주파수가 50-400Hz인 단상 주전원 전압을 XNUMX상으로 변환기. 계획, 설명

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단상 주전원 전압을 50-400Hz의 주파수로 XNUMX상으로 변환기. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전

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이 컨버터는 가정용 전원 공급 장치에서 최대 1000Hz의 공칭 주파수에서 36V 및 42V에서 최대 400W의 XNUMX상 비동기 전기 모터에 전력을 공급하도록 설계되었습니다. 이러한 모터는 일반적으로 산업용 휴대용 전동 공구에 사용됩니다.

이 장치의 특징은 비교적 작은 치수와 공칭 주파수가 다른 모터를 연결할 수 있는 능력, 공급 전압의 주파수를 조정하여 모터 샤프트 속도의 특정 한계 내에서 변경하는 기능입니다. 변압기와 전원 장치의 기타 요소를 적절하게 교체하면 컨버터는 정격 전압이 다르고 전력이 더 높은 모터에 전력을 공급하도록 조정할 수 있습니다.

주파수가 50-400Hz인 단상 주전원 전압을 XNUMX상으로 변환기
그림. 1

변환기 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 1.1. 논리 요소 DD1.2, DD1.4, DD2에 멀티 바이브레이터가 조립되며, 진동 주파수는 150 ... 1200Hz 내에서 가변 저항 R2에 의해 변경될 수 있습니다. 미세 회로 DD3, DD1.3 및 요소 DD50의 노드에 의해 형성된 400상 펄스 시퀀스의 주파수와 출력 1상 전압은 XNUMX ... XNUMXHz의 세 배입니다. 다른 주파수 간격으로 전환하려면 커패시터 CXNUMX의 커패시턴스를 변경해야 합니다.

노드 A3.2-A3.4은 요소 DD1-DD3의 출력에 연결됩니다. 커넥터 X1을 통해 전기 모터에 공급되는 위상 A, B 및 C의 전압을 형성합니다. 이 노드는 정확히 동일하므로 그 중 하나인 A1의 회로를 고려하십시오. 그의 작업은 그림 1에 설명되어 있습니다. XNUMX 특징점에서의 신호 파형.

적분기는 직사각형 펄스를 대칭 톱니 전압으로 변환하는 연산 증폭기 DA1에 조립됩니다. 트랜지스터 VT1, VT3, VT5, VT8은 연산 증폭기의 출력 전압이 Unop1보다 높을 때 열려 있습니다. 셰이퍼의 출력에서 이 상태의 전압은 -20V에 가깝습니다. 연산 증폭기가 Upor.2보다 낮고 트랜지스터 VT2, VT4, VT6, VT7 및 셰이퍼 출력의 전압은 +20V가 됩니다.

연산 증폭기의 출력에서 중간(Upor.1과 Upor2 사이) 전압 값에서 셰이퍼의 모든 트랜지스터는 닫히고 위상 와이어 A는 +20V 및 -20V의 전압 소스에서 분리됩니다. 임계 값의 차이와 적분기의 출력에서 전압 변화율로 인해 한 그룹의 트랜지스터를 닫고 다른 그룹을 여는 사이에 시간이 걸리므로 "통과"전류의 흐름으로 모든 트랜지스터가 동시에 열립니다. 제외된.

주파수가 50-400Hz인 단상 주전원 전압을 XNUMX상으로 변환기
그림. 2

컨버터 전원 공급 회로는 그림 2에 나와 있습니다. 1. 전체 용량이 800VA인 T200 변압기가 있습니다. 이를 통해 IE-1025A 드릴, IE-3601B 렌치, IE-2004B 그라인더 등과 같은 컨버터의 공칭 주파수 30Hz에서 이러한 20상 전동 공구에 전원을 공급할 수 있습니다. 전압이 있는 이 변압기의 권선 II 36V의 전류는 0,5A, 권선 III 전압 0,8V - 36 ... XNUMXA의 전류에 대해 설계되었습니다. 선택한 변압기에 권선 III가 없으면 XNUMXV의 교류 전압을 얻을 수 있습니다. 별도의 저전력 변압기.

다이오드 VD1, VD4 및 옵토디스터 U5, U1를 기반으로 하는 제어된 정류기는 변압기 T2의 권선 II에 연결됩니다. 트랜지스터 VT3의 노드 덕분에 컨버터의 강력한 트랜지스터에 전원을 공급하는 +20V 및 -20V의 출력 전압 켜기가 나머지 부분에 비해 1 ... 2초 지연됩니다. 블록의 출력 전압. 이것은 10상 펄스 시퀀스의 형성이 강력한 노드가 작동하기 시작하기 전에 정지된 특성을 취할 시간을 갖도록 수행됩니다. 저항 RXNUMX은 모터의 시동 전류를 제한하도록 설계되었습니다.

나머지 출력 전압은 변압기 T2의 권선 III에서 작동하는 다이오드 브리지 VD1의 정류기에서 얻습니다. 디지털 마이크로 회로용 전압 조정기에 주의하십시오. 이를 위해 필요한 5V는 트랜지스터 VT1 및 VT2의 안정기에서 얻은 서로 다른 극성의 두 전압을 합산하여 형성됩니다. 트리머 저항 R1은 이러한 전압을 조절하여 합계를 변경하지 않은 상태로 유지합니다. 이것은 노드 A1-A3의 적분기에 의해 생성된 톱니 전압의 대칭을 달성하기 위해 필요하며, 이 노드에서 트랜지스터를 열기 위한 상한 및 하한 임계값과 관련이 있습니다. 트랜지스터 VT1 및 VT2는 각각 최소 30cm2 면적의 방열판에 설치됩니다.

변환기는 350x210x180mm 크기의 하우징에 조립됩니다. 케이스 내부에는 변압기 T1, 커패시터 C7, C8과 같은 전원 공급 장치 부품이 고정되어 있는 섀시가 있습니다. 다이오드 VD3, VD4 및 옵토디스터 U1, U2는 110x80x30mm 크기의 일반 늑골이 있는 방열판에 설치됩니다.

전원 공급 장치의 나머지 부분은 140x60mm 크기의 유리 섬유 보드에 장착됩니다. 140x110mm 크기의 유사한 보드에는 동일한 크기의 별도 보드에 배치된 강력한 전계 효과 트랜지스터를 제외하고 변환기 자체의 일부가 있습니다. 이러한 각 트랜지스터에는 40x30x10mm 크기의 별도 핀이 있는 방열판이 장착되어 있습니다. 방열판이있는 트랜지스터의 열 접촉 장소는 열 전도성 페이스트로 번집니다.

하우징의 전면 패널에는 스위치 SA1, 퓨즈 홀더 FU1 및 FU2, 2상 전압 주파수 조정기 - 가변 저항 R1(그림 1 참조) 및 X20 커넥터 - 전동 공구 연결용 표준 소켓이 있습니다. 이 소켓의 특징은 플러그가 두 가지 방식으로 연결될 수 있다는 것입니다. 다른 순서의 위상 시퀀스와 결과적으로 모터 샤프트의 다른 회전 방향을 제공합니다. 플러그의 핀은 6,5x1,5x25mm입니다. 커넥터의 주요 요구 사항은 위상당 최소 XNUMXA의 허용 전류입니다.

변환기에 사용되는 국내 미세 회로는 K155LAZ - 7400, K155IE4 - 7492, K155LP5 - 7486, KR140UD708 - tsA741 또는 NE5534와 같은 유사한 수입 회로로 교체할 수 있습니다. 전원 공급 장치에서 다이오드 D243A 대신 D231A를 설치하고 광 디스터 대신 TO125-12,5 - TO132-25를 설치할 수 있습니다. 다이오드 브리지 KTs402G는 KTs405G로 대체됩니다. 나머지 다이오드 및 제너 다이오드는 국내 또는 수입품에 적합합니다.

커패시터 C1(그림 1 참조) - 필름 K73-17, 나머지 - 세라믹 K10-17. 물론 적합하고 유사한 수입 커패시터.

전원 공급 장치의 저항 R10은 직경이 1,5mm이고 길이가 120 ... 150mm인 니크롬 와이어 조각으로 만들어지며 외경이 10mm인 나선형으로 꼬여 있습니다. 나선형 끝에서 납땜 와이어 용 주석 도금 꽃잎은 M4 나사와 너트로 고정됩니다. 동일한 블록의 저항 R11, R12 - PEV-7,5 또는 정격 전력이 5와트 이상인 수입품. 트리머 저항 R1은 SPZ-19의 수입 아날로그입니다.

이 블록의 커패시터 C1, C2는 필름 K73-17입니다. 산화물 커패시터: C4 - 탄탈륨 K53-18; C5, C6 - TEARO SE 시리즈; C7, C8 - K50-18; 나머지는 JAMICON에서 가져온 것입니다. 커패시터 K50-18은 불가리아 생산의 K50-37, KEA-I-10 또는 동독에서 생산된 DIN41250 표준의 커패시터로 대체될 수 있습니다.

변환기는 장치 케이스, 금속 섀시 및 T1 변압기의 자기 회로에 연결된 접지선(PE)이 있는 XNUMX선 케이블로 네트워크에 연결됩니다.

제조 된 변환기를 조정할 때 우선 공급 전압이 DD1-DD3 미세 회로에 적용되고 (그림 1 참조) DD3.2-DD3.4의 출력에 2 상 펄스 시퀀스가 있는지 확인하십시오. 집단. 가변 저항 RXNUMX는 최대 펄스 주파수를 설정합니다.

그런 다음 공급 전압(+12V 및 -12V)이 노드 A1의 연산 증폭기 DA1과 노드 A2 및 A3의 유사한 연산 증폭기에 공급됩니다. 오실로스코프를 사용하여 연산 증폭기 출력에서 삼각 펄스를 관찰하고 트리밍 저항 R1(그림 2 참조)을 사용하여 공통 와이어에 대해 최대 대칭을 달성합니다. 세 개의 연산 증폭기 출력에서 신호 형태의 비동일성은 작은 제한 내에서 커패시터 C3(그림 1 참조)의 커패시턴스와 노드 A2 및 A3의 해당 커패시터를 선택하여 제거할 수 있습니다.

마스터 발진기의 주파수가 감소하면 연산 증폭기가 제한 모드로 전환되어 삼각형 펄스가 사다리꼴 형태를 취하지만 이것은 어떤 식 으로든 변환기의 작동에 영향을 미치지 않습니다. 임계값 사이의 간격에서 전압 변화율이 동일하게 유지되기 때문입니다.

트랜지스터 VT5 및 VT6의 컬렉터를 전계 효과 트랜지스터 VT7 및 VT8의 게이트 회로와 연결하기 전에 그림 3에 표시된 저항 회로를 통해 언급된 컬렉터에 일시적으로 연결해야 합니다. 1, 오실로스코프 입력. 이러한 방식으로 관찰된 펄스의 모양은 그림 6의 가장 낮은 오실로그램에서 볼 수 있듯이 역이어야 합니다. 1. 필요한 경우 펄스 간 일시 중지 기간을 변경하고 저항 R2을 선택합니다. 다이오드 VDXNUMX 및 VDXNUMX를 (동시에!) 점퍼로 교체하여 상당한 감소를 달성할 수 있습니다.

동일한 방식으로 노드 A2와 A3을 확인 및 조정하고 임시 연결을 제거한 후 그림 1의 다이어그램과 같이 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 신호를 인가할 수 있습니다. 1, 소켓 XXNUMX 소켓의 신호 모양이 필요한 모양과 일치하는지 확인하고 변환기로 실제 작업을 진행하십시오.

저자: V. Kostitsyn, Biysk, Altai Territory; 출판: radioradar.net

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5nm 게이트가 있는 트랜지스터로 가는 길에는 중요한 장애물이 없습니다. 더 적은 것은 의심스럽습니다. 기술 표준을 5nm 미만으로 줄이는 단계에서 양자 터널링의 효과가 나타나기 시작하는데, 이는 제어할 수 없는 누출(손실)의 증가입니다. 그러나이 모든 것은 기존 반도체를 기반으로 한 트랜지스터 구조의 기존 모델과 관련이 있습니다. 따라서 게이트가 5nm 미만인 트랜지스터는 다른 구조와 새로운 재료를 사용할 것을 약속합니다.

그러한 재료 중 하나는 탄소 나노튜브입니다. 예를 들어 IBM은 트랜지스터의 전도성 채널로 1,8nm 탄소관 트랜지스터 모델을 개발했습니다. University of California at Berkeley의 개발자들은 다른 경로를 택하여 탄소 나노튜브를 트랜지스터의 게이트로 사용하는 것을 제안했습니다.

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