Проблема наличия 380В рано или поздно посещает почти любого "гаражника" (и не только).

Взять хотя бы компрессора — мало мальски производительные нуждаются в питании 380В. не говоря уж о самодельных (например на базе компрессора ЗИЛ-130 и тд)

Обычно для решения проблемы применяют конденсаторный запуск электродвигателя, когда используются рабочие и пусковые конденсаторы, для мощный 3-4-5ти киловаттных двигателей требуется по 200-500 мкФ и более.
Добавить еще и падение мощности двигателей и, особенно, малое стартовое усилие, когда под нагрузкой двигатель не может набрать обороты и получаем практически полную невозможность управлять такой системой от автоматики.

Так же применяют частотные преобразователи, что не только зашкаливает по деньгам, но и для запуска трёхфазников от 220в мощнее 3-ёх киловатт однофазных частотников нет, только трёхфазные.

Вариант законно протянуть 380 можно убирать сразу (проект, монтаж, согласования и разрешения = будет золотая сеть

Лично я, проанализировав ситуацию, решил использовать Универсальный преобразователь однофазного тока в трёхфазный, Гурова Сергея Михайловича
cm001.narod.ru/new_index/publik/generator.html

Для реализации — нужно приобрести более мощный электродвигатель, чем рабочий (для питания 4-ёх киловаттного двигателя я купил электродвигатель 5,5 киловатт 1500 оборотов всего за 1750 рублей) + пакетник (для тест подключения) на 3 контакта за 140 рублей. Итого затрат 1890. По сути это меньше стоимости реально нужного числа конденсатора, для работы 4-ёх киловатт от конденсаторов.

Работа и подключение преобразователя (расщепителя фаз) на видео:

Так что жду автоматику и вскоре запускаю свой компрессор на расчётную производительность!

3Д принтеры и всё что с ними связано

Изготавливаем и продаем электроприводы однофазные и трехфазные — тиристорные преобразователи — подробнее

Инвертор напряжения — это устройство, преобразующее напряжение в сети.

Преобразователь сетевого напряжения 220В в трехфазное напряжение для питания трехфазных двигателей.
Или три фазы в доме. Регулятор оборотов электродвигателей.

Видео частотного преобразователя:

Использование данного частотного преобразователя («частотника») позволяет использовать всю мощность трехфазного мотора, как если-бы он был включен в промышленную трехфазную сеть, а так же плавно регулировать обороты и включать реверс. Что в большинстве случаев позволяет воздержатся от проведения трехфазной сети, которая обойдется порядком 10000-12000грн. Эх!, прощайте конденсаторы, они больше не потребуются, да и мотор станет процентов на 40-50 мощнее, меньше нагрев, т.к. получает все три фазы. А следовательно и солидная экономия электроэнергии.

Частотники используются уже давно, но почему-то о них мало кто знает, даже люди, профессия которых напрямую связана с обслуживанием двигателей, хотя практически всем, у кого есть свое подворье, хозяйство, гараж, мастерская приходилось сталкиватся с проблемой запуска двигателя и его надежной работы. Отсюда и фраза: «вот бы три фазы провести, то было бы дело» — узнаете себя? Возможно, кому-то частотник поможет реализовать свои амбиции и воплотить свою богатую техническую фантазию в жизнь, кому-то поможет съэкономить на аренде помещения (не снимать дорогое с тремя фазами). И, наконец, просто облегчить жизнь. Да! Жизнь! Себе, своей технике, и конечно-же соседям, т.к. не будет больше пусковых токов (в 6-7 раз больше мощности двигателя), садящих всю сеть, полная защита двигателя от перегрузок, замыкания на землю, межфазного замыкания, обрыва фазы, перегрева, завышенной или заниженной сети. Частотнику давно пора бы уже завоевать звание если не бытового прибора, то хотя бы занять достойное место у хозяйственника, который не сидит сложа руки.

Частотный преобразователь это цифровой прибор, в котором применены современные технологии. В частотнике имеется множество полезных программируемых функций, множество цифровых и аналоговых входов и выходов, что позволяет использование в сложных системах управления. В то-же время, очень прост в эксплуатации — кнопки пуск, стоп, реверс и ручка регулировки оборотов. Кстати, органы управления можно вывести и управлять удаленно. На один частотник можно подключать более одного двигателя, двигатели, работающие с частотой 400Гц.

Гарантия завода изготовителя 2 года. Производитель — Украина, г. Днепропетровск. Почему стоит покупать этот частотник, а не другие, скажем, китайские, американские или японские аналоги? Ответ: цена — на порядок дешевле известных аналогов (это, конечно, не основной параметр, но почему-то решающий), надежность, в случае чего (зарекаться нельзя) ремонт производится в течении трех дней, простой в управлении и настройке. Консультант технической поддержки ответит на все Ваши вопросы.
Мощность выпускаемых приборов: 0,25кВт; 0,37кВт; 1кВт; 1,5кВт; 2,2кВт; 3,3кВт; 5,5кВт.

Цены на преобразователи частоты
Модель Мощность Цена, грн Цена, руб.
CFM110 0.25кВт 2400
CFM110 0.37кВт 2500грн 3950руб
CFM210 1,0 кВт 3500грн 5900руб
CFM210 1,5 кВт 3800грн 7100руб
CFM210 2,2 кВт 4300грн 8700руб
CFM210 3,3 кВт 4500грн 10650руб

Возможна бестаможенная доставка по СНГ в страны ТС — Россия, Белоруссия, Казахстан.

В данной статье речь пойдет о частотном преобразователе, в простонародье, частотнике. Данный частотник, а в дальнейшем частотный привод, способен управлять 3-х фазным асинхронным двигателем. В данном частотном приводе (ЧП) я использую интеллектуальный силовой модуль компании International Rectifier, а конкретно IRAMS10UP60B (на AliExpress), единственное, что с ним сделал, это перегнул ножки, так что, по сути, модуль получился IRAMS10UP60B-2. Выбор на данный модуль пал преимущественно из-за встроенного драйвера. Главной особенностью встроенного драйвера является возможность использования 3 ШИМ вместо 6 ШИМ каналов. Кроме того цена на данный модуль на eBay около 270 рублей. В качестве управляющего контроллера использую ATmega48.

Разрабатывая данный привод я делал упор на эффективность конструкции, минимальную себестоимость, наличие необходимых защит, гибкость конструкции. В результате получился частотный привод со следующими характеристиками (функциями):

1. Выходная частота 5-200Гц
2. Скорость набора частоты 5-50Гц в секунду
3. Скорость снижения частоты 5-50Гц в секунду
4. 4-х фиксированная скорость (каждая из которых от 5-200Гц)
5. Вольт добавка 0-20%
6. Две "заводских" настройки, которые всегда можно активировать
7. Функция намагничивания двигателя
8. Функция полной остановки двигателя
9. Вход для реверса (как без него)
10. Возможность менять характеристику U/F
11. Возможность задания частоты с помощью переменного резистора
12. Контроль температуры IGBT модуля (сигнализация в случае перегрева и остановки привода)
13. Контроль напряжения DC звена (повышенное-пониженное напряжение DC звена, сигнализация и остановка привода)
14. Пред заряд DC звена
15. Максимальная мощность с данным модулем 750вт, но крутит и 1.1кв на моем ЧПУ
16. Все это на одной плате размером 8 х 13 см .

На данный момент защита от сверх тока или кз не реализованы (считаю нет смысла, хотя, свободную ногу в МК с прерыванием по изменению оставил)

Собственно, схема данного девайса .

Проект в layout

Ниже фото того, что у меня получилось

Печатная плата данного девайса (доступна в lay под утюг)

На данном фото полностью рабочий экземпляр, проверенный и обкатанный (не имеет панельки расположен слева). Второй для теста atmega 48 перед отправкой (расположен справа) .

На данном фото тот самый irams (делал с запасом, должен поместится iramx16up60b )

Алгоритм работы устройства

Изначально МК (микроконтроллер) является настроенным на работу с электродвигателем номинальным напряжением 220В при частоте вращающего поля 50Гц (т.е. обычный асинхронник, на котором написано 220в 50Гц). Скорость набора частоты установлена на уровне 15Гц/сек.(т.е. разгон до 50 гц займет чуть более 3 сек., до 150 Гц-10 сек ). Вольт добавка установлена на уровне 10 %, длительность намагничивания 1 сек. (постоянная величина неизменна ), длительность торможения постоянным током 1 сек. (постоянная величина неизменна). Следует отметить ,что напряжение при намагничивании, как и при торможении, является напряжением вольт добавки и меняется одновременно. К слову, преобразователь частоты является скалярным, т.е. с ростом выходной частоты увеличивается выходное напряжение.

После подачи питания происходит заряд емкости dc звена. Как только напряжение достигает 220В (постоянное ) с определенной задержкой включается реле предзаряда и загорается единственный у меня светодиод L1. С этого момента привод готов к запуску. Для управления частотником имеется 6 входов:

1. Вкл (если подать лишь этот вход, ЧП будет вращать двигатель с частотой 5Гц)
2. Вкл+реверс(если подать лишь этот вход, ЧП будет вращать двигатель с частотой 5Гц, но в другую сторону)
3. 1 фиксированная частота (задается R1)
4. 2 фиксированная частота (задается R2)
5. 3 фиксированная частота (задается R3)
6. 4 фиксированная частота (задается R4)

В этом управлении есть одно Но. Если в процессе вращения двигателя менять задание на резисторе, то оно изменится лишь после повторной подачи команды (вкл.) или (вкл+реверс.). Иначе говоря, данные с резисторов читаются пока отсутствуют эти два сигнала. Если планируется регулировать скорость с помощью резистора в процессе работы, то необходимо установить джампер J1.В этом режиме активен лишь первый резистор, причем резистор R4 ограничивает максимальную частоту, то есть если его выставить на 50% (2.5 вольта 4 "штырь". на фото ниже 5 земля), то частота R1 будет регулироваться резистором от 5 до 100Гц.

Для задании частоты вращение нужно учитывать, что 5v на входе в МК соответствует 200Гц., 1v-40Гц, 1.25v-50Гц и т.д. Для измерения напряжение предусмотрены контакты 1-5, где 1-4 соответствуют номерам резисторов, 5- общий минус(на фото ниже). Резистор R5 служит для подстройки маштабирования напряжения DC звена 1в -100в (на схеме R30).

Расположение элементов

Внимание! Плата находится под напряжением опасным для жизни. Входа управления развязаны оптопарами.

Особенности настройки

Настройка привода перед первым включением сводится к проверке монтажа электронных компонентов и настройки делителя напряжения для DC звена (R2).

100 Вольтам DC звена должно соответствовать 1 вольт на 23 (ножке МК)- это ВАЖНО. На этом настройка завершена.

Перед подачей сетевого напряжения необходимо промыть плату (удалить остатки канифоли) со стороны пайки растворителем или спиртом, желательно покрыть лаком.

Привод имеет "заводские " настройки, которые подходят как для двигателя с напряжением 220В и частотой 50Гц), так и для двигателя с напряжением 380в и частотой 50гц. Данные настройки всегда можно установить если вы не решаетесь сами настраивать привод. Для того чтобы установить "заводские " настройки для двигателя (220в 50Гц) :

1. Включить привод
2. Дождаться готовности (если подано питание только на МК , просто подождать 2-3 секунды)
3. Нажать и удерживать кнопку В1 до тех пор, пока светодиод L1 не начнет мигать, отпустить кнопку В1
4. Подать команду выбора 1 скорости. Как только светодиод перестанет мигать, убрать команду
5. Привод настроен . В зависимости от того . светодиод горел (если не горел, то привод ожидает напряжения на DC звене).

При такой настройке автоматически в записываются следующие параметры:

1. Номинальная частота двигателя при 220В – 50Гц
2. Вольт добавка (напряжение намагничивания, торможения ) – 10%
3. Интенсивность разгона 15Гц./сек
4. Интенсивность торможения 15Гц./сек

Если подать сигнал выбора второй скорости, то в EEPROM запишутся следующие параметры (разница лишь в частоте):

1. Номинальная частота двигателя при 220В- 30Гц
2. Вольт добавка (Напряжение намагничивания, торможения ) 10%
3. Интенсивность разгона 15Гц./сек
4. Интенсивность торможения 15Гц./сек

Наконец, третий вариант Настройки:

1. Нажать на кнопку В1 и держать
2. Дождаться, когда светодиод начнет мигать
3. Отпустить кнопку В1
4. Не подавать напряжение на входа выбора 1-ой или 2-ой скорости
5. Задать параметры подстроечными резисторами
6. Нажать и удерживать кнопку В1 до тех пор, пока светодиод не начнет моргать

Таким образом, до тех пор, пока светодиод мигает, привод находится в режиме настройки. В этом режиме при подаче входа 1-ой или 2-ой скорости в EEPROM записываются параметры. Если не подавать напряжение на входа выбора 1-ой или 2-ой скорости, то фиксированные параметры в EEPROM не запишутся, а будут задаваться подстроечными резисторами.

1. Резистор задает номинальную частоту двигателя при 220 В ( Так, например, если на двигателе написано 200Гц /220 то резистор нужно выкрутить на максимум; если написано 100Гц/ 220в нужно добиться 2.5 Вольта на 1-ом контакте. (1Вольт на первом контакте соответствует 40Гц); если на двигателе написано 50Гц/400В то нужно выставить 27Гц/0,68 В (например:(50/400)*220=27Гц )так, как нам необходимо знать частоту двигателя при 220В питания двигателя. Диапазон изменения параметра 25Гц – 200Гц.(1 Вольту на контакте 1-ом соответствует 40 Гц)
2. Резистор отвечает за вольт добавку. 1 Вольт на 2-ом контакте соответствует 4% напряжения вольт добавки (мое мнение выбрать на уровне 10% то есть 2.5 вольта повышать с осторожностью) Диапазон настройки 0-20% от напряжения сети (1 Вольту на контакте 2-ом соответствует 4%)
3. Интенсивность разгона 1 В соответствует 10Гц/сек (на мой взгляд оптимально 15 -25 Гц/сек) Диапазон настройки 5Гц/сек – 50Гц/сек. (1 вольту на контакте 3-ом соответствует 10 Гц/сек)
4. Интенсивность торможения 1 В соответствует 10Гц/сек (на мой взгляд оптимально 10 -15 Гц/сек) Диапазон настройки 5Гц/сек – 50Гц/сек. (1 вольту на контакте 4-ом соответствует 10 Гц/сек)

После того, как все резисторы выставлены нажимаем и держим кнопку В1 до тех пор пока светодиод не перестанет мигать. Если светодиод моргал и загорелся, то привод готов к запуску.Если светодиод моргал и НЕ загорелся, то ждем 5 секунд, и только потом отключаем питание от контроллера.

Ниже представлена вольт-частотная характеристика устройства для двигателя 220в 50Гц с вольт добавкой в 10 % .

• Uмах- максимальное напряжение, которое способен выдать преобразователь
• Uв.д.- напряжение вольт добавки в процентах от напряжении сети
• Fн.д.- номинальная частота вращения двигателя при 220В . ВАЖНО
• Fmax- максимальная выходная частота преобразователя.

Еще один пример настройки

Предположим, у вас имеется двигатель, на котором указана номинальная частота 50Гц , номинальное напряжение 80В, Чтобы узнать какая будет номинальная частота при 220В необходимо: 220 В разделить на номинальное напряжение и умножить на номинальную частоту (220/80*50=137Гц). Таким образом, мы получим,что напряжение на 1 контакте (резисторе) нужно выставить 137/40=3,45 В.

Симуляция в протеусе разгон 0-50Гц одной фазы (на 3-х фазах зависает комп )

Как видно из скриншота с ростом частоты увеличивается амплитуда синуса. Разгон занимает примерно 3.1 сек.

По поводу питания

Рекомендую использовать трансформатор, так как это самый надежный вариант. На моих тестовых платах нет диодных мостов и стабилизатора для igbt модуля 7812. Для скачивания доступны две печатные платы. Первая та которая представлена в обзоре. Вторая имеет незначительные изменения, добавлен диодный мостик и стабилизатор. Защитный диод ставить обязательно P6KE18A или 1.5KE18A ставить обязательно.

Пример размещения трансформатора, как оказалось найти совсем нетрудно.

Какой двигатель можно подключить к данному преобразователю частоты?

Все зависит от модуля. В принципе можно подключить любой, главное, чтобы его сопротивление для модуля irams10up60 было более 9 Ом. Нужно учесть, что модуль irams10up60 рассчитан на маленький импульсный ток и имеет встроенную защиту на уровне 15 А Этого очень мало. Но для двигателей 50Гц 220В 750 Вт, этого за глаза. Если у вас высокооборотистый шпиндель, то скорее всего он имеет маленькое сопротивление обмоток. Данный модуль может пробьет импульсным током. При использовании модуля IRAMX16UP60B (ножки придется загнуть самостоятельно) мощность двигателя по даташиту возрастает с 0.75 до 2.2 КВт.

Главное у данного модуля: ток короткого замыкания 140А против 47А, защита настроена на уровне 25А. Какой модуль использовать решать вам. Нужно помнить что на 1 кВт необходимо 1000мкФ емкости dc звена.

По поводу защиты от КЗ. Если у привода сразу после выхода не ставить сглаживающий дроссель (ограничивает скорость нарастания тока) и коротнуть выход модуля, то модулю придет "хана". Если у вас модуль iramX, шансы есть. А вот с IRAMS шансов ноль, проверено.

Программа занимает 4096 кБ памяти из 4098. Все сжато и оптимизировано под размер программы по максимум. Время цикла есть фиксированная величина равная 10мс.

На данный момент всё вышеописанное работает и испытано.

Если использовать кварц на 20МГц, то привод получится 10-400Гц; темп разгона 10-100Гц/сек; частота ШИМа возрастет до 10кГц; время цикла упадет до 5мс.

Забегая вперед следующий частотный преобразователь будет реализован на ATmegа64, иметь разрядность ШИМ не 8, а 10 Бит, иметь дисплей и множество параметров.

Ниже смотрите видео настройки привода, проверки защиты перегрева, демонстрации работы (использую двигатель 380В 50Гц, а настройки для 220В 50Гц). Так сделал специально, чтобы проверить как работает ШИМ с минимальным заданием.)

В свободном доступе прошивке не будет, НО запрограммированный контролер ATmega48-10pu или ATmega48-20pu будет дешевле mc3phac. Готов ответить на все ваши вопросы.