Frekvences pārveidotāja darbības princips un tā izvēles kritēriji lietotājam

Īss apraksts par mērķi, darbības principu un kritērijiem frekvences pārveidotāja kā asinhronā elektromotora vadības ierīces izvēlei.

Vāveres būra indukcijas motors šodien tā ir vismasīvākā un uzticamākā ierīce dažādu mašīnu un mehānismu vadībai. Bet katrai medaļai ir otrā puse.

Divi galvenie indukcijas motora trūkumi ir vienkārša neiespējamība rotora ātruma kontrole, ļoti liela palaišanas strāva — piecas, septiņas reizes lielāka par nominālo. Ja tiek izmantotas tikai mehāniskās vadības ierīces, šie trūkumi rada lielus enerģijas zudumus un trieciena mehāniskās slodzes. Tas ārkārtīgi negatīvi ietekmē iekārtas kalpošanas laiku.

Frekvences pārveidotājs

Šī virziena pētījumu rezultātā dzima jauna ierīču klase, kas dod iespēju šīs problēmas risināt nevis mehāniski, bet gan elektroniski.

Frekvences pārveidotājs ar impulsa platuma kontroli (PE ar PWM) samazina ieslēgšanas strāvas 4-5 reizes. Tas nodrošina vienmērīgu asinhronā motora iedarbināšanu un kontrolē piedziņu atbilstoši noteiktai sprieguma / frekvences attiecībai.

Frekvences pārveidotājs nodrošina enerģijas ietaupījumu līdz pat 50%. Kļūst iespējams atļaut atgriezenisko saiti starp blakus esošajām ierīcēm, t.i. pašregulējošs aprīkojums uzdevumam un visas sistēmas darbības apstākļu maiņa.

Frekvences pārveidotāja darbības princips

PWM frekvences pārveidotājs ir dubultās konversijas invertors… Vispirms tīkla spriegums 220 vai 380 V tiek izlīdzināts ar ieejas diodes tiltu, pēc tam tas tiek izlīdzināts un filtrēts, izmantojot kondensatorus.

Šis ir pirmais transformācijas posms. Otrajā posmā no pastāvīga sprieguma, izmantojot vadības mikroshēmas un izejas tiltu IGBT slēdži, veidojas PWM secība ar noteiktu frekvenci un darba ciklu. Frekvences pārveidotāja izejā tiek izdotas taisnstūrveida impulsu paketes, bet asinhronā motora statora tinumu induktivitātes dēļ tās tiek integrētas un beidzot pārvēršas par spriegumu, kas ir tuvu sinusoīdam.

Asinhronā elektromotora ar ātruma frekvences regulēšanu mehāniskie raksturlielumi: a — pieslēguma shēma; b — raksturlielumi slodzei ar nemainīgu statisko pretestības momentu; c — ventilatora slodzes raksturlielumi; d — statiskās slodzes griezes momenta raksturlielumi, apgriezti proporcionāli griešanās leņķiskajam ātrumam.

Tipiska shēma frekvences pārveidotāja ieslēgšanai Elektrības līniju (kabeļu) savienošanas piemērs frekvences pārveidotāja ķēdē

Frekvences pārveidotāju izvēles kritēriji

Funkciju izvēle Katrs ražotājs cenšas iegūt konkurences priekšrocības tirgū. Pirmais īkšķis, lai palielinātu pārdošanas apjomu, ir zema cena. Tāpēc ražotājs cenšas savā izstrādājumā iekļaut tikai nepieciešamās funkcijas. Un pārējais tiek piedāvāts kā opcija. Pirms frekvenču pārveidotāja iegādes izlemiet, kādas funkcijas jums ir nepieciešamas. Ir vērts izvēlēties ierīci, kurai ir lielākā daļa nepieciešamo funkciju pamata versijā.

Ar kontroles metodi

Nekavējoties izmetiet tos pārveidotājus, kas nav piemēroti jaudai, veiktspējas veidam, pārslodzes jaudai utt. Atkarībā no vadības veida jums ir jāizlemj, ko izvēlēties, skalāra vai vektora kontrole.

Lielākā daļa mūsdienu frekvences pārveidotāju realizē vektorvadību, taču šādi frekvences pārveidotāji ir dārgāki nekā skalārie frekvences pārveidotāji.

Vektoru vadība ļauj precīzāk kontrolēt, samazinot statisko kļūdu. Skalārais režīms atbalsta tikai nemainīgu attiecību starp izejas spriegumu un izejas frekvenci, bet, piemēram, ventilatoriem ar to pilnīgi pietiek.

Kopš tās pirmsākumiem vektora vadība ir kļuvusi par ārkārtīgi populāru asinhrono motoru vadības stratēģiju. Pašlaik lielākā daļa frekvenču pārveidotāju realizē vektorvadību vai pat bezsensoru vektorvadību (šī tendence ir sastopama frekvences pārveidotājos, kas sākotnēji īsteno skalāro vadību un kuriem nav spailes ātruma sensora pieslēgšanai).

Vektoru vadības pamatprincips sastāv no atsevišķas neatkarīgas motora magnetizējošās strāvas un kvadrātiskās strāvas regulēšanas, kam ir proporcionāls vārpstas mehāniskais griezes moments. Magnetizējošā strāva nosaka rotora nulles plūsmas savienojuma vērtību un tiek uzturēta nemainīga.

Kad ātrums stabilizējas, kvadrātveida strāvas uzdotā vērtība tiek ģenerēta, izmantojot atsevišķu PI regulatoru, kura ievade ir neatbilstība starp vēlamo un izmērīto motora ātrumu. Tādējādi kvadrātveida strāva vienmēr ir iestatīta uz minimālo līmeni, lai nodrošinātu pietiekamu mehānisko griezes momentu iestatītā ātruma uzturēšanai. Tāpēc vektora kontrolei ir augsta energoefektivitāte.

Caur varu

Ja iekārtu jauda ir aptuveni vienāda, tad izvēlieties tā paša uzņēmuma pārveidotājus ar jaudu atbilstoši maksimālās slodzes jaudai. Tas nodrošinās savstarpēju aizstājamību un vienkāršos iekārtu apkopi. Ieteicams, lai izvēlētā frekvences pārveidotāja servisa centrs atrastos jūsu pilsētā.

Izmantojot tīkla spriegumu

Vienmēr izvēlieties pārveidotāju ar visplašāko iespējamo sprieguma diapazonu gan uz leju, gan uz augšu. Fakts ir tāds, ka vietējiem tīkliem pats vārds standarts var izraisīt tikai smieklus caur asarām. Ja zemais spriegums, visticamāk, izraisīs frekvences pārveidotāja apstāšanos, tad paaugstināts spriegums var izraisīt tīkla elektrolītisko kondensatoru eksploziju un ierīces ieejas atteici.

Pēc frekvences regulēšanas diapazona

Frekvences regulēšanas augšējā robeža ir svarīga, ja tiek izmantoti motori ar augstu nominālo darba frekvenci, piemēram, slīpmašīnas (1000 Hz vai vairāk).Pārliecinieties, vai frekvenču diapazons atbilst jūsu vajadzībām. Apakšējā robeža nosaka piedziņas ātruma regulēšanas diapazonu. Standarts ir 1:10. Ja nepieciešams plašāks diapazons, izvēlieties tikai vektorvadību, piedziņas parametrus jautājiet ražotājam. Pat norādītais 0 Hz ierobežojums negarantē stabilu piedziņas darbību.

Pēc vadības ieeju skaita

Diskrētas ievades ir nepieciešamas, lai ievadītu vadības komandas (start, stop, reverse, stop utt.). Analogās ieejas ir nepieciešamas atgriezeniskās saites signāliem (piedziņas iestatīšana un iestatīšana darbības laikā). Digitālās ieejas ir nepieciešamas, lai ievadītu augstfrekvences signālus no digitālajiem ātruma un pozīcijas sensoriem (kodētāji). Ievadu skaits nekad nevar būt par lielu, taču jo vairāk ievadu, jo sarežģītāku sistēmu var uzbūvēt un tā ir dārgāka.

Pēc izejas signālu skaita

Diskrētās izejas tiek izmantotas, lai izvadītu signālus dažādiem notikumiem (trauksme, pārkaršana, ieejas spriegums virs vai zem līmeņa, kļūdas signāls utt.). Analogās izejas tiek izmantotas, lai izveidotu sarežģītas atgriezeniskās saites sistēmas. Atlases ieteikumi ir līdzīgi kā iepriekšējā rindkopā.

Vadības kopne

Aprīkojumam, ar kuru jūs vadīsit frekvences pārveidotāju, ir jābūt tādai pašai kopnei un ieeju/izeju skaitam kā izvēlētajam frekvences pārveidotājam. Atstājiet vietu ieejām un izvadēm turpmākiem jauninājumiem.

Saskaņā ar garantiju

Garantijas laiks netieši ļauj novērtēt frekvences pārveidotāja uzticamību. Protams, jums vajadzētu izvēlēties frekvences pārveidotāju ar ilgtermiņa plānu.Daži ražotāji īpaši paredz bojājumu gadījumus, uz kuriem garantija neattiecas. Vienmēr uzmanīgi izlasiet dokumentāciju un meklējiet tiešsaistē apskatus par aprīkojuma modeļiem un ražotājiem. Tas palīdzēs izdarīt pareizo izvēli. Nežēlojiet naudu kvalitatīvai apkalpošanai un personāla apmācībai.

Frekvences pārveidotājs uz statīva

Pārslodzes jauda

Vispirms frekvences pārveidotāja jauda ir jāizvēlas par 10-15% lielāka nekā motora jauda. Pārveidotāja strāvai jābūt lielākai par motora nominālo strāvu un nedaudz augstākai par iespējamo pārslodžu strāvu.

Konkrēta mehānisma aprakstā parasti ir norādītas pārslodzes strāvas un to plūsmas ilgums. Izlasi dokumentāciju! Tas jūs izklaidēs un, iespējams, novērsīs aprīkojuma bojājumus nākotnē. Ja piedziņai ir raksturīgas arī triecienslodzes (maksimālās) slodzes (slodzes 2-3 sekundes), tad ir jāizvēlas maksimālās strāvas pārveidotājs. Atkal paņemiet 10% rezervi.
Skatīt arī par šo tēmu: VLT AQUA Drive frekvences pārveidotāji sūkņu agregātiem