Hva er en frekvensomformer, hvordan fungerer den og hva er den for

Definisjon

Per definisjon er en frekvensomformer en elektronisk kraftomformer for å endre frekvensen til en vekselstrøm. Men avhengig av ytelse, endres både spenningsnivået og antall faser. Det er kanskje ikke helt klart for deg hvorfor en slik enhet er nødvendig, men vi vil prøve å fortelle deg om det med enkle ord.

Akselens rotasjonsfrekvens for synkrone og asynkrone motorer (HELL) avhenger av rotasjonsfrekvensen til statorens magnetiske fluks og bestemmes av formelen:

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

hvor n er antall omdreininger av AD-akselen, p er antall polpar, s er glid, f er frekvensen av vekselstrømmen.

Enkelt sagt avhenger rotorhastigheten av frekvensen og antall polpar. Antall polpar bestemmes av utformingen av statorspolene, og frekvensen av strømmen i nettverket er konstant. Derfor, for å regulere hastigheten, kan vi bare kontrollere frekvensen ved hjelp av omformere.

Enhet

Med tanke på det foregående formulerer vi svaret på spørsmålet om hva det er:

En frekvensomformer er en elektronisk enhet for å endre frekvensen til en vekselstrøm, derfor, og antall omdreininger av rotoren til en asynkron (og synkron) elektrisk maskin.

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

Det kalles elektronisk fordi det er basert på en halvlederbryterkrets. Avhengig av funksjonelle funksjoner og type kontroll, vil både kretsdiagrammet og driftsalgoritmen bli endret.

I diagrammet under ser du hvordan frekvensomformeren er ordnet:

Prinsippet for drift av frekvensomformeren er som følger:

• Nettspenning tilføres ensretter 1 og blir en utbedret pulserende.
• I blokk 2 blir pulsasjonene jevnet ut og den reaktive komponent kompensert delvis.
• Blokk 3 er en gruppe strømbrytere som styres av et kontrollsystem (4) ved bruk av pulsbreddemodulasjon (PWM). Denne designen lar deg få en to-nivå PWM-regulert spenning ved utgangen, som etter utjevning nærmer seg en sinusform. I dyre modeller er det benyttet et trinnivåskjema, der flere nøkler brukes. Det lar deg nå nærmere sinusformet bølgeform. Som halvlederbrytere kan brukes tyristorer, felteffekt eller IGBT-transistorer. Nylig er de to siste typene mest etterspurt og populære på grunn av effektivitet, små tap og enkel administrasjon.
• Ved hjelp av PWM dannes det nødvendige spenningsnivået, med enkle ord - det er slik sinusbølgen blir modulert, vekselvis inkludert nøkkelpar, og danner ledningsspenning.

Så vi beskrev kort hvordan frekvensomformeren for en elektrisk motor fungerer og hva den består av. Den brukes som en sekundær strømkilde og styrer ikke bare formen på det gjeldende forsyningsnettet, men konverterer dens verdi og frekvens i samsvar med de angitte parametrene.

Typer chastotniks og omfang

Ledelsesmåter

Hastighetsjustering kan utføres på forskjellige måter, både med metoden for å stille inn ønsket frekvens, og ved reguleringsmetoden. Chastotniki i henhold til kontrollmetoden er delt inn i to typer:

1. Med skalærkontroll.
2. Med vektorkontroll.

Apparatene av den første typen regulerer frekvensen i henhold til en gitt U / F-funksjon, det vil si spenningen endres sammen med frekvensen. Et eksempel på en slik spenningsfrekvensavhengighet kan du observere nedenfor.

Den kan være annerledes og programmert for en spesifikk belastning, for eksempel på vifter er den ikke lineær, men ligner en parabolagren. Dette driftsprinsippet holder magnetfluksen i gapet mellom rotoren og statoren nesten konstant.

Et kjennetegn ved skalærkontroll er dens utbredelse og relative brukervennlighet. Det brukes oftest til pumper, vifter og kompressorer. Slike chastotniks brukes ofte hvis det er nødvendig å opprettholde et stabilt trykk (eller en annen parameter), det kan være nedsenkbare pumper for brønner, hvis vi vurderer innenlandsk bruk.

I produksjonen er omfanget stort, for eksempel trykkregulering i de samme rørledningene og ytelsen til automatiske ventilasjonssystemer. Kontrollområdet er vanligvis 1:10, enkelt sagt kan maksimal hastighet fra minimum variere med 10 ganger. På grunn av særegenheter ved implementering av algoritmer og kretsløp er slike enheter vanligvis billigere, noe som er den største fordelen.

ulemper:

• Ikke for presis rev-støtte.
• Tregere respons på regimeskifte.
• Oftest er det ingen måte å kontrollere øyeblikket på skaftet.
• Med en økning i hastighet over den nominelle faller øyeblikket på motorakselen (det vil si når vi hever frekvensen over den nominelle 50 Hz).

Det siste skyldes det faktum at spenningen ved utgangen avhenger av frekvensen, ved den nominelle frekvensen er spenningen lik nettspenningen, og chastotnik vet ikke hvordan man hever den høyere, på grafen kan du se en jevn del av plottet etter 50 Hz. Det skal bemerkes at avhengighet av øyeblikket av frekvens, det faller i henhold til loven 1 / f, er vist med rødt i grafen nedenfor, og avhengigheten av strøm på frekvensen er blå.

Vektorkontrollerte frekvensomformere har et annet driftsprinsipp, her er det ikke bare spenningen som tilsvarer U / f-kurven. Egenskapene til utgangsspenningen varierer i samsvar med signalene fra sensorene, slik at et bestemt moment opprettholdes på akselen. Men hvorfor trenger vi en slik kontrollmetode? Mer presis og raskere justering er kjennetegnene til en vektorkontrollert frekvensomformer. Dette er viktig i slike mekanismer der handlingsprinsippet er assosiert med en kraftig endring i belastning og dreiemoment på utøvende organ.

En slik belastning er typisk for dreining og andre typer maskiner, inkludert CNC. Reguleringsnøyaktigheten er opptil 1,5%, justeringsområdet er 1: 100, for større nøyaktighet med hastighetssensorer osv. - henholdsvis 0,2% og 1: 10000.

Det er en mening på forumene at prisforskjellen mellom vektor og skalær chastotniks i dag er mindre enn den var før (15-35% avhengig av produsent), og hovedforskjellen er mer firmware enn kretsløp. Legg også merke til at de fleste vektormodeller også støtter skalærkontroll.

Fordeler:

• større stabilitet og nøyaktighet;
• raskere respons på belastningsendringer og høyt dreiemoment ved lav hastighet;
• bredere reguleringsområde.

Den største ulempen er at det koster mer enn skalare.

I begge tilfeller kan frekvensen stilles inn manuelt eller av sensorer, for eksempel en trykksensor eller en strømningsmåler (hvis vi snakker om pumper), et potensiometer eller en kode.

Alle eller nesten alle frekvensomformere har en myk startfunksjon, som gjør det enklere å starte motorer fra nødgeneratorer uten praktisk talt ingen risiko for overbelastning.

Antall faser

I tillegg til responsmetodene, er chastotniks forskjellige i antall faser ved inngangen og utgangen. Så skille frekvensomformere med enfase- og trefasetilgang.

Samtidig kan de fleste trefase-modeller drives av en fase, men med denne applikasjonen reduseres effekten til 30-50%. Dette skyldes den tillatte strømbelastningen på dioder og andre strømkretselementer. Enfase-modeller er tilgjengelige i effektområdet opp til 3 kW.

Viktig! Merk at med en enfasetilkobling med en spenning på 220V inngang, vil det være en utgang på 3 faser på 220V, og ikke på 380V. Det vil si at den lineære utgangen vil være nøyaktig 220V, kort sagt. I denne forbindelse må vanlige motorer med viklinger designet for spenning på 380 / 220V kobles i en trekant, og de på 127 / 220V - i en stjerne.

På nettverket kan du finne mange tilbud som “220 til 380 frekvensomformer” - dette er i de fleste tilfeller markedsføring, selgere kaller alle tre faser “380V”.

For å få ekte 380V fra en fase, må du enten bruke en enfaset transformator 220/380 (hvis inngangen til frekvensomformeren er designet for en slik spenning), eller bruke en spesialisert frekvensomformer med enfaset inngang og en 380V trefaset utgang.

En separat og sjeldnere type frekvensomformere er enfaseomformere med enfaset utgang 220. De er designet for å regulere enfasede motorer med kondensatorstart. Et eksempel på slike enheter er:

• ERMAN ER-G-220-01
• INNOVERT IDD

Koblingsskjema

For å få en 3-fas utgang fra en 380V frekvensomformer, må du faktisk koble til en 3-fas inngang:

Å koble en chastotnik til en fase er lik, bortsett fra å koble tilførselsledningene:

En enfasefrekvensomformer for en motor med kondensator (pumpe eller laveffektvifte) er tilkoblet som følger:

Som du ser i diagrammene, har frekvensomformeren, i tillegg til tilførselsledninger og ledninger til motoren, andre terminaler, sensorer, knapper på fjernkontrollpanelet, busser for tilkobling til en datamaskin (vanligvis RS-485-standarden), og så videre er koblet til dem. Dette gjør det mulig å kontrollere motoren gjennom tynne signalledninger, som lar deg fjerne frekvensomformeren til et elektrisk panel.

Frekvenssporere er universelle enheter, hvis formål ikke bare er hastighetsjustering, men også beskyttelse av den elektriske motoren mot uriktige driftsformer og strømforsyning, samt mot overbelastning. I tillegg til hovedfunksjonen, realiserer enhetene en jevn oppstart av stasjonene, noe som reduserer slitasje og kraftbelastning på utstyret. Prinsippet om drift og dybden av parameterinnstillinger for de fleste frekvensomformere lar deg spare strøm når du kontrollerer pumper (tidligere kontroll ble utført ikke på grunn av pumpens ytelse, men ved bruk av ventiler) og annet utstyr.

Det er her vi avslutter behandlingen av problemet. Vi håper at etter å ha lest artikkelen vil du forstå hva en frekvensomformer er og hvorfor den er nødvendig. Til slutt anbefaler vi å se en nyttig video om emnet:

Du vet absolutt ikke:

• Hvordan måle AC-frekvens
• Slik fungerer magnetstarteren
• Hvordan velge en chastotnik etter makt og strøm