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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Tres fases - de una. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Este convertidor fue desarrollado por el autor para alimentar un motor eléctrico trifásico de baja potencia en la unidad de disco de una grabadora de sonido mecánica. Proporciona tres velocidades de disco fijas: 33 1/3, 45 y 78 rpm. Con pequeñas modificaciones, el convertidor se puede utilizar para alimentar motores eléctricos asíncronos trifásicos y bifásicos con una potencia de hasta 1000 W, tanto de velocidad constante como variable. Regular la velocidad de rotación de los motores eléctricos asíncronos solo es posible cambiando la frecuencia de la tensión de alimentación. Pero a medida que disminuye la frecuencia, es necesario reducir proporcionalmente la tensión de alimentación para evitar el sobrecalentamiento de los devanados y, a la inversa, al aumentar la frecuencia, aumentar la tensión para mantener la potencia en el eje. El dispositivo [1] utiliza un autotransformador ajustable (LATR), que cambia el voltaje del que depende la amplitud de los pulsos rectangulares de una frecuencia determinada suministrados a los devanados del motor. En el dispositivo [2] la amplitud de estos impulsos permanece constante, pero su ciclo de trabajo cambia, lo que también conduce al resultado deseado. La desventaja del primer dispositivo es un autotransformador voluminoso y el segundo es un circuito demasiado complejo. En el convertidor de tensión de red monofásica a trifásica suministrada al motor, que se informa a los lectores, se eliminan estas deficiencias. Contiene un rectificador controlado por un triac y una pieza digital simple que produce tres secuencias de pulsos rectangulares simétricos desfasados mutuamente en 120.о. El diagrama del dispositivo se muestra en la Fig. 1.
Un rectificador ajustable es esencialmente un regulador triac ordinario que funciona sobre un puente rectificador de diodos con un condensador que suaviza el voltaje rectificado. Consiste en un triac de potencia VS2, un dinistor simétrico VS1 con un voltaje umbral de 32 V, condensadores C2, C4, C6, C8. El interruptor SA1.2 selecciona una de las tres resistencias R7-R9, formando un circuito de cambio de fase con el condensador C2 que retrasa el momento de apertura del triac con respecto al comienzo de cada medio ciclo. Es difícil calcular con precisión la resistencia de estas resistencias, por lo que se seleccionaron experimentalmente durante el proceso de configuración del convertidor. El voltaje al que se cargan los condensadores C4 y C6 depende del retardo de apertura del triac. Este voltaje alimenta potentes interruptores en transistores de efecto de campo VT1-VT6, que generan un voltaje de salida trifásico. El circuito amortiguador C8R11 reduce el ruido de conmutación. Y para evitar que las interferencias penetren en la red eléctrica, el convertidor se conecta a ella a través de un filtro Z1 DL-6DX1. Consiste en un inductor de dos devanados, varios condensadores y una resistencia a través de la cual se descargan los condensadores después de desconectar el dispositivo de la red. Para el correcto funcionamiento del filtro, su carcasa debe estar conectada a tierra, conectada al tercer contacto de la toma de corriente. La resistencia R6 evita daños a los elementos rectificadores cuando está conectado a la red. El caso es que en este momento los condensadores C4 y C6 aún no están cargados. El pulso de su corriente de carga, si su amplitud no está limitada de ninguna manera, puede dañar los diodos del puente rectificador VD1 o el triac VS2. La resistencia R6 limita la amplitud de este pulso a aproximadamente 40 A, lo que es permitido para un puente de diodos y un triac. Por supuesto, para limitar la corriente se podía utilizar un termistor con un TCR negativo grande, pero no se vendían termistores adecuados, aunque sí están disponibles en los catálogos de los fabricantes. Por lo tanto, se utilizó como R6 una resistencia bobinada C5-35V-7,5 W (PEV-7,5). No debes reemplazarlo con una resistencia bobinada importada. Por ejemplo, una resistencia Uni-Ohm con una resistencia de 5 ohmios y una potencia de 5 W se quema instantáneamente cuando el dispositivo está conectado a la red. El desmontaje de esta resistencia mostró que tiene un trozo corto de alambre extremadamente delgado de alta resistencia enrollado alrededor de un marco cerámico del tamaño de una resistencia MLT-0,5 que puede soportar una corriente de no más de 2...3 A. Disipación de constante una potencia igual a la nominal se garantiza mediante una buena eliminación del calor del cable a través de la carcasa cerámica exterior de la resistencia y su relleno. Pero una resistencia de este tipo no puede soportar muchas veces una sobrecarga a corto plazo. La resistencia R2 es necesaria para el correcto funcionamiento del triac VS2. Como sabes, para que un triac se cierre, la diferencia de potencial entre sus electrodos 1 y 2 debe volverse cero. Sin embargo, esto no sucede cuando el triac funciona sobre un puente rectificador con un condensador de filtrado de gran capacidad. Este efecto es eliminado por la resistencia R2. Su resistencia puede estar dentro de un amplio rango, pero si su valor es demasiado alto, el triac deja de cerrarse al final de cada medio ciclo. La parte digital del dispositivo consta de un oscilador maestro en el chip DA1, un distribuidor de pulsos en el contador Johnson DD1, un generador de secuencia de pulsos trifásico en los elementos 3OR del chip DD2, tres controladores de medio puente DA3-DA5 y seis interruptores en transistores de efecto de campo VT1-VT6, formando un puente trifásico. La frecuencia de los pulsos generados por el chip XR2206CP (DA1) está determinada por una relación simple F = 1/(R·C1), donde R es la suma de la resistencia de una resistencia constante (una de R3-R5, seleccionada por el interruptor SA1.1, emparejada con SA1.2) y la resistencia introducida de la resistencia variable R1. Tenga en cuenta que esta frecuencia debe ser seis veces la frecuencia del voltaje de salida trifásico. En una grabadora para grabación de sonido mecánica, el disco debe tener tres velocidades de rotación fijas: 78, 45 y 33 1/3 rpm, y para ello, teniendo en cuenta la relación de transmisión del mecanismo, su motor debe funcionar con corriente trifásica. voltaje con una frecuencia de 18,52, 10,68 y 7,917, respectivamente Hz La frecuencia del oscilador maestro del convertidor debe ser seis veces mayor que estos valores: 111,2, 64,1 y 47,5 Hz. Es para estas frecuencias que el diagrama muestra los valores de las resistencias R3-R5 (de la serie estándar E96). Se tiene en cuenta que en serie con ellos está conectada una resistencia variable R1, cuya resistencia en la posición media es de 3,4 kOhm. Con su ayuda, la velocidad de rotación del disco se determina con precisión mediante marcas estroboscópicas en la llanta. Los diodos VD3-VD5 junto con los condensadores C10-C12 forman circuitos de arranque para alimentar los controladores de los transistores de efecto de campo clave "superiores" del puente trifásico, y las resistencias R12-R17 limitan la corriente de pulso de las puertas de los transistores VT1- VT6. El hecho es que los potentes transistores de efecto de campo tienen una capacitancia de entrada de miles de picofaradios. Para evitar una corriente de recarga muy grande de esta capacitancia, se utilizan las resistencias mencionadas. Para limitar eficazmente la corriente, la resistencia de estas resistencias debe ser lo más alta posible, pero un aumento excesivo retrasa los procesos de conmutación de los transistores, lo que conduce a un desperdicio de energía al calentarlos. La potencia que el convertidor puede entregar a la carga está determinada por la potencia del rectificador y la calidad de la disipación de calor de los transistores VT1-VT6. En el diseño descrito se utilizó un disipador de calor del procesador Pentium, capaz de disipar unos 30 W de potencia al soplar. Esto significa que se pueden transferir hasta 1000 W de potencia a la carga. Al seleccionar los valores de los elementos de los que depende la frecuencia del oscilador maestro, la frecuencia del voltaje generado se puede cambiar dentro de amplios límites, limitados únicamente por las capacidades del motor accionado. Además, para cada valor de frecuencia es necesario establecer el voltaje de suministro óptimo del motor seleccionando una resistencia en el circuito de cambio de fase del regulador triac de tal resistencia que el motor funcione sin sobrecalentarse. La apariencia del convertidor ensamblado se muestra en la Fig. 2. Dado que los elementos del convertidor están conectados galvánicamente a una red de 230 V, al trabajar con él se deben observar las medidas de seguridad eléctrica, sobre las cuales se puede leer en [3].
En ausencia de un microcircuito generador de funciones XR2206CP, el oscilador maestro se puede construir de acuerdo con un circuito estándar utilizando el temporizador integrado NE555 o su análogo doméstico KR1006VI1. En lugar del chip CD4075BE, puede instalar K561LE10 (tres elementos 3OR-NO). Desafortunadamente, no existe un análogo nacional del controlador IR2111. Utilizando el principio descrito, no es difícil construir no solo un convertidor trifásico, sino también uno bifásico. Basta con cambiar el circuito del generador de secuencia de impulsos según la Fig. 3. En este caso no se utilizan el elemento de chip DD2.3, el chip DA5, los transistores VT5 y VT6 y los componentes relacionados.
Es conveniente seleccionar las resistencias R7-R9 en un regulador triac conectando un amperímetro de CC al circuito de carga del rectificador ajustable. La corriente consumida por el rectificador a cualquier velocidad del eje del motor no debe diferir en más del 10% de su valor en el modo de funcionamiento de frecuencia y voltaje nominales del motor. Literatura
Autor: V Hitsenko
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