Dans cet article, nous discutons de la fabrication d'un simple circuit de contrôleur de vitesse de moteur à induction triphasé, qui peut également être appliqué pour un moteur à induction monophasé ou littéralement pour tout type de moteur à courant alternatif.
Quand cela vient à contrôler la vitesse des moteurs asynchrones , normalement des convertisseurs matriciels sont utilisés, impliquant de nombreux étages complexes tels que des filtres LC, des réseaux bidirectionnels de commutateurs (utilisant des IGBT), etc.
Tous ceux-ci sont utilisés pour obtenir finalement un signal alternatif haché dont le cycle de service pourrait être ajusté à l'aide d'un circuit microcontrôleur complexe, fournissant finalement la commande de vitesse de moteur requise.
Cependant, nous pouvons expérimenter et essayer d'accomplir un contrôle de vitesse de moteur à induction triphasé grâce à un concept beaucoup plus simple utilisant les circuits intégrés optocoupleurs de détection de passage par zéro avancés, un triac de puissance et un circuit PWM.
Utilisation du coupleur optique du détecteur de passage à zéro
Grâce à la série d'optocoupleurs MOC, qui a rendu les circuits de commande triac extrêmement sûrs et faciles à configurer, et permet une intégration PWM sans tracas pour les commandes prévues.
Dans l'un de mes articles précédents, j'ai discuté d'un simple Circuit de contrôleur de moteur de démarrage progressif PWM qui a implémenté le MOC3063 IC pour fournir un démarrage progressif efficace sur le moteur connecté.
Ici aussi, nous utilisons une méthode identique pour appliquer le circuit de contrôleur de vitesse du moteur à induction triphasé proposé, l'image suivante montre comment cela peut être fait:
Sur la figure, nous pouvons voir trois étages optocoupleurs MOC identiques configurés dans leur mode de régulateur triac standard, et le côté entrée intégré avec un circuit PWM IC 555 simple .
Les 3 circuits MOC sont configurés pour gérer l'entrée CA triphasée et la fournir au moteur à induction connecté.
L'entrée PWM du côté de commande de LED isolé de l'opto détermine le rapport de hachage de l'entrée CA triphasée qui est traitée par le MOC ICS.
Utilisation du contrôleur IC 555 PWM (commutation de tension nulle)
Cela implique, en ajustant le Pot PWM associé au 555 IC on peut contrôler efficacement la vitesse du moteur à induction.
La sortie à sa broche n ° 3 est livrée avec un cycle de service variable qui à son tour commute les triacs de sortie en conséquence, ce qui entraîne soit une augmentation de la valeur AC RMS, soit une diminution de celle-ci.
L'augmentation du RMS via des PWM plus larges permet d'acquérir une vitesse plus élevée sur le moteur, tandis que la diminution du CA RMS via des PWM plus étroits produit un effet opposé, c'est-à-dire qu'il ralentit proportionnellement le moteur.
Les fonctionnalités ci-dessus sont implémentées avec beaucoup de précision et de sécurité, car les circuits intégrés sont affectés de nombreuses fonctionnalités sophistiquées internes, spécifiquement destinées à entraînement de triacs et de charges inductives lourdes tels que les moteurs à induction, les solénoïdes, les vannes, les contacteurs, les relais à semi-conducteurs, etc.
Le circuit intégré assure également un fonctionnement parfaitement isolé de l'étage DC qui permet à l'utilisateur d'effectuer les réglages sans craindre un choc électrique.
Le principe peut également être utilisé efficacement pour contrôler la vitesse du moteur monophasé, en employant un seul MOC IC au lieu de 3.
La conception est en fait basée sur entraînement triac proportionnel au temps théorie. Le circuit PWM IC555 supérieur peut être ajusté pour produire un rapport cyclique de 50% à une fréquence beaucoup plus élevée, tandis que le circuit PWM inférieur peut être utilisé pour mettre en œuvre l'opération de commande de vitesse du moteur à induction par les ajustements du potentiomètre associé.
Il est recommandé que ce 555 IC ait une fréquence relativement inférieure à celle du circuit IC 555 supérieur. Cela peut être fait en augmentant le condensateur de la broche # 6/2 à environ 100 nF.
REMARQUE: AJOUTER DES INDUCTEURS ADAPTÉS EN SÉRIE AVEC LES FILS DE PHASE PEUT AMÉLIORER DRASTIQUEMENT LES PERFORMANCES DE CONTRÔLE DE VITESSE DU SYSTÈME.
Forme d'onde et contrôle de phase supposés utilisant le concept ci-dessus:
La méthode expliquée ci-dessus pour contrôler un moteur à induction triphasé est en fait assez rudimentaire car elle a pas de contrôle V / Hz .
Il utilise simplement la commutation du secteur ON / OFF à des taux différents pour produire une puissance moyenne au moteur et contrôler la vitesse en modifiant ce courant alternatif moyen sur le moteur.
Imaginez si vous allumez / éteignez le moteur manuellement 40 fois ou 50 fois par minute. Cela entraînerait un ralentissement de votre moteur à une valeur moyenne relative, tout en se déplaçant continuellement. Le principe ci-dessus fonctionne de la même manière.
Une approche plus technique consiste à concevoir un circuit qui assure un bon contrôle du rapport V / Hz et ajuste automatiquement celui-ci en fonction de la vitesse du glissement ou des fluctuations de tension.
Pour cela, nous utilisons essentiellement les étapes suivantes:
- Circuit de pilote IGBT pont en H ou pont complet
- Etage de générateur triphasé pour alimenter le circuit en pont complet
- Processeur PWM V / Hz
Utilisation d'un circuit de contrôle IGBT à pont complet
Si les procédures de configuration de la conception basée sur le triac ci-dessus vous semblent décourageantes, le contrôle de vitesse du moteur à induction basé sur PWM à pont complet suivant peut être essayé:
Le circuit illustré dans la figure ci-dessus utilise un pilote de pont complet à puce unique IC IRS2330 (la dernière version est 6EDL04I06NT) qui a toutes les fonctionnalités intégrées afin de satisfaire un fonctionnement sûr et parfait du moteur triphasé.
Le CI n'a besoin que d'une entrée logique triphasée synchronisée sur ses broches HIN / LIN pour générer la sortie oscillante triphasée requise, qui est finalement utilisée pour faire fonctionner le réseau IGBT en pont complet et le moteur triphasé connecté.
Le contrôle de vitesse injection PWM est implémenté via 3 étages de pilotes NPN / PNP demi-pont séparés, contrôlés avec une alimentation SPWM d'un générateur IC 555 PWM comme on le voit dans nos conceptions précédentes. Ce niveau PWM peut être finalement utilisé pour contrôler la vitesse du moteur à induction.
Avant d'apprendre la méthode de contrôle de la vitesse réelle du moteur à induction, comprenons d'abord comment l'automatique Contrôle V / Hz peut être réalisé en utilisant quelques circuits IC 555, comme indiqué ci-dessous
Circuit du processeur PWM automatique V / Hz (boucle fermée)
Dans les sections ci-dessus, nous avons appris les conceptions qui aideront le moteur à induction à se déplacer à la vitesse spécifiée par le fabricant, mais il ne s'ajustera pas selon un rapport V / Hz constant à moins que le processeur PWM suivant ne soit intégré au H -Alimentation d'entrée PWM du pont.
Le circuit ci-dessus est un simple Générateur PWM utilisant un couple d'IC 555 . L'IC1 génère la fréquence PWM qui est convertie en ondes triangulaires à la broche # 6 de IC2 à l'aide de R4 / C3.
Ces ondes triangulaires sont comparées à l'ondulation sinusoïdale à la broche n ° 5 de IC2. Ces échantillons d'ondulations sont acquis en redressant le secteur triphasé AC en une ondulation 12V AC et sont alimentés à la broche n ° 5 de l'IC2 pour le traitement requis.
En comparant les deux formes d'onde, une SPWM est généré à la broche n ° 3 de IC2, qui devient le PWM pilote pour le réseau du pont en H.
Fonctionnement du circuit V / Hz
Lorsque l'alimentation est activée, le condensateur à la broche n ° 5 commence par rendre une tension nulle à la broche n ° 5, ce qui entraîne la valeur SPWM la plus basse au Circuit en pont en H , qui à son tour permet au moteur à induction de démarrer avec un démarrage progressif lent.
Au fur et à mesure que ce condensateur se charge, le potentiel à la broche n ° 5 augmente, ce qui augmente proportionnellement le SPWM et permet au moteur de gagner progressivement en vitesse.
Nous pouvons également voir un circuit de rétroaction tachymétrique qui est également intégré à la broche n ° 5 de l'IC2.
Cette tachymètre surveille la vitesse du rotor ou la vitesse de glissement et génère une tension supplémentaire à la broche n ° 5 de IC2.
Maintenant que la vitesse du moteur augmente, la vitesse de glissement essaie de se synchroniser avec la fréquence du stator et dans le processus elle commence à gagner de la vitesse.
Cette augmentation du glissement d'induction augmente proportionnellement la tension du tachymètre, ce qui entraîne à son tour IC2 d'augmenter le Sortie SPWM et ceci à son tour augmente encore la vitesse du moteur.
L'ajustement ci-dessus tente de maintenir le rapport V / Hz à un niveau assez constant jusqu'à ce que finalement le SPWM de IC2 ne puisse plus augmenter.
À ce stade, la vitesse de glissement et la vitesse du stator acquièrent un état stable et celui-ci est maintenu jusqu'à ce que la tension d'entrée ou la vitesse de glissement (due à la charge) ne soient pas modifiées. Au cas où ceux-ci seraient modifiés, le circuit du processeur V / Hz entre à nouveau en action et commence à ajuster le rapport pour maintenir la réponse optimale de la vitesse du moteur à induction.
Le tachymètre
Le Circuit tachymètre peuvent également être construits à bas prix en utilisant le circuit simple suivant et intégrés aux étages de circuit expliqués ci-dessus:
Comment mettre en œuvre le contrôle de vitesse
Dans les paragraphes ci-dessus, nous avons compris le processus de régulation automatique qui peut être réalisé en intégrant un rétroaction du tachymètre à un circuit de contrôleur SPWM à régulation automatique.
Voyons maintenant comment la vitesse d'un moteur à induction peut être contrôlée en faisant varier la fréquence, ce qui forcera finalement le SPWM à baisser et à maintenir le bon rapport V / Hz.
Le schéma suivant explique l'étape de contrôle de vitesse:
Ici, nous pouvons voir un circuit générateur triphasé utilisant IC 4035 dont la fréquence de déphasage peut être modifiée en faisant varier l'entrée d'horloge à sa broche # 6.
Les 3 signaux de phase sont appliqués à travers les portes IC 4049 pour produire les alimentations HIN, LIN requises pour le réseau de pilotes à pont complet.
Cela implique qu'en faisant varier de manière appropriée la fréquence d'horloge de l'IC 4035, nous pouvons effectivement modifier la fréquence triphasée de fonctionnement du moteur à induction.
Ceci est mis en œuvre par un simple circuit astable IC 555 qui alimente une fréquence réglable à la broche n ° 6 de IC 4035, et permet à la fréquence d'être ajustée via le potentiomètre 100K attaché. Le condensateur C doit être calculé de manière à ce que la plage de fréquence réglable soit conforme aux spécifications correctes du moteur à induction connecté.
Lorsque le potentiomètre de fréquence est modifié, la fréquence effective du moteur à induction change également, ce qui change en conséquence la vitesse du moteur.
Par exemple, lorsque la fréquence est réduite, la vitesse du moteur diminue, ce qui entraîne à son tour la sortie du tachymètre pour réduire la tension proportionnellement.
Cette réduction proportionnelle de la sortie du tachymètre force le SPWM à se rétrécir et réduit ainsi proportionnellement la sortie de tension vers le moteur.
Cette action garantit à son tour que le rapport V / Hz est maintenu tout en contrôlant la vitesse du moteur à induction via le contrôle de fréquence.
Avertissement: Le concept ci-dessus est conçu uniquement sur des hypothèses théoriques, veuillez procéder avec prudence.
Si vous avez d'autres doutes concernant la conception de ce contrôleur de vitesse de moteur à induction triphasé, n'hésitez pas à le publier dans vos commentaires.
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