Čo je to frekvenčný menič, ako to funguje a na čo je určený
definícia
Frekvenčný menič je podľa definície elektronický menič výkonu na zmenu frekvencie striedavého prúdu. Ale v závislosti od výkonu sa mení úroveň napätia aj počet fáz. Možno vám nebude celkom jasné, prečo je také zariadenie potrebné, ale pokúsime sa vám o ňom povedať jednoduchými slovami.
Frekvencia rotácie hriadeľa synchrónnych a asynchrónnych motorov (HELL) závisí od frekvencie rotácie statorového magnetického toku a je určená vzorcom:
n = (60 * F / p) * (1-S),
kde n je počet otáčok hriadeľa HELL, p je počet párov pólov, s je sklz, f je frekvencia striedavého prúdu.
Jednoducho povedané, rýchlosť rotora závisí od frekvencie a počtu párov pólov. Počet párov pólov je určený konštrukciou cievok statora a frekvencia prúdu v sieti je konštantná. Preto, aby sme regulovali rýchlosť, môžeme regulovať frekvenciu iba pomocou prevodníkov.
zariadenie
Vzhľadom na vyššie uvedené preformulováme odpoveď na otázku, čo to je:
Frekvenčný menič je elektronické zariadenie na zmenu frekvencie striedavého prúdu, a teda aj rýchlosti otáčania rotora asynchrónneho (a synchrónneho) elektrického stroja.
Grafický symbol podľa GOST 2.737-68 je uvedený nižšie:
Hovorí sa tomu elektronický, pretože je založený na polovodičovom spínacom obvode. V závislosti na funkčných vlastnostiach a type riadenia sa upraví schéma zapojenia a algoritmus prevádzky.
Na nasledujúcom diagrame vidíte usporiadanie frekvenčného meniča:
Princíp činnosti frekvenčného meniča je nasledujúci:
- Sieťové napätie je privádzané do usmerňovača 1 a stáva sa usmerňovaným pulzujúcim.
- V bloku 2 sú pulzácie vyhladené a reaktívna zložka je čiastočne kompenzovaná.
- Blok 3 je skupina výkonových spínačov riadených riadiacim systémom (4) pomocou modulácie šírky impulzu (PWM). Tento dizajn umožňuje získať na výstupe dvojúrovňové napätie regulované PWM, ktoré sa po vyhladení priblíži sínusoidnej forme. V drahých modeloch sa používa trojúrovňová schéma, kde sa používa viac kľúčov. To vám umožní dosiahnuť bližšie k sínusovej krivke. Ako polovodičové spínače je možné použiť tyristory, poľné efekty alebo tranzistory IGBT. V poslednej dobe sú posledné dva typy najžiadanejšie a najobľúbenejšie z dôvodu efektívnosti, malých strát a ľahkej správy.
- Použitím PWM sa jednoduchým slovom vytvorí požadovaná úroveň napätia - takto sa moduluje sínusová vlna, striedavo vrátane párov kľúčov, čím sa vytvára sieťové napätie.
Stručne sme opísali, ako funguje frekvenčný menič pre elektromotor a z čoho pozostáva. Používa sa ako sekundárny zdroj energie a riadi nielen tvar aktuálnej napájacej siete, ale prevádza jej hodnotu a frekvenciu v súlade so špecifikovanými parametrami.
Druhy chastotníkov a rozsah pôsobnosti
Metódy riadenia
Nastavovanie rýchlosti sa môže uskutočňovať rôznymi spôsobmi, a to tak spôsobom stanovenia požadovanej frekvencie, ako aj spôsobom regulácie. Chastotniki sa podľa metódy riadenia delia na dva typy:
- So skalárnou reguláciou.
- S vektorovou kontrolou.
Zariadenia prvého typu regulujú frekvenciu podľa danej U / F funkcie, to znamená, že napätie sa mení spolu s frekvenciou. Príklad takejto závislosti napätia na frekvencii je uvedený nižšie.
Môže sa líšiť a programovať pre konkrétne zaťaženie, napríklad na ventilátoroch nie je lineárne, ale pripomína parabolovú vetvu. Tento princíp činnosti udržuje magnetický tok v medzere medzi rotorom a statorom takmer konštantný.
Charakteristikou skalárneho riadenia je jeho prevalencia a relatívna ľahká implementácia. Používa sa najčastejšie pre čerpadlá, ventilátory a kompresory. Takéto chastotníky sa často používajú, ak je potrebné udržiavať stabilný tlak (alebo iný parameter), ak uvažujeme o domácom použití, môžu to byť ponorné čerpadlá pre studne.
Vo výrobe je rozsah pôsobnosti široký, napríklad regulácia tlaku v rovnakých potrubiach a výkon automatických vetracích systémov. Rozsah ovládania je obvykle 1:10, jednoduchými slovami sa maximálna rýchlosť od minima môže líšiť až 10-krát. Vzhľadom na zvláštnosti implementácie algoritmov a obvodov sú takéto zariadenia obvykle lacnejšie, čo je hlavná výhoda.
nevýhody:
- Nie príliš presná podpora otáčok.
- Pomalšia reakcia na zmenu režimu.
- Najčastejšie neexistuje spôsob, ako ovládať moment na hriadeli.
- Pri zvýšení rýchlosti nad nominálnu hodnotu klesne moment na hriadeli motora (to znamená, keď zvýšime frekvenciu nad nominálnu hodnotu 50 Hz).
Toto je spôsobené skutočnosťou, že napätie na výstupe závisí od frekvencie, pri menovitej frekvencii je napätie rovnaké ako sieťové napätie a chastotnik nevie, ako ho zvýšiť vyššie, na grafe môžete vidieť 50% rovnomernú časť grafu. Je potrebné poznamenať, že závislosť momentu na frekvencii, ktorá spadá podľa zákona 1 / f, je uvedená v grafe červenou farbou a závislosť sily od frekvencie je modrá.
Frekvenčné meniče riadené vektorom majú iný princíp činnosti, tu nie je iba napätie, ktoré zodpovedá krivke U / f. Charakteristiky výstupného napätia sa líšia podľa signálov zo snímačov, takže na hriadeli sa udržiava určitý moment. Prečo však potrebujeme takúto metódu kontroly? Presnejšie a rýchlejšie nastavenie sú znaky vektorového frekvenčného meniča. Toto je dôležité v takých mechanizmoch, kde je princíp účinku spojený s prudkou zmenou záťaže a krútiaceho momentu na výkonnom orgáne.
Takéto zaťaženie je typické pre sústruhy a iné typy strojov vrátane CNC. Presnosť regulácie je až 1,5%, rozsah nastavenia je 1: 100, pre väčšiu presnosť so snímačmi rýchlosti atď. - 0,2%, respektíve 1: 10000.
Na fórach existuje názor, že cenový rozdiel medzi vektorovými a skalárnymi chastotnikmi je dnes menší ako predtým (15 - 35% v závislosti od výrobcu) a hlavný rozdiel je viac firmvéru ako obvodov. Tiež si všimnite, že väčšina vektorových modelov tiež podporuje skalárne riadenie.
výhody:
- väčšia stabilita a presnosť;
- rýchlejšia reakcia na zmeny zaťaženia a vysoký krútiaci moment pri nízkych otáčkach;
- širší rozsah regulácie.
Hlavnou nevýhodou je, že to stojí viac ako skalárne.
V oboch prípadoch môže byť frekvencia nastavená manuálne alebo pomocou senzorov, napríklad tlakovým senzorom alebo prietokomerom (ak hovoríme o čerpadlách), potenciometrom alebo kódovacím zariadením.
Všetky alebo takmer všetky frekvenčné meniče majú funkciu mäkkého štartu, ktorá uľahčuje naštartovanie motorov z núdzových generátorov prakticky bez rizika ich preťaženia.
Počet fáz
Okrem metód odozvy sa chastotníky líšia počtom fáz na vstupe a výstupe. Rozlišujte frekvenčné meniče s jednofázovým a trojfázovým vstupom.
Súčasne môže byť väčšina trojfázových modelov napájaná jednou fázou, ale s touto aplikáciou sa ich výkon zníži na 30 - 50%. Je to kvôli povolenému prúdovému zaťaženiu diód a ďalších prvkov výkonových obvodov. Jednofázové modely sú k dispozícii v výkonovom rozsahu do 3 kW.
Dôležité! Vezmite prosím na vedomie, že pri jednofázovom pripojení s napätím 220 V bude výstup 3 fázy 220 V, nie 380 V. To znamená, že lineárny výstup bude presne 220 V, skrátene. V tejto súvislosti je potrebné zapojiť bežné motory s vinutím navrhnutým na napätie 380 / 220V do trojuholníka a motory na 127 / 220V - do hviezdy.
V sieti nájdete veľa ponúk, ako napríklad „frekvenčný menič 220 až 380“ - vo väčšine prípadov ide o marketing, predajcovia nazývajú tri fázy „380 V“.
Na získanie skutočného 380 V z jednej fázy musíte použiť jednofázový transformátor 220/380 (ak je vstup frekvenčného meniča určený pre takéto napätie), alebo použiť špecializovaný frekvenčný menič s jednofázovým vstupom a trojfázovým výstupom 380 V.
Samostatný a zriedkavejší typ meniča frekvencie sú jednofázové meniče s jednofázovým výstupom 220. Sú určené na reguláciu jednofázových motorov so štartovaním kondenzátora. Príkladom takýchto zariadení sú:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Schéma zapojenia
V skutočnosti, ak chcete získať 3-fázový výstup z frekvenčného meniča 380 V, musíte pripojiť 3-fázový vstup 380 V:
Pripojenie chastotnika k jednej fáze je podobné, s výnimkou pripojenia napájacích vodičov:
Jednofázový frekvenčný menič pre motor s kondenzátorom (čerpadlo alebo ventilátor s nízkym výkonom) sa pripája takto:
Ako vidíte na schémach, okrem napájacích vodičov a vodičov do motora má menič frekvencie ďalšie svorky, senzory, tlačidlá na diaľkovom ovládacom paneli, zbernice na pripojenie k počítaču (zvyčajne štandard RS-485) atď. To umožňuje ovládať motor cez tenké signálne vodiče, čo umožňuje odstrániť menič frekvencie do elektrického panela.
Chastotniki sú univerzálne zariadenia, ktorých účelom je nielen nastavenie rýchlosti, ale aj ochrana elektromotora pred nesprávnymi prevádzkovými režimami a napájaním, ako aj pred preťažením. Okrem hlavnej funkcie zariadenia uskutočňujú plynulý rozbeh pohonov, čo znižuje opotrebenie zariadenia a energetické zaťaženie. Princíp činnosti a hĺbka nastavenia parametrov väčšiny frekvenčných meničov vám umožňujú šetriť elektrinu pri riadení čerpadiel (predtým sa kontrola neuskutočňovala z dôvodu výkonu čerpadla, ale pomocou ventilov) a ďalších zariadení.
To je miesto, kde ukončujeme posudzovanie problému. Dúfame, že po prečítaní článku pochopíte, čo je menič frekvencie a prečo je to potrebné. Nakoniec vám odporúčame pozrieť si užitočné video na túto tému:
Určite nevieš:
Načítava sa ...
