Veidi, kā palielināt pašreizējo frekvenci

Mūsdienās populārākā metode, kā palielināt (vai samazināt) strāvas frekvenci, ir izmantot frekvences pārveidotāju. Frekvences pārveidotāji ļauj no vienfāzes vai trīsfāzu maiņstrāvas ar rūpniecisko frekvenci (50 vai 60 Hz) iegūt strāvu ar nepieciešamo frekvenci, piemēram, no 1 līdz 800 Hz, lai darbinātu vienfāzes vai trīsfāzes. fāzes-fāzes motori.

Līdzās elektroniskajiem frekvences pārveidotājiem strāvas frekvences palielināšanai tiek izmantoti arī elektriskās indukcijas frekvences pārveidotāji, kuros, piemēram, asinhronais motors ar uztītu rotoru daļēji darbojas ģeneratora režīmā. Ir arī umformeri - dzinēju ģeneratori, kas arī tiks apspriesti šajā rakstā.

Elektroniskie frekvences pārveidotāji

Elektroniskie frekvences pārveidotāji ļauj vienmērīgi kontrolēt sinhrono un asinhrono motoru ātrumu, pateicoties vienmērīgai pārveidotāja izejas frekvences palielināšanai līdz iestatītajai vērtībai. Vienkāršākā pieeja tiek nodrošināta, iestatot nemainīgu V / f raksturlielumu, un progresīvākos risinājumos tiek izmantota vektora kontrole.

Frekvences pārveidotājiparasti ietver taisngriezi, kas pārveido jaudas frekvences maiņstrāvu līdzstrāvā; aiz taisngrieža ir invertors visvienkāršākajā formā, pamatojoties uz PWM, kas pārveido pastāvīgu spriegumu maiņstrāvas slodzes strāvā, un frekvenci un amplitūdu jau ir iestatījis lietotājs, un šie parametri var atšķirties no tīkla parametriem. ievadi uz augšu vai uz leju.

Elektroniskā frekvences pārveidotāja izejas modulis visbiežāk ir tiristoru vai tranzistoru tilts, kas sastāv no četriem vai sešiem slēdžiem, kas veido nepieciešamo strāvu slodzes, jo īpaši elektromotora, padevei. Izvadei ir pievienots EMC filtrs, lai izlīdzinātu izejas sprieguma troksni.

Kā minēts iepriekš, elektroniskais frekvences pārveidotājs tā darbībai izmanto tiristorus vai tranzistorus kā slēdžus. Taustiņu vadīšanai tiek izmantots mikroprocesora modulis, kas kalpo kā kontrolleris un vienlaikus veic vairākas diagnostikas un aizsardzības funkcijas.

Tikmēr frekvenču pārveidotāji joprojām ir divu šķiru: tiešā savienojuma un līdzstrāvas savienojuma. Izvēloties starp šīm divām klasēm, tiek izsvērtas abu veidu priekšrocības un trūkumi un tiek noteikta viena vai otra piemērotība steidzamas problēmas risināšanai.

Tieša komunikācija

Tiešā savienojuma pārveidotāji izceļas ar to, ka tie izmanto vadāmu taisngriezi, kurā tiristoru grupas secīgi, atbloķējot, pārslēdz slodzi, piemēram, motora tinumus, tieši uz barošanas tīklu.

Rezultātā pie izejas tiek iegūti režģa sprieguma sinusoidālā viļņa biti, un ekvivalentā izejas frekvence (motoram) kļūst mazāka par režģi 60% robežās no tā, tas ir, no 0 līdz 36 Hz pie 60 Hz. ievade.

Šādas īpašības neļauj mainīt iekārtu parametrus nozarē plašā diapazonā, tāpēc pieprasījums pēc šiem risinājumiem ir zems. Turklāt nebloķējošos tiristorus ir grūti kontrolēt, ķēžu izmaksas kļūst augstākas un izejā ir liels troksnis, ir nepieciešami kompensatori, kā rezultātā izmēri ir lieli un efektivitāte ir zema.

Līdzstrāvas savienojums

Daudz labāki šajā ziņā ir frekvences pārveidotāji ar izteiktu līdzstrāvas pieslēgumu, kur vispirms maiņstrāva tiek rektificēta, filtrēta un pēc tam atkal caur elektronisko slēdžu ķēdi tiek pārveidota par vajadzīgās frekvences un amplitūdas maiņstrāvu. Šeit frekvence var būt daudz augstāka. Protams, dubultā pārveidošana nedaudz samazina efektivitāti, bet izejas frekvences parametri vienkārši atbilst lietotāja prasībām.

Lai iegūtu tīru sinusoidālo vilni uz motora tinumiem, tiek izmantota invertora ķēde, kurā tiek iegūts vēlamās formas spriegums, pateicoties impulsa platuma modulācija (PWM)… Elektroniskie slēdži šeit ir bloķējami tiristori vai IGBT tranzistori.

Tiristori iztur lielas impulsu strāvas, salīdzinot ar tranzistoriem, tāpēc arvien biežāk tiek izmantotas tiristoru ķēdes, gan tiešās komunikācijas pārveidotājos, gan pārveidotājos ar starpposmu līdzstrāvas saiti, efektivitāte ir līdz 98%.

Taisnības labad mēs atzīmējam, ka elektrotīkla elektroniskie frekvences pārveidotāji ir nelineāra slodze un rada augstākas harmonikas, kas pasliktina elektroenerģijas kvalitāti.

Motora ģenerators (umformer)

Lai pārveidotu elektroenerģiju no vienas tās formas citā, jo īpaši, lai palielinātu strāvas frekvenci, neizmantojot elektroniskus risinājumus, tiek izmantoti tā sauktie umformeri - motora ģeneratori. Šādas mašīnas darbojas kā elektrības vadītājs, bet patiesībā nav tiešas elektroenerģijas pārveidošanas, piemēram, transformatorā vai elektroniskā frekvences pārveidotājā.

Šeit ir pieejamas šādas opcijas:

• līdzstrāvu var pārveidot par maiņstrāvu ar lielāku spriegumu un nepieciešamo frekvenci;

• līdzstrāvu var iegūt no maiņstrāvas;

• tieša frekvences mehāniska pārveidošana ar tās palielināšanos vai samazināšanos;

• trīsfāžu strāvas iegūšana ar nepieciešamo frekvenci no vienfāzes strāvas tīkla frekvencē.

Kanoniskā formā motors-ģenerators ir elektromotors, kura vārpsta ir tieši savienota ar ģeneratoru. Ģeneratora izejā ir uzstādīta stabilizācijas iekārta, lai uzlabotu saražotās elektroenerģijas frekvences un amplitūdas parametrus.

Dažos umformeru modeļos armatūra satur spoles un motoru un ģeneratoru, kas galvaniski izolēts, un kuru vadi ir pievienoti attiecīgi kolektoram un izejas gredzeniem.

Citās versijās ir kopīgi tinumi abām strāvām, piemēram, nav kolektora ar slīdgredzeniem, lai pārveidotu fāžu skaitu, bet vienkārši tiek izgatavoti krāni no statora tinuma katrai izejas fāzei.Tātad indukcijas iekārta pārveido vienfāzes strāvu trīsfāžu strāvā (pamatā identiska ar pieaugošo frekvenci).

Tātad motora ģenerators ļauj pārveidot strāvas veidu, spriegumu, frekvenci, fāžu skaitu. Līdz 70. gadiem šāda veida pārveidotājus izmantoja PSRS militārajā aprīkojumā, kur tie īpaši darbināja lampu ierīces. Vienfāzes un trīsfāžu pārveidotāji tiek piegādāti ar pastāvīgu 27 voltu spriegumu, un izeja ir mainīgs spriegums 127 volti 50 Hz vienfāzes vai 36 volti 400 Hz trīsfāzes.

Šādu transformatoru jauda sasniedz 4,5 kVA. Līdzīgas mašīnas tiek izmantotas elektriskajās lokomotīvēs, kur 50 voltu tiešspriegums tiek pārveidots maiņspriegumā 220 volti ar frekvenci līdz 425 Hz, lai darbinātu dienasgaismas spuldzes un 127 volti 50 Hz, lai darbinātu pasažieru skuvekļus. Pirmos datorus bieži izmantoja umformeri, lai tos darbinātu.

Līdz pat mūsdienām umformerus var atrast šur tur: trolejbusos, tramvajos, elektrovilcienos, kur tie uzstādīti, lai iegūtu zemu spriegumu vadības ķēžu darbināšanai.Bet tagad tos jau gandrīz pilnībā ir izspiesti pusvadītāju risinājumi ( tiristori un tranzistori).

Motora ģeneratoru pārveidotāji ir vērtīgi ar vairākām priekšrocībām. Pirmkārt, tā ir uzticama izejas un ievades strāvas ķēžu galvaniskā izolācija. Otrkārt, izvade ir tīrākais sinusoidālais vilnis bez kropļojumiem, bez trokšņa. Ierīcei ir ļoti vienkāršs dizains, tāpēc apkope ir diezgan atjautīga.

Tas ir vienkāršs veids, kā iegūt trīsfāžu spriegumu. Rotora inerce izlīdzina strāvas tapas, kad krasi mainās slodzes parametri.Un, protams, šeit ir ļoti vienkārši atjaunot elektrību.

Ne bez trūkumiem. Umformeriem ir kustīgas daļas, tāpēc to resursi ir ierobežoti. Masa, svars, materiālu pārpilnība un rezultātā augsta cena. Trokšņains darbs, vibrācijas. Nepieciešama bieža gultņu eļļošana, kolektoru tīrīšana, suku nomaiņa. Efektivitāte ir 70% robežās.

Neskatoties uz trūkumiem, mehāniskie motoru ģeneratori joprojām tiek izmantoti elektroenerģijas nozarē, lai pārveidotu lielas jaudas. Nākotnē motoru ģeneratori var palīdzēt saskaņot 60 un 50 Hz tīklus vai nodrošināt tīklus ar paaugstinātām elektroenerģijas kvalitātes prasībām. Iekārtas rotora tinumu barošana šajā gadījumā ir iespējama no mazjaudas cietvielu frekvences pārveidotāja.