Дипломная работа: Разработка конструкции и технологии изготовления частотного преобразователя
- функцию ограничения перегрузки и т.д;
- возможность подключения выносного пульта управления.
Преобразователь частоты VFD-S фирмы «DELTA». Предназначен для управления скоростью вращения, плавного пуска/останова и защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Работа преобразователя в составе конкретного устройства может быть оптимизирована с помощью его параметрирования (всего 100 программируемых параметров, разбитых на 9 функциональных групп). Параметрирование осуществляется пользователем со встроенного пульта управления или по последовательному интерфейсу.
Особенности:
- современный компактный транзисторный преобразователь частоты с микропроцессорным управлением.
- реализует частотный способ управления двигателем, с широкой возможностью корректировки зависимостей Uвых = f(Fвых) и Fвых = f(Uупр).
- частота ШИМ устанавливается пользователем в диапазоне от 3 до 10 кГц.
- подъем начального пускового момента и компенсация скольжения.
- встроенный тормозной ключ - динамическое торможение двигателя и торможение постоянным током.
- встроенный программируемый логический контроллер.
- последовательный интерфейс RS-485 (MODBUS со скоростью обмена до 38 400 бод).
- автоматический рестарт после кратковременного пропадания питающего напряжения.
- перегрузочная способность – 150% от номинального момента в течение 60 сек.
Характеристики рассмотренных аналогов и разрабатываемого устройства приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Сравнительные характеристики частотных преобразователей
| Параметр |
«Веспер» EI-8000 | «HITACHI» L200 | «DELTA»VFD-S | Разрабатываемое изделие |
| Напряжение питания, В | 220 | 220 | 220 | 220 |
| Мощность, кВт | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 2 |
| Выходная частота, Гц | от 0,1 до 650 | от 1 до 400 | от 0,1 до 400 | от 1 до 99 |
| Защита двигателя от перегрузки по току | да | да | да | да |
| Защита двигателя от повышенного и пониженного напряжения | да | да | нет | да |
| Контроллерное управление | да | да | да | да |
| Возможность дистанционного управления и мониторинга (протокол MODBUS) | да | да | да | нет |
| Встроенный фильтр ЭМИ | класс А | класс С3 | нет | нет |
| Аналоговые и цифровые входы/выходы для регулирования и дистанционного управления | да | нет | нет | нет |
| Вход датчика тепловой защиты электродвигателя | нет | да | нет | нет |
| Функция быстрого запуска | нет | да | нет | нет |
| Возможность подключения выносного пульта управления | нет | да | нет | нет |
| Диапазон частот ШИМ, кГц | до 10 | до 10 | до 10 | до 10 |
| Встроенный тормозной ключ | нет | нет | да | да |
| Автоматический рестарт после кратковременного пропадания питающего напряжения | нет | нет | да | нет |
| Стоимость, у.е. | 195 | 220 | 251 | 75 |
1.5 Анализ элементной базы
В современных устройствах необходимо стараться применять элементную базу, характеризующуюся высокими функциональными возможностями, гибкостью использования, высокой надежностью и массогабаритными показателями. По возможности следует использовать технологию поверхностного монтажа, так как она способствует уменьшению габаритов печатных плат, а также упрощает технологию производства.Для того чтобы у разрабатываемого изделия была более высокая технологичность число различных типоразмеров электрорадиоэлементов должно быть минимальным. На основании описанной в п.1.1 схемы электрической принципиальной, выбрана элементная база частотного преобразователя. Выбор всех элементов осуществлялся по следующим критериям: соответствие заданному рабочему диапазону температур; устойчивость к заданным внешним механическим воздействиям; выбранные элементы не ухудшают электрические характеристики схемы. Также при выборе элементов осуществлялся анализ экономической целесообразности использования данного элемента в устройстве.
Конденсаторы С1 и С2 - GRM1885C1H330J имеют типоразмер 0603; тип ТКЕ – NPO – используются в прецизионных цепях, в рабочем диапазоне емкость практически не зависит от температуры, времени, напряжения и частоты; рабочее напряжение – 50 В; емкость - 33 пФ; точность - 
5%; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С.
Конденсаторы C3, C7, С8, C10 и С12 - GRM188R71H104K имеют типоразмер 0603; тип ТКЕ – X7R – стабильный диэлектрик с предсказуемой температурной, частотной и временной зависимостью; номинальное рабочее напряжение – 50 В; емкость – 0,1 мкФ; точность 10%; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С.
Конденсатор C5 - GRM186R71H102C имеют типоразмер 0603; тип ТКЕ – X7R – стабильный диэлектрик с предсказуемой температурной, частотной и временной зависимостью; номинальное рабочее напряжение – 50 В; емкость – 1 нФ; точность 0,25%; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С.
Рисунок 1.1 – Конденсаторы типоразмера 0603
Конденсаторы С4 и С6 – электролитические конденсаторы 038RSM6,3Ч11, конденсаторы С9, С11 и С13 – электролитические конденсаторы 038RSM5Ч7 фирмы «BCcomponents». Данный тип конденсаторов отличается меньшими габаритными размерами. Основные технические характеристики данных конденсаторов: точность - 20%; диапазон рабочих температур - от минус 40 до плюс 85°С; тангенс угла диэлектрических потерь – 0,14.
Конденсатор С14 – электролитический конденсатор Jamicon 22Ч40, конденсатор С15 – электролитический конденсатор Jamicon 10Ч14 фирмы «Jamicon». Данный тип конденсаторов является аналогом отечественных конденсаторов К-50. Основные технические характеристики данных конденсаторов: диапазон рабочих температур - от минус 25 до плюс 85°С; тангенс угла диэлектрических потерь – 0,15 [5].
На рисунке 1.2 показан внешний вид конденсаторов С4, С6, С9, С13 -С15 а в таблице 1.2 приведены их размеры.
Рисунок 1.2 – Внешний вид конденсаторов С4, С6, С9, С13 - С15
Таблица 1.2 – Размеры конденсаторов С4, С6, С9, C11, С13 - С15
| Конденсатор | D, мм | L, мм | d, мм | p, мм |
| C4,С6 | 6,3 | 11 | 0,5 | 2,5 |
| С9, С11,С13 | 5 | 7 | 0,5 | 2 |
| С14 | 22 | 40 | 0,8 | 10 |
| С15 | 10 | 14 | 0,6 | 5 |