Τι είναι ένας μετατροπέας συχνότητας, πώς λειτουργεί και σε τι χρησιμεύει
Ορισμός
Εξ ορισμού, ένας μετατροπέας συχνότητας είναι ένας ηλεκτρονικός μετατροπέας ισχύος για την αλλαγή της συχνότητας ενός εναλλασσόμενου ρεύματος. Αλλά ανάλογα με την απόδοση, τόσο το επίπεδο τάσης όσο και ο αριθμός των φάσεων αλλάζουν. Μπορεί να μην είναι απολύτως σαφές για εσάς γιατί χρειάζεται μια τέτοια συσκευή, αλλά θα προσπαθήσουμε να σας ενημερώσουμε με απλά λόγια.
Η συχνότητα περιστροφής του άξονα των σύγχρονων και ασύγχρονων κινητήρων (HELL) εξαρτάται από τη συχνότητα περιστροφής της μαγνητικής ροής του στάτη και καθορίζεται από τον τύπο:
n = (60 * F / p) * (1-S),
όπου n είναι ο αριθμός περιστροφών του άξονα HELL, p είναι ο αριθμός ζευγών πόλων, s είναι ολίσθηση, f είναι η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος.
Με απλά λόγια, η ταχύτητα του ρότορα εξαρτάται από τη συχνότητα και τον αριθμό των ζευγών πόλων. Ο αριθμός των ζευγών πόλων καθορίζεται από το σχεδιασμό των πηνίων στάτορα και η συχνότητα του ρεύματος στο δίκτυο είναι σταθερή. Επομένως, προκειμένου να ρυθμίσουμε την ταχύτητα, μπορούμε να ελέγξουμε τη συχνότητα μόνο με τη βοήθεια μετατροπέων.
Συσκευή
Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, διατυπώνουμε εκ νέου την απάντηση στο ερώτημα τι είναι:
Ένας μετατροπέας συχνότητας είναι μια ηλεκτρονική συσκευή για την αλλαγή της συχνότητας εναλλασσόμενου ρεύματος και, συνεπώς, της περιστροφικής ταχύτητας του ρότορα μιας ασύγχρονης (και σύγχρονης) ηλεκτρικής μηχανής.
Γραφικό σύμβολο σύμφωνα με το GOST 2.737-68 που μπορείτε να δείτε παρακάτω:
Ονομάζεται ηλεκτρονικό επειδή βασίζεται σε κύκλωμα διακοπτών ημιαγωγών. Ανάλογα με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά και τον τύπο ελέγχου, τόσο το διάγραμμα κυκλώματος όσο και ο αλγόριθμος λειτουργίας θα τροποποιηθούν.
Στο παρακάτω διάγραμμα βλέπετε πώς τακτοποιείται ο μετατροπέας συχνότητας:
Η αρχή λειτουργίας του μετατροπέα συχνότητας έχει ως εξής:
- Η τάση δικτύου τροφοδοτείται στον ανορθωτή 1 και γίνεται διορθωμένη παλμική.
- Στο μπλοκ 2, οι παλμοί εξομαλύνονται και το αντιδραστικό συστατικό αντισταθμίζεται μερικώς.
- Το μπλοκ 3 είναι μια ομάδα διακοπτών ισχύος που ελέγχεται από ένα σύστημα ελέγχου (4) χρησιμοποιώντας διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM). Αυτός ο σχεδιασμός σάς επιτρέπει να έχετε μια τάση ρυθμιζόμενη από PWM δύο επιπέδων στην έξοδο, η οποία, αφού εξομαλυνθεί, πλησιάζει μια ημιτονοειδή μορφή. Σε ακριβά μοντέλα, έχει χρησιμοποιηθεί ένα σχήμα τριών επιπέδων, όπου χρησιμοποιούνται περισσότερα κλειδιά. Σας επιτρέπει να φτάσετε πιο κοντά στην ημιτονοειδή κυματομορφή. Ως διακόπτες ημιαγωγών μπορούν να χρησιμοποιηθούν θυρίστορ, εφέ πεδίου ή τρανζίστορ IGBT. Πρόσφατα, οι δύο τελευταίοι τύποι ήταν πιο απαιτητικοί και δημοφιλείς λόγω της αποτελεσματικότητας, των μικρών απωλειών και της ευκολίας ελέγχου.
- Χρησιμοποιώντας το PWM, διαμορφώνεται το απαιτούμενο επίπεδο τάσης, με απλά λόγια - έτσι διαμορφώνεται το ημιτονοειδές κύμα, εναλλάξ συμπεριλαμβανομένων των ζευγών κλειδιών, σχηματίζοντας τάση γραμμής.
Περιγράψαμε λοιπόν εν συντομία πώς λειτουργεί ο μετατροπέας συχνότητας για έναν ηλεκτροκινητήρα και από τι αποτελείται. Χρησιμοποιείται ως δευτερεύουσα πηγή ισχύος και όχι μόνο ελέγχει το σχήμα του τρέχοντος δικτύου τροφοδοσίας, αλλά μετατρέπει την τιμή και τη συχνότητά του σύμφωνα με τις καθορισμένες παραμέτρους.
Τύποι chastotniks και πεδίο εφαρμογής
Μέθοδοι διαχείρισης
Η ρύθμιση της ταχύτητας μπορεί να πραγματοποιηθεί με διαφορετικούς τρόπους, τόσο με τη μέθοδο καθορισμού της απαιτούμενης συχνότητας, όσο και με τη μέθοδο ρύθμισης. Η Chastotniki με τη μέθοδο ελέγχου χωρίζεται σε δύο τύπους:
- Με κλιμακωτό έλεγχο.
- Με έλεγχο φορέα.
Οι συσκευές του πρώτου τύπου ρυθμίζουν τη συχνότητα σύμφωνα με μια δεδομένη συνάρτηση U / F, δηλαδή, η τάση αλλάζει μαζί με τη συχνότητα. Ένα παράδειγμα τέτοιας εξάρτησης τάσης από τη συχνότητα μπορεί να παρατηρηθεί παρακάτω.
Μπορεί να είναι διαφορετικό και προγραμματισμένο για ένα συγκεκριμένο φορτίο, για παράδειγμα, στους θαυμαστές δεν είναι γραμμικό, αλλά μοιάζει με έναν κλάδο παραβολής. Αυτή η αρχή λειτουργίας διατηρεί τη μαγνητική ροή στο κενό μεταξύ του ρότορα και του στάτη σχεδόν σταθερή.
Ένα χαρακτηριστικό του κλιματικού ελέγχου είναι ο επιπολασμός και η σχετική ευκολία εφαρμογής. Χρησιμοποιείται συχνότερα για αντλίες, ανεμιστήρες και συμπιεστές. Τέτοια chastotniks χρησιμοποιούνται συχνά εάν είναι απαραίτητο να διατηρηθεί μια σταθερή πίεση (ή άλλη παράμετρος), μπορεί να είναι υποβρύχιες αντλίες για φρεάτια, εάν εξετάσουμε οικιακή χρήση.
Στην παραγωγή, το εύρος είναι ευρύ, για παράδειγμα, ο έλεγχος της πίεσης στους ίδιους αγωγούς και η απόδοση των αυτόματων συστημάτων εξαερισμού. Το εύρος ελέγχου είναι συνήθως 1:10, με απλούς όρους, η μέγιστη ταχύτητα από το ελάχιστο μπορεί να διαφέρει κατά 10 φορές. Λόγω των ιδιαιτεροτήτων της εφαρμογής αλγορίθμων και κυκλωμάτων, αυτές οι συσκευές είναι συνήθως φθηνότερες, κάτι που είναι το κύριο πλεονέκτημα.
Μειονεκτήματα:
- Όχι πολύ ακριβής υποστήριξη rev.
- Αργότερη ανταπόκριση στην αλλαγή καθεστώτος.
- Τις περισσότερες φορές δεν υπάρχει τρόπος να ελέγξετε τη στιγμή στον άξονα.
- Με αύξηση της ταχύτητας πάνω από το ονομαστικό, η στιγμή στον άξονα του κινητήρα μειώνεται (δηλαδή, όταν αυξάνουμε τη συχνότητα πάνω από τα ονομαστικά 50 Hz).
Το τελευταίο οφείλεται στο γεγονός ότι η τάση στην έξοδο εξαρτάται από τη συχνότητα, στην ονομαστική συχνότητα η τάση είναι ίση με την τάση δικτύου και το chastotnik δεν ξέρει πώς να την ανεβάσει υψηλότερα, στο γράφημα θα μπορούσατε να δείτε ένα ομοιόμορφο τμήμα της πλοκής μετά από 50 Hz. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η εξάρτηση της ροπής από τη συχνότητα, πέφτει σύμφωνα με το νόμο 1 / f, εμφανίζεται με κόκκινο χρώμα στο παρακάτω γράφημα και η εξάρτηση της ισχύος από τη συχνότητα είναι μπλε.
Οι μετατροπείς συχνότητας που ελέγχονται από φορέα έχουν διαφορετική αρχή λειτουργίας, εδώ δεν είναι μόνο η τάση που αντιστοιχεί στην καμπύλη U / f. Τα χαρακτηριστικά της τάσης εξόδου ποικίλλουν ανάλογα με τα σήματα από τους αισθητήρες, έτσι ώστε μια συγκεκριμένη στιγμή να διατηρείται στον άξονα. Γιατί όμως χρειαζόμαστε μια τέτοια μέθοδο ελέγχου; Πιο ακριβής και ταχύτερη ρύθμιση είναι τα χαρακτηριστικά ενός μετατροπέα συχνότητας ελεγχόμενου από το φορέα. Αυτό είναι σημαντικό σε τέτοιους μηχανισμούς όπου η αρχή της δράσης σχετίζεται με μια απότομη αλλαγή στο φορτίο και τη στιγμή στο εκτελεστικό όργανο.
Ένα τέτοιο φορτίο είναι τυπικό για περιστροφή και άλλους τύπους μηχανών, συμπεριλαμβανομένου του CNC. Η ακρίβεια του κανονισμού είναι έως 1,5%, το εύρος ρύθμισης είναι 1: 100, για μεγαλύτερη ακρίβεια με αισθητήρες ταχύτητας κ.λπ. - 0,2% και 1: 10000, αντίστοιχα.
Υπάρχει μια άποψη στα φόρουμ ότι σήμερα η διαφορά τιμής μεταξύ των φορέων και των βαθμίδων chastotniks είναι μικρότερη από ό, τι στο παρελθόν (15-35% ανάλογα με τον κατασκευαστή) και η κύρια διαφορά είναι περισσότερο υλικολογισμικό από το κύκλωμα. Σημειώστε επίσης ότι τα περισσότερα διανυσματικά μοντέλα υποστηρίζουν επίσης κλιμακωτό έλεγχο.
Οφέλη:
- μεγαλύτερη σταθερότητα και ακρίβεια ·
- ταχύτερη απόκριση στις αλλαγές φορτίου και υψηλή ροπή σε χαμηλή ταχύτητα.
- ευρύτερο φάσμα ρυθμίσεων.
Το κύριο μειονέκτημα είναι ότι κοστίζει περισσότερο από τα βαθμιαία.
Και στις δύο περιπτώσεις, η συχνότητα μπορεί να ρυθμιστεί χειροκίνητα ή από αισθητήρες, για παράδειγμα, έναν αισθητήρα πίεσης ή έναν μετρητή ροής (εάν μιλάμε για αντλίες), ένα ποτενσιόμετρο ή έναν κωδικοποιητή.
Όλοι ή σχεδόν όλοι οι μετατροπείς συχνότητας έχουν μια απαλή λειτουργία εκκίνησης, γεγονός που καθιστά ευκολότερη την εκκίνηση κινητήρων από γεννήτριες έκτακτης ανάγκης χωρίς ουσιαστικά κανένα κίνδυνο υπερφόρτωσης.
Αριθμός φάσεων
Εκτός από τις μεθόδους απόκρισης, οι chastotniks διαφέρουν στον αριθμό των φάσεων στην είσοδο και την έξοδο. Έτσι διακρίνετε τους μετατροπείς συχνότητας με μονοφασική και τριφασική είσοδο.
Ταυτόχρονα, τα περισσότερα τριφασικά μοντέλα μπορούν να τροφοδοτηθούν με μία φάση, αλλά με αυτήν την εφαρμογή, η ισχύς τους μειώνεται στο 30-50%. Αυτό οφείλεται στο επιτρεπόμενο φορτίο ρεύματος σε διόδους και άλλα στοιχεία κυκλώματος ισχύος. Μονοφασικά μοντέλα είναι διαθέσιμα στο εύρος ισχύος έως 3 kW.
Σπουδαίος! Σημειώστε ότι με μονοφασική σύνδεση με τάση εισόδου 220V, θα υπάρξει έξοδος 3 φάσεων 220V και όχι 380V. Δηλαδή, η γραμμική έξοδος θα είναι ακριβώς 220V, εν συντομία. Σε αυτό το πλαίσιο, οι συνηθισμένοι κινητήρες με περιελίξεις που έχουν σχεδιαστεί για τάση 380 / 220V πρέπει να συνδεθούν σε ένα τρίγωνο, και εκείνοι που βρίσκονται στα 127 / 220V - σε ένα αστέρι.
Στο δίκτυο μπορείτε να βρείτε πολλές προσφορές, όπως "μετατροπέας συχνότητας 220 έως 380" - αυτό είναι στις περισσότερες περιπτώσεις μάρκετινγκ, οι πωλητές καλούν οποιαδήποτε από τις τρεις φάσεις "380V".
Για να αποκτήσετε πραγματικό 380V από μία φάση, πρέπει είτε να χρησιμοποιήσετε έναν μονοφασικό μετασχηματιστή 220/380 (εάν η είσοδος του μετατροπέα συχνότητας έχει σχεδιαστεί για μια τέτοια τάση) ή να χρησιμοποιήσετε έναν εξειδικευμένο μετατροπέα συχνότητας με μονοφασική είσοδο και 380V τριφασική έξοδο.
Ένας ξεχωριστός και πιο σπάνιος τύπος μετατροπέα συχνότητας είναι μονοφασικοί μετατροπείς με μονοφασική έξοδο 220. Έχουν σχεδιαστεί για να ρυθμίζουν μονοφασικούς κινητήρες με εκκίνηση πυκνωτή. Ένα παράδειγμα τέτοιων συσκευών είναι:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Διάγραμμα συνδεσμολογίας
Στην πραγματικότητα, για να λάβετε έξοδο 3 φάσεων από μετατροπέα συχνότητας 380V, πρέπει να συνδέσετε μια είσοδο 3 φάσεων 380V:
Η σύνδεση ενός chastotnik σε μια φάση είναι παρόμοια, εκτός από τη σύνδεση των καλωδίων τροφοδοσίας:
Ένας μονοφασικός μετατροπέας συχνότητας για κινητήρα με πυκνωτή (αντλία ή ανεμιστήρα χαμηλής ισχύος) συνδέεται ως εξής:
Όπως μπορείτε να δείτε στα διαγράμματα, εκτός από τα καλώδια τροφοδοσίας και τα καλώδια στον κινητήρα, ο μετατροπέας συχνότητας έχει άλλους ακροδέκτες, αισθητήρες, κουμπιά του τηλεχειριστηρίου, λεωφορεία για σύνδεση σε έναν υπολογιστή (συνήθως το πρότυπο RS-485) και ούτω καθεξής συνδέονται σε αυτά. Αυτό καθιστά δυνατό τον έλεγχο του κινητήρα μέσω καλωδίων λεπτού σήματος, το οποίο σας επιτρέπει να αφαιρέσετε το μετατροπέα συχνότητας σε έναν ηλεκτρικό πίνακα.
Οι ιχνηθέτες συχνότητας είναι καθολικές συσκευές, σκοπός των οποίων δεν είναι μόνο η ρύθμιση της ταχύτητας, αλλά και η προστασία του ηλεκτρικού κινητήρα από εσφαλμένους τρόπους λειτουργίας και τροφοδοσία, καθώς και από υπερφόρτωση. Εκτός από την κύρια λειτουργία, οι συσκευές πραγματοποιούν μια ομαλή εκκίνηση των δίσκων, η οποία μειώνει τη φθορά του εξοπλισμού και τα φορτία ισχύος. Η αρχή της λειτουργίας και το βάθος των ρυθμίσεων παραμέτρων των περισσότερων μετατροπέων συχνότητας σάς επιτρέπει να εξοικονομείτε ηλεκτρικό ρεύμα κατά τον έλεγχο των αντλιών (ο προηγούμενος έλεγχος πραγματοποιήθηκε όχι λόγω της απόδοσης της αντλίας, αλλά με τη χρήση βαλβίδων) και άλλου εξοπλισμού.
Εδώ τελειώνουμε την εξέταση του ζητήματος. Ελπίζουμε ότι μετά την ανάγνωση του άρθρου θα καταλάβετε τι είναι ένας μετατροπέας συχνότητας και γιατί απαιτείται. Τέλος, συνιστούμε να παρακολουθήσετε ένα χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα:
Σίγουρα δεν ξέρετε:
Φόρτωση...
