Конвертация переменного напряжения по величине, фазности и количеству линий легко осуществляется с помощью трансформатора. Поэтому, если говорить о AC/AC-преобразователях, то они, чаще всего, представляют собой частотные преобразователи. Причём используются таковые, в основном, для питания асинхронных электродвигателей.
В этой статье они как раз и будут рассмотрены. Хотя в начале немного о непосредственных преобразователях частоты.
Виды AC/AC-преобразователей
Частотное преобразование в простых устройствах осуществляется непосредственным изменением формы переменного тока или через звено постоянного напряжения. Последние наиболее сложные, они требуют использования микроконтроллеров или других высоко интегральных компонентов. В качестве ключей применяют мощные полевые транзисторы (MOSFET), но лучшими характеристиками обладают комбинированные IGBT-транзисторы. Их силовая часть состоит из биполярной структуры, входная – из полевой.
Непосредственные частотные преобразователи
Одними из наиболее простых вариантов частотного изменения переменного напряжения являются непосредственные преобразователи формы синусоиды. Строятся они, в основном, на тиристорах (в том числе запираемых) или симисторах, реже транзисторах. Применяются такие устройства для регулировки мощности. Самым простым преобразователем такого рода является диод, который срезает положительную или отрицательную полуволну переменного напряжения, снижая мощность на 50%. В качестве диода может быть динистор, тогда мощность на выходе будет менее половины.
Схема диодного ограничителя мощности и симисторного регулятора изображены на картинке.
При расходовании нагрузкой мощности до 800Вт применяют симистор BT134 или ему подобный. Если требуется увеличение потребления до 3,5кВт, то можно задействовать BT139. Использование распространённой неоновой лампы L1 позволяет обойтись без симметричного динистора. Он чаще подвержен выходу из строя, редко имеется в распоряжении, также обладает сложностями «прозвонки» и определения маркировки.
Если неоновая лампочка МН-3 покажется громоздкой, то её металлический цоколь можно осторожно раздавить пассатижами и удалить, а саму лампу выводами припаять к контактам схемы навесным монтажом и приклеить силиконом. Вместо «неонки» подходит симметричный динистор, например, DB3(без изменения схемы), он компактнее, его можно взять из плат запуска люминесцентных ламп, драйверов или из адаптеров питания либо купить в радиомагазине.
Частотные преобразователи со звеном постоянного напряжения
Основное предназначение частотных преобразователей – питание асинхронных электродвигателей с функцией регулировки оборотов. Для них число оборотов в минуту – n зависит от количества пар полюсов статора – p и частоты питающей сети – f, выражается формулой n=60f/p. Теперь при изменении частоты удаётся в широких пределах менять скорость вращения двигателя. Синусоида на выходе таких приборов формируется с помощью ШИМ-контроллеров. Типы схем выходных каскадов описаны прошлой статье о преобразователях, части 3.
Применение частотных преобразователей позволяет отказаться от громоздких и неэкономичных двигателей с фазным ротором. И раз конвертерного типа устройства имеют специфическое предназначение, то и функциями его наделяют соответствующими. Например, такими, которые обладают дополнительными преимуществами:
- Плавный пуск — не требуется переключение обмоток статора мотора;
- Защита электродвигателя при критическом изменении нагрузки (обрыв ремня, сухой ход насоса и др.) — не требуется соответствующий датчик;
- Защита от КЗ, витковых замыканий в обмотках, залив их водой, маслом и т.д.;
- Теплозащита;
- Защита от критического изменения свойств питающего напряжения (пропадание фазы) и др.
Естественно, для реализации большого набора задач требуются программные интегральные компоненты, например, микроконтроллеры. Они в состоянии обеспечить наличие в частотном преобразователе всех необходимых режимов для безопасной эксплуатации электродвигателя и даже управлять его работой. Определённый набор функций, при необходимости, может включаться опционально. Также устройства оборудуются дисплеем для индикации ошибок и значений установленных, также действующих параметров.
Ещё преобразователь может быть дополнен интерфейсом управления и подключен к компьютерной системе контроля. Подробнее о частотных преобразователях некоторых брендов и про их особенности можно ознакомиться здесь.
