Kas ir frekvences pārveidotājs, kā tas darbojas un kādam nolūkam tas ir paredzēts
Definīcija
Pēc definīcijas frekvences pārveidotājs ir elektronisks enerģijas pārveidotājs maiņstrāvas frekvences maiņai. Bet atkarībā no veiktspējas mainās gan sprieguma līmenis, gan fāžu skaits. Jums var nebūt pilnīgi skaidrs, kāpēc šāda ierīce ir nepieciešama, taču mēs centīsimies jums to pateikt vienkāršos vārdos.
Sinhronu un asinhrono motoru (HELL) vārpstas griešanās frekvence ir atkarīga no statora magnētiskās plūsmas rotācijas frekvences, un to nosaka pēc formulas:
n = (60 * F / p) * (1-S),
kur n ir HELL vārpstas apgriezienu skaits, p ir polu pāri, s ir slīdēšana, f ir maiņstrāvas frekvence.
Vienkārši izsakoties, rotora ātrums ir atkarīgs no frekvences un polu pāru skaita. Polu pāru skaitu nosaka statora spoļu dizains, un strāvas frekvence tīklā ir nemainīga. Tāpēc, lai regulētu ātrumu, mēs varam kontrolēt frekvenci tikai ar pārveidotāju palīdzību.
Ierīce
Ņemot vērā iepriekš minēto, mēs atkārtoti formulējam atbildi uz jautājumu, kas tas ir:
Frekvences pārveidotājs ir elektroniska ierīce maiņstrāvas frekvences un līdz ar to asinhronās (un sinhronās) elektriskās mašīnas rotora griešanās ātruma mainīšanai.
Grafisko simbolu var redzēt saskaņā ar GOST 2.737-68 zemāk:
To sauc par elektronisku, jo tā pamatā ir pusvadītāju slēdžu shēma. Atkarībā no vadības funkcijām un veida tiks mainīta gan shēmas shēma, gan darbības algoritms.
Zemāk redzamajā diagrammā redzat, kā ir izkārtots frekvences pārveidotājs:
Frekvences pārveidotāja darbības princips ir šāds:
- Tīkla spriegums tiek piegādāts 1. taisngriezim un kļūst par taisnveidotu pulsējošu.
- 2. blokā pulsācijas tiek izlīdzinātas, un reaktīvā sastāvdaļa tiek daļēji kompensēta.
- 3. bloks ir barošanas slēdžu grupa, ko kontrolē vadības sistēma (4), izmantojot impulsa platuma modulāciju (PWM). Šis dizains ļauj iegūt divu līmeņu PWM regulētu spriegumu pie izejas, kas pēc izlīdzināšanas tuvojas sinusoidālajai formai. Dārgos modeļos ir izmantota trīs līmeņu shēma, kur tiek izmantots vairāk taustiņu. Tas ļauj sasniegt tuvāk sinusoidālajai viļņu formai. Kā pusvadītāju slēdžus var izmantot tiristorus, lauka efektus vai IGBT tranzistorus. Nesen pēdējie divi veidi ir vispieprasītākie un populārākie, pateicoties efektivitātei, nelieliem zaudējumiem un vienkāršai pārvaldībai.
- Izmantojot PWM, tiek izveidots nepieciešamais sprieguma līmenis, vienkāršiem vārdiem sakot - šādi tiek modulēts sinusoidālais vilnis, pārmaiņus iekļaujot atslēgu pārus, veidojot līnijas spriegums.
Tātad mēs īsi aprakstījām, kā darbojas elektromotora frekvences pārveidotājs un no kā tas sastāv. Tas tiek izmantots kā sekundārais enerģijas avots un ne tikai kontrolē pašreizējā piegādes tīkla formu, bet arī pārveido tā vērtību un frekvenci atbilstoši noteiktajiem parametriem.
Šastotniku veidi un darbības joma
Pārvaldības metodes
Ātruma regulēšanu var veikt dažādos veidos - gan ar vajadzīgā frekvences iestatīšanas metodi, gan ar regulēšanas metodi. Chastotniki saskaņā ar kontroles metodi ir sadalīti divos veidos:
- Ar skalārā vadību.
- Ar vektora vadību.
Pirmā tipa ierīces regulē frekvenci atbilstoši dotajai U / F funkcijai, tas ir, mainās spriegums līdz ar frekvenci. Šādas sprieguma atkarības no frekvences piemērs ir atrodams zemāk.
Tas var būt atšķirīgs un ieprogrammēts konkrētai slodzei, piemēram, ventilatoriem tas nav lineārs, bet atgādina parabolas zaru. Šis darbības princips saglabā gandrīz nemainīgu magnētisko plūsmu spraugā starp rotoru un statoru.
Skalārā vadības iezīme ir tās izplatība un relatīva ieviešanas vienkāršība. To visbiežāk izmanto sūkņiem, ventilatoriem un kompresoriem. Šādus chastotnikus bieži izmanto, ja ir nepieciešams uzturēt stabilu spiedienu (vai citu parametru), tas var būt urbumu iegremdējamie sūkņi, ja mēs uzskatām, ka tos var izmantot mājas apstākļos.
Ražošanā darbības joma ir plaša, piemēram, spiediena kontrole tajos pašos cauruļvados un automātisko ventilācijas sistēmu darbība. Kontroles diapazons parasti ir 1:10, vienkāršā izteiksmē - maksimālais ātrums no minimālā var atšķirties 10 reizes. Sakarā ar algoritmu un shēmu ieviešanas īpatnībām šādas ierīces parasti ir lētākas, kas ir galvenā priekšrocība.
Trūkumi:
- Ne pārāk precīzs rev atbalsts.
- Lēnāka reakcija uz režīma maiņu.
- Visbiežāk nav iespējas kontrolēt momentu uz vārpstas.
- Palielinoties ātrumam virs nominālā, motora vārpstas moments samazinās (tas ir, kad mēs paaugstinām frekvenci virs nominālās 50 Hz).
Pēdējais ir saistīts ar faktu, ka spriegums pie izejas ir atkarīgs no frekvences, pie nominālās frekvences spriegums ir vienāds ar tīkla spriegumu, un chastotnik nezina, kā to paaugstināt augstāk, grafikā jūs varētu redzēt vienmērīgu zemes gabala daļu pēc 50 Hz. Jāatzīmē, ka momenta atkarība no frekvences, tā ir saskaņā ar likumu 1 / f, zemāk redzamajā grafikā ir parādīta sarkanā krāsā, un jaudas atkarība no frekvences ir zila.
Vektoriem kontrolētiem frekvences pārveidotājiem ir atšķirīgs darbības princips, šeit tas nav tikai spriegums, kas atbilst U / f līknei. Izejas sprieguma raksturlielumi mainās atkarībā no sensoru signāliem, tāpēc uz ass tiek uzturēts noteikts brīdis. Bet kāpēc mums vajadzīga šāda kontroles metode? Precīzāka un ātrāka pielāgošana ir vektoru kontrolēta frekvences pārveidotāja pazīmes. Tas ir svarīgi šādos mehānismos, kur darbības princips ir saistīts ar straujām slodzēm un griezes momenta izmaiņām izpildinstitūcijai.
Šāda slodze ir raksturīga pagrieziena un cita veida mašīnām, ieskaitot CNC. Regulēšanas precizitāte ir līdz 1,5%, regulēšanas diapazons ir 1: 100, lielākai precizitātei ar ātruma sensoriem utt. - attiecīgi 0,2% un 1: 10000.
Forumos ir viedoklis, ka šodien cenu atšķirība starp vektora un skalārā šastotnika ir mazāka nekā tas bija agrāk (15-35% atkarībā no ražotāja), un galvenā atšķirība ir vairāk programmaparatūras nekā shēmas. Ņemiet vērā arī to, ka vairums vektormodeļu atbalsta arī skalārā vadību.
Ieguvumi:
- lielāka stabilitāte un precizitāte;
- ātrāka reakcija uz slodzes izmaiņām un liels griezes moments zemā ātrumā;
- plašāks regulējuma loks.
Galvenais trūkums ir tas, ka tas maksā vairāk nekā skalārie.
Abos gadījumos frekvenci var iestatīt manuāli vai ar sensoriem, piemēram, spiediena sensoru vai plūsmas mērītāju (ja mēs runājam par sūkņiem), potenciometru vai kodētāju.
Visiem vai gandrīz visiem frekvences pārveidotājiem ir mīkstas palaišanas funkcija, kas atvieglo dzinēju iedarbināšanu no avārijas ģeneratoriem, praktiski neradot risku to pārslogot.
Fāžu skaits
Papildus reakcijas metodēm častotniki atšķiras ar fāžu skaitu ieejā un izejā. Tātad atdaliet frekvences pārveidotājus ar vienfāzes un trīsfāzu ievadi.
Tajā pašā laikā lielāko daļu trīsfāžu modeļu var darbināt ar vienu fāzi, taču, izmantojot šo lietojumprogrammu, to jauda samazinās līdz 30-50%. Tas ir saistīts ar pieļaujamo strāvas slodzi uz diodēm un citiem strāvas ķēdes elementiem. Vienfāzes modeļi ir pieejami jaudas diapazonā līdz 3 kW.
Svarīgs! Ņemiet vērā, ka ar vienfāzes savienojumu ar 220 V ieejas spriegumu izeja būs 3 fāzes, kas ir 220 V, nevis 380 V. Tas ir, lineārā izeja būs precīzi 220V, īsi sakot. Šajā sakarā parastie motori ar tinumiem, kas paredzēti spriegumam 380 / 220V, jāpievieno trīsstūrī, bet motori, kas atrodas uz 127 / 220V - zvaigznē.
Tīklā var atrast daudzus piedāvājumus, piemēram, “frekvences pārveidotāju no 220 līdz 380” - tas vairumā gadījumu ir mārketings, pārdevēji izsauc trīs fāzes “380V”.
Lai iegūtu reālu 380 V no vienas fāzes, jums vai nu jāizmanto 220/380 vienfāzes transformators (ja frekvences pārveidotāja ieeja ir paredzēta šādam spriegumam), vai arī jāizmanto specializēts frekvences pārveidotājs ar vienfāzes ieeju un 380 V trīsfāzu izeju.
Atsevišķs un retāk sastopams frekvences pārveidotāju tips ir vienfāzes pārveidotāji ar vienfāzes izeju 220. Tie ir paredzēti vienfāzes motoru regulēšanai ar kondensatoru iedarbināšanu. Šādu ierīču piemērs:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Elektroinstalācijas shēma
Patiesībā, lai iegūtu 3 fāžu izeju no 380 V frekvences pārveidotāja, jums jāpievieno 3 fāzes 380 V pie ieejas:
Chastotnik savienošana ar vienu fāzi ir līdzīga, izņemot barošanas vadu pievienošanu:
Vienfāzes frekvences pārveidotājs motoram ar kondensatoru (sūkni vai mazjaudas ventilatoru) ir savienots šādi:
Kā jūs varat redzēt diagrammās, papildus barošanas vadiem un vadiem pie motora, frekvences pārveidotājā ir citi spailes, sensori, tālvadības pults pogas, kopnes savienošanai ar datoru (parasti RS-485 standarts) un citi ar tiem ir savienoti. Tas ļauj vadīt motoru caur plāniem signāla vadiem, kas ļauj noņemt frekvences pārveidotāju elektriskajā panelī.
Frekvences mērītāji ir universālas ierīces, kuru mērķis ir ne tikai ātruma regulēšana, bet arī elektromotora aizsardzība pret nepareiziem darbības režīmiem un barošanas avotiem, kā arī no pārslodzes. Papildus galvenajai funkcijai ierīces nodrošina vienmērīgu piedziņu iedarbināšanu, kas samazina aprīkojuma nodilumu un enerģijas slodzi. Darbības princips un lielākās daļas frekvences pārveidotāju parametru iestatījumu dziļums ļauj ietaupīt elektroenerģiju, kontrolējot sūkņus (iepriekš kontrole tika veikta nevis sūkņa darbības dēļ, bet izmantojot vārstus) un citu aprīkojumu.
Ar šo mēs beidzam šī jautājuma izskatīšanu. Mēs ceram, ka pēc raksta lasīšanas jūs sapratīsit, kas ir frekvences pārveidotājs un kāpēc tas ir nepieciešams. Visbeidzot, mēs iesakām noskatīties noderīgu video par tēmu:
Protams, jūs nezināt:
Notiek ielāde ...
