Hvad er en frekvensomformer, hvordan fungerer den og hvad er den til

definition

Per definition er en frekvensomformer en elektronisk effektomformer til ændring af frekvensen af ​​en vekselstrøm. Men afhængigt af ydeevnen ændres både spændingsniveauet og antallet af faser. Det er måske ikke helt klart, hvorfor en sådan enhed er nødvendig, men vi vil forsøge at fortælle dig om det med enkle ord.

Akselrotationsfrekvensen for synkrone og asynkronmotorer (HELL) afhænger af statorens magnetiske fluks rotationsfrekvens og bestemmes af formlen:

n = (60 * F / p) * (1-S),

hvor n er antallet af omdrejninger af HELL-akslen, p er antallet af polpar, s er glidende, f er frekvensen af ​​vekselstrømmen.

Enkelt sagt afhænger rotorhastigheden af ​​frekvensen og antallet af polpar. Antallet af polpar bestemmes af designen af ​​statorspiralerne, og frekvensen af ​​strømmen i netværket er konstant. Derfor kan vi kun regulere frekvensen ved hjælp af konvertere for at regulere hastigheden.

enhed

I betragtning af det foregående formulerer vi svaret på spørgsmålet om, hvad det er:

En frekvensomformer er en elektronisk enhed til ændring af frekvensen for en vekselstrøm, og derfor rotationshastigheden af ​​rotoren i en asynkron (og synkron) elektrisk maskine.

Grafisk symbol i overensstemmelse med GOST 2.737-68 kan du se nedenfor:

Det kaldes elektronisk, fordi det er baseret på et halvlederafbryderkredsløb. Afhængigt af de funktionelle funktioner og styringstype ændres både kredsløbsdiagrammet og driftsalgoritmen.

I nedenstående diagram ser du, hvordan frekvensomformeren er arrangeret:

Funktionsprincippet for frekvensomformeren er som følger:

• Netspænding tilføres ensretter 1 og bliver en ensrettet pulserende.
• I blok 2 udjævnes pulsationerne, og den reaktive komponent kompenseres delvist.
• Blok 3 er en gruppe af strømafbrydere, der styres af et kontrolsystem (4) ved hjælp af pulsbreddemodulering (PWM). Dette design giver dig mulighed for at få en to-niveau PWM-reguleret spænding ved udgangen, som efter udjævning nærmer sig en sinusform. I dyre modeller er der anvendt et tre-niveau-skema, hvor flere taster bruges. Det giver dig mulighed for at nå tættere på sinusformet bølgeform. Som halvlederkontakter kan bruges tyristorer, felteffekt eller IGBT-transistorer. For nylig er de to sidste typer mest efterspurgt og populære på grund af effektivitet, små tab og let styring.
• Ved hjælp af PWM dannes det krævede spændingsniveau med enkle ord - det er sådan, at sinusbølgen moduleres, skiftevis inkluderer nøglepar, danner ledningsspænding.

Så vi beskrev kort, hvordan frekvensomformeren til en elektrisk motor fungerer, og hvad den består af. Den bruges som en sekundær strømkilde og styrer ikke kun formen på det aktuelle forsyningsnetværk, men konverterer dens værdi og frekvens i overensstemmelse med de specificerede parametre.

Typer af chastotniks og omfang

Ledelsesmetoder

Hastighedsjustering kan udføres på forskellige måder, både ved metoden til indstilling af den krævede frekvens og ved reguleringsmetoden. Chastotniki ifølge kontrolmetoden er opdelt i to typer:

1. Med skalær kontrol.
2. Med vektorkontrol.

Enhederne af den første type regulerer frekvensen i henhold til en given U / F-funktion, dvs. spændingen ændres sammen med frekvensen. Et eksempel på en sådan afhængighed af spænding på frekvens kan ses nedenfor.

Det kan være anderledes og programmeret til en bestemt belastning, for eksempel på fans er det ikke lineært, men ligner en parabolagren. Dette driftsprincip holder magnetfluxen i mellemrummet mellem rotoren og statoren næsten konstant.

Et træk ved skalerkontrol er dens udbredelse og relative let implementering. Det bruges oftest til pumper, ventilatorer og kompressorer. Sådanne chastotniks bruges ofte, hvis det er nødvendigt at opretholde et stabilt tryk (eller en anden parameter), det kan være nedsænkbare pumper til brønde, hvis vi overvejer indenlandsk brug.

I produktionen er omfanget stort, for eksempel trykregulering i de samme rørledninger og ydeevnen for automatiske ventilationssystemer. Kontrolområdet er normalt 1:10, enkelt sagt kan den maksimale hastighed fra minimum afvige med 10 gange. På grund af de særegenheder ved implementeringen af ​​algoritmer og kredsløb er sådanne enheder normalt billigere, hvilket er den største fordel.

ulemper:

• Ikke for præcis rev-støtte.
• Langsomere reaktion på regimeskift.
• Oftest er der ingen måde at kontrollere øjeblikket på skaftet.
• Med en stigning i hastighed over den nominelle falder øjeblikket på motorakslen (det vil sige, når vi hæver frekvensen over den nominelle 50 Hz).

Det sidstnævnte skyldes, at spændingen ved udgangen afhænger af frekvensen, ved den nominelle frekvens er spændingen lig med netspændingen, og chastotnik'en ved ikke, hvordan man hæver den højere, på grafen kunne du se en jævn del af plottet efter 50 Hz. Det skal bemærkes, at momentets afhængighed af frekvens, det falder i henhold til loven 1 / f, vises med rødt i grafen herunder, og afhængigheden af ​​strømmen på frekvensen er blå.

Vektorstyrede frekvensomformere har et andet driftsprincip, her er det ikke kun spændingen, der svarer til U / f-kurven. Karakteristikkerne for udgangsspændingen varierer i overensstemmelse med signalerne fra sensorerne, så der opretholdes et bestemt øjeblik på skaftet. Men hvorfor har vi brug for en sådan kontrolmetode? En mere præcis og hurtigere justering er kendetegnene for en vektorstyret frekvensomformer. Dette er vigtigt i sådanne mekanismer, hvor handlingsprincippet er forbundet med en kraftig ændring i belastning og drejningsmoment på udøvende organ.

En sådan belastning er typisk for drejning og andre typer maskiner, inklusive CNC. Nøjagtigheden af ​​reguleringen er op til 1,5%, justeringsområdet er 1: 100, for større nøjagtighed med hastighedsfølere osv. - henholdsvis 0,2% og 1: 10000.

Der er en mening på foraene om, at i dag er prisforskellen mellem vektor og skalær chastotniks mindre end den var før (15-35% afhængigt af producenten), og den største forskel er mere firmware end kredsløb. Bemærk også, at de fleste vektormodeller også understøtter skalærstyring.

fordele:

• større stabilitet og nøjagtighed;
• hurtigere reaktion på belastningsændringer og højt drejningsmoment ved lav hastighed;
• bredere reguleringsområde.

Den største ulempe er, at det koster mere end skalare.

I begge tilfælde kan frekvensen indstilles manuelt eller af sensorer, for eksempel en trykføler eller en flowmåler (hvis vi taler om pumper), et potentiometer eller en kode.

Alle eller næsten alle frekvensomformere har en blød startfunktion, hvilket gør det lettere at starte motorer fra nødgeneratorer uden praktisk talt ingen risiko for overbelastning.

Antal faser

Foruden svarmetoder er chastotniks forskellige i antallet af faser ved input og output. Så skeln frekvensomformere med enfaset og trefaset input.

På samme tid kan de fleste trefasede modeller drives af en fase, men med denne applikation falder deres effekt til 30-50%. Dette skyldes den tilladte strømbelastning på dioder og andre strømkredslementer. Enfasede modeller fås i effektområdet op til 3 kW.

Vigtigt! Bemærk, at der med en enfasetilslutning med en spænding på 220V indgang, der vil være en udgang på 3 faser på 220V og ikke på 380V. Det vil sige, at den lineære output er nøjagtigt 220V, kort sagt. I denne forbindelse skal almindelige motorer med viklinger designet til spænding på 380 / 220V tilsluttes i en trekant, og motorerne på 127 / 220V - i en stjerne.

På netværket kan du finde mange tilbud såsom “220 til 380 frekvensomformer” - dette er i de fleste tilfælde markedsføring, sælgere kalder alle tre faser “380V”.

For at få ægte 380V fra en fase skal du enten bruge en 220/380 enfaset transformer (hvis indgangen til frekvensomformeren er designet til en sådan spænding), eller bruge en specialiseret frekvensomformer med en enfaset indgang og en 380V trefaset output.

En separat og sjældnere type frekvensomformere er enfaset invertere med en enfaset udgang 220. De er designet til at regulere enfasede motorer med kondensatorstart. Et eksempel på sådanne enheder er:

• ERMAN ER-G-220-01
• INNOVERT IDD

Ledningsdiagram

I virkeligheden skal du tilslutte en 380V 3-fase indgang for at få en 3-fas output fra en 380V frekvensomformer:

Tilslutning af en chastotnik til en fase er ens, bortset fra at tilslutte forsyningskablerne:

En enfaset frekvensomformer til en motor med en kondensator (pumpe eller laveffektventilator) er tilsluttet som følger:

Som du kan se i diagrammerne har frekvensomformeren ud over forsyningskabler og ledninger til motoren andre terminaler, sensorer, knapper på fjernbetjeningspanelet, busser til tilslutning til en computer (oftest RS-485-standarden) og andre er forbundet til dem. Dette gør det muligt at styre motoren gennem tynde signalledninger, som giver dig mulighed for at fjerne frekvensomformeren til et elektrisk panel.

Chastotniki er universelle enheder, hvis formål ikke kun er hastighedstilpasning, men også beskyttelse af den elektriske motor mod ukorrekte driftsformer og strømforsyning samt overbelastning. Ud over hovedfunktionen realiserer enhederne en jævn opstart af drevene, hvilket reducerer udstyrets slid og kraftbelastning. Funktionsprincippet og dybden af ​​parameterindstillinger for de fleste frekvensomformere giver dig mulighed for at spare strøm ved kontrol af pumper (tidligere blev der udført kontrol ikke på grund af pumpens ydelse, men ved hjælp af ventiler) og andet udstyr.

Det er her vi afslutter behandlingen af ​​problemet. Vi håber, at du efter at have læst artiklen vil forstå, hvad en frekvensomformer er, og hvorfor den er nødvendig. Endelig anbefaler vi, at du ser en nyttig video om emnet:

Du ved bestemt ikke:

• Sådan måles AC-frekvens
• Sådan fungerer magnetstarteren
• Hvordan man vælger en chastotnik efter magt og strøm