Circuito controlador de velocidad del motor de inducción trifásico

Circuito controlador de velocidad del motor de inducción trifásico

En esta publicación discutimos la fabricación de un circuito controlador de velocidad de motor de inducción trifásico simple, que también se puede aplicar para un motor de inducción monofásico o literalmente para cualquier tipo de motor de CA.

Cuando se trata de controlar la velocidad de los motores de inducción , normalmente se emplean convertidores matriciales, que involucran muchas etapas complejas como filtros LC, arreglos bidireccionales de interruptores (usando IGBT), etc.

Todos estos se emplean para lograr finalmente una señal de CA cortada cuyo ciclo de trabajo podría ajustarse utilizando un circuito de microcontrolador complejo, proporcionando finalmente el control de velocidad del motor requerido.



Sin embargo, podemos experimentar e intentar lograr un control de velocidad del motor de inducción trifásico a través de un concepto mucho más simple utilizando los circuitos integrados avanzados de acoplador óptico de detector de cruce por cero, un triac de potencia y un circuito PWM.

Uso del acoplador óptico del detector de cruce por cero

Gracias a la serie MOC de optoacopladores que ha hecho que los circuitos de control triac sean extremadamente seguros y fáciles de configurar, y permiten una integración PWM sin problemas para los controles previstos.

En una de mis publicaciones anteriores hablé de un simple Circuito controlador de motor de arranque suave PWM que implementó el MOC3063 IC para proporcionar un arranque suave efectivo en el motor conectado.

Aquí también utilizamos un método idéntico para hacer cumplir el circuito del controlador de velocidad del motor de inducción trifásico propuesto, la siguiente imagen muestra cómo se puede hacer esto:

En la figura podemos ver tres etapas de optoacoplador MOC idénticas configuradas en su modo de regulador triac estándar, y el lado de entrada integrado con un circuito simple IC 555 PWM .

Los 3 circuitos MOC están configurados para manejar la entrada de CA trifásica y entregar la misma al motor de inducción adjunto.

La entrada PWM en el lado de control de LED aislado del opto determina la relación de corte de la entrada de CA trifásica que está siendo procesada por el MOC ICS.

Uso del controlador IC 555 PWM (conmutación de voltaje cero)

Eso implica, ajustando el Potenciómetro PWM asociado con el 555 IC se puede controlar eficazmente la velocidad del motor de inducción.

La salida en su pin # 3 viene con un ciclo de trabajo variable que a su vez cambia los triacs de salida en consecuencia, lo que resulta en un aumento del valor AC RMS o una disminución del mismo.

Aumentar el RMS a través de PWM más amplios permite adquirir una mayor velocidad en el motor, mientras que disminuir el AC RMS a través de PWM más estrechos produce un efecto opuesto, es decir, hace que el motor se desacelere proporcionalmente.

Las características anteriores se implementan con mucha precisión y seguridad, ya que los circuitos integrados están asignados con muchas características sofisticadas internas, específicamente diseñadas para conducción de triacs y cargas inductivas pesadas tales como motores de inducción, solenoides, válvulas, contactores, relés de estado sólido, etc.

El IC también asegura un funcionamiento perfectamente aislado para la etapa de CC que permite al usuario realizar los ajustes sin temor a una descarga eléctrica.

El principio también se puede usar de manera eficiente para controlar la velocidad del motor monofásico, empleando un solo IC MOC en lugar de 3.

El diseño se basa en realidad en unidad triac proporcional al tiempo teoría. El circuito PWM IC555 superior puede ajustarse para producir un ciclo de trabajo del 50% a una frecuencia mucho más alta, mientras que el circuito PWM inferior puede usarse para implementar la operación de control de velocidad del motor de inducción a través de los ajustes del potenciómetro asociado.

Se recomienda que este 555 IC tenga una frecuencia relativamente más baja que el circuito IC 555 superior. Esto se puede hacer aumentando el capacitor del pin # 6/2 a alrededor de 100nF.

Circuito de control de velocidad del motor de inducción con optoacopladores de detector de cruce por cero

NOTA: AGREGAR INDUCTORES ADECUADOS EN SERIE CON LOS CABLES DE FASE PUEDE MEJORAR DRÁSTICAMENTE EL RENDIMIENTO DEL CONTROL DE VELOCIDAD DEL SISTEMA.

Hoja de datos para MOC3061

Control asumido de forma de onda y fase utilizando el concepto anterior:

El método explicado anteriormente para controlar un motor de inducción trifásico es en realidad bastante tosco ya que tiene no V/Hz control .

Simplemente emplea el encendido / apagado de la red eléctrica a diferentes velocidades para producir una potencia promedio al motor y controlar la velocidad al alterar esta CA promedio para el motor.

Imagínese si enciende y apaga el motor manualmente 40 o 50 veces por minuto. Eso daría como resultado que su motor se desacelerara a un valor promedio relativo, pero moviéndose continuamente. El principio anterior funciona de la misma manera.

Un enfoque más técnico es diseñar un circuito que asegure un control adecuado de la relación V / Hz y ajuste automáticamente el mismo dependiendo de la velocidad del deslizamiento o cualquier fluctuación de voltaje.

Para ello básicamente empleamos las siguientes etapas:

  1. Circuito controlador IGBT puente H o puente completo
  2. Etapa de generador trifásico para alimentar el circuito de puente completo
  3. Procesador PWM V / Hz

Uso de un circuito de control IGBT de puente completo

Si los procedimientos de configuración del diseño anterior basado en triac le parecen desalentadores, se puede probar el siguiente control de velocidad del motor de inducción basado en PWM de puente completo:

Control de motor de inducción trifásico con circuito de puente completo

El circuito que se muestra en la figura anterior utiliza un controlador de puente completo de un solo chip IC IRS2330 (la última versión es 6EDL04I06NT) que tiene todas las características incorporadas para satisfacer un funcionamiento seguro y perfecto del motor trifásico.

El IC solo necesita una entrada lógica trifásica sincronizada a través de sus pines HIN / LIN para generar la salida oscilante trifásica requerida, que finalmente se utiliza para operar la red IGBT de puente completo y el motor trifásico conectado.

los control de velocidad inyección PWM se implementa a través de 3 etapas de controladores NPN / PNP de medio puente separadas, controladas con una alimentación SPWM de un generador IC 555 PWM como se ve en nuestros diseños anteriores. Este nivel de PWM se puede utilizar en última instancia para controlar la velocidad del motor de inducción.

Antes de aprender el método de control de velocidad real para el motor de inducción, primero comprendamos cómo V/Hz control se puede lograr usando algunos circuitos IC 555, como se explica a continuación

El circuito del procesador PWM automático V / Hz (lazo cerrado)

En las secciones anteriores aprendimos los diseños que ayudarán al motor de inducción a moverse a la velocidad especificada por el fabricante, pero no se ajustará de acuerdo con una relación V / Hz constante a menos que el siguiente procesador PWM esté integrado con el H -Alimentación de entrada de puente PWM.

Circuito de procesador PWM automático V / Hz usando IC 555

El circuito anterior es un simple Generador PWM usando un par de IC 555 . El IC1 genera la frecuencia PWM que se convierte en ondas triangulares en el pin # 6 de IC2 con la ayuda de R4 / C3.

Estas ondas triangulares se comparan con la ondulación de la onda sinusoidal en el pin n. ° 5 de IC2. Estas ondas de muestra se adquieren rectificando la red de CA trifásica en una onda de 12 V CA y se alimentan al pin # 5 del IC2 para el procesamiento requerido.

Al comparar las dos formas de onda, un dimensionado Se genera SPWM en el pin # 3 de IC2, que se convierte en el PWM de conducción para la red de puente H.

Cómo funciona el circuito V / Hz

Cuando se enciende la energía, el capacitor en el pin n. ° 5 comienza generando un voltaje cero en el pin n. ° 5 que causa el valor de SPWM más bajo para el Circuito de puente H , lo que a su vez permite que el motor de inducción arranque con un arranque suave gradual lento.

A medida que este capacitor se carga, el potencial en el pin # 5 aumenta, lo que aumenta proporcionalmente el SPWM y permite que el motor gane velocidad gradualmente.

También podemos ver un circuito de retroalimentación del tacómetro que también está integrado con el pin # 5 del IC2.

Esta tachometer monitorea la velocidad del rotor o la velocidad de deslizamiento y genera voltaje adicional en el pin # 5 de IC2.

Ahora, a medida que aumenta la velocidad del motor, la velocidad de deslizamiento intenta sincronizarse con la frecuencia del estator y, en el proceso, comienza a ganar velocidad.

Este aumento en el deslizamiento de inducción aumenta el voltaje del tacómetro proporcionalmente, lo que a su vez hace que IC2 aumente el Salida SPWM y esto, a su vez, aumenta aún más la velocidad del motor.

El ajuste anterior intenta mantener la relación V / Hz a un nivel bastante constante hasta que finalmente el SPWM de IC2 no puede aumentar más.

En este punto, la velocidad de deslizamiento y la velocidad del estator adquieren un estado estable y esto se mantiene hasta que no se alteran el voltaje de entrada o la velocidad de deslizamiento (debido a la carga). En caso de que se alteren, el circuito procesador de V / Hz vuelve a entrar en acción y comienza a ajustar la relación para mantener la respuesta óptima de la velocidad del motor de inducción.

El tacómetro

los Circuito tacómetro También se puede construir de forma económica utilizando el siguiente circuito simple e integrarse con las etapas del circuito explicadas anteriormente:

Cómo implementar el control de velocidad

En los párrafos anteriores entendemos el proceso de regulación automática que se puede lograr integrando un retroalimentación del tacómetro a un circuito controlador SPWM con regulación automática.

Ahora aprendamos cómo se puede controlar la velocidad de un motor de inducción variando la frecuencia, lo que finalmente obligará al SPWM a caer y mantener la relación V / Hz correcta.

El siguiente diagrama explica la etapa de control de velocidad:

Aquí podemos ver un circuito generador trifásico que usa IC 4035 cuya frecuencia de cambio de fase se puede variar variando la entrada de reloj en su pin # 6.

Las señales trifásicas se aplican a través de las puertas 4049 IC para producir las señales HIN, LIN necesarias para la red de controladores de puente completo.

Esto implica que al variar adecuadamente la frecuencia de reloj del IC 4035, podemos cambiar efectivamente la frecuencia de operación trifásica del motor de inducción.

Esto se implementa a través de un circuito astable IC 555 simple que alimenta una frecuencia ajustable en el pin # 6 del IC 4035, y permite ajustar la frecuencia a través del potenciómetro de 100K adjunto. El condensador C debe calcularse de manera que el rango de frecuencia ajustable esté dentro de la especificación correcta del motor de inducción conectado.

Cuando se varía el potenciómetro de frecuencia, también cambia la frecuencia efectiva del motor de inducción, lo que en consecuencia cambia la velocidad del motor.

Por ejemplo, cuando se reduce la frecuencia, hace que se reduzca la velocidad del motor, lo que a su vez hace que la salida del tacómetro reduzca el voltaje proporcionalmente.

Esta reducción proporcional en la salida del tacómetro obliga al SPWM a reducirse y, por lo tanto, reduce proporcionalmente la salida de voltaje al motor.

Esta acción, a su vez, asegura que se mantenga la relación V / Hz mientras se controla la velocidad del motor de inducción a través del control de frecuencia.

Advertencia: El concepto anterior está diseñado únicamente sobre suposiciones teóricas, proceda con precaución.

Si tiene más dudas con respecto a este diseño de controlador de velocidad de motor de inducción trifásico, puede publicarlo a través de sus comentarios.




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