Toerental regelingen voor 230 V motoren

Gepost door Gerrit Jan Dreijer op woensdag 13 september 2017 21:51

Frequentieregelaar

Schema frequentieregelaarSchema frequentieregelaar

Op deze manier heb ik de regeling opgebouwd en getest. Een controller stuurt een H-brug aan en de H-brug op zijn beurt een transformator van 120 W. De transformator transformeert de pulserende 12 V DC spanning omhoog naar 230 V AC, en gaat via een 230 V AC filter naar de condensator motor. Het voorbeeld is met een condensator motor, maar alle hier besproken motoren zijn hier mee getest. Behalve de serie motor en de 3-fase motor. De H-brug die ik gebruikt heb staat beschreven in het artikel Werken met mosfets. Door nu de H-brug op een bepaalde manier aan te sturen kun je de spanning en de frequentie regelen.

Dit werkt met een voedingsspanning van 12 V DC. Dit heb ik gedaan voor de veiligheid, omdat je op deze manier verder niets met het lichtnet (230 V AC) te maken hebt. De 12 V DC komt uit een zware labvoeding. Met de potmeter is de frequentie in te stellen tussen de ± 8,5Hz en 55 Hz, en de spanning wordt geregeld tussen ± 50 V AC en 230 V AC. Het maximale uitgangssignaal is geen echte sinus maar een getrapte blokgolf, maar de motoren lopen er prima op en zijn prima te regelen. Rond 8,5 Hz hoor je de motor licht tokkelen, maar dat wordt snel minder als de frequentie hoger wordt.

Signalen

Hieronder de signalen die uit de regelaar komen bij 8,5 Hz.

Signalen frequentieregelaar bij 8,5 HzSignalen frequentieregelaar bij 8,5 Hz

In het bovenste gedeelte van het voorbeeld zijn de signalen te zien die door de controller gegenereerd worden, in het onderste gedeelte kun je het uitgangssignaal van de transformator zien. Dit is het signaal van 8,5 Hz, de laagste frequentie dus. Je kan op het onderste gedeelte van het voorbeeld zien dat de puls kort is in verhouding met de ingetekende sinus, de transformator wordt hierdoor maar kort aangestuurd waardoor de gemiddelde spanning laag is. De pulsbreedte is 6 ms en die verandert niet, maar dat is in het andere voorbeeld weer te zien. Ik heb verder alle tijden erbij gezet in milliseconden, ik hoop dat dit duidelijk is.

Hieronder de signalen die uit de regelaar komen bij 55 Hz.

Signalen frequentieregelaar bij 55 HzSignalen frequentieregelaar bij 55 Hz

In het bovenste gedeelte van het voorbeeld zie je weer de signalen staan die door de controller gegenereerd worden. Hier kun je duidelijk zien dat de frequentie een stuk hoger is dan bij het eerste voorbeeld. Je kunt ook zien dat de pulsbreedte nog steeds 6 ms is, zoals ik al eerder zei. Op het onderste gedeelte van het voorbeeld kun je zien dat de sinus bijna helemaal gevuld is, de motor loopt nu op ± 55Hz. Verder staan alle tijden er weer bij.

Als je op deze manier een motor regelt zal je merken dat het koppel vele malen hoger is dan de regeling via de fase aansnijding die eerder besproken is. Bij 8,5 Hz merk je dat nog niet zo erg, maar rond 15 Hz hebben de motoren al een redelijk koppel. Plus dat de motor nu wel onbelast geregeld kan worden, de motor gaat dus niet voluit draaien bij bijvoorbeeld 100 V AC. De motor remt ook af als je de frequentie terug draait, dit is dus een veel betere regeling dan de fase aansnij regeling. Maar voor bijvoorbeeld een ventilator of een pompje is de fase aansnijding ook prima te gebruiken.

Software

Bij deze regeling hoort ook een stukje software, ik heb het heel simpel gehouden, daar zou misschien nog wel wat in verbeterd kunnen worden. Maar ik had in eerste instantie niet verwacht dat het zo goed zou werken.

'*  Name    : FREQUENTIEREGELAAR CONDENSATORMOTOR MET H-BRUG.                                      
'*  Author  : H.van Zwieten.                                    
'*  Notice  : Copyright (c) 2014 H.v.Z.                         
'*          : All Rights Reserved                               
'*  Date    : 3-3-2014                                          
'*  Version : 1.0                                               
'*  Notes   : FREQUENTIEREGELAAR VOOR CONDENSATORMOTOR.
; MOTOR SPANNING WORDT GEREGELD TUSSEN DE 50 EN 230VAC.
; FREQUENTIE REGELBAAR TUSSEN 8 EN 55Hz.
; FREQUENTIE IS INSTELBAAR VIA EEN POTMETER OF EEN SPANNING VAN 0 TOT 5VDC.                                                                                                    

Device 16F887                     ; Processor type

Xtal 10                           ; Cristal 10Mhz

Asm                               ; Config settings
CONFIG_REQ            
__CONFIG _CONFIG1, HS_OSC & WDT_OFF & DEBUG_OFF & FCMEN_OFF & LVP_OFF & IESO_OFF & BOR_OFF & CPD_OFF & CP_OFF & MCLRE_OFF & PWRTE_ON 
__CONFIG _CONFIG2, WRT_OFF & BOR40V 
EndAsm
     
All_Digital true                  ; Alle poorten digitaal

Declare Adin_Res = 8              ; resolutie 8 bits
Declare Adin_Tad = frc            ; set RC osc
Declare Adin_Stime = 50           ; sample tijd 5

Symbol UIT_1 = PORTC.0            ; Uit_1 is puls uitgang
Symbol UIT_2 = PORTC.1            ; Uit_2 is puls uitgang
Symbol UIT_3 = PORTC.2            ; Uit_3 is vrijgave

Dim WAARDE As Byte                ; Variabele waarde

DelayMS 500                       ; Pauze 0.5 seconden

Clear                             ; Wis geheugen 

         ;543210                  ; Hulpregel poort A
PORTA  = %000000                  ; Maak poort A laag
TRISA  = %111111                  ; Poort_A I/O

         ;543210                  ; Hulpregel poort B
PORTB  = %000000                  ; Maak poort B laag
TRISB  = %000000                  ; Poort_B I/O

         ;76543210                ; Hulpregel poort C
PORTC  = %00000000                ; Maak poort C laag
TRISC  = %00000000                ; Poort_C I/O

         ;76543210                ; Hulpregel poort D
PORTD  = %00000000                ; Maak poort D laag
TRISD  = %00000011                ; Poort_D I/O




         ;210                     ; Hulpregel poort E 
PORTE  = %000                     ; Maak poort E laag
TRISE  = %111                     ; Poort_E I/O

         ;76543210                ; Hulpregel analoog
ADCON0 = %00000001                ; ADCON0 register analoog

         ;76543210                ; Hulpregel analoog
;adcon1 = %10000000               ; ADCON1 register analoog

         ;543210                  ; Hulpregel analoog poort_B
ANSELH = %000000                  ; ANSEL register analoog poort_B

;-----------------------------------
; ZET UIT_1, UIT_2, EN UIT_3 OP NUL.
;-----------------------------------

UIT_1 = 0                         
UIT_2 = 0                         
UIT_3 = 0 

;-------------------------
; CODE FREQUENTIEREGELAAR.
;------------------------- 

;---------------------------------------
; LEES ANALOGE INGANG ADIN 0.
; DEEL WAARDE DOOR VIJF.
; VERGELIJK WAARDE.
; VRIJGAVE UIT_3 = 1 OF 0.
; UITSTURING 6 MILISECONDEN PULS.
; REGELING FREQUENTIE TUSSEN 8 EN 55Hz.
;---------------------------------------

RUN:                              

    WAARDE = ADIn 0               
    
    WAARDE = WAARDE / 5           
    
    If WAARDE > 48 Then           
     UIT_3 = 0                    
      Else                        
     UIT_3 = 1                    
    EndIf  
                      

    UIT_1 = 0                     
    UIT_2 = 0                     
     DelayMS 3                     
     DelayMS WAARDE                
      UIT_1 = 1                     
      UIT_2 = 0                     
       DelayMS 6                     
      UIT_1 = 0                     
      UIT_2 = 0                     
     DelayMS 3                     
     DelayMS WAARDE                
    UIT_1 = 0                     
    UIT_2 = 1
    DelayMS 6
GoTo RUN

End

Zoals je kunt zien stelt het programma niet veel voor, het zijn eigenlijk maar een paar regels. Ik denk dat hier verder niet veel uitleg nodig is.

Met het bovengenoemde schema kunnen de genoemde motoren ook nog anders aangestuurd worden. Op de H-brug zit ook een vrijgave ingang, als daar een PWM-signaal op gezet wordt en op de andere twee ingangen een puls met een frequentie van 50 Hz, dan kunnen de motoren ook geregeld worden. Alleen is het dan geen frequentieregeling meer, maar een soort fase aansnijding. De gegenereerde 50 Hz sinus wordt dan gevuld met een PWM signaal dat de uitgangsspanning bepaald. Maar op deze manier wordt ook weer de slip in de motoren geregeld, en niet de frequentie.

Op deze manier kun je dus verschillende motoren regelen. Ik hoop dat ik het een beetje begrijpelijk heb uitgelegd. En dat het ook voor de niet elektronici een te begrijpen stukje is. En als men wil kan men hier zelf ook mee experimenteren natuurlijk.

Dit artikel is geschreven door Lambiek.

Foto kooiankermotor: Zureks / CC-BY-SA-3.0

Als je ingelogd bent kun je een reactie plaatsen.