Pieni ac-puhallin taajuusmuuttajan perään

[jak_pdgm]

Kävi mielessä jos kytkisi lossnay ilmanvaihtokoneen taajuusmuuttajaan (niitä kun saa torista kympeillä), että saisi portaattoman nopeudensäädön minkä voisi jopa automatisoida. Laitteessa on vaan jonkinlainen 3-vaihemoottori tai mikälie apukäämillä varustettu kone ja kondensaattori vaihesiirtoa varten, millä se saadaan pyörimään. Alkuperäinen nopeusvalinta on tehty toisella konkalla, mikä kytkeytyy hitaalla nopeudella muun laitteen kanssa sarjaan.

Mitähän tapahtuu jos tuollaisen laittaa tamun perään ja taajuudeksi valitaan vaikka 30 hertsiä 50 hertsin sijaan, kun se ajokonkka on oletettavasti mitoitettu 50/60 hertsin mukaan, jolla konetta kuuluisi ajaa. On siellä toki pienellä nopeudella se toinenkin konkka sarjassa ja hyvin se silti toimii.

Kannattaako kokeilla ja pitäisikö tamun olla nimenomaan 1-vaiheisen kuorman ajamiseen tarkoitettu (niitäkin kai on..?) vai toimiiko 3-vaiheinen jos siitä käyttää vain kahta vaihetta ja laittaa moottorin niiden väliin?

 

[Toinen nimimerkki]

Vanhat tamut muuttivat vain taajuutta eivätkä ymmärtäneet muusta kuin kuorman ottamasta virrasta. Uudet tamut taas ovat usein hyvin tarkkoja huomaamaan, jos on jotain poikkeavaa, esim epäsymmetrisyys tms. eikä lähde pyörittämään ollenkaan.
Periaatteessa tuollainen käyntikondensaattori- /sulkunapamoottori on ainakin jokin verran taajuudella säädettävissä, mutta itse kokeilisin ihan tehon säädöllä, eli tyristorisäätimellä

 

[jak_pdgm]

Tyristorisäädin ei kuulemma toimi noiden kanssa kovin hyvin, kierrokset kyllä laskee mutta melutaso ei. Eri kokoiset sarjakonkat toimii, samoin säästömuuntaja, mutta niillä ei saa portaatonta säätöä ja pitäisi tehdä joku releviritys, jos sitä haluaa vaikka avr:llä ohjata. Mielestäni tuo käy alunperinkin vähän huojuen osateholla, liekkö sen konkkavirityksen ominaisuus kun tuuletin ei pyöri millään tietyllä nopeudella, vaan sillä millä se jaksaa pyöriä.

Simppeli diy siniaaltoinvertteri säädettävällä taajuudella (tai jännitteellä) olisi toki yksi vaihtoehto, aika työläs vaan.

 

[Toinen nimimerkki]

Tyristorisäädin ei kuulemma toimi noiden kanssa kovin hyvin, kierrokset kyllä laskee mutta melutaso ei. Eri kokoiset sarjakonkat toimii, samoin säästömuuntaja, mutta niillä ei saa portaatonta säätöä ja pitäisi tehdä joku releviritys, jos sitä haluaa vaikka avr:llä ohjata. Mielestäni tuo käy alunperinkin vähän huojuen osateholla, liekkö sen konkkavirityksen ominaisuus kun tuuletin ei pyöri millään tietyllä nopeudella, vaan sillä millä se jaksaa pyöriä.

Simppeli diy siniaaltoinvertteri säädettävällä taajuudella (tai jännitteellä) olisi toki yksi vaihtoehto, aika työläs vaan.

Onko mahdollista kokeilla ihan vastuksilla/säätövastuksella, vai kasvaako tehohäviö liian suureksi?

Tuota muuttajahommaa kun mietin, niin kokeena se voisi olla mielenkiintoinen. Taajuuden laskeminen laskee piirin vaihtovirtavastusta ja jos jännite pidetããn vakiona, voi moottori pyöriä suht samaa nopeutta johonkin rajaan asti...(?)

 

[jak_pdgm]

Onko mahdollista kokeilla ihan vastuksilla/säätövastuksella, vai kasvaako tehohäviö liian suureksi?

Tuota muuttajahommaa kun mietin, niin kokeena se voisi olla mielenkiintoinen. Taajuuden laskeminen laskee piirin vaihtovirtavastusta ja jos jännite pidetããn vakiona, voi moottori pyöriä suht samaa nopeutta johonkin rajaan asti...(?)

Vastuksilla toki toimii, mutta kasa eri kokoisia sarjakonkkia ajaa saman asian ilman tehohäviötä. Kyllä sen kai taajuuteen on tahdistuttava, mutten tiedä kuinka laajalla alueella se toimii. Tehon laskeminen ei tuon nopeutta periaatteessa laske, ilmareiät tukittuna pyörii kovilla kierroksilla minimitehollakin. Vääntö laskee ja pyörii sitten vähän epämääräisesti jollain nopeudella mihin vääntö riittää.

Jokin diy-tamu/invertteri missä tehtäisiin pwm:llä siniaallon puolikkaat ja syötettäisiin ne väärinpäin kytketyn muuntajan toisioihin ja otettaisiin ensiöstä ~verkkojännite ulos voisi olla hauska rakentaa, eikä tarvitsisi verkkojännitteen kanssa pelata. En vaan omista oskilloskooppia yms. tarpeellista, mutta ehkä myöhemmin.

 

[Toinen nimimerkki]

Vastuksilla toki toimii, mutta kasa eri kokoisia sarjakonkkia ajaa saman asian ilman tehohäviötä. Kyllä sen kai taajuuteen on tahdistuttava, mutten tiedä kuinka laajalla alueella se toimii. Tehon laskeminen ei tuon nopeutta periaatteessa laske, ilmareiät tukittuna pyörii kovilla kierroksilla minimitehollakin. Vääntö laskee ja pyörii sitten vähän epämääräisesti jollain nopeudella mihin vääntö riittää.

Jokin diy-tamu/invertteri missä tehtäisiin pwm:llä siniaallon puolikkaat ja syötettäisiin ne väärinpäin kytketyn muuntajan toisioihin ja otettaisiin ensiöstä ~verkkojännite ulos voisi olla hauska rakentaa, eikä tarvitsisi verkkojännitteen kanssa pelata. En vaan omista oskilloskooppia yms. tarpeellista, mutta ehkä myöhemmin.

Säätövastusta mietin, jos sellaisen löytäisi helpommin ja tehohäviö olisi merkityksetön.

Käsittääkseni puhaltimessa on normaali yksivaiheinen epätahtimoottori/oikosulkumoottori ja sen pyörimisnopeuteen vaikuttaa taajuus, sekä sille annettu teho(jäänite/virta).

Oikosulkumoottori ei ole tahtimoottori, joka puolestaan seuraa orjallisesti taajuutta, tai jos ei siihen kuormituksen takia pysty, tippuu kokonaan pois.

Oikosulkumoottorin staattorissa kiertää kenttä tietysti taajuuden mukaan, mutta roottori jää aina siitä jälkeen ja mitä enemmän kuormitetaan, sitä enemmän jälkeen jäädään, mutta aina kuitenkin yritetään pysyä perässä.

Jos oikosulkumoottorin jännitettä alennetaan, roottorin jättämä staattorikenttään nähden kasvaa ja pyörintänopeus on hitaampi. (jos siis kuormitus on vakio)

Jos taajuutta lasketaan, staattori ei yritäkään vetää roottoria niin kovaa perässä ja pyörintänopeus on hitaampi.

Silloin kun taajuutta alennetaan, moottorin vaihtovirtavastuksesta (induktanssi) reaktanssin osuus pienenee, ja moottori alkaa ottamaan suurempaa virtaa (jos jännite pidetään vakiona). Silloin moottorin roottori pääsee kuromaan staattorijättämää paremmin kiinni.

Eli tällä tavalla ajateltuna taajuuden alentaminen voisi jopa nopeuttaa pyörintänopeutta, mutta samaan aikaan taajuuden laskeminen taas hidastaa sitä toisella tavalla.

Jos ajatellaan yksinkertaisinta esimerkkiä nykyaikaisesta taajuusmuuttajasta ja normaalista oikosulkumoottorista, niin taajuusmuuttajalle on parametroitu moottorin suurin sallittu virta.
Jos moottori on nimellisesti vaikkapa 400V 50Hz 3A ja käyttäjä pyytää muuttajalta taajuutta 20Hz, silloin muuttaja joutuu itse laskemaan moottorin jännitettä reilusti, jotta 3A virta ei ylity, koska moottorin käämityksen vastus on pienempi tuolla taajuudella.

 

[jak_pdgm]

Hmm joo saattaa tietysti käydä niinkin, että taajuutta alennettaessa (jos vaikka verkkojännitteen taajuus yht'äkkiä puolittuisi) moottori alkaakin ottaa enemmän virtaa ja kärähtää. Tuo on ilmeisesti jonkin sortin kaksivaiheinen oikosulkumoottori, jonka toinen vaihe tehdään kondensaattorin vaihesiirrolla ja syötetään apukäämiin, että moottori käynnistyy aina samaan suuntaan.

Ehkä helpoin tapa toteuttaa tuo automatisoituna olisi lyödä avr/arduinon perään n-kappaletta releitä ja kytkeä niillä jotain 0.05,0.1,0.2,0.4.. uF konkkia yhden kiinteän 1uF konkan rinnalle Tuolla kattaisi helposti esim. säätöalueen 1-2uF, kun laitteen vakio tehonalennus konkka on 1.5uF.

 

[Toinen nimimerkki]

Se että moottori on yksi- tai monivaiheinen, ei muuta itse moottorityyppiä. Oikosulkumoottorissa on aina häkkikäämitys, joka magnetoituu staattorin kentästä ja roottori lähtee seuraamaan sitä.

Tahtikoneet taas on toteutettu staattorin osalta samoin, mutta roottorissa on kestomagneetit, liukurenkaisto tai herätinkone, joka syöttää tasavirtaa roottorinavoille. Tahtikonetta ei voi käynnistää eikä ajaa huolettomasti ilman ohjausta, toisin kuin oikosulkumoottorit vain lähtevät seuraamaan orjallisesti staattoria.

Moottoreita tosiaan voi rikkoa alijännitteellä, jos siltä pyydetään samaa tehoa ulos. Maastoautojen vinsseissä näitä näkee usein, kun tyhjällä akulla kiskotaan sienipilveen asti.

Itse rakentaisin nopeudensäädön kiinteillä konkilla tai vastuksilla, mutta binäärissä. Eli ekalla releellä on ohjattavana yksi konkka, seuraavalla kaksi, kolmannella neljä.... Tuolla kokoonpanolla saisi jo kahdeksan eri nopeutta.

 

[jak_pdgm]

Joo noilla 0.05, 0.1, 0.2, 0,4.. uF tms. tuplautuvilla arvoilla tuota nyt ajattelinkin. 8 tai 16 kombinaatiota alkaa olla jo aika portaaton.

Mietityttää toki silti että toimisiko tuo taajuudella ohjattuna Tarvitaanko tuota toista moottorin tuloa/käämiä ja 4uF konkkaa muuhun kuin käynnistykseen, vaikka se tuossa onkin jatkuvasti kytkettynä. Ilmeisesti sen tarkoitus on saada käynnistyksessä aikaan sen verran momenttia, että moottori jaksaa lähteä pyörimään ja vielä oikeaan suuntaan..?

 

[Toinen nimimerkki]

Joo noilla 0.05, 0.1, 0.2, 0,4.. uF tms. tuplautuvilla arvoilla tuota nyt ajattelinkin. 8 tai 16 kombinaatiota alkaa olla jo aika portaaton.

Mietityttää toki silti että toimisiko tuo taajuudella ohjattuna Tarvitaanko tuota toista moottorin tuloa/käämiä ja 4uF konkkaa muuhun kuin käynnistykseen, vaikka se tuossa onkin jatkuvasti kytkettynä. Ilmeisesti sen tarkoitus on saada käynnistyksessä aikaan sen verran momenttia, että moottori jaksaa lähteä pyörimään ja vielä oikeaan suuntaan..?

Voitan kokeilla kytkimellä mitä tapahtuu, kun irrotat konkan lennosta. Kerro sitten miten kävi. Itse jättäisin sen ehdottomasti myös käynnin ajaksi.

Satavarmasti taajuudella tuota moottoria pystyy ohjaamaan, mutta katso vain, että matalalla taajuudella moottori ei ota suurempaa virtaa kuin 50Hz nopeudella. Jos näin käy, sinun pitää laskea myös jännitettä taajuuden mukana.

 

[Toinen nimimerkki]

Voitan kokeilla kytkimellä mitä tapahtuu, kun irrotat konkan lennosta. Kerro sitten miten kävi. Itse jättäisin sen ehdottomasti myös käynnin ajaksi.

Satavarmasti taajuudella tuota moottoria pystyy ohjaamaan, mutta katso vain, että matalalla taajuudella moottori ei ota suurempaa virtaa kuin 50Hz nopeudella. Jos näin käy, sinun pitää laskea myös jännitettä taajuuden mukana.

Itseä muuten myös kiinnostaisi siniaaltoinvertterin tekeminen Arduinolla, potikasta säädettävällä taajuudella mutta softan tekeminen on suurin haaste. Jos tuohon lähdet, niit pistä softat jakon, jos et kovin mustasukkainen niistä ole.

 

[jak_pdgm]

Täytynee jossain vaiheessa kokeilla. Hieman tuo pitää noin konkalla hidastettuna sivuääntä, vaikka itse ilmavirtaa ei enää 5m päästä kuule. Epätasainen korkeampi ujellus/vouvaus, johtuisiko siitä että käyntinopeus hieman aaltoilee. Tai pelkkä puhaltimen ominaisuus mille on vaikea tehdä mitään, ellei lisää mekaanista äänieristystä.

 

[Toinen nimimerkki]

Täytynee jossain vaiheessa kokeilla. Hieman tuo pitää noin konkalla hidastettuna sivuääntä, vaikka itse ilmavirtaa ei enää 5m päästä kuule. Epätasainen korkeampi ujellus/vouvaus, johtuisiko siitä että käyntinopeus hieman aaltoilee. Tai pelkkä puhaltimen ominaisuus mille on vaikea tehdä mitään, ellei lisää mekaanista äänieristystä.

Veikkaan puhaltimen laakereita tai rakennetta. Jos puhallinelementtiä ei voi viedä putkella etäämmälle kohteesta, ainoa tapa lienee puhaltimen halkaisijan kasvattaminen. Kokeile korvata sarjakonkka vaikka hehkulamppulla.

 

[jak_pdgm]

Semmosta vielä että jos sen säädön noilla kahden potensseja seuraavalla konkkapatterilla toteuttaa, niin triac lienee sopiva kytkinelementti releen sijaan, ei naksu ja suunnilleen yhtä helppo ohjata? Näköjään moc3021 optoerotin hilan ja mikrokontrollerin välillä on yleinen.

 

[Toinen nimimerkki]

Kyllähän tuollaisen säätimen voi itse askarella. Ennemmin tai myöhemmin siitä tulee toimiva ja hyvin kehittävä työ.

Tosiaan sanoin aikaisemmin tyristorilla, mutta triacissa on vain kaksi tyristoria hilat vastakkain, jotta saadaan molemmat puolijaksot hallintaan.

Itellä on savupiipun jatkona savukaasuimuri, joka on samalla tavalla toteutettu yksivaihemoottori käyntikondensaattorilla. Siihen ostin ihan valmiin säätimen, taitaa olla tämä tuote:

MS 1 PUR moottorisäädin

1-vaihemoottorin nopeussäädin. Max teho 200 VA 0,1 -- 1,0 A. Pinta-asennuksessa IP54 ja uppoasennuksessa IP44. 82x82x65 mm.

www.finnparttia.fi

 

[jak_pdgm]

Kiinastahan tähänkin löytyy ehkä ratkaisu ja oikein lcd-näytöllä, speksit on hieman sekavat tuote. Täytynee kokeeksi tilata.

4 pin set of pure sine wave output frequency:
50Hz pure sine wave of fixed frequency of 60Hz pure sine wave of fixed frequency 0-100Hz
pure sine wave frequency adjustable 0-400Hz pure sine wave frequency adjustable

Applications:
Single phase pure sine wave inverter
PV Inverter
Wind power inverter
Uninterruptible Power Supply UPS System
Digital generator system
IF power
Single-phase motor speed controller
Single-phase inverter
Sine wave dimmer
Sine wave regulator
Sine wave generator

Edit: tuo on tosin vain driveri, mutta ei kauheasti vaadi osia ympärilleen datalehti

 

[Toinen nimimerkki]

Kiinastahan tähänkin löytyy ehkä ratkaisu ja oikein lcd-näytöllä, speksit on hieman sekavat tuote. Täytynee kokeeksi tilata.




Edit: tuo on tosin vain driveri, mutta ei kauheasti vaadi osia ympärilleen datalehti

Näyttäisi tarvitsevan neljä ulkopuolista fettiä H-siltaan. Ensimmäisissä esimerkkikytkennöissä 400V on tasasähköä, eli tarvitsisi ensin tasasuunnata verkkosähkö, josta meillä kotitalouksissa tulisi se 325V tai 692V tasasähköä. Se jakaa saman maatason tuon laitteen ottaman pienoisjännitteen kanssa, josta en itse pidä.

Sivulla 9 on esitetty kytkentä muuntajalla, jossa H-silta syöttää 24-36V muuntajalle, joka nostaa jännitteen. Se näyttää jo paremmalta, mutta vähän silti ahdistaa tuo diodisillalla toteutettu takaisinkytkentä, vaikka kyse onkin vain mitättömästä mittavirrasta.

Kahdella Arduinon PWM-portilla olen jo joskus toteuttanut H-siltaa ajavan siniaaltoinvertterin. Jännitteen nostajana oli joku vanha laskimen verkkomuuntaja, josta silta oli poistettu. Tältä foorumilta varmasti saisi koodausapuja vielä sen verran, että saisi Arduinon muuttamaan taajuutta suoraan potikasta.

Tuo jännitteen nostaminen on helpointa tehdä jollain vanhalla muuntajalla, mutta suuremmilla tehoilla siitä tulee painava. Hyviä lisähaasteita projektiin tulisi, kun tekisi hakkuripiirin, jossa 325V varataan kondensaattorin ja hakataan neljällä IGBT:llä kelojen ja konkkien suodatuksen läpi. Galvaaninen erotus tosin tässäkin jäisi haaveeksi.

 

[jak_pdgm]

Joo tuo ohjainkortti näyttää olevan vähän joka toisessa siniaaltoinvertterissä, ainakin tuo taajuuden säätö välillä 0-100 tai 0-400hz onnistuu, joten tuollainen puhallinohjaus toimisi tuolla hyvin. Jopa sillä ensimmäisellä esimerkillä, kun galvaanista erotusta ei tarvita.

Tuo takaisinkytkentähän otetaan toisiosta mikä on galvaanisesti erillään muusta kytkennästä. Ei kai siitä sen turvallisempi tule, vaikka väliin laittaisi optoerottimen tai toisen muuntajan?

Mikrokontrollerilla tuo olisi tietty hauskin toteuttaa, vaikka mitään erityistä järkeä siinä ei kai olisikaan.

 

[Toinen nimimerkki]

Joo tuo ohjainkortti näyttää olevan vähän joka toisessa siniaaltoinvertterissä, ainakin tuo taajuuden säätö välillä 0-100 tai 0-400hz onnistuu, joten tuollainen puhallinohjaus toimisi tuolla hyvin. Jopa sillä ensimmäisellä esimerkillä, kun galvaanista erotusta ei tarvita.

Tuo takaisinkytkentähän otetaan toisiosta mikä on galvaanisesti erillään muusta kytkennästä. Ei kai siitä sen turvallisempi tule, vaikka väliin laittaisi optoerottimen tai toisen muuntajan?

Mikrokontrollerilla tuo olisi tietty hauskin toteuttaa, vaikka mitään erityistä järkeä siinä ei kai olisikaan.

Ei taida hakkuritekniikalla galvaanista erotusta saada toteutettua ilman erillistä suojaerotusmuuntajaa. Silloin vaan koko sähkölaite tulisi rakentaa niin, että kaikki sen rakenteet on kunnolla maadoitettu ja ohjainpiiri toimisi vaikka erotetulla pienoisjännitteellä.

Jos yksittäinen piirikortti on suunniteltu toimimaan pienoisjännitteellä, eikä ole missään potentiaalissa, mutta sinne eksyy 400V, maatasoa vasten siitä voi saada kynsilleen.

Tuossa viimeisessä esimerkkikytkennässä tasasuuntaussillan perässä oli sellaiset vastukset, että virta niiden kautta ei ole ihmiselle kovin vaarallinen. (110V/105000ohm=0,001A)

Itse en ole mikään suuri kiinan halpisrojun ystävä. Liian monta kertaa Ebayn (tai suomalaisen kuluttajamyymälän) rojuissa mennyt rahat hukkaan, kun lakanneet muutaman kuukauden jälkeen toimimasta, usein vielä sellaisessa tilanteessa kun niitä kipeimmin tarvittaisiin - hinnalla millä hyvänsä.

Vaikka kaikki kiinassa nykyisin tehdäänkin, niin tehdas ja valmistuspolku pitäisi olla luotettava.
Kun invertterin rakentaa itse, voi lopulliseen työhön tilata Digikeystä luotettavat komponentit, vähintään kondensaattorien ja tehoelektroniikan osalta. Toinen vaihtoehto on ostaa kaupasta Victron energy ja luottaa siihen.