Što je pretvarač frekvencije, kako radi i čemu služi
definicija
Po definiciji, frekvencijski pretvarač je elektronički pretvarač snage za promjenu frekvencije izmjenične struje. Ali ovisno o izvedbi, mijenja se i razina napona i broj faza. Možda vam nije potpuno jasno zašto je takav uređaj potreban, ali pokušat ćemo vam reći o tome jednostavnim riječima.
Učestalost rotacije osovina sinkronih i asinhronih motora (HELL) ovisi o frekvenciji rotacije magnetskog fluksa statora i određena je formulom:
n = (60 * F / p) * (1-S),
gdje je n broj obrtaja vratila HELL, p je broj parova polova, s je klizanje, f je frekvencija izmjenične struje.
Jednostavno rečeno, brzina rotora ovisi o frekvenciji i broju parova polova. Broj parova polova određen je dizajnom zamota statora, a frekvencija struje u mreži je konstantna. Stoga, za regulaciju brzine, možemo kontrolirati frekvenciju samo uz pomoć pretvarača.
uređaj
S obzirom na gore navedeno, formulirali smo odgovor na pitanje što je to:
Pretvarač frekvencije je elektronički uređaj za promjenu frekvencije izmjenične struje, a samim tim i brzine rotacije rotora asinhronog (i sinkronog) električnog stroja.
Grafički simbol u skladu s GOST 2.737-68 možete vidjeti dolje:
Naziva se elektronskim jer se temelji na poluvodičkom sklopnom krugu. Ovisno o funkcionalnim značajkama i vrsti upravljanja, modificirat će se i shema kruga i algoritam rada.
Na donjem dijagramu možete vidjeti kako je uređen frekvencijski pretvarač:
Princip rada frekventnog pretvarača je sljedeći:
- Mrežni napon dovodi se u ispravljač 1 i ispravljajući pulsira.
- U bloku 2, pulsacije se izglađuju i reaktivna komponenta se djelomično kompenzira.
- Blok 3 je skupina sklopki napajanja kojima upravlja upravljački sustav (4) pomoću modulacije širine impulsa (PWM). Ovaj dizajn omogućuje vam da na izlazu dobijete naponski regulirani PWM napon, koji se nakon izglađivanja približava sinusoidnom obliku. U skupim modelima koristi se shema na tri razine gdje se koristi više ključeva. Omogućuje vam da se približite sinusnom valnom obliku. Kao poluvodičke sklopke mogu se koristiti tiristori, terenski efekti ili IGBT tranzistori. Posljednje dvije vrste su najtraženije i popularnije zbog učinkovitosti, malih gubitaka i lakoće upravljanja.
- Pomoću PWM-a formira se potrebna razina napona, jednostavnim riječima - tako se sinusni val modulira, naizmjenično uključujući parove ključeva, formirajući linijski napon.
Stoga smo ukratko opisali kako frekvencijski pretvarač za elektromotor radi i od čega se sastoji. Koristi se kao sekundarni izvor napajanja i ne samo da kontrolira oblik trenutne opskrbne mreže, nego pretvara njegovu vrijednost i frekvenciju u skladu s navedenim parametrima.
Vrste chastotnika i opseg
Metode upravljanja
Podešavanje brzine može se provesti na različite načine, kako metodom podešavanja potrebne frekvencije, tako i metodom regulacije. Chastotniki prema načinu kontrole dijele se u dvije vrste:
- Sa skalarnom kontrolom.
- Sa vektorskom kontrolom.
Uređaji prvog tipa reguliraju frekvenciju prema određenoj U / F funkciji, odnosno napon se mijenja zajedno s frekvencijom. Primjer takve ovisnosti napona o frekvenciji možete vidjeti u nastavku.
Može se razlikovati i programirati za određeno opterećenje, na primjer, na ventilatorima nije linearno, već nalikuje grani parabole. Ovo načelo rada održava magnetski tok u razmaku između rotora i statora gotovo konstantnim.
Značajka skalarne kontrole je njezina rasprostranjenost i relativna lakoća provođenja. Najčešće se koristi za pumpe, ventilatore i kompresore. Takvi chastotniki često se koriste ako je potrebno održavati stabilan tlak (ili neki drugi parametar), to mogu biti podvodne crpke za bušotine, ako uzmemo u obzir uporabu u domaćinstvu.
U proizvodnji je područje primjene široko, na primjer, kontrola tlaka u istim cjevovodima i performanse automatskih ventilacijskih sustava. Upravljački raspon je obično 1:10, najjednostavnije rečeno, maksimalna brzina od minimalne može se razlikovati 10 puta. Zbog osobitosti primjene algoritama i sklopa, takvi uređaji su obično jeftiniji, što je glavna prednost.
nedostaci:
- Ne previše precizna rev podrška.
- Sporiji odgovor na promjenu režima.
- Najčešće nema načina za kontrolu trenutka na osovini.
- S povećanjem brzine iznad nazivne, trenutak na osovini motora opada (to jest kada podignemo frekvenciju iznad nazivne 50 Hz).
Potonje je zbog činjenice da napon na izlazu ovisi o frekvenciji, na nazivnoj frekvenciji napon je jednak mrežnom naponu, a chastotnik ne zna kako ga povećati, na grafu biste mogli vidjeti ravnomjerni dio crteža nakon 50 Hz. Treba napomenuti da je ovisnost trenutka o frekvenciji, ona pada prema zakonu 1 / f, na donjem grafikonu prikazana crvenom bojom, a ovisnost snage o frekvenciji je plava.
Vektorski regulirani frekvencijski pretvarači imaju različit princip rada, ovdje nije samo napon koji odgovara U / f krivulji. Karakteristike izlaznog napona razlikuju se u skladu s signalima senzora, tako da se na osovini održava određeni trenutak. Ali zašto nam je potrebna takva metoda kontrole? Preciznije i brže podešavanje odlike su vektorskog pretvarača frekvencije. To je važno u takvim mehanizmima gdje je načelo djelovanja povezano s oštrom promjenom opterećenja i zakretnog momenta na izvršnom tijelu.
Takvo opterećenje je tipično za tokarenje i druge vrste strojeva, uključujući CNC. Točnost regulacije iznosi do 1,5%, raspon podešavanja je 1: 100, za veću točnost s senzorima brzine itd. - 0,2%, odnosno 1: 10000, respektivno.
Na forumima postoji mišljenje da je danas razlika u cijeni između vektorskog i skalarnog chastotnika manja nego što je bila prije (15-35% ovisno o proizvođaču), a glavna razlika je više firmware od sklopa. Također imajte na umu da većina vektorskih modela podržava skalarnu kontrolu.
prednosti:
- veća stabilnost i točnost;
- brži odziv na promjene opterećenja i veliki zakretni moment pri maloj brzini;
- širi raspon regulacija.
Glavni je nedostatak to što košta više od skalarnih.
U oba slučaja frekvenciju možete postaviti ručno ili senzorima, na primjer, tlačnim senzorom ili mjeračem protoka (ako govorimo o crpkama), potenciometrom ili enkoderom.
Svi ili gotovo svi frekvencijski pretvarači imaju funkciju mekog pokretanja, što olakšava pokretanje motora s generatora za slučaj nužde, bez gotovo nikakvog rizika preopterećenja.
Broj faza
Osim metoda reakcije, chastotniki se razlikuju u broju faza na ulazu i izlazu. Stoga razlikujte frekventne pretvarače s jednofaznim i trofaznim ulazom.
Istodobno, većina trofaznih modela može se pokretati jednom fazom, ali s ovom se primjenom njihova snaga smanjuje na 30-50%. To je zbog dopuštenog trenutnog opterećenja na diodama i ostalim elementima strujnih krugova. Jednofazni modeli dostupni su u rasponu snage do 3 kW.
Važno! Imajte na umu da će s jednofaznim priključkom s naponom od 220V ulaz izlaziti 3 faze od 220V, a ne od 380V. To jest, linearni izlaz će biti tačno 220V, ukratko. S tim u vezi, uobičajeni motori s namotima dizajniranim za napon od 380 / 220V trebaju biti povezani u trokut, a oni na 127 / 220V - u zvijezdi.
U mreži možete pronaći brojne ponude kao što su "pretvarač frekvencije 220 do 380" - to je u većini slučajeva marketing, prodavači nazivaju bilo koje tri faze "380V".
Da biste iz jedne faze dobili stvarnih 380 V, morate koristiti jednofazni transformator 220/380 (ako je ulaz frekvencijskog pretvarača dizajniran za takav napon) ili koristiti specijalizirani pretvarač frekvencije s jednofaznim ulazom i trofaznim izlazom od 380 V.
Poseban i rjeđi tip pretvarača frekvencije su jednofazni pretvarači s jednofaznim izlazom 220. Dizajnirani su za regulaciju jednofaznih motora s pokretanjem kondenzatora. Primjer takvih uređaja su:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Dijagram ožičenja
U stvarnosti, da biste dobili 3-fazni izlaz iz 380V pretvarača, morate spojiti 380V trofazni ulaz:
Spajanje chastotnika na jednu fazu je slično, osim za spajanje opskrbnih žica:
Jednofazni pretvarač frekvencije za motor s kondenzatorom (pumpa ili ventilator male snage) spojen je kako slijedi:
Kao što možete vidjeti na dijagramima, pored opskrbnih žica i žica za motor, pretvarač frekvencije ima druge terminale, senzore, tipke daljinskog upravljača, sabirnice za povezivanje s računalom (obično RS-485 standard) i tako dalje. To omogućuje upravljanje motorom kroz tanke signalne žice, što vam omogućuje uklanjanje frekvencijskog pretvarača u električnu ploču.
Frekvencijski traktori su univerzalni uređaji, čija svrha nije samo podešavanje brzine, već i zaštita elektromotora od pogrešnih načina rada i napajanja, kao i od preopterećenja. Osim glavne funkcije, uređaji ostvaruju glatko pokretanje pogona, što smanjuje trošenje opreme i opterećenja snage. Princip rada i dubina podešavanja parametara većine pretvarača frekvencije omogućuje vam uštedu električne energije tijekom upravljanja crpkama (prethodno se upravljanje provodilo ne zbog performansi crpke, već pomoću ventila) i druge opreme.
Ovdje završavamo razmatranje pitanja. Nadamo se da ćete nakon čitanja članka shvatiti što je pretvarač frekvencije i zašto je potreban. Na kraju, preporučujemo vam pogledati koristan video na temu:
Sigurno ne znate:
Učitavanje ...
