2 Система управления трёхфазным двигателем (инвертор).
Выше, мы провели очень краткий обобщающий обзор по трёхфазному току и трёхфазному асинхронному двигателю. На самом деле в электротехнике этот материал занимает очень большой раздел, с описанием всех физических процессов трёхфазной системы.
Как же работает асинхронный трёхфазный двигатель в бытовой стиральной машине, которая подключена к однофазной сети с переменным напряжением 220 вольт?
Для того чтобы трёхфазный двигатель максимально эффективно работал в однофазной сети, применяют относительно сложный электронный преобразователь, который называют - инвертор. Структурная схема инвертора представлена ниже на (Рис.4).
Рис.4 Структурная схема инверторного преобразователя
Данный преобразователь имеет ярко выраженное звено постоянного тока. Переменное напряжение сети преобразуется при помощи диодного моста в постоянное, сглаживается индуктивностью (L) и ёмкостью (C), термистор (NTC) служит для защиты схемы от токовых перегрузок. Индуктивность и ёмкость в выпрямителе служат также фильтром, который защищает сеть от пульсаций при коммутации двигателя. От переменной сети так же работает импульсный блок питания, который формирует пониженное постоянное напряжение различных значений для питания системы управления. С выхода выпрямителя постоянное напряжение поступает на силовую часть инвертора построенную на IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor — биполярный транзистор с изолированным затвором ). На структурной схеме IGBT позиционированы как Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6. В корпус данных транзисторов интегрирован диод включённый между цепью эмиттера и коллектора, который защищает транзистор от излишних токовых перегрузок возникающих при коммутации обмоток электродвигателя.
В инверторе осуществляется преобрaзовaние постоянного нaпряжения в трехфaзное (или однофaзное) импульсное нaпряжение изменяемой aмплитуды и чaстоты. По сигнaлaм системы упрaвления кaждaя обмоткa электрического двигaтеля подсоединяется через соответствующие силовые трaнзисторы инверторa к положительному и отрицaтельному полюсaм звенa постоянного токa. Сигналы управления поступают на затворы транзисторов с драйверов (микросхем управления) IR1, IR2, IR3. Сигнал на драйверы приходит с цифрового сигнального процессора ( DSP-Digital signal processor ) системы управления. Такие процессоры специально разработаны для управления двигателями. Длительность подключения кaждой обмотки в пределaх периодa следовaния импульсов модулируется по синусоидaльному зaкону. Чем выше частота преключения транзисторов, тем выше скорость вращения ротора трёхфазного двигателя, поэтому этот метод управления двигателя называют частотным. Реверсивное вращение двигателя осуществляется за счёт изменения порядка включения транзисторов инвертора.
Алгоритм системы управления двигателем заложен в цифровом сигнальном процессоре. Тахогенератор (Т) (Рис.4) расположенный на валу двигателя очень важен в данной схеме. По характеру сигналов поступаемых с тахогенератора и обрабатываемых процессором системы управления, поддерживается необходимая стабильная скорость вращения ротора трёхфазного двигателя на различных этапах работы стиральной машины. По сигналу с тахогенератора определятся дисбаланс на стадии отжима, а в некоторых моделях стиральных машин происходит даже примерное взвешивание белья за счёт сравнивания разницы уровней сигналов тахогенератора при пустом и полном баке. Подобные критерии уровней сигналов записаны в программе процессора системы управления двигателем.