Vad är en frekvensomvandlare, hur fungerar den och vad är den för
Definition
Per definition är en frekvensomvandlare en elektronisk effektomvandlare för att ändra frekvensen för en växelström. Men beroende på prestanda ändras både spänningsnivån och antalet faser. Det kanske inte är helt klart för dig varför en sådan enhet behövs, men vi kommer att försöka berätta om det med enkla ord.
Axelrotationsfrekvensen för synkrona och asynkrona motorer (HELL) beror på rotationsfrekvensen för statorns magnetiska flöde och bestäms av formeln:
n = (60 * F / p) * (1-S),
där n är antalet varv på HELL-axeln, p är antalet polpar, s är glidande, f är växelströmens frekvens.
Enkelt uttryck beror rotorhastigheten på frekvensen och antalet polpar. Antalet polpar bestäms av utformningen av statorspolarna, och frekvensen för strömmen i nätverket är konstant. För att reglera hastigheten kan vi därför bara kontrollera frekvensen med hjälp av omvandlare.
Enhet
Med hänsyn till det ovanstående formulerar vi om svaret på frågan om vad det är:
En frekvensomvandlare är en elektronisk anordning för att ändra frekvensen för en växelström, och därför rotorns rotationshastighet hos en asynkron (och synkron) elektrisk maskin.
Grafisk symbol i enlighet med GOST 2.737-68 kan du se nedan:
Det kallas elektroniskt eftersom det är baserat på en halvledarkontaktkrets. Beroende på funktionella funktioner och styrningstyp kommer både kretsschemat och driftsalgoritmen att ändras.
I diagrammet nedan ser du hur frekvensomvandlaren är ordnad:
Funktionsprincipen för frekvensomvandlaren är följande:
- Nätspänning matas till likriktaren 1 och blir en likriktad pulserande.
- I block 2 utjämnas pulseringarna och den reaktiva komponenten kompenseras delvis.
- Block 3 är en grupp strömbrytare som styrs av ett styrsystem (4) med användning av pulsbreddmodulering (PWM). Denna design gör att du kan få en tvånivå PWM-reglerad spänning vid utgången, som efter utjämning närmar sig en sinusform. I dyra modeller har ett schema med tre nivåer använts, där fler nycklar används. Det låter dig nå närmare den sinusformade vågformen. Som halvledaromkopplare kan användas tyristorer, fälteffekt eller IGBT-transistorer. Nyligen är de två sista typerna mest efterfrågade och populära på grund av effektivitet, små förluster och enkel hantering.
- Med hjälp av PWM bildas den erforderliga spänningsnivån, med enkla ord - så moduleras sinusvågen, omväxlande inklusive nyckelpar, bildar linjespänning.
Så vi beskrev kort hur frekvensomvandlaren för en elmotor fungerar och vad den består av. Den används som en sekundär strömkälla och styr inte bara formen på det nuvarande nätverket utan konverterar dess värde och frekvens i enlighet med de angivna parametrarna.
Typer av chastotniks och omfattning
Hanteringsmetoder
Hastighetsjustering kan utföras på olika sätt, både med metoden att ställa in önskad frekvens och med regleringsmetoden. Chastotniki enligt kontrollmetoden är indelad i två typer:
- Med skalskontroll.
- Med vektorkontroll.
Anordningarna av den första typen reglerar frekvensen enligt en given U / F-funktion, det vill säga spänningen ändras tillsammans med frekvensen. Ett exempel på ett sådant beroende av spänning på frekvens kan observeras nedan.
Den kan vara annorlunda och programmerad för en specifik belastning, till exempel på fläktar är den inte linjär utan liknar en parabolgren. Denna funktionsprincip håller magnetflödet i gapet mellan rotorn och statorn nästan konstant.
En funktion för skalskontroll är dess prevalens och relativa implementering. Det används oftast för pumpar, fläktar och kompressorer. Sådana chastotniks används ofta om det är nödvändigt att upprätthålla ett stabilt tryck (eller en annan parameter), det kan vara dränkbara pumpar för brunnar, om vi överväger inhemsk användning.
I produktionen är omfattningen stor, till exempel tryckkontroll i samma rörledningar och prestanda för automatiska ventilationssystem. Kontrollområdet är vanligtvis 1:10, på enkla termer kan den maximala hastigheten från det minsta variera med 10 gånger. På grund av det speciella med implementeringen av algoritmer och kretsar är sådana anordningar vanligtvis billigare, vilket är den största fördelen.
nackdelar:
- Inte för exakt rev-stöd.
- Långsammare respons på regimförändring.
- Oftast finns det inget sätt att kontrollera momentet på axeln.
- Med en ökning av hastigheten över nominellt sjunker ögonblicket på motoraxeln (det vill säga när vi höjer frekvensen över nominella 50 Hz).
Det senare beror på att spänningen vid utgången beror på frekvensen, vid den nominella frekvensen är spänningen lika med nätspänningen, och chastotnik vet inte hur man höjer den högre, på grafen kan du se en jämn del av tomten efter 50 Hz. Det bör noteras att ögonblickets beroende av frekvens, det faller enligt lagen 1 / f, visas med rött i diagrammet nedan, och beroendet av effekt på frekvensen är blått.
Vektorkontrollerade frekvensomvandlare har en annan funktionsprincip, här är det inte bara spänningen som motsvarar U / f-kurvan. Utgångsspänningens egenskaper varierar beroende på sensorerna från sensorerna, så att ett visst ögonblick bibehålls på axeln. Men varför behöver vi en sådan kontrollmetod? Mer exakt och snabbare justering är kännetecknen för en vektorkontrollerad frekvensomvandlare. Detta är viktigt i sådana mekanismer där handlingsprincipen är förknippad med en kraftig förändring av belastning och vridmoment på verkställande organet.
En sådan last är typisk för svarvning och andra typer av maskiner, inklusive CNC. Regleringsnoggrannheten är upp till 1,5%, justeringsområdet är 1: 100, för större noggrannhet med hastighetssensorer etc. - 0,2% respektive 1: 10000.
Det finns en åsikt på forumen att i dag är prisskillnaden mellan vektor och skalär chastotniks mindre än den var tidigare (15-35% beroende på tillverkaren), och huvudskillnaden är mer firmware än kretsar. Observera också att de flesta vektormodeller också stödjer skalkontroll.
fördelar:
- större stabilitet och noggrannhet;
- snabbare respons på belastningsförändringar och högt vridmoment vid låg hastighet;
- bredare regelverk.
Den största nackdelen är att det kostar mer än skalor.
I båda fallen kan frekvensen ställas in manuellt eller av sensorer, till exempel en trycksensor eller en flödesmätare (om vi talar om pumpar), en potentiometer eller en kodare.
Alla eller nästan alla frekvensomvandlare har en mjukstartfunktion, vilket gör det lättare att starta motorer från nödgeneratorer med praktiskt taget ingen risk för överbelastning.
Antal faser
Förutom svarmetoderna skiljer sig chastotniks i antalet faser vid ingång och utgång. Så skilj frekvensomvandlare med enfas- och trefasingång.
Samtidigt kan de flesta trefasmodeller drivas med en fas, men med denna applikation minskar deras effekt till 30-50%. Detta beror på den tillåtna strömbelastningen på dioder och andra kraftkretselement. Enfasmodeller finns i effektområdet upp till 3 kW.
Viktig! Observera att med en enfasanslutning med en spänning på 220V ingång kommer det att finnas en utgång på 3 faser på 220V, och inte på 380V. Det vill säga den linjära utgången kommer att vara exakt 220V, kort sagt. I detta sammanhang måste vanliga motorer med lindningar utformade för 380 / 220V spänning anslutas i en triangel och de på 127 / 220V - i en stjärna.
I nätverket kan du hitta många erbjudanden som "220 till 380 frekvensomvandlare" - detta är i de flesta fall marknadsföring, säljare kallar alla tre faser "380V".
För att få riktiga 380V från en fas måste du antingen använda en 220/380 enfasstransformator (om ingången till frekvensomvandlaren är konstruerad för en sådan spänning), eller använda en specialiserad frekvensomvandlare med enfasingång och en 380V trefasutgång.
En separat och sällsyntare typ av frekvensomvandlare är enfasomvandlare med enfasutgång 220. De är utformade för att reglera enfasmotorer med kondensatorstart. Ett exempel på sådana enheter är:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Kopplingsschema
I verkligheten måste du ansluta en 3-fas 3-fas ingång för att få en 3-fas utgång från en 380V frekvensomvandlare:
Att ansluta en chastotnik till en fas är liknande, förutom att ansluta tillförseltrådarna:
En enfasfrekvensomvandlare för en motor med kondensator (pump eller lågeffektfläkt) är ansluten enligt följande:
Som ni ser i diagrammen har frekvensomvandlaren, utöver matningstrådarna och ledningarna till motorn, andra terminaler, sensorer, knappar på fjärrkontrollpanelen, bussar för anslutning till en dator (vanligtvis RS-485-standarden) och så vidare är anslutna till dem. Detta gör det möjligt att styra motorn genom tunna signaltrådar, vilket gör att du kan ta bort frekvensomvandlaren till en elektrisk panel.
Chastotniki är universella enheter, vars syfte inte bara är hastighetsjustering, utan också skydd av elmotorn från felaktiga driftsätt och strömförsörjning, liksom överbelastning. Förutom huvudfunktionen realiserar enheterna en smidig start av frekvensomriktarna, vilket minskar utrustningens slitage och kraftbelastningar. Funktionsprincipen och djupet för parameterinställningar för de flesta frekvensomvandlare gör att du kan spara elektricitet när du kontrollerar pumpar (tidigare kontroll utfördes inte på grund av pumpens prestanda, utan med hjälp av ventiler) och annan utrustning.
Det är här vi avslutar behandlingen av frågan. Vi hoppas att du efter att ha läst artikeln förstår vad en frekvensomvandlare är och varför den behövs. Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en användbar video om ämnet:
Visst vet du inte:
Läser in...
