Convertisseur de tension secteur monophasé en triphasé avec une fréquence de 50-400 Hz. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Convertisseurs de tension, redresseurs, onduleurs

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Ce convertisseur est conçu pour alimenter des moteurs électriques asynchrones triphasés jusqu'à 1000 W à 36 et 42 V à une fréquence nominale jusqu'à 400 Hz à partir d'une alimentation domestique. De tels moteurs sont couramment utilisés dans les outils électriques portatifs industriels.

Les caractéristiques distinctives de cet appareil sont des dimensions relativement petites et la possibilité de connecter des moteurs avec différentes fréquences nominales, ainsi que des changements dans certaines limites de la vitesse de l'arbre du moteur en ajustant la fréquence de la tension d'alimentation. Avec le remplacement approprié du transformateur et des autres éléments des unités de puissance, le convertisseur peut être adapté pour alimenter des moteurs avec une tension nominale différente et une puissance supérieure.

Fig. 1

Le circuit convertisseur est représenté sur la fig. 1. Sur les éléments logiques DD1.1, DD1.2, DD1.4, un multivibrateur est assemblé, dont la fréquence d'oscillation peut être modifiée par une résistance variable R2 entre 150 ... 1200 Hz. La fréquence de la séquence d'impulsions triphasée formée par le nœud sur les microcircuits DD2, DD3 et l'élément DD1.3, et la tension triphasée de sortie est trois fois inférieure - 50 ... 400 Hz. Pour passer à un autre intervalle de fréquence, vous devrez changer la capacité du condensateur C1.

Les noeuds A3.2-A3.4 sont connectés aux sorties des éléments DD1-DD3. formant la tension des phases A, B et C, fournie au moteur électrique par le connecteur X1. Étant donné que ces nœuds sont exactement les mêmes, considérez le circuit d'un seul d'entre eux - A1. Son travail est expliqué dans la Fig. 1 formes d'onde des signaux aux points caractéristiques.

Un intégrateur est assemblé sur l'ampli op DA1, qui convertit les impulsions rectangulaires en une tension en dents de scie symétrique. Les transistors VT1, VT3, VT5, VT8 sont ouverts lorsque la tension à la sortie de l'ampli-op est supérieure à Unop1- A la sortie du shaper, la tension dans cet état est proche de -20 V. Lorsque la tension de sortie de l'ampli-op est inférieur à Upor.2, les transistors VT2, VT4, VT6, VT7 et la tension à la sortie du shaper devient +20 V.

Aux valeurs de tension intermédiaires (entre Upor.1 et Upor2) à la sortie de l'ampli-op, tous les transistors du shaper sont fermés et le fil de phase A est déconnecté des sources de tension de +20 V et -20 V. Depuis certains le temps s'écoule entre la fermeture d'un groupe de transistors et l'ouverture d'un autre, en raison de la différence de seuils et du taux de variation de tension à la sortie de l'intégrateur, l'ouverture simultanée de tous les transistors avec le passage du courant "traversant" à travers eux est exclue .

Fig. 2

Le circuit d'alimentation du convertisseur est illustré à la fig. 2. Il dispose d'un transformateur T1 d'une capacité globale de 800 VA. Cela vous permet d'alimenter ces outils électriques triphasés à une fréquence nominale de 200 Hz à partir du convertisseur, tels que la perceuse IE-1025A, la clé IE-3601B, la meuleuse IE-2004B, etc. Enroulement II de ce transformateur avec une tension de 30 V est conçu pour un courant de 20 A, et la tension de l'enroulement III 36 V - pour un courant de 0,5 ... 0,8 A. Si le transformateur sélectionné n'a pas d'enroulement III, une tension alternative de 36 V peut être obtenue à partir de un transformateur séparé de faible puissance.

Un redresseur commandé à base de diodes VD1, VD4 et d'optodistorseurs U5, U1 est connecté à l'enroulement II du transformateur T2. A l'aide d'un nœud sur le transistor VT3, l'activation des tensions de sortie de +20 V et -20 V, qui alimentent les puissants transistors du convertisseur, est retardée de 1 ... 2 s par rapport au reste de les tensions de sortie du bloc. Ceci est fait pour que la formation d'une séquence d'impulsions triphasée ait le temps de prendre un caractère stationnaire avant que des nœuds puissants ne commencent à fonctionner. La résistance R10 est conçue pour limiter le courant de démarrage du moteur.

Les tensions de sortie restantes sont obtenues à partir du redresseur sur le pont de diodes VD2, fonctionnant à partir de l'enroulement III du transformateur T1. Faites attention au régulateur de tension pour les microcircuits numériques. Les 5 V requis pour cela sont formés en sommant deux tensions de polarité différente obtenues à partir de stabilisateurs sur les transistors VT1 et VT2. La résistance ajustable R1 régule ces tensions, en gardant leur somme inchangée. Ceci est nécessaire pour obtenir la symétrie de la tension en dents de scie générée par les intégrateurs des nœuds A1 - A3, par rapport aux seuils supérieur et inférieur d'ouverture des transistors dans ces nœuds. Les transistors VT1 et VT2 sont installés sur des dissipateurs thermiques d'une surface d'au moins 30 cm2 chacun.

Le convertisseur est assemblé dans un boîtier aux dimensions de 350x210x180 mm. À l'intérieur du boîtier se trouve un châssis sur lequel sont fixées les parties de l'alimentation - transformateur T1, condensateurs C7, C8 avec des résistances les shuntant. Les diodes VD3, VD4 et les optodistors U1, U2 sont installés sur un dissipateur thermique nervuré commun aux dimensions de 110x80x30 mm.

Les parties restantes de l'alimentation sont montées sur une plaque en fibre de verre de 140x60 mm. Sur une carte similaire aux dimensions de 140x110 mm, il y a des parties du convertisseur lui-même, à l'exception de puissants transistors à effet de champ, placés sur une carte séparée de mêmes dimensions. Chacun de ces transistors est équipé d'un radiateur à ailettes séparé mesurant 40x30x10 mm. Les endroits de contact thermique des transistors avec dissipateurs de chaleur sont enduits de pâte thermoconductrice.

Sur le panneau avant du boîtier se trouvent un interrupteur SA1, des porte-fusibles FU1 et FU2, un régulateur de fréquence de tension triphasé - une résistance variable R2 (voir Fig. 1) et un connecteur X1 - une prise standard pour connecter des outils électriques. La particularité de cette prise est que la fiche peut y être connectée de deux manières, offrant un ordre de séquence de phase différent et, par conséquent, différents sens de rotation de l'arbre du moteur. Les broches de la fiche sont de 20x6,5x1,5 mm. La principale exigence pour le connecteur est un courant admissible d'au moins 25 A par phase.

Les microcircuits domestiques utilisés dans le convertisseur peuvent être remplacés par des microcircuits importés similaires: K155LAZ - 7400, K155IE4 - 7492, K155LP5 - 7486, KR140UD708 - tsA741 ou NE5534. Dans l'alimentation, au lieu des diodes D243A, vous pouvez installer D231A, et au lieu des optodistors TO125-12,5 - TO132-25. Le pont de diodes KTs402G est remplacé par KTs405G. Les diodes restantes et les diodes Zener conviennent aux diodes nationales ou importées.

Condensateur C1 (voir Fig. 1) - film K73-17, le reste - céramique K10-17. Condensateurs importés appropriés, bien sûr, et similaires.

La résistance R10 dans l'alimentation est constituée d'un morceau de fil de nichrome d'un diamètre de 1,5 mm et d'une longueur de 120 ... 150 mm, torsadé en une spirale d'un diamètre extérieur de 10 mm. Aux extrémités de la spirale, des pétales étamés pour les fils à souder sont fixés avec des vis et des écrous M4. Résistances R11, R12 dans le même bloc - PEV-7,5 ou importées avec une puissance nominale d'au moins 5 watts. La résistance ajustable R1 est un analogue importé de SPZ-19.

Les condensateurs C1, C2 de ce bloc sont des films K73-17. Condensateurs à oxyde : C4 - tantale K53-18 ; C5, C6 - série TEARO SE ; C7, C8 - K50-18 ; le reste vient du JAMICON. Les condensateurs K50-18 peuvent être remplacés par K50-37, KEA-I-10 de production bulgare ou des condensateurs de la norme DIN41250, produits en RDA.

Le convertisseur est relié au réseau par un câble à trois fils avec un fil de terre (PE) relié au boîtier de l'appareil, à son châssis métallique et au circuit magnétique du transformateur T1.

Lors du réglage du convertisseur fabriqué, tout d'abord, la tension d'alimentation est appliquée aux microcircuits DD1-DD3 (voir Fig. 1) et assurez-vous qu'il existe une séquence d'impulsions triphasée aux sorties du DD3.2-DD3.4 éléments. La résistance variable R2 définit la fréquence d'impulsion maximale.

Ensuite, la tension d'alimentation (+12 V et -12 V) est fournie à l'amplificateur opérationnel DA1 dans le nœud A1 et aux amplificateurs opérationnels similaires dans les nœuds A2 et A3. L'observation des impulsions triangulaires aux sorties de l'ampli-op à l'aide d'un oscilloscope, en utilisant la résistance d'ajustement R1 (voir Fig. 2), permet d'atteindre leur symétrie maximale par rapport au fil commun. La non-identité des formes de signal aux sorties des trois amplificateurs opérationnels peut être éliminée en sélectionnant, dans de petites limites, la capacité du condensateur C3 (voir Fig. 1) et les condensateurs correspondants dans les nœuds A2 et A3.

Avec une diminution de la fréquence de l'oscillateur maître, les impulsions triangulaires, dues au passage de l'ampli-op au mode limite, prennent la forme d'un trapèze, mais cela n'affecte en rien le fonctionnement du convertisseur, puisque le taux de changement de tension dans les intervalles entre les seuils reste le même.

Avant de connecter les collecteurs des transistors VT5 et VT6 aux circuits de grille des transistors à effet de champ VT7 et VT8, il est nécessaire de les connecter temporairement aux collecteurs mentionnés via le circuit résistif illustré à la fig. 3, entrée oscilloscope. La forme des impulsions observées de cette manière doit être inverse, illustrée dans l'oscillogramme le plus bas de la Fig. 1. Si nécessaire, modifiez la durée de la pause entre les impulsions, sélectionnez la résistance R6. Sa réduction significative peut être obtenue en remplaçant les diodes VD1 et VD2 (simultanément !) par des cavaliers.

Après avoir vérifié et ajusté les nœuds A2 et A3 de la même manière et supprimé les connexions temporaires, vous pouvez appliquer des signaux aux grilles des transistors à effet de champ, comme indiqué sur le schéma de la Fig. 1, assurez-vous que la forme des signaux sur les prises de la prise X1 correspond à celle requise et procédez aux travaux pratiques avec le convertisseur.

Auteur : V. Kostitsyn, Biysk, territoire de l'Altaï ; Publication : radioradar.net

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