Frekans dönüştürücü nedir, nasıl çalışır ve ne işe yarar?
Tanım
Tanım olarak, bir frekans dönüştürücü, alternatif bir akımın frekansını değiştirmek için bir elektronik güç dönüştürücüsüdür. Ancak performansa bağlı olarak, hem voltaj seviyesi hem de faz sayısı değişir. Böyle bir cihaza neden ihtiyaç duyulduğu tamamen açık olmayabilir, ancak size basit kelimelerle anlatmaya çalışacağız.
Senkron ve asenkron motorların şaft dönüş frekansı (HELL), stator manyetik akısının dönüş frekansına bağlıdır ve formül ile belirlenir:
n = (60 * F / p) * (1-S),
burada n, HELL şaftının devir sayısıdır, p, kutup çiftlerinin sayısıdır, s kaymaktadır, f, alternatif akımın frekansıdır.
Basit bir deyişle, rotor hızı, kutup çiftlerinin frekansına ve sayısına bağlıdır. Kutup çifti sayısı, stator bobinlerinin tasarımı ile belirlenir ve ağdaki akımın frekansı sabittir. Bu nedenle, hızı düzenlemek için frekansı sadece dönüştürücüler yardımıyla kontrol edebiliriz.
cihaz
Yukarıdakiler ışığında, ne olduğu sorusunun cevabını yeniden formüle ediyoruz:
Bir frekans dönüştürücü, alternatif bir akımın frekansını ve dolayısıyla asenkron (ve senkron) bir elektrikli makinenin rotorunun dönüş hızını değiştirmek için elektronik bir cihazdır.
GOST 2.737-68 uyarınca grafik sembolünü aşağıda görebilirsiniz:
Yarı iletken anahtar devresine dayandığı için elektronik olarak adlandırılır. Fonksiyonel özelliklere ve kontrol tipine bağlı olarak, hem devre şeması hem de çalışma algoritması değiştirilecektir.
Aşağıdaki şemada frekans dönüştürücünün nasıl düzenlendiğini görüyorsunuz:
Frekans dönüştürücünün çalışma prensibi aşağıdaki gibidir:
- Şebeke gerilimi doğrultucu 1'e verilir ve doğrultulmuş titreşimli hale gelir.
- Blok 2'de titreşimler yumuşatılır ve reaktif bileşen kısmen telafi edilir.
- Blok 3, darbe genişliği modülasyonu (PWM) kullanan bir kontrol sistemi (4) tarafından kontrol edilen bir grup güç anahtarıdır. Bu tasarım, pürüzsüzleştirmeden sonra sinüzoidal bir forma yaklaşan çıkışta iki seviyeli PWM tarafından düzenlenen bir voltaj elde etmenizi sağlar. Pahalı modellerde, daha fazla anahtarın kullanıldığı üç seviyeli bir şema kullanılmıştır. Sinüzoidal dalga formuna daha yakın olmanızı sağlar. Yarı iletken anahtarlar tristörler, alan etkisi veya IGBT transistörler kullanılabilir. Son zamanlarda, son iki tür verimlilik, küçük kayıplar ve yönetim kolaylığı nedeniyle en çok talep gören ve popüler olanlardır.
- PWM kullanarak, gerekli voltaj seviyesi basit bir şekilde oluşturulur - sinüs dalgasının dönüşümlü olarak anahtar çiftleri dahil olmak üzere modüle edilmesi, hat voltajı.
Bu nedenle, bir elektrik motoru için frekans dönüştürücünün nasıl çalıştığını ve nelerden oluştuğunu kısaca açıkladık. İkincil bir güç kaynağı olarak kullanılır ve sadece mevcut besleme ağının şeklini kontrol etmekle kalmaz, değerini ve frekansını belirtilen parametrelere göre dönüştürür.
Chastotnik çeşitleri ve kapsamı
Yönetim yöntemleri
Hız ayarı, hem gerekli frekansı ayarlama yöntemi hem de düzenleme yöntemi ile farklı şekillerde yapılabilir. Kontrol yöntemine göre Chastotniki iki türe ayrılır:
- Skaler kontrol ile.
- Vektör kontrolü ile.
İlk tipteki cihazlar frekansı belirli bir U / F işlevine göre düzenler, yani voltaj frekansla birlikte değişir. Gerilimin frekansa böyle bir bağımlılığının bir örneği aşağıda gözlemlenebilir.
Farklı olabilir ve belirli bir yük için programlanabilir, örneğin fanlarda doğrusal değildir, ancak bir parabol dalına benzer. Bu çalışma prensibi, rotor ve stator arasındaki boşluktaki manyetik akıyı neredeyse sabit tutar.
Skaler kontrolün bir özelliği, yaygınlığı ve göreceli uygulama kolaylığıdır. En sık pompalar, fanlar ve kompresörler için kullanılır. Bu tür chastotnikler genellikle sabit bir basıncı (veya başka bir parametreyi) korumak gerekirse kullanılır, evsel kullanımı düşünürsek, kuyu için dalgıç pompalar olabilir.
Üretimde kapsam, örneğin aynı boru hatlarındaki basınç kontrolü ve otomatik havalandırma sistemlerinin performansı geniştir. Kontrol aralığı genellikle 1:10'dur, basit terimlerle, minimumdan maksimum hız 10 kat farklı olabilir. Algoritmaların ve devrenin uygulanmasının özellikleri nedeniyle, bu tür cihazlar genellikle daha ucuzdur, bu da ana avantajdır.
Dezavantajları:
- Çok hassas değil rev desteği.
- Rejim değişikliğine daha yavaş yanıt.
- Çoğu zaman şaft üzerindeki anı kontrol etmenin bir yolu yoktur.
- Nominal hızın üzerinde bir hız artışı ile motor şaftındaki an düşer (yani, frekansı nominal 50 Hz'nin üzerine yükselttiğimizde).
İkincisi, çıkıştaki voltajın frekansa bağlı olması, nominal frekansta voltajın şebeke voltajına eşit olması ve chastotnik'in nasıl yükseltileceğini bilmemesi nedeniyle, grafikte 50 Hz'den sonra arsanın eşit bir kısmını görebilirsiniz. Anın frekansa bağımlılığının, 1 / f yasasına göre düştüğü, aşağıdaki grafikte kırmızı olarak gösterildiği ve gücün frekansa bağımlılığının mavi olduğu belirtilmelidir.
Vektör kontrollü frekans dönüştürücülerin farklı bir çalışma prensibi vardır, burada sadece U / f eğrisine karşılık gelen voltaj değildir. Çıkış voltajının özellikleri sensörlerden gelen sinyallere göre değişir, böylece şaft üzerinde belirli bir an korunur. Peki neden böyle bir kontrol yöntemine ihtiyacımız var? Daha hassas ve daha hızlı ayarlama, vektör kontrollü bir frekans dönüştürücünün ayırt edici özellikleridir. Bu, eylem ilkesinin yürütme organındaki yükte ve torkta keskin bir değişiklik ile ilişkili olduğu mekanizmalarda önemlidir.
Böyle bir yük tornalama ve CNC de dahil olmak üzere diğer makine tipleri için tipiktir. Regülasyonun doğruluğu% 1.5'e kadar, hız sensörleri vb. İle daha fazla doğruluk için ayar aralığı 1: 100'dür - sırasıyla% 0.2 ve 1: 10000.
Forumlarda bugün vektör ve skaler chastotniks arasındaki fiyat farkının öncekinden daha az olduğu (üreticiye bağlı olarak% 15-35) ve ana farkın devreden daha fazla bellenim olduğu konusunda bir görüş var. Ayrıca çoğu vektör modelinin skaler kontrolü de desteklediğini unutmayın.
Yararları:
- daha fazla kararlılık ve doğruluk;
- yük değişimlerine daha hızlı tepki ve düşük hızda yüksek tork;
- daha geniş düzenleme aralığı.
Ana dezavantajı, skaler olanlardan daha pahalıya mal olmasıdır.
Her iki durumda da, frekans manuel olarak veya sensörler, örneğin bir basınç sensörü veya bir akış ölçer (pompalardan bahsediyorsak), bir potansiyometre veya bir kodlayıcı ile ayarlanabilir.
Tüm veya neredeyse tüm frekans dönüştürücüleri, neredeyse aşırı yükleme riski olmadan acil durum jeneratörlerinden motorların çalıştırılmasını kolaylaştıran yumuşak bir başlatma fonksiyonuna sahiptir.
Faz sayısı
Yanıt yöntemlerine ek olarak, chastotnikler giriş ve çıkıştaki faz sayısında farklılık gösterir. Böylece frekans dönüştürücülerini tek fazlı ve üç fazlı giriş ile ayırt edin.
Aynı zamanda, üç fazlı modellerin çoğu bir fazla güçlendirilebilir, ancak bu uygulama ile güçleri% 30-50'ye düşer. Bunun nedeni, diyotlar ve diğer güç devre elemanları üzerindeki izin verilen akım yüküdür. Tek fazlı modeller 3 kW'a kadar güç aralığında mevcuttur.
Önemli! 220V giriş voltajlı tek fazlı bir bağlantı ile, 380V değil, 220V 3 fazın bir çıkış olacağını unutmayın. Yani, doğrusal çıkış kısaca 220V olacaktır. Bu bağlamda, 380 / 220V voltaj için tasarlanmış sargılı ortak motorların bir üçgende ve 127 / 220V'de bulunanların - bir yıldızda bağlanması gerekir.
Ağ üzerinde "220 ila 380 frekans dönüştürücü" gibi birçok teklif bulabilirsiniz - bu çoğu durumda pazarlama, satıcılar herhangi bir üç fazı "380V" olarak adlandırır.
Bir fazdan gerçek 380V elde etmek için, ya 220/380 tek fazlı transformatör (frekans dönüştürücünün girişi böyle bir voltaj için tasarlanmışsa) veya tek fazlı giriş ve 380V üç fazlı çıkışlı özel bir frekans dönüştürücü kullanmalısınız.
Ayrı ve daha nadir tipte bir frekans dönüştürücü, tek fazlı çıkış 220'ye sahip tek fazlı invertörlerdir. Kondansatör başlamalı tek fazlı motorları düzenlemek için tasarlanmıştır. Bu tür cihazlara bir örnek:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Bağlantı şeması
Gerçekte, 380V frekans dönüştürücüden 3 fazlı bir çıkış elde etmek için 380V 3 fazlı bir giriş bağlamanız gerekir:
Bir chastotnik'i bir faza bağlamak, besleme kablolarını bağlamak dışında benzerdir:
Kondansatörlü (pompa veya düşük güçlü fan) bir motor için tek fazlı frekans dönüştürücü aşağıdaki gibi bağlanır:
Şemalarda da görebileceğiniz gibi, motora giden besleme kablolarına ve kablolara ek olarak, frekans dönüştürücünün diğer terminalleri, sensörleri, uzaktan kumanda panelinin düğmeleri, bir bilgisayara bağlanmak için otobüsler (genellikle RS-485 standardı) vb. Bu, motoru, frekans dönüştürücüyü elektrik panosuna çıkarmanızı sağlayan ince sinyal kablolarıyla kontrol etmeyi mümkün kılar.
Chastotniki, amacı sadece hız ayarı değil, aynı zamanda elektrik motorunun yanlış çalışma modlarından ve güç kaynağından ve aşırı yüklenmeden korunması olan evrensel cihazlardır. Ana fonksiyona ek olarak, cihazlar, ekipmanın aşınmasını ve güç yüklerini azaltan sürücülerin düzgün bir şekilde başlatılmasını sağlar. Çoğu frekans dönüştürücünün çalışma prensibi ve parametre ayarlarının derinliği, pompaları kontrol ederken (daha önce kontrol pompa performansı nedeniyle değil, vanalar kullanılarak gerçekleştirilmiştir) ve diğer ekipmanlarda elektrik tasarrufu yapmanızı sağlar.
Burada konunun ele alınmasını sonlandırıyoruz. Makaleyi okuduktan sonra bir frekans dönüştürücünün ne olduğunu ve neden gerekli olduğunu anlayacağınızı umuyoruz. Son olarak, konuyla ilgili faydalı bir video izlemenizi öneririz:
Elbette bilmiyorsunuz:
Yükleniyor...
