Frekvences pārveidotājs elektromotoram

Frekvences pārveidotāju izmantošanas tehniskie aspekti

Mūsdienās asinhronais motors ir kļuvis par galveno ierīci lielākajā daļā elektrisko piedziņu. Arvien biežāk vadībai tiek izmantots frekvences pārveidotājs - invertors ar PWM regulējumu. Šāda vadība dod daudz priekšrocību, bet arī rada zināmas problēmas, izvēloties konkrētus tehniskos risinājumus. Mēģināsim tos izprast sīkāk.

Frekvences pārveidotāju ierīce

Plaša jaudīgu augstsprieguma tranzistoru IGBT moduļu klāsta izstrāde un ražošana ļāva ieviest daudzfāzu jaudas slēdžus, ko tieši kontrolē ciparu signāli. Programmējamās skaitļošanas iespējas ļāva ģenerēt ciparu secības pie slēdža ieejām, kas nodrošināja signālus asinhrono elektromotoru frekvences kontrole… Viena mikroshēmas mikrokontrolleru izstrāde un masveida ražošana ar lieliem skaitļošanas resursiem ļāva pāriet uz servo piedziņām ar digitālajiem kontrolleriem.

Strāvas frekvences pārveidotāji parasti tiek realizēti saskaņā ar shēmu, kurā ir taisngriezis, kas balstīts uz jaudīgām diodēm vai jaudas tranzistoriem, un invertoru (vadāmais slēdzis), kas balstīts uz IGBT tranzistoriem, kas šunēti ar diodēm (1. att.).

Rīsi. 1. Frekvences pārveidotāja ķēde

Ieejas pakāpe iztaisno pievadīto sinusoidālo režģa spriegumu, kas pēc izlīdzināšanas ar induktīvi-kapacitatīvo filtru kalpo kā barošanas avots vadāmajam invertoram, kas ģenerē signālu ar impulsu modulācija, kas ģenerē sinusoidālās strāvas statora tinumos ar parametriem, kas nodrošina nepieciešamo elektromotora darbības režīmu.

Jaudas pārveidotāja digitālā vadība tiek veikta, izmantojot mikroprocesora aparatūru un programmatūru, kas atbilst uzdevumiem. Skaitļošanas bloks reāllaikā ģenerē vadības signālus 52 moduļiem un apstrādā arī signālus no mērīšanas sistēmām, kas kontrolē piedziņas darbību.

Barošanas avoti un vadības datori ir apvienoti strukturāli izstrādātā rūpnieciskā izstrādājumā, ko sauc par frekvences pārveidotāju.

Rūpnieciskajās iekārtās tiek izmantoti divi galvenie frekvences pārveidotāju veidi:

• patentēti pārveidotāji noteikta veida iekārtām.

• universālie frekvences pārveidotāji ir paredzēti daudzfunkcionālai AM darbības kontrolei lietotāja definētos režīmos.

Frekvences pārveidotāja darbības režīmu iestatīšanu un pārvaldību var veikt, izmantojot vadības paneli, kas aprīkots ar ekrānu, kas norāda ievadīto informāciju.Vienkāršai skalārās frekvences kontrolei varat izmantot vienkāršu loģisko funkciju komplektu, kas pieejams kontrollera rūpnīcas iestatījumos un iebūvēto PID regulatoru.

Lai ieviestu sarežģītākus vadības režīmus, izmantojot atgriezeniskās saites sensoru signālus, ir jāizstrādā ACS struktūra un algoritms, kas programmējams, izmantojot pievienotu ārējo datoru.

Lielākā daļa ražotāju ražo virkni frekvences pārveidotāju, kas atšķiras pēc ieejas un izejas elektriskajiem parametriem, jaudas, konstrukcijas un citiem parametriem. Pieslēgšanai pie ārējām iekārtām (tīkla, motora) var izmantot papildu ārējos elementus: magnētiskos starteri, transformatorus, droseles.

Vadības signālu veidi

Ir nepieciešams atšķirt dažādu veidu signālus un katram izmantot atsevišķu kabeli. Dažādu veidu signāli var ietekmēt viens otru. Praksē šī atdalīšana ir izplatīta, piemēram, kabelis no spiediena sensors var pieslēgt tieši pie frekvences pārveidotāja.

attēlā. 2 parādīts ieteicamais veids, kā pievienot frekvences pārveidotāju dažādu ķēžu un vadības signālu klātbūtnē.

Rīsi. 2. Frekvences pārveidotāja barošanas ķēžu un vadības ķēžu savienošanas piemērs

Var izšķirt šādus signālu veidus:

• analogie - sprieguma vai strāvas signāli (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), kuru vērtība mainās lēni vai reti, parasti tie ir vadības vai mērīšanas signāli;

• diskrēti sprieguma vai strāvas signāli (0…10 V, 0/4…20 mA), kuriem var būt tikai divas reti mainīgas vērtības (augsta vai zema);

• digitālie (dati) — sprieguma signāli (0 … 5 V, 0 … 10 V), kas mainās ātri un ar augstu frekvenci, parasti tie ir signāli no portiem RS232, RS485 utt.;

• relejs — releju kontaktos (0…220 V maiņstrāva) var būt induktīvās strāvas atkarībā no pievienotās slodzes (ārējie releji, lampas, vārsti, bremzes utt.).

Frekvences pārveidotāja jaudas izvēle

Izvēloties frekvences pārveidotāja jaudu, ir jāpaļaujas ne tikai uz elektromotora jaudu, bet arī uz pārveidotāja un motora nominālajām strāvām un spriegumiem. Fakts ir tāds, ka frekvences pārveidotāja norādītā jauda attiecas tikai uz tā darbību ar standarta 4 polu asinhrono motoru standarta lietojumos.

Reālām ierīcēm ir daudz aspektu, kas var izraisīt ierīces pašreizējās slodzes palielināšanos, piemēram, palaišanas laikā. Principā frekvences piedziņas izmantošana ļauj samazināt strāvas un mehāniskās slodzes mīkstās palaišanas dēļ. Piemēram, palaišanas strāva tiek samazināta no 600% līdz 100-150% no nominālās strāvas.

Brauciet ar samazinātu ātrumu

Jāatceras, ka, lai gan frekvences pārveidotājs viegli nodrošina ātruma regulēšanu 10:1, kad motors darbojas ar mazu ātrumu, paša ventilatora jauda var nebūt pietiekama. Uzraudzīt dzinēja temperatūru un nodrošināt piespiedu ventilāciju.

Elektromagnētiskā saderība

Tā kā frekvences pārveidotājs ir spēcīgs augstfrekvences harmoniku avots, motoru pievienošanai jāizmanto minimālā garuma ekranēts kabelis. Šāds kabelis jānovieto vismaz 100 mm attālumā no citiem kabeļiem.Tas samazina savstarpēju pārbaudi. Ja nepieciešams šķērsot kabeļus, šķērsošanu veic 90 grādu leņķī.

To darbina avārijas ģenerators

Mīkstais starts, ko nodrošina frekvences pārveidotājs, ļauj samazināt nepieciešamo ģeneratora jaudu. Tā kā ar šādu palaišanu strāva samazinās 4-6 reizes, tad ģeneratora jaudu var samazināt par līdzīgu skaitu. Bet starp ģeneratoru un piedziņu joprojām ir jāuzstāda kontaktors, ko kontrolē frekvences piedziņas releja izeja. Tas pasargā frekvences pārveidotāju no bīstamiem pārspriegumiem.

Trīsfāzu pārveidotāja piegāde no vienfāzes tīkla

Trīsfāzu frekvences pārveidotājus var darbināt no vienfāzes tīkla, taču to izejas strāva nedrīkst pārsniegt 50% no nominālās.

Taupiet enerģiju un naudu

Ietaupījumi rodas vairāku iemeslu dēļ, pirmkārt, izaugsmes dēļ kosinuss phi uz vērtībām 0,98, t.i. maksimālā jauda tiek izmantota lietderīga darba veikšanai, minimālā tiek izniekota. Otrkārt, visos dzinēja darbības režīmos tiek iegūts koeficients, kas ir tuvu tam.

Bez frekvences pārveidotāja asinhronajiem motoriem ar zemu slodzi kosinusa phi ir 0,3-0,4. Treškārt, nav nepieciešami papildu mehāniskie regulējumi (amortizatori, droseles, vārsti, bremzes utt.), viss tiek darīts elektroniski. Ar šādu vadības ierīci ietaupījums var būt līdz pat 50%.

Sinhronizējiet vairākas ierīces

Pateicoties papildu ieejām frekvences piedziņas vadīšanai, ir iespējams sinhronizēt konveijera procesus vai iestatīt dažu vērtību izmaiņu attiecības atkarībā no citām.Piemēram, lai mašīnas vārpstas apgriezienu skaits būtu atkarīgs no griezēja padeves ātruma. Process tiks optimizēts, jo, palielinoties griezēja slodzei, padeve tiks samazināta un otrādi.

Tīkla aizsardzība pret augstākām harmonikām

Papildu aizsardzībai papildus īsiem ekranētiem kabeļiem tiek izmantoti līnijas droseles un apvada kondensatori. Droseļvārststurklāt tas ierobežo ieslēgšanas strāvu, kad tas ir ieslēgts.

Pareizas aizsardzības klases izvēle

Uzticama siltuma izkliede ir būtiska frekvenču piedziņas vienmērīgai darbībai. Ja tiek izmantotas augstas aizsardzības klases, piemēram, IP 54 un augstākas, ir grūti vai dārgi panākt šādu siltuma izkliedi. Līdz ar to ir iespējams izmantot atsevišķu skapi ar augstu aizsardzības pakāpi, kurā var uzstādīt zemākas klases moduļus un veikt vispārējo ventilāciju un dzesēšanu.

Elektromotoru paralēlais savienojums vienam frekvences pārveidotājam

Lai samazinātu izmaksas, vienu frekvences pārveidotāju var izmantot vairāku elektromotoru vadīšanai. Tā jauda jāizvēlas ar 10-15% rezervi no visu elektromotoru kopējās jaudas. To darot, ir jāsamazina motora kabeļu garums, un ir ļoti vēlams uzstādīt motora droseli.

Lielākā daļa frekvenču pārveidotāju neļauj izslēgt motorus vai pieslēgt tos, izmantojot kontaktorus, kamēr darbojas frekvences piedziņa. Tas tiek darīts, tikai izmantojot ierīces apturēšanas komandu.

Vadības funkcijas iestatīšana

Lai sasniegtu maksimālu elektriskās piedziņas veiktspēju, piemēram: jaudas koeficientu, efektivitāti, pārslodzes kapacitāti, regulēšanas gludumu, izturību, ir pareizi jāizvēlas attiecība starp darba frekvences izmaiņām un frekvences izejas spriegumu. pārveidotājs.

Sprieguma maiņas funkcija ir atkarīga no slodzes griezes momenta rakstura. Pie nemainīga griezes momenta motora statora spriegums jākontrolē proporcionāli frekvencei (skalārā kontrole U / F = const). Piemēram, ventilatoram cita attiecība ir U / F * F = const. Ja mēs palielinām frekvenci 2 reizes, tad spriegumam vajadzētu palielināties par 4 (vektora vadība). Ir ierīces ar sarežģītākām vadības funkcijām.

Mainīga ātruma piedziņas ar frekvences pārveidotāju izmantošanas priekšrocības

Papildus efektivitātes paaugstināšanai un enerģijas taupīšanai šāda elektriskā piedziņa ļauj iegūt jaunas braukšanas īpašības. Tas izpaužas kā papildu mehānisko ierīču noraidīšana, kas rada zudumus un samazina sistēmu uzticamību: bremzes, amortizatori, droseļvārsti, vārsti, vadības vārsti utt. Piemēram, bremzēšanu var veikt, mainot elektromagnētisko lauku motora statorā. Mainot tikai funkcionālās attiecības starp frekvenci un spriegumu, mēs iegūstam citu piedziņu, neko nemainot mehānikā.

Dokumentācijas lasīšana

Jāatzīmē, ka, lai gan frekvences pārveidotāji ir līdzīgi viens otram, un, apgūstot vienu, ir viegli tikt galā ar otru, tomēr ir rūpīgi jāizlasa dokumentācija. Daži ražotāji nosaka ierobežojumus savu produktu lietošanai, un, ja tie tiek pārkāpti, tie izņem izstrādājumu no garantijas.

Jūs varētu interesēt: Mainīga elektriskā piedziņa kā enerģijas taupīšanas līdzeklis