Wat is een frequentieomvormer, hoe werkt deze en waar is hij voor?
Definitie
Een frequentieomvormer is per definitie een elektronische stroomomvormer voor het wijzigen van de frequentie van een wisselstroom. Maar afhankelijk van de prestaties veranderen zowel het spanningsniveau als het aantal fasen. Het is u misschien niet helemaal duidelijk waarom een dergelijk apparaat nodig is, maar we zullen proberen u er in eenvoudige bewoordingen over te vertellen.
De asrotatiefrequentie van synchrone en asynchrone motoren (HELL) hangt af van de rotatiefrequentie van de magnetische statorflux en wordt bepaald door de formule:
n = (60 * F / p) * (1-S),
waar n is het aantal omwentelingen van de HELL-as, p is het aantal poolparen, s is slip, f is de frequentie van de wisselstroom.
Simpel gezegd hangt het rotortoerental af van de frequentie en het aantal poolparen. Het aantal poolparen wordt bepaald door het ontwerp van de statorspoelen en de frequentie van de stroom in het netwerk is constant. Om de snelheid te regelen, kunnen we daarom alleen de frequentie regelen met behulp van converters.
Apparaat
Gezien het voorgaande herformuleren we het antwoord op de vraag wat het is:
Een frequentieomvormer is een elektronisch apparaat voor het wijzigen van de frequentie van een wisselstroom, en daarmee het toerental van de rotor van een asynchrone (en synchrone) elektrische machine.
Grafisch symbool in overeenstemming met GOST 2.737-68 die je hieronder kunt zien:
Het wordt elektronisch genoemd omdat het is gebaseerd op een halfgeleiderschakelketen. Afhankelijk van de functionele kenmerken en het type besturing worden zowel het schakelschema als het bedieningsalgoritme aangepast.
In onderstaand schema zie je hoe de frequentieomvormer is gerangschikt:
Het werkingsprincipe van de frequentieomvormer is als volgt:
- Netspanning wordt geleverd aan gelijkrichter 1 en wordt een gelijkgerichte pulserende.
- In blok 2 worden de pulsaties gladgestreken en wordt de reactieve component gedeeltelijk gecompenseerd.
- Blok 3 is een groep vermogensschakelaars die worden bestuurd door een regelsysteem (4) met pulsbreedtemodulatie (PWM). Met dit ontwerp kunt u een PWM-gereguleerde spanning op twee niveaus aan de uitgang krijgen, die na afvlakking een sinusoïdale vorm nadert. In dure modellen is een schema met drie niveaus gebruikt, waarbij meer sleutels worden gebruikt. Hiermee kunt u dichter bij de sinusoïdale golfvorm komen. Als halfgeleiderschakelaars kunnen thyristors, veldeffecten of IGBT-transistors worden gebruikt. Onlangs zijn de laatste twee typen het meest gewild en populair vanwege efficiëntie, kleine verliezen en beheergemak.
- Met behulp van PWM wordt het vereiste spanningsniveau gevormd, in eenvoudige woorden - dit is hoe de sinusgolf wordt gemoduleerd, afwisselend inclusief sleutelparen, waardoor lijnspanning.
Dus we hebben kort beschreven hoe de frequentieomvormer voor een elektromotor werkt en waaruit deze bestaat. Het wordt gebruikt als secundaire stroombron en regelt niet alleen de vorm van het huidige voedingsnetwerk, maar zet de waarde en frequentie om in overeenstemming met de gespecificeerde parameters.
Soorten chastotniks en reikwijdte
Management methoden
De snelheidsaanpassing kan op verschillende manieren worden uitgevoerd, zowel door de methode voor het instellen van de vereiste frequentie als door de methode van regulering. Chastotniki volgens de controlemethode zijn onderverdeeld in twee typen:
- Met scalaire controle.
- Met vectorbesturing.
De apparaten van het eerste type regelen de frequentie volgens een bepaalde U / F-functie, dat wil zeggen de spanning verandert samen met de frequentie. Een voorbeeld van een dergelijke afhankelijkheid van spanning en frequentie is hieronder te zien.
Het kan anders zijn en geprogrammeerd voor een specifieke belasting, bijvoorbeeld op ventilatoren is het niet lineair, maar lijkt het op een parabooltak. Dit werkingsprincipe houdt de magnetische flux in de opening tussen de rotor en de stator bijna constant.
Een kenmerk van scalaire controle is de prevalentie en het relatieve implementatiegemak. Het wordt het meest gebruikt voor pompen, ventilatoren en compressoren. Dergelijke chastotniks worden vaak gebruikt als het nodig is om een stabiele druk (of een andere parameter) te handhaven, het kunnen dompelpompen zijn voor putten, als we huishoudelijk gebruik overwegen.
In productie is de reikwijdte breed, bijvoorbeeld drukregeling in dezelfde pijpleidingen en de prestaties van automatische ventilatiesystemen. Het regelbereik is meestal 1:10, in eenvoudige bewoordingen, de maximale snelheid van het minimum kan 10 keer verschillen. Vanwege de bijzonderheden van de implementatie van algoritmen en schakelingen zijn dergelijke apparaten meestal goedkoper, wat het belangrijkste voordeel is.
Nadelen:
- Niet te nauwkeurige rev-ondersteuning.
- Tragere reactie op regimeverandering.
- Meestal is er geen manier om het moment op de schacht te beheersen.
- Bij een snelheidsverhoging boven de nominale waarde daalt het moment op de motoras (dat wil zeggen wanneer we de frequentie verhogen boven de nominale 50 Hz).
Dit laatste is te wijten aan het feit dat de spanning aan de uitgang afhangt van de frequentie, bij de nominale frequentie is de spanning gelijk aan de netspanning, en de chastotnik weet niet hoe hij deze moet verhogen, op de grafiek zou je na 50 Hz een even deel van de plot kunnen zien. Opgemerkt moet worden dat de afhankelijkheid van het moment op frequentie, het valt volgens de wet 1 / f, in rood wordt weergegeven in de onderstaande grafiek, en de afhankelijkheid van vermogen op frequentie is blauw.
Vectorgestuurde frequentieomvormers hebben een ander werkingsprincipe, hier is niet alleen de spanning die overeenkomt met de U / f-curve. De karakteristieken van de uitgangsspanning variëren naargelang de signalen van de sensoren, zodat er een bepaald moment op de as blijft. Maar waarom hebben we zo'n controlemethode nodig? Nauwkeuriger en sneller afstellen zijn de kenmerken van een vectorgestuurde frequentieomvormer. Dit is belangrijk bij dergelijke mechanismen waarbij het werkingsprincipe wordt geassocieerd met een scherpe verandering in de belasting en het moment op het uitvoerend orgaan.
Een dergelijke belasting is typisch voor draaien en andere soorten machines, inclusief CNC. De nauwkeurigheid van de regeling is tot 1,5%, het instelbereik is 1: 100, voor grotere nauwkeurigheid met snelheidssensoren, enz. - respectievelijk 0,2% en 1: 10000.
Er is een mening op de forums dat het prijsverschil tussen vector- en scalaire chastotniks tegenwoordig kleiner is dan voorheen (15-35% afhankelijk van de fabrikant), en het belangrijkste verschil is meer firmware dan circuits. Merk ook op dat de meeste vectormodellen scalaire besturing ondersteunen.
Voordelen:
- grotere stabiliteit en nauwkeurigheid;
- snellere reactie op veranderingen in belasting en hoog koppel bij lage snelheid;
- breder scala aan regelgeving.
Het grootste nadeel is dat het meer kost dan scalaire.
In beide gevallen kan de frequentie handmatig worden ingesteld of door sensoren, bijvoorbeeld een druksensor of een flowmeter (als we het hebben over pompen), een potentiometer of een encoder.
Alle of bijna alle frequentieomvormers hebben een softstart-functie, waardoor het gemakkelijker wordt om motoren van noodgeneratoren te starten met vrijwel geen risico op overbelasting.
Aantal fasen
Naast de reactiemethoden verschillen de chastotniks in het aantal fasen aan de input en output. Maak dus onderscheid tussen frequentieomvormers met eenfasige en driefasige ingang.
Tegelijkertijd kunnen de meeste driefasige modellen worden aangedreven door één fase, maar met deze toepassing neemt hun vermogen af tot 30-50%. Dit komt door de toegestane stroombelasting op diodes en andere stroomcircuitelementen. Eenfasige modellen zijn verkrijgbaar in het vermogensbereik tot 3 kW.
Belangrijk! Merk op dat met een enkelfasige verbinding met een spanning van 220V ingang, er een uitgang zal zijn van 3 fasen van 220V en niet van 380V. Dat wil zeggen, de lineaire output zal kortom precies 220V zijn. In dit verband moeten gewone motoren met wikkelingen die zijn ontworpen voor een spanning van 380 / 220V in een driehoek worden aangesloten en die op 127 / 220V - in een ster.
Op het netwerk vind je veel aanbiedingen zoals "220 tot 380 frequentieomvormer" - dit is in de meeste gevallen marketing, verkopers noemen elke drie fasen "380V".
Om echte 380V uit één fase te krijgen, moet u ofwel een 220/380 enkelfasige transformator gebruiken (als de ingang van de frequentieomvormer is ontworpen voor een dergelijke spanning), of een gespecialiseerde frequentieomvormer gebruiken met een enkelfasige ingang en een driefasige uitgang van 380V.
Een afzonderlijk en zeldzamer type frequentieomvormers zijn enkelfasige omvormers met een enkelfasige uitgang 220. Ze zijn ontworpen om enkelfasige motoren te regelen met condensatorstart. Een voorbeeld van dergelijke apparaten zijn:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Bedradingsschema
Om een driefasige uitgang van een 380V-frequentieomvormer te krijgen, moet u in werkelijkheid een 380V driefasige ingang aansluiten:
Het aansluiten van een chastotnik op één fase is vergelijkbaar, behalve voor het aansluiten van de voedingsdraden:
Een eenfase-frequentieomvormer voor een motor met een condensator (pomp of ventilator met laag vermogen) wordt als volgt aangesloten:
Zoals u in de diagrammen kunt zien, heeft de frequentieomvormer, naast de voedingsdraden en draden naar de motor, andere aansluitingen, sensoren, knoppen van het bedieningspaneel van de afstandsbediening, bussen voor aansluiting op een computer (meestal de RS-485-standaard), enzovoort, erop aangesloten. Hierdoor is het mogelijk om de motor aan te sturen via dunne signaaldraden, waardoor je de frequentieomvormer in een elektrisch paneel kunt verwijderen.
Frequentietracers zijn universele apparaten, die niet alleen dienen voor snelheidsaanpassing, maar ook voor bescherming van de elektromotor tegen onjuiste bedrijfsmodi en voeding, en tegen overbelasting. Naast de hoofdfunctie realiseren de apparaten een soepele opstart van de schijven, wat slijtage van de apparatuur en stroombelastingen vermindert. Door het werkingsprincipe en de diepte van parameterinstellingen van de meeste frequentieomvormers kunt u elektriciteit besparen bij het regelen van pompen (voorheen werd de controle niet uitgevoerd vanwege de pompprestaties, maar met behulp van kleppen) en andere apparatuur.
Dit is waar we de overweging van het probleem beëindigen. We hopen dat u na het lezen van het artikel begrijpt wat een frequentieomvormer is en waarom deze nodig is. Ten slotte raden we aan om een nuttige video over het onderwerp te bekijken:
Je weet toch niet:
Bezig met laden ...
