Apa itu penukar frekuensi, bagaimana ia berfungsi dan untuk apa
Definisi
Secara definisi, penukar frekuensi adalah penukar kuasa elektronik untuk mengubah frekuensi arus ulang-alik. Tetapi bergantung pada reka bentuk, tahap voltan dan bilangan fasa berubah. Mungkin tidak sepenuhnya jelas kepada anda mengapa peranti sedemikian diperlukan, tetapi kami akan cuba memberitahu anda tentangnya dengan kata mudah.
Frekuensi putaran poros motor segerak dan tak segerak (NERAKA) bergantung pada frekuensi putaran fluks magnet stator dan ditentukan oleh formula:
n = (60 * F / p) * (1-S),
di mana n adalah bilangan putaran poros HELL, p adalah bilangan pasangan tiang, s adalah slip, f adalah frekuensi arus bolak-balik.
Secara sederhana, kelajuan pemutar bergantung pada kekerapan dan bilangan pasangan tiang. Bilangan pasangan tiang ditentukan oleh reka bentuk gegelung stator, dan frekuensi arus dalam rangkaian tetap. Oleh itu, untuk mengatur kelajuan, kita hanya dapat mengawal frekuensi dengan bantuan penukar.
Peranti
Mengingat perkara di atas, kami merumuskan kembali jawapan untuk pertanyaan tentang apa itu:
Penukar frekuensi adalah alat elektronik untuk mengubah frekuensi arus ulang-alik, oleh itu, dan bilangan putaran pemutar mesin elektrik tak segerak (dan segerak).
Simbol grafik sesuai dengan GOST 2.737-68 yang dapat anda lihat di bawah:
Ia dipanggil elektronik kerana didasarkan pada litar suis semikonduktor. Bergantung pada ciri fungsi dan jenis kawalan, kedua-dua rajah litar dan algoritma operasi akan diubah.
Dalam rajah di bawah anda melihat bagaimana penukar frekuensi disusun:
Prinsip operasi penukar frekuensi adalah seperti berikut:
- Voltan utama dibekalkan kepada penerus 1 dan menjadi voltan berdenyut yang dibetulkan.
- Di blok 2, denyutan dilancarkan dan komponen reaktif dikompensasi sebahagian.
- Blok 3 adalah sekumpulan suis kuasa yang dikendalikan oleh sistem kawalan (4) menggunakan modulasi lebar nadi (PWM). Reka bentuk ini membolehkan anda mendapatkan voltan terkawal PWM dua peringkat pada output, yang, setelah melicinkan, mendekati bentuk sinusoidal. Dalam model mahal, skema tiga peringkat telah digunakan, di mana lebih banyak kunci digunakan. Ia membolehkan anda mencapai lebih dekat dengan bentuk gelombang sinusoidal. Sebagai suis semikonduktor, thyristor, kesan medan atau transistor IGBT dapat digunakan. Baru-baru ini, dua jenis terakhir paling diminati dan popular kerana kecekapan, kerugian kecil dan kemudahan pengurusan.
- Dengan menggunakan PWM, tahap voltan yang diperlukan dibentuk, dengan kata mudah - ini adalah bagaimana gelombang sinus dimodulasi, secara bergantian termasuk pasangan kunci, membentuk voltan talian.
Oleh itu, kami menerangkan secara ringkas bagaimana penukar frekuensi untuk motor elektrik berfungsi dan dari mana ia terdiri. Ini digunakan sebagai sumber daya sekunder dan tidak hanya mengontrol bentuk jaringan bekalan saat ini, tetapi mengubah nilai dan frekuensi sesuai dengan parameter yang ditentukan.
Jenis chastotniks dan skop
Kaedah pengurusan
Penyesuaian kecepatan dapat dilakukan dengan cara yang berbeda, baik dengan metode menetapkan frekuensi yang diperlukan, dan dengan metode pengaturan. Chastotniki mengikut kaedah kawalan terbahagi kepada dua jenis:
- Dengan kawalan skalar.
- Dengan kawalan vektor.
Peranti jenis pertama mengatur frekuensi sesuai dengan fungsi U / F yang diberikan, iaitu voltan berubah seiring dengan frekuensi. Contoh ketergantungan voltan pada frekuensi dapat dilihat di bawah.
Ia boleh berbeza dan diprogram untuk beban tertentu, misalnya, pada kipas angin tidak linear, tetapi menyerupai cabang parabola. Prinsip operasi ini menjadikan fluks magnet dalam jurang antara pemutar dan stator hampir berterusan.
Ciri kawalan skalar adalah kelaziman dan kemudahan pelaksanaannya yang relatif. Ia paling kerap digunakan untuk pam, kipas dan pemampat. Chastotniks seperti itu sering digunakan jika perlu untuk menjaga tekanan yang stabil (atau parameter lain), ia boleh menjadi pam tenggelam untuk telaga, jika kita mempertimbangkan penggunaan domestik.
Dalam pengeluaran, ruang lingkupnya luas, misalnya, pengendalian tekanan pada saluran paip yang sama dan prestasi sistem pengudaraan automatik. Julat kawalan biasanya 1:10, dengan kata mudah, kelajuan maksimum dari minimum boleh berbeza sebanyak 10 kali. Oleh kerana keunikan pelaksanaan algoritma dan litar, peranti seperti itu biasanya lebih murah, yang merupakan kelebihan utamanya.
Kekurangan:
- Tidak terlalu tepat sokongan rev.
- Tindak balas yang lebih perlahan terhadap perubahan rejim.
- Selalunya tidak ada cara untuk mengawal momen pada poros.
- Dengan peningkatan kelajuan di atas nominal, momen pada poros motor menurun (iaitu ketika kita menaikkan frekuensi di atas nominal 50 Hz).
Yang terakhir ini disebabkan oleh fakta bahawa voltan pada output bergantung pada frekuensi, pada frekuensi dinilai voltan sama dengan voltan utama, dan chastotnik tidak tahu bagaimana menaikkannya lebih tinggi, pada grafik anda dapat melihat bahagian plot yang sama rata setelah 50 Hz. Harus diingat bahawa pergantungan momen pada frekuensi, jatuh sesuai dengan hukum 1 / f, ditunjukkan dengan warna merah pada grafik di bawah, dan pergantungan daya pada frekuensi berwarna biru.
Penukar frekuensi yang dikendalikan oleh vektor mempunyai prinsip operasi yang berbeza, di sini bukan hanya voltan yang sesuai dengan lengkung U / f. Ciri-ciri voltan keluaran bervariasi sesuai dengan isyarat dari sensor, sehingga momen tertentu dipertahankan pada poros. Tetapi mengapa kita memerlukan kaedah kawalan seperti itu? Pelarasan yang lebih tepat dan pantas adalah ciri penukar frekuensi yang dikawal oleh vektor. Ini penting dalam mekanisme sedemikian di mana prinsip tindakan dikaitkan dengan perubahan tajam dalam beban dan momen pada badan eksekutif.
Beban seperti itu khas untuk memutar dan jenis mesin lain, termasuk CNC. Ketepatan peraturan adalah hingga 1.5%, julat penyesuaian adalah 1: 100, untuk ketepatan yang lebih besar dengan sensor kelajuan, dll. - masing-masing 0.2% dan 1: 10000.
Terdapat pendapat di forum bahawa hari ini perbezaan harga antara vektor dan chastotniks skalar lebih rendah daripada sebelumnya (15-35% bergantung pada pengeluar), dan perbezaan utamanya adalah lebih banyak firmware daripada litar. Perhatikan juga bahawa kebanyakan model vektor menyokong kawalan skalar.
Kelebihan:
- kestabilan dan ketepatan yang lebih besar;
- tindak balas yang lebih pantas terhadap perubahan beban dan tork tinggi pada kelajuan rendah;
- peraturan yang lebih luas.
Kelemahan utamanya ialah harganya lebih mahal daripada yang skalar.
Dalam kedua kes tersebut, frekuensi dapat diatur secara manual atau oleh sensor, misalnya, sensor tekanan atau meter aliran (jika kita berbicara tentang pam), potensiometer atau pengekod.
Semua atau hampir semua penukar frekuensi mempunyai fungsi permulaan yang lembut, yang menjadikannya lebih mudah untuk menghidupkan enjin dari penjana kecemasan dengan hampir tidak ada risiko membebankannya.
Bilangan fasa
Sebagai tambahan kepada kaedah tindak balas, chastotniks berbeza dalam jumlah fasa pada input dan output. Oleh itu, bezakan penukar frekuensi dengan input fasa tunggal dan tiga fasa.
Pada masa yang sama, kebanyakan model tiga fasa dapat digerakkan dari satu fasa, tetapi dengan aplikasi ini, daya mereka berkurang menjadi 30-50%. Ini disebabkan oleh beban arus yang dibenarkan pada diod dan elemen litar kuasa yang lain. Model fasa tunggal boleh didapati dalam julat kuasa hingga 3 kW.
Penting! Perhatikan bahawa dengan sambungan fasa tunggal dengan voltan input 220V, akan ada output 3 fasa 220V, dan bukan 380V. Maksudnya, output linear akan tepat 220V, pendeknya. Dalam hubungan ini, motor biasa dengan belitan yang dirancang untuk voltan 380 / 220V perlu disambungkan dalam segitiga, dan yang berada pada 127 / 220V - dalam satu bintang.
Di dalam rangkaian, anda dapat menjumpai banyak tawaran seperti "220 hingga 380 frekuensi converter" - dalam kebanyakan hal pemasaran, penjual memanggil tiga fasa "380V".
Untuk mendapatkan 380V sebenar dari satu fasa, anda mesti menggunakan transformer fasa tunggal 220/380 (jika input penukar frekuensi dirancang untuk voltan sedemikian), atau menggunakan penukar frekuensi khusus dengan input fasa tunggal dan output tiga fasa 380V.
Jenis penukar frekuensi yang terpisah dan jarang adalah penyongsang fasa tunggal dengan output fasa tunggal 220. Mereka direka untuk mengatur motor fasa tunggal dengan permulaan kapasitor. Contoh peranti sedemikian adalah:
- ERMAN ER-G-220-01
- IDD INNOVERT
Gambarajah pendawaian
Pada hakikatnya, untuk mendapatkan output 3 fasa dari penukar frekuensi 380V, anda perlu menyambungkan input 3-fasa 380V:
Menyambungkan chastotnik ke satu fasa adalah serupa, kecuali untuk menyambungkan wayar bekalan:
Penukar frekuensi satu fasa untuk motor dengan kapasitor (pam atau kipas kuasa rendah) disambungkan seperti berikut:
Seperti yang anda lihat dalam gambar, selain kabel dan wayar bekalan ke mesin, penukar frekuensi mempunyai terminal lain, sensor, butang panel kawalan jauh, bas untuk menyambung ke komputer (biasanya standard RS-485), dan sebagainya disambungkan ke dalamnya. Ini memungkinkan untuk mengawal motor melalui wayar isyarat nipis, yang membolehkan anda mengeluarkan penukar frekuensi ke dalam panel elektrik.
Pelacak frekuensi adalah peranti universal, yang tujuannya bukan hanya penyesuaian kelajuan, tetapi juga perlindungan motor elektrik dari mod operasi dan bekalan kuasa yang salah, dan juga dari kelebihan beban. Sebagai tambahan kepada fungsi utama, peranti mewujudkan permulaan pemacu yang lancar, yang mengurangkan keausan peralatan dan beban kuasa. Prinsip operasi dan kedalaman tetapan parameter kebanyakan penukar frekuensi membolehkan anda menjimatkan elektrik semasa mengendalikan pam (kawalan sebelumnya dilakukan bukan kerana prestasi pam, tetapi menggunakan injap) dan peralatan lain.
Di sinilah kita menamatkan pertimbangan mengenai isu ini. Kami berharap setelah membaca artikel anda akan memahami apa itu penukar frekuensi dan mengapa ia diperlukan. Akhirnya, kami mengesyorkan menonton video yang berguna mengenai topik ini:
Pasti anda tidak tahu:
Memuat ...
