Mikä on taajuusmuuttaja, miten se toimii ja mihin se on tarkoitettu
määritelmä
Taajuusmuuttaja on määritelmänsä mukaan elektroninen virtamuunnin vaihtovirran taajuuden muuttamiseksi. Mutta suorituskyvystä riippuen sekä jännitetaso että vaiheiden lukumäärä muuttuvat. Sinulle ei ehkä ole täysin selvää, miksi tällaista laitetta tarvitaan, mutta yritämme kertoa siitä sinulle yksinkertaisin sanoin.
Synkronisten ja asynkronisten moottoreiden (HELL) akselin pyörimistaajuus riippuu staattorin magneettivuojen pyörimistaajuudesta ja määritetään kaavalla:
n = (60 * F / p) * (1-S),
missä n on HELL-akselin kierrosten lukumäärä, p on napaparien lukumäärä, s on liukua, f on vaihtovirran taajuus.
Yksinkertaisesti sanottuna roottorin nopeus riippuu taajuudesta ja napaparien lukumäärästä. Napaparien lukumäärä määräytyy staattorikäämien suunnittelun perusteella, ja virran taajuus verkossa on vakio. Siksi nopeuden säätelemiseksi voimme säätää taajuutta vain muuntimien avulla.
laite
Edellä esitetyn perusteella muotoilemme vastauksen kysymykseen, mikä se on:
Taajuusmuuttaja on elektroninen laite vaihtovirran taajuuden ja siten asynkronisen (ja synkronisen) sähkökoneen roottorin pyörimisnopeuden muuttamiseksi.
GOST 2.737-68 mukainen graafinen symboli, näet alla:
Sitä kutsutaan elektroniseksi, koska se perustuu puolijohdekytkinpiiriin. Toimintaominaisuuksista ja ohjaustyypistä riippuen sekä piirikaaviota että toimintaalgoritmia muutetaan.
Alla olevassa kaaviossa näet kuinka taajuusmuuttaja on järjestetty:
Taajuusmuuttajan toimintaperiaate on seuraava:
- Verkkojännite syötetään tasasuuntaajaan 1 ja siitä tulee tasasuunniteltu sykkivä.
- Lohkossa 2 pulsaatiot tasoitetaan ja reaktiivinen komponentti kompensoidaan osittain.
- Lohko 3 on ryhmä virtakytkimiä, joita ohjausjärjestelmä (4) ohjaa pulssileveysmodulaatiota (PWM) käyttämällä. Tämän suunnittelun ansiosta voit saada ulostulossa kaksitasoisen PWM-säädellyn jännitteen, joka tasoituksen jälkeen lähestyy sinimuotoista muotoa. Kalleissa malleissa on käytetty kolmitasoista järjestelmää, jossa käytetään enemmän avaimia. Sen avulla voit saavuttaa lähempänä sinimuotoista aaltomuotoa. Puolijohdekytkimiä voidaan käyttää tyristorien, kenttäefektien tai IGBT-transistorien kanssa. Viime aikoina kaksi viimeistä tyyppiä ovat eniten kysyttyjä ja suosittuja tehokkuuden, pienten häviöiden ja helpon hallinnan vuoksi.
- PWM: n avulla muodostetaan vaadittu jännitetaso yksinkertaisilla sanoilla - näin siniaalto moduloidaan vuorotellen sisältäen avainparit, muodostaen verkkojännite.
Joten kuvasimme lyhyesti kuinka sähkömoottorin taajuusmuuttaja toimii ja mistä se koostuu. Sitä käytetään toissijaisena virtalähteenä, eikä vain kontrolloi nykyisen syöttöverkon muotoa, vaan muuntaa sen arvon ja taajuuden määriteltyjen parametrien mukaisesti.
Chastotnikien tyypit ja soveltamisala
Hallintamenetelmät
Nopeuden säätö voidaan suorittaa eri tavoin, sekä tarvittavan taajuuden asettamismenetelmällä että säätömenetelmällä. Ohjausmenetelmän mukaiset Chastotniki jaetaan kahteen tyyppiin:
- Skaalaarisella ohjauksella.
- Vektori-ohjauksella.
Ensimmäisen tyyppiset laitteet säätelevät taajuutta tietyn U / F-funktion mukaan, ts. Jännite muuttuu taajuuden mukana. Seuraavaksi voidaan havaita esimerkki tällaisesta jännitteen riippuvuudesta taajuudesta.
Se voi olla erilainen ja ohjelmoitu tietylle kuormalle, esimerkiksi puhaltimille, se ei ole lineaarinen, vaan muistuttaa paraboolia. Tämä toimintaperiaate pitää magneettisen vuon roottorin ja staattorin välisessä raossa melkein vakiona.
Skaalaarisen ohjauksen piirre on sen esiintyvyys ja suhteellisen helppo toteuttaa. Sitä käytetään useimmiten pumpuihin, puhaltimiin ja kompressoreihin. Tällaisia chastotnikkeja käytetään usein, jos on tarpeen ylläpitää vakaa paine (tai jokin muu parametri). Se voi olla kaivojen upotettavat pumput, jos tarkastellaan kotikäyttöä.
Tuotannossa soveltamisala on laaja, esimerkiksi paineensäätö samoissa putkistoissa ja automaattisten ilmanvaihtojärjestelmien suorituskyky. Ohjausalue on yleensä 1:10, yksinkertaisesti sanottuna, suurin nopeus minimistä voi erota 10 kertaa. Algoritmien ja piirien toteutuksen erityispiirteistä johtuen sellaiset laitteet ovat yleensä halvempia, mikä on tärkein etu.
haittoja:
- Ei liian tarkka rev-tuki.
- Hitaampi vastaus järjestelmän muutoksiin.
- Useimmiten ei ole mitään tapaa hallita akselin hetkeä.
- Kun nopeus kasvaa nimellisarvon yläpuolelle, moottorin akselilla oleva momentti putoaa (ts. Kun nostamme taajuutta nimellisen 50 Hz: n yläpuolelle).
Jälkimmäinen johtuu siitä, että lähtöjännite riippuu taajuudesta, nimellistaajuudella jännite on yhtä suuri kuin verkkojännite, ja chastotnik ei osaa nostaa sitä korkeammalle, kaaviossa voit nähdä tasaisen osan kuvaajasta 50 Hz: n jälkeen. On huomattava, että momentin riippuvuus taajuudesta, se on lain 1 / f mukainen, on esitetty punaisella alla olevassa kaaviossa ja tehon riippuvuus taajuudesta on sininen.
Vektoriohjatuilla taajuusmuuttajilla on erilainen toimintaperiaate, tässä ei ole kyse vain U / f-käyrää vastaavasta jännitteestä. Lähtöjännitteen ominaisuudet vaihtelevat anturien signaalien mukaan siten, että akselilla pidetään tietty hetki. Mutta miksi tarvitsemme tällaista valvontamenetelmää? Tarkempi ja nopeampi säätö ovat vektoriohjatun taajuusmuuttajan tunnusmerkkejä. Tämä on tärkeää sellaisissa mekanismeissa, joissa toimintaperiaatteeseen liittyy voimakas kuormituksen ja vääntömomentin muutos toimeenpanoelimessä.
Tällainen kuorma on tyypillinen sorvaus- ja muun tyyppisille koneille, mukaan lukien CNC. Säädön tarkkuus on jopa 1,5%, säätöalue on 1: 100, suurempaan tarkkuuteen nopeusantureilla jne. - vastaavasti 0,2% ja 1: 10000.
Foorumeilla on mielipide, että nykyään vektori- ja skalaari-chastotnikien hintaero on pienempi kuin se oli aikaisemmin (15-35% valmistajasta riippuen), ja pääero on enemmän firmware kuin piirit. Huomaa myös, että useimmat vektorimallit tukevat myös skalaariohjausta.
etuja:
- parempi vakaus ja tarkkuus;
- nopeampi reagointi kuormituksen muutoksiin ja suuri vääntömomentti alhaisella nopeudella;
- laajempi sääntelyvalikoima.
Suurin haittapuoli on, että se maksaa enemmän kuin skalaariset.
Molemmissa tapauksissa taajuus voidaan asettaa manuaalisesti tai antureilla, esimerkiksi paineanturilla tai virtausmittarilla (jos puhumme pumpuista), potentiometrillä tai kooderilla.
Kaikilla tai melkein kaikilla taajuusmuuttajilla on pehmeä käynnistystoiminto, joka helpottaa moottorien käynnistämistä hätägeneraattoreista käytännössä ilman ylikuormitusriskiä.
Vaiheiden lukumäärä
Vastausmenetelmien lisäksi chastotnikit eroavat vaiheiden lukumäärästä tulossa ja ulostulossa. Joten erota taajuusmuuttajat, joissa on yksivaiheinen ja kolmivaiheinen tulo.
Samaan aikaan useimpiin kolmivaiheisiin malleihin voidaan saada virta yhdellä vaiheella, mutta tällä sovelluksella niiden teho laskee 30-50%: iin. Tämä johtuu diodien ja muiden virtapiirielementtien sallitusta virrankuormituksesta. Yksivaiheisia malleja on saatavana tehoalueella jopa 3 kW.
Tärkeää! Huomaa, että yksivaihekytkennän kanssa, jonka jännite on 220 V, tulee ulostulona 3 vaihetta, 220 V, ei 380 V. Eli lineaarinen lähtö on tarkalleen 220V, lyhyesti sanottuna. Tässä yhteydessä tavalliset moottorit, joiden käämitys on suunniteltu 380 / 220V jännitteelle, on kytkettävä kolmioon ja 127 / 220V jännitteisiin - tähtiin.
Verkosta löytyy monia tarjouksia, kuten “taajuusmuuttaja 220 - 380” - tämä on useimmiten markkinointi, myyjät kutsuvat mitä tahansa kolmea vaihetta “380V”.
Jotta todellinen 380V saadaan yhdestä vaiheesta, sinun on joko käytettävä 220/380 yksivaihemuuntajaa (jos taajuusmuuttajan tulo on suunniteltu sellaiselle jännitteelle), tai käytettävä erikoistunutta taajuusmuuttajaa, jossa on yksivaiheinen tulo ja 380V kolmivaiheinen lähtö.
Erillinen ja harvemman tyyppiset taajuusmuuttajat ovat yksivaiheisia vaihtosuuntaajia, joissa on yksivaiheinen lähtö 220. Ne on suunniteltu säätämään yksivaiheisia moottoreita kondensaattorin käynnistyksen yhteydessä. Esimerkki tällaisista laitteista on:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Kytkentäkaavio
Todellisuudessa, jotta saadaan 3 vaiheen lähtö 380 V taajuusmuuttajasta, sinun on kytkettävä 380 V 3 vaihetta tuloon:
Chastotnikin kytkeminen yhteen vaiheeseen on samanlainen paitsi syöttöjohtojen kytkemiseen:
Yksivaiheinen taajuusmuuttaja kondensaattorilla varustetulle moottorille (pumppu tai pienitehoinen tuuletin) kytketään seuraavasti:
Kuten kaavioista näet, taajuusmuuttajassa on moottorin syöttöjohtojen ja johtojen lisäksi myös muita liittimiä, antureita, kaukosäätimen painikkeita, väylät tietokoneeseen kytkemistä varten (yleensä RS-485 -standardi) ja niin edelleen. Tämä mahdollistaa moottorin ohjaamisen ohuiden signaalijohtimien kautta, minkä avulla voit poistaa taajuusmuuttajan sähköpaneelista.
Taajuusmittarit ovat yleismaailmallisia laitteita, joiden tarkoituksena ei ole vain nopeuden säätäminen, vaan myös sähkömoottorin suojaaminen vääriltä käyttötapoilta ja virransyötöltä sekä ylikuormitukselta. Päätoiminnon lisäksi laitteet toteuttavat taajuusmuuttajien sujuvan käynnistymisen, mikä vähentää laitteiden kulumista ja tehokuormitusta. Useimpien taajuusmuuttajien toimintaperiaate ja parametriasetuksien syvyys sallivat sinun säästää sähköä ohjattaessa pumppuja (aiemmin ohjaus ei toteutunut pumpun suorituskyvyn vuoksi, mutta venttiileillä) ja muihin laitteisiin.
Tässä lopetamme asian käsittelyn. Toivomme, että artikkelin lukemisen jälkeen ymmärrät mitä taajuusmuuttaja on ja miksi sitä tarvitaan. Lopuksi suosittelemme katsomaan hyödyllistä videota aiheesta:
Et todellakaan tiedä:
Ladataan ...
