Ce este un convertor de frecvență, cum funcționează și pentru ce este folosit
Definiție
Prin definiție, un convertor de frecvență este un convertor de putere electronic pentru schimbarea frecvenței unui curent alternativ. În funcție de performanță, se modifică atât tensiunea, cât și numărul de faze. Este posibil să nu vă fie în întregime clar de ce este nevoie de un astfel de dispozitiv, dar vom încerca să vă spunem despre el în cuvinte simple.
Frecvența de rotație a arborelui motoarelor sincrone și asincrone (HELL) depinde de frecvența de rotație a fluxului magnetic al statorului și este determinată de formula:
n = (60 * F / p) * (1-S),
unde n este numărul de rotații al arborelui HELL, p este numărul de perechi de poli, s este alunecare, f este frecvența curentului alternativ.
În termeni simpli, viteza rotorului depinde de frecvența și numărul de perechi de poli. Numărul de perechi de poli este determinat de proiectarea bobinelor statorice, iar frecvența curentului în rețea este constantă. Prin urmare, pentru a regla viteza, putem controla frecvența doar cu ajutorul convertoarelor.
Dispozitiv
Având în vedere cele de mai sus, reformulăm răspunsul la întrebarea despre ce este vorba:
Un convertor de frecvență este un dispozitiv electronic pentru schimbarea frecvenței unui curent alternativ și, prin urmare, viteza de rotație a rotorului unei mașini electrice asincrone (și sincrone).
Simbol grafic în conformitate cu GOST 2.737-68 puteți vedea mai jos:
Se numește electronic, deoarece se bazează pe un circuit de comutare semiconductor. În funcție de caracteristicile funcționale și tipul de control, atât schema circuitului cât și algoritmul de operare vor fi modificate.
În diagrama de mai jos vedeți cum este aranjat convertizorul de frecvență:
Principiul funcționării convertizorului de frecvență este următorul:
- Tensiunea de alimentare este furnizată redresorului 1 și devine una cu impulsuri redresate.
- În blocul 2, impulsurile sunt netezite, iar componenta reactivă este parțial compensată.
- Blocul 3 este un grup de întrerupătoare de putere controlate de un sistem de control (4) folosind modularea lățimii pulsului (PWM). Acest design vă permite să obțineți la ieșire o tensiune reglată PWM pe două niveluri, care, după netezire, se apropie de o formă sinusoidală. În modelele scumpe, a fost utilizată o schemă cu trei niveluri, unde sunt utilizate mai multe taste. Vă permite să ajungeți mai aproape de forma de undă sinusoidală. Ca întrerupătoare semiconductoare pot fi folosite tiristoare, tranzistoare cu efect de câmp sau IGBT. Recent, ultimele două tipuri au fost cele mai solicitate și populare datorită eficienței, pierderilor mici și ușurinței controlului.
- Folosind PWM, nivelul de tensiune necesar este format, în cuvinte simple - așa este modulată unda sinusoidală, incluzând alternativ perechi de chei, formând tensiunea de linie.
Așadar, am descris pe scurt cum funcționează convertorul de frecvență pentru un motor electric și din ce constă. Este utilizat ca sursă de alimentare secundară și nu numai că controlează forma rețelei de alimentare curente, dar își transformă valoarea și frecvența în conformitate cu parametrii specificați.
Tipuri de chastotniks și domeniu de aplicare
Moduri de management
Reglarea vitezei poate fi efectuată în moduri diferite, atât prin metoda de setare a frecvenței necesare, cât și prin metoda de reglare. Chastotniki conform metodei de control sunt împărțite în două tipuri:
- Cu control scalar.
- Cu control vectorial.
Dispozitivele de primul tip reglează frecvența în funcție de o funcție U / F dată, adică tensiunea se modifică împreună cu frecvența. Un exemplu de astfel de dependență de tensiune de frecvență poate fi observat mai jos.
Poate fi diferit și programat pentru o sarcină specifică, de exemplu, pe ventilatoare nu este liniar, ci seamănă cu o ramură de parabolă. Acest principiu de funcționare menține fluxul magnetic în decalajul dintre rotor și stator aproape constant.
O caracteristică a controlului scalar este prevalența sa și ușurința relativă a punerii în aplicare. Este folosit cel mai des pentru pompe, ventilatoare și compresoare. Astfel de chastotniks sunt adesea folosiți dacă este necesar să menținem o presiune stabilă (sau un alt parametru), pot fi pompe submersibile pentru puțuri, dacă luăm în considerare utilizarea casnică.
În producție, domeniul de aplicare este larg, de exemplu, controlul presiunii în aceleași conducte și performanța sistemelor de ventilație automată. Intervalul de control este de obicei 1:10, în termeni simpli, viteza maximă de minim poate diferi de 10 ori. Datorită particularităților implementării algoritmilor și circuitelor, astfel de dispozitive sunt de obicei mai ieftine, ceea ce este principalul avantaj.
Dezavantaje:
- Suport de revizie nu prea precis.
- Răspuns mai lent la schimbarea regimului.
- Cel mai adesea nu există nici o modalitate de a controla momentul pe ax.
- Odată cu creșterea vitezei peste valoarea nominală, momentul pe arborele motorului scade (adică atunci când ridicăm frecvența peste 50 Hz nominal).
Aceasta din urmă se datorează faptului că tensiunea la ieșire depinde de frecvență, la frecvența nominală tensiunea este egală cu tensiunea de rețea, iar chastotnik nu știe cum să o ridice mai sus, pe grafic puteți vedea o parte uniformă a complotului după 50 Hz. Trebuie menționat că dependența momentului de frecvență, se încadrează în conformitate cu legea 1 / f, este afișată în roșu în graficul de mai jos, iar dependența de putere de frecvență este albastră.
Convertizoarele de frecvență controlate vectorial au un principiu de funcționare diferit, aici nu este doar tensiunea care corespunde curbei U / F. Caracteristicile tensiunii de ieșire variază în funcție de semnalele de la senzori, astfel încât un anumit moment este menținut pe arbore. Dar de ce avem nevoie de o astfel de metodă de control? O ajustare mai precisă și mai rapidă sunt reperele unui convertor de frecvență controlat de vector. Acest lucru este important în astfel de mecanisme în care principiul acțiunii este asociat cu o schimbare bruscă a sarcinii și a cuplului asupra organului executiv.
O astfel de încărcare este tipică pentru strunjire și alte tipuri de mașini, inclusiv CNC. Precizia reglării este de până la 1,5%, domeniul de ajustare este de 1: 100, pentru o mai mare precizie cu senzori de viteză etc. - 0,2%, respectiv 1: 10000.
Există o opinie pe forumuri că astăzi, diferența de preț dintre chastotniks vectorial și scalar este mai mică decât era înainte (15-35% în funcție de producător), iar principala diferență este mai mult firmware-ul decât circuitele. De asemenea, rețineți că majoritatea modelelor vectoriale acceptă și controlul scalar.
Beneficii:
- stabilitate și precizie mai mare;
- răspuns mai rapid la schimbările de încărcare și cuplu mare la viteză mică;
- o gamă mai largă de reglementare.
Dezavantajul principal este că costă mai mult decât cele scalare.
În ambele cazuri, frecvența poate fi setată manual sau prin senzori, de exemplu, un senzor de presiune sau un debitmetru (dacă vorbim despre pompe), un potențiometru sau un codificator.
Toate sau aproape toate convertizoarele de frecvență au o funcție de pornire ușoară, ceea ce facilitează pornirea motoarelor de la generatoarele de urgență, fără niciun risc de supraîncărcare.
Numărul de faze
Pe lângă metodele de răspuns, chastotnik-urile diferă în numărul de faze de la intrare și ieșire. Deci distinge convertoarele de frecvență cu intrare monofazată și trifazată.
În același timp, majoritatea modelelor trifazate pot fi alimentate cu o singură fază, dar cu această aplicație, puterea lor scade până la 30-50%. Acest lucru se datorează sarcinii de curent admise pe diode și alte elemente ale circuitului de putere. Modelele monofazate sunt disponibile în gama de putere de până la 3 kW.
Important! Rețineți că, cu o conexiune monofazată cu o tensiune de intrare de 220V, va exista o ieșire de 3 faze de 220V, și nu de 380V. Adică, puterea liniară va fi exact 220V, pe scurt. În această legătură, motoarele comune cu înfășurări proiectate pentru tensiune de 380 / 220V trebuie conectate într-un triunghi, iar cele de 127 / 220V - într-o stea.
În rețea puteți găsi multe oferte, cum ar fi „convertorul de frecvență 220 - 380” - acesta este, în majoritatea cazurilor, marketing, vânzătorii apelează la „380V” la orice trei faze.
Pentru a obține 380V real dintr-o fază, trebuie să utilizați fie un transformator monofazat 220/380 (dacă intrarea convertizorului de frecvență este proiectată pentru o astfel de tensiune), fie să utilizați un convertor de frecvență specializat cu o intrare monofazată și o ieșire trifazată 380V.
Un tip de convertoare de frecvență separate și mai rare sunt invertoarele monofazate cu o ieșire monofazată 220. Sunt concepute pentru a regla motoare monofazate cu pornire de condensator. Un exemplu de astfel de dispozitive sunt:
- ERMAN ER-G-220-01
- IDD INNOVERT
Schema de conexiuni
În realitate, pentru a obține o ieșire trifazată de la un convertor de frecvență 380V, trebuie să conectați o intrare trifazată 380V:
Conectarea unui chastotnik la o fază este similară, cu excepția conectării firelor de alimentare:
Un convertor de frecvență monofazic pentru un motor cu condensator (pompă sau ventilator de putere mică) este conectat după cum urmează:
După cum puteți vedea în diagrame, pe lângă firele de alimentare și firele la motor, convertorul de frecvență are alte terminale, senzori, butoane ale panoului de control de la distanță, autobuze pentru conectarea la un computer (de obicei, standard RS-485) și altele sunt conectate la ele. Acest lucru face posibilă controlul motorului prin fire subțiri de semnal, ceea ce vă permite să scoateți convertizorul de frecvență într-un panou electric.
Trasatorii de frecvență sunt dispozitive universale, al căror scop este nu numai reglarea vitezei, ci și protecția motorului electric împotriva modurilor de operare și a alimentării incorecte, precum și de la suprasarcină. Pe lângă funcția principală, dispozitivele realizează o pornire lină a unităților, ceea ce reduce uzura echipamentului și încărcările de putere. Principiul de funcționare și profunzimea setărilor parametrilor celor mai multe convertoare de frecvență vă permit să economisiți energie electrică la controlul pompelor (controlul anterior a fost efectuat nu datorită performanței pompei, ci folosind valve) și alte echipamente.
Aici se încheie analiza problemei. Sperăm că după ce citiți articolul veți înțelege ce este un convertor de frecvență și de ce este necesar. În final, vă recomandăm să vizionați un videoclip util pe această temă:
Cu siguranță nu știți:
Se încarcă...
