Three-phase converters for induction motors
Pentru a porni motorul M1, prin infasurarile B sau C trebuie sa treaca un curent defazat fata de cel care care strabate infasurarea A.
Ideal ar fi ca acest defazaj sa fie de 120 grade.
Schema prezentata permite obtinerea unui unghi de 50� 70 grade.
Schema a fost testata pe un motor de 0.37KW / 1360rpm si pe motor de 2KW / 1380rpm.
Mai jos e o varianta de implementare a acestei solutii (schema si cablaj:
Motorul este alimentat printr-un transformator trifazat ridicator de tensiune, avand infasurarile conectate stea-stea,
rolul lui fiind de adaptare la convertorul cu triacuri, care genereaza semnalul trifazat.
Primarul, ale carui infasurari sunt la 24V, este comandat de catre trei triacuri, notate in schema cu Q4, Q5, si Q6,
triacuri care primesc in grile semnale amplificate cu tranzistoarele Q1, Q2 si Q3, livrate la iesirile portilor CMOS U2A, U1B, U1D.
Pentru obtinerea acestor semnale defazate cu 120 grade, este folosita tensiunea retelei, din care se prelucreaza semnalul de intrare.
Acesta are o amplitudine de cel mult 30V, obtinut cu transformatorul TR4 si se aplica prin rezisrorul R1 pe intrarea portii U2A.
Semialternanta negativa este taiata de catre dioda D1, folosindu-se pulsurile pozitive sinusoidale.
Dioda zenner Z1 limiteaza amplitudinea acestor pulsuri la 12V, pentru protectia intrarii portii U2.
La iesirea portii U2A (pin 3), rezulta semnal dreptunghiular cu frecventa de 50 Hz, polaritate pozitiva, care,
dupa amplificare in curent prin intermediul tranzistorului Q1 se aplica triacului Q4 care comanda una din infasurarile motorului.
Semnalul de la iesirea formatorului de impusuri dreptunghiulare U2A se aplica in acelasi timp si la intrarea unui circcuit de intarziere
realizat cu elementele U1A, U1B, C1, R2, la a carui iesire (pin 4 � U1B) rezulta impulsuri intarziate cu 1/3 din perioada semnalului aplicat la intrare.
La randul lui, semnalul rezultat dupa prima intarziere, care ataca al doilea triac (Q5) dupa amplificarea cu tranzistorul Q2,
mai este aplicat simultan unui al 2-lea circuit de intarziere, cu aceeasi constanta de timp, circuit compus din elementele U1C, U1D, C2 si R3.
In mod similar, la iesirea corespunzatoare (pin 11 � U1D) rezulta impulsuri intarziate cu 1/3 din perioada semnalului aplicat la intrarea acestui etaj.
Semnalul comanda in poarta al treilea triac, Q6, dupa amplificare in curent cu tranzistorul Q3.
Cele trei semnale, de la iesirile elementelor U2A (pin 3), U1B (pin 4) si U1D (pin 11) sunt defazate unul fata de altul cu 6.66 milisecunde,
avand in vedere ca provin din reteaua de alimentare de 50Hz, a carei perioada este 1/50Hz = 20 milisecunde.
Transformatoarele notate in schema TR1, TR2, TR3 livreaza la iesirile A, B, C, tensiuni defazate cu 1/3 perioade sau 120 grade electrice
una fata de alta, adica tensiune trifazata. Se pot folosi fie trei transformatoare monofazate legate ca si in schema,
fie un transformator trifazat, cu 3 coloane, avand infasurarile primare si secundare conectate stea-stea.
Iesirile A, B, C se aplica motorului, ale carui infasurari sunt legate in stea, cu neutrul accesibil.
Avantajul acestei scheme este ca, in functie de tensiunile necesare diverselor motoare necesare in aplicatie,
se dimensioneaza secundarele transformatoarelor de adaptare.
In ce priveste tensiunea primara, comuna transformatoarelor, aceasta a fost notata in schema cu U2 si se poate alege o tensiune coborata uzuala,
de exemplu 12V sau 24V. Ea va fi aplicata infasurarilor primare prin intermediul triacurilor Q4, Q5 si Q6 cand acestea se deschid,
in momentele corespunzatoare dictate de schema generatorului trifazat care aplica semnalele in portile triacurilor
prin grupurile de rezistoare R7,R10; R8,R11, respectiv R9,R12, plasate in emitoarele tranzistoarelor Q1, Q2, Q3.
In modelul experimental, circuitele de generare a semnalului trifazat, incluzand circuitele integrate CMOS,
tranzistoarele si componentele pasive adiacente, s-au montat pe o placa de circuit imprimat al carui desen e prezentat mai jos,
proiectata pe un singur layer, avand dimensiunile 66x38mm.
La pinii J1 si J7 se aplica tensiunea alternativa de max 30V din care se prelucreaza semnalele de comanda.
Cele trei semnale, efazate unul fata de altul cu 6.66 milisecunde sund accesibile la pinii J4, J5 si J6.
La pinii J2 si J3 se aplica tensiunea stabilizata care aimenteaza circuitele integrate si tranzistoarele.
Acest convertor, are la baza un grup de 6 tiristoare legate in configuratie de punte trifazata.
Grupul este plasat pe diagonala unei punti redresoare monofazate, alimentata cu tensiune din reteaua de 230V-50Hz.
Pentru obtinerea celor 3 faze, decalate la 120 grade electrice, tiristoarele sun comandate in grile corespunzator,
de la un bloc de comanda cu circuite integrate, bazat pe registru de deplasare.
Pe fiecare din cele 6 tacte se deschid cate doua tiristoare de pe diagonale, secventele fiind ilustrate in 6 desene,
care arata circulatia curentilor prin dispozitive in fiecare din cele 6 tacte.
Datorita prezentei in circuit a diodei D1, tensiunea aplicata pe pinii1-2 ai operatorului U1A este trapezoidala, avand frecventa de 100Hz, rezultata prin redresarea dubla alternanta a tensiunii retelei.
Acest semnal va fi prelucrat in continuarede catre urmatorul operator, apoi aplicat intrarilor de tact ale registrului de deplasare U2.
In momentul aplicarii tensiunii, condensatorul C2 se incarca prin rezistorul R1 si dioda D2, generand semnalul de reset care se aplica registrului prin operatorul U1C, avand astfel loc initializarea. La iesirile registrului rezulta semnale dreptunghiulare conform diagramei urmatoare:
Desenul circuitului imprimat realizat pentru sectiunea cu circuite integrate din aceasta schema este urmatorul: