的安全対策を遵守する必要があります。

XNUMXつのフェーズ-XNUMXつから
米。 2.組み立てられたコンバーターの外観

XR2206CP ファンクションジェネレータマイクロ回路がない場合は、NE555 統合タイマまたはその国産アナログ KR1006VI1 を使用して、標準回路に従ってマスターオシレータを構築できます。 CD4075BE チップの代わりに、K561LE10 (3 つの 2111OR-NOT 要素) をインストールできます。残念ながら、IRXNUMX ドライバーの国内類似品はありません。

説明した原理を使用すると、三相コンバータだけでなく二相コンバータも構築することは難しくありません。図に従ってパルスシーケンス発生器の回路を変更するだけで十分です。この場合、チップ素子ＤＤ２．３、チップＤＡ５、トランジスタＶＴ５、ＶＴ６および関連部品は使用されない。

XNUMXつのフェーズ-XNUMXつから
米。 3. パルスシーケンスのシェーパーの修正スキーム

調整可能な整流器の負荷回路に DC 電流計を接続して、トライアックレギュレータの抵抗 R7 ～ R9 を選択すると便利です。どのようなモーター軸速度でも整流器から消費される電流は、モーターの定格周波数および電圧動作モードでの値と 10% を超えて異なってはなりません。

文学

Muradkhanyan E. 三相モーターに電力を供給するための制御されたインバーター。 - ラジオ、2004 年、第 12 号、p. 37、38。
Kalashnik V.、Cheremisinova N. 単相から三相への電圧変換器。 - ラジオ、2009 年、第 3 号、p. 31-34。
気をつけて！電気！ - ラジオ、2015 年、第 5 号、p. 54.

著者：V。ヒッセンコ

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