Circuito trifásico do controlador de velocidade do motor de indução

Neste post, discutiremos a criação de um circuito controlador de velocidade do motor de indução trifásico simples, que também pode ser aplicado ao motor de indução monofásico ou literalmente a qualquer tipo de motor CA.

Quando se trata de controlar a velocidade dos motores de indução, normalmente são usados ​​conversores de matriz, envolvendo muitos estágios complexos, como filtros LC, matrizes de comutadores bidirecionais (usando IGBT), etc.

Tudo isso é empregado para, finalmente, obter um sinal CA de corte cujo ciclo de trabalho pode ser ajustado usando um circuito complexo de microcontrolador, fornecendo, finalmente, o controle de velocidade do motor necessário.

No entanto, podemos experimentar e tentar obter o controle de velocidade do motor de indução trifásico por meio de um conceito muito mais simples, usando os ICs avançados do acoplador óptico do detector de cruzamento zero, um power triac e um circuito PWM.

Usando o acoplador opcional do detector cruzado zero

Graças à série MOC de optoacopladores, que tornou os circuitos de controle triac extremamente seguros e fáceis de configurar, e permite a integração perfeita do PWM para os controles pretendidos.

Em um dos meus posts anteriores, discuti um simples Circuito do controlador do motor de partida suave PWM que implementou o MOC3063 IC para fornecer partida suave eficaz no motor conectado.

Aqui também usamos um método idêntico para aplicar o circuito controlador de velocidade do motor de indução trifásico proposto, a figura a seguir mostra como isso pode ser feito:

Na figura, podemos ver três estágios de optocoupler MOC idênticos configurados em seu modo regulador triac padrão, e o lado de entrada integrado a um circuito único IC 555 PWM.

Os 3 circuitos MOC são configurados para manipular a entrada CA trifásica e entregá-la ao motor de indução conectado.

A entrada PWM no lado de controle do LED isolado do opto determina a taxa de corte da entrada CA trifásica que o ICS MOC está processando.

Usando o controlador IC 555 PWM (comutação de tensão zero)

Isso implica que, ao ajustar o potenciômetro PWM associado ao 555 IC, você pode controlar efetivamente a velocidade do motor de indução.

A saída do pino nº 3 é fornecida com um ciclo de trabalho variável que, por sua vez, altera os triacs de saída de acordo, aumentando ou diminuindo o valor do AC RMS.

Aumentar o RMS por meio de PWMs mais amplos permite obter uma velocidade mais alta no motor, enquanto diminuir o RMS de CA por PWMs mais estreitos produz um efeito oposto, ou seja, faz com que o motor diminua a velocidade proporcionalmente.

Os recursos acima são implementados com grande precisão e segurança, à medida que os circuitos integrados são mapeados com muitos recursos internos sofisticados, projetados especificamente para acionar triacs e cargas indutivas pesadas, como motores de indução, solenóides, válvulas, contatores, relés de estado sólido, etc.

O IC também garante uma operação perfeitamente isolada para o estágio DC, permitindo que o usuário faça ajustes sem medo de choque elétrico.

O princípio também pode ser usado com eficiência para controlar a velocidade do motor monofásico, empregando um único IC MOC em vez de 3.

O design é realmente baseado em unidade triac proporcional ao tempo teoria. O circuito IC555 PWM superior pode ser ajustado para produzir um ciclo de trabalho de 50% a uma frequência muito mais alta, enquanto o circuito PWM inferior pode ser usado para implementar a operação de controle de velocidade do motor de indução através das configurações do pote associado.

Recomenda-se que este 555 IC tenha uma frequência relativamente menor que o circuito mais alto do 555 IC. Isso pode ser feito aumentando o capacitor no pino # 6/2 para cerca de 100nF.

circuito de controle de velocidade do motor de indução usando detectores de cruzamento zero do acoplador óptico

NOTA: ADICIONAR INDUTORES ADEQUADOS EM SÉRIE COM CABOS DE FASE PODE MELHORAR DRATAMENTE O DESEMPENHO DO CONTROLE DE VELOCIDADE DO SISTEMA.

Folha de dados para MOC3061

Controle de forma de onda e fase assumido usando o conceito acima:

controle de fase triaca usando tempo proporcional pwm projetos

O método explicado acima para controlar um motor de indução trifásico é realmente bastante bruto, pois sem controle V / Hz.

Simplesmente emprega ligar / desligar a energia em velocidades diferentes para produzir uma potência média para o motor e controlar a velocidade alterando essa CA média para o motor.

Imagine se você iniciar / parar manualmente o motor 40 vezes ou 50 vezes por minuto. Isso resultaria em seu motor diminuindo para um valor médio relativo, mas movendo-se continuamente. O princípio acima funciona da mesma maneira.

Uma abordagem mais técnica é projetar um circuito que garanta o controle adequado da relação V / Hz e ajuste automaticamente a velocidade de escorregamento ou as flutuações de tensão.

Para isso, usamos basicamente os seguintes estágios:

  1. IGBT H-Bridge ou circuito de controlador de ponte completa
  2. Estágio gerador trifásico para fornecer o circuito completo da ponte
  3. Processador V / Hz PWM

Usando um circuito de controle IGBT de ponte completa

Se os procedimentos de configuração do projeto baseado em triac acima parecerem assustadores para você, tente o seguinte controle de velocidade do motor de indução baseado em PWM de ponte completa:

Controle de motor de indução trifásico com circuito de ponte completo

O circuito mostrado na figura acima usa o driver de ponte completa IC de chip único IRS2330 (a versão mais recente é 6EDL04I06NT), que possui todos os recursos internos para satisfazer a operação segura e perfeita do motor trifásico.

O IC precisa apenas de uma entrada lógica trifásica sincronizada através de seus pinos HIN / LIN para gerar a saída oscilante trifásica necessária, que é usada para operar a rede IGBT de ponte completa e o motor trifásico conectado.

a Controle de velocidade de injeção PWM É implementado através de três estágios separados do controlador de meia ponte NPN / PNP, controlados com energia SPWM de um gerador IC 555 PWM, como visto em nossos projetos anteriores. Este nível de PWM pode finalmente ser usado para controlar a velocidade do motor de indução.

Antes de aprender o método de controle de velocidade real para o motor de indução, vamos primeiro entender como o controle automático de V / Hz pode ser alcançado usando alguns circuitos IC 555, conforme discutido abaixo

Circuito automático do processador V / Hz PWM (circuito fechado)

Nas seções anteriores, aprendemos os projetos que ajudarão o motor de indução a se mover na velocidade especificada pelo fabricante, mas ele não será ajustado de acordo com uma proporção constante de V / Hz, a menos que o seguinte processador PWM esteja integrado ao H-Bridge Entrada de energia PWM.

Circuito do processador V / Hz PWM automático com IC 555

O circuito acima é um gerador PWM simples que usa um par de IC 555. O IC1 gera a frequência PWM que é convertida em ondas triangulares no pino # 6 do IC2 com a ajuda de R4 / C3.

Essas ondas triangulares são comparadas com a onda senoidal no pino 5 do IC2. Essas ondas de amostra são adquiridas retificando a rede de energia CA trifásica em uma ondulação de 12 V CA e alimentadas no pino n. IC2 # 5 para o processamento necessário.

Ao comparar as duas formas de onda, um SPWM de tamanho adequado é gerado no pino IC2 nº 3, que se torna o PWM do driver da rede H-bridge.

Como o circuito V / Hz funciona

Quando a energia é ligada, o capacitor no pino 5 começa a gerar uma tensão zero no pino 5, o que causa o menor valor SPWM no circuito da ponte H, o que, por sua vez, permite que o motor de indução comece com um início suave gradual e lento.

À medida que esse capacitor é carregado, o potencial no pino 5 aumenta, o que aumenta proporcionalmente o SPWM e permite que o motor acelere gradualmente.

Também podemos ver um circuito de realimentação do tacômetro que também está integrado ao pino nº 5 do IC2.

Este tacômetro monitora a velocidade do rotor ou a velocidade de escorregamento e gera tensão adicional no pino nº 5 do IC2.

Agora, à medida que a velocidade do motor aumenta, a velocidade de escorregamento tenta sincronizar com a frequência do estator e, no processo, começa a ganhar velocidade.

Esse aumento no escorregamento de indução aumenta proporcionalmente a tensão do tacômetro, o que, por sua vez, faz com que o IC2 aumente a saída SPWM e, por sua vez, a velocidade do motor.

A configuração acima tenta manter a relação V / Hz em um nível razoavelmente constante até que finalmente o SPWM do IC2 não possa aumentar mais.

Nesse ponto, a velocidade de escorregamento e a velocidade do estator adquirem um estado estável e isso é mantido até que a tensão de entrada ou a velocidade de escorregamento (devido à carga) não sejam alteradas. No caso de serem alterados, o circuito do processador V / Hz entra em ação novamente e começa a ajustar a taxa para manter a resposta ideal da velocidade do motor de indução.

Tacômetro

O circuito do tacômetro também pode ser construído economicamente usando o seguinte circuito simples e integrado com os estágios do circuito explicados acima:

1590376909 355 circuito trifasico do controlador de velocidade do motor de inducao

Como implementar o controle de velocidade

Nos parágrafos anteriores, entendemos o processo de regulação automática que pode ser alcançado através da integração de um feedback do tacômetro a um circuito controlador SPWM regulado automaticamente.

Agora vamos aprender como você pode controlar a velocidade de um motor de indução variando a frequência, o que acabará forçando o SPWM a cair e mantendo a razão V / Hz correta.

O diagrama a seguir explica o estágio de controle de velocidade:

1590376910 987 circuito trifasico do controlador de velocidade do motor de inducao

Aqui podemos ver um circuito gerador trifásico que usa o IC 4035, cuja frequência de mudança de fase pode ser variada variando a entrada do relógio em seu pino # 6.

Os sinais trifásicos são aplicados através dos portões 4049 IC para produzir os alimentadores HIN, LIN necessários para a rede completa do controlador de ponte.

Isso implica que, variando adequadamente a frequência de clock do IC 4035, podemos alterar efetivamente a frequência trifásica operacional do motor de indução.

Isso é implementado através de um circuito simples IC 555, que alimenta uma frequência ajustável no pino IC 4035 # 6, e permite que a frequência seja ajustada através do pote de 100K anexado. O capacitor C deve ser calculado para que a faixa de frequência ajustável esteja dentro das especificações corretas do motor de indução conectado.

Quando o potenciômetro de frequência é variado, a frequência efetiva do motor de indução também muda, o que consequentemente altera a velocidade do motor.

Por exemplo, quando a frequência é reduzida, a velocidade do motor é reduzida, o que, por sua vez, faz com que a saída do tacômetro diminua a tensão proporcionalmente.

Essa redução proporcional na saída do tacômetro força o SPWM a ser reduzido e, portanto, reduz a saída de tensão para o motor proporcionalmente.

Esta ação, por sua vez, garante que a relação V / Hz seja mantida enquanto se controla a velocidade do motor de indução através do controle de frequência.

Aviso: O conceito acima foi desenvolvido apenas com base em pressupostos teóricos, proceda com cautela.

Se você tiver outras dúvidas sobre o design do controlador de velocidade do motor de indução trifásico, poderá publicá-lo através de seus comentários.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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