Penukar frekuensi untuk motor elektrik
Aspek teknikal menggunakan penukar frekuensi
Pada masa kini, motor aruhan telah menjadi peranti utama dalam kebanyakan pemacu elektrik. Semakin banyak, penukar frekuensi digunakan untuk kawalan - penyongsang dengan peraturan PWM. Kawalan sedemikian memberikan banyak kelebihan, tetapi juga menimbulkan beberapa masalah apabila memilih penyelesaian teknikal tertentu. Mari cuba memahaminya dengan lebih terperinci.
Peranti penukar frekuensi
Pembangunan dan pengeluaran rangkaian luas modul IGBT transistor voltan tinggi yang berkuasa memungkinkan untuk melaksanakan suis kuasa berbilang fasa yang dikawal secara langsung oleh isyarat digital. Kemudahan pengkomputeran boleh atur cara membolehkan untuk menjana jujukan berangka pada input suis yang memberikan isyarat kawalan frekuensi motor elektrik tak segerak… Pembangunan dan pengeluaran besar-besaran mikropengawal cip tunggal dengan sumber pengkomputeran yang besar memungkinkan peralihan kepada pemacu servo dengan pengawal digital.
Penukar frekuensi kuasa, sebagai peraturan, dilaksanakan mengikut skema yang mengandungi penerus berdasarkan diod berkuasa atau transistor kuasa dan penyongsang (suis terkawal) berdasarkan transistor IGBT yang dipijak oleh diod (Rajah 1).
nasi. 1. Litar penukar frekuensi
Peringkat input membetulkan voltan grid sinusoidal yang dibekalkan, yang, selepas melicinkan dengan penapis kapasitif induktif, berfungsi sebagai sumber kuasa untuk penyongsang terkawal, yang menghasilkan isyarat dengan modulasi nadi, yang menjana arus sinusoidal dalam belitan stator dengan parameter yang menyediakan mod operasi yang diperlukan bagi motor elektrik.
Kawalan digital penukar kuasa dijalankan menggunakan perkakasan dan perisian mikropemproses yang sepadan dengan tugasan yang ada. Unit pengkomputeran menjana isyarat kawalan untuk 52 modul dalam masa nyata dan juga memproses isyarat daripada sistem pengukuran yang mengawal operasi pemacu.
Bekalan kuasa dan komputer kawalan digabungkan dalam produk industri yang direka bentuk secara struktur dipanggil penukar frekuensi.
Terdapat dua jenis penukar frekuensi utama yang digunakan dalam peralatan industri:
-
penukar proprietari untuk jenis peralatan tertentu.
-
penukar frekuensi universal direka untuk kawalan pelbagai fungsi operasi AM dalam mod yang ditentukan pengguna.
Menetapkan dan mengurus mod pengendalian penukar frekuensi boleh dilakukan menggunakan panel kawalan yang dilengkapi dengan skrin untuk menunjukkan maklumat yang dimasukkan.Untuk kawalan frekuensi skalar mudah, anda boleh menggunakan satu set fungsi logik ringkas yang tersedia dalam tetapan kilang pengawal dan pengawal PID terbina dalam.
Untuk melaksanakan mod kawalan yang lebih kompleks menggunakan isyarat sensor maklum balas, adalah perlu untuk membangunkan struktur ACS dan algoritma untuk diprogramkan menggunakan komputer luaran yang disambungkan.
Kebanyakan pengeluar menghasilkan rangkaian penukar frekuensi yang berbeza dalam ciri elektrik input dan output, kuasa, reka bentuk dan parameter lain. Elemen luaran tambahan boleh digunakan untuk menyambung ke peralatan luaran (sesalur kuasa, motor): pemula magnet, transformer, tercekik.
Jenis isyarat kawalan
Ia adalah perlu untuk membezakan antara jenis isyarat yang berbeza dan menggunakan kabel yang berasingan untuk setiap satu. Jenis isyarat yang berbeza boleh mempengaruhi satu sama lain. Dalam amalan, pemisahan ini adalah perkara biasa, contohnya kabel dari sensor tekanan boleh disambungkan terus ke penukar frekuensi.
Dalam rajah. 2 menunjukkan cara yang disyorkan untuk menyambungkan penukar frekuensi dengan kehadiran pelbagai litar dan isyarat kawalan.
nasi. 2. Contoh penyambungan litar kuasa dan litar kawalan penukar frekuensi
Jenis isyarat berikut boleh dibezakan:
-
analog - isyarat voltan atau arus (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), nilai yang berubah secara perlahan atau jarang, biasanya ini adalah isyarat kawalan atau pengukuran;
-
isyarat voltan atau arus diskret (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), yang boleh mengambil hanya dua nilai yang jarang berubah (tinggi atau rendah);
-
digital (data) — isyarat voltan (0 … 5 V, 0 … 10 V) yang berubah dengan cepat dan dengan frekuensi tinggi, biasanya ini adalah isyarat daripada port RS232, RS485, dsb.;
-
geganti — sesentuh geganti (0 … 220 V AC) mungkin termasuk arus aruhan bergantung pada beban yang disambungkan (geganti luaran, lampu, injap, brek, dsb.).
Pemilihan kuasa penukar frekuensi
Peranti sebenar mempunyai banyak aspek yang boleh menyebabkan beban semasa pada peranti meningkat, contohnya semasa permulaan. Pada dasarnya, menggunakan pemacu frekuensi membolehkan anda mengurangkan beban semasa dan mekanikal disebabkan oleh permulaan yang lembut. Sebagai contoh, arus permulaan dikurangkan daripada 600% kepada 100-150% daripada arus undian.
Memandu pada kelajuan yang dikurangkan
Perlu diingat bahawa walaupun penukar frekuensi dengan mudah menyediakan peraturan kelajuan 10: 1 apabila motor berjalan pada kelajuan rendah, kuasa kipasnya sendiri mungkin tidak mencukupi. Pantau suhu enjin dan sediakan pengudaraan paksa.
Keserasian elektromagnet
Ia dikuasakan oleh penjana kecemasan
Permulaan lembut yang disediakan oleh penukar frekuensi membolehkan mengurangkan kuasa penjana yang diperlukan. Oleh kerana dengan permulaan sedemikian arus berkurangan sebanyak 4-6 kali, maka kuasa penjana boleh dikurangkan dengan bilangan kali yang sama. Tetapi penyentuh masih mesti dipasang di antara penjana dan pemacu, dikawal oleh output geganti pemacu frekuensi. Ini melindungi penukar frekuensi daripada voltan lampau berbahaya.
Membekalkan penukar tiga fasa daripada rangkaian satu fasa
Penukar frekuensi tiga fasa boleh dikuasakan daripada rangkaian fasa tunggal, tetapi arus keluarannya tidak boleh melebihi 50% daripada yang dinilai.
Jimat tenaga dan wang
Simpanan datang dari beberapa sebab. Pertama, kerana pertumbuhan kosinus phi kepada nilai 0.98, i.e. kuasa maksimum digunakan untuk melakukan kerja yang berguna, minimum adalah sia-sia. Kedua, pekali yang hampir dengan ini diperolehi dalam semua mod operasi enjin.
Tanpa penukar frekuensi, motor tak segerak pada beban rendah mempunyai phi kosinus 0.3-0.4. Ketiga, tidak ada keperluan untuk pelarasan mekanikal tambahan (peredam, pendikit, injap, brek, dll.), Semuanya dilakukan secara elektronik. Dengan peranti kawalan sedemikian, penjimatan boleh sehingga 50%.
Segerakkan berbilang peranti
Perlindungan rangkaian terhadap harmonik yang lebih tinggi
Untuk perlindungan tambahan, sebagai tambahan kepada kabel terlindung pendek, pencekik talian dan kapasitor pintasan digunakan. Pendikitdi samping itu, ia mengehadkan arus masuk apabila dihidupkan.
Memilih kelas perlindungan yang betul
Pelesapan haba yang boleh dipercayai adalah penting untuk kelancaran operasi pemacu frekuensi. Jika kelas perlindungan tinggi digunakan, contohnya IP 54 dan lebih tinggi, adalah sukar atau mahal untuk mencapai pelesapan haba sedemikian. Oleh itu, adalah mungkin untuk menggunakan kabinet berasingan dengan tahap perlindungan yang tinggi, di mana modul kelas yang lebih rendah boleh dipasang dan pengudaraan dan penyejukan umum boleh dijalankan.
Sambungan selari motor elektrik kepada satu penukar frekuensi
Untuk mengurangkan kos, satu penukar frekuensi boleh digunakan untuk mengawal beberapa motor elektrik. Kuasanya harus dipilih dengan margin 10-15% daripada jumlah kuasa semua motor elektrik. Dengan berbuat demikian, adalah perlu untuk meminimumkan panjang kabel motor dan sangat wajar untuk memasang pencekik motor.
Kebanyakan penukar frekuensi tidak membenarkan motor dimatikan atau disambungkan melalui penyentuh semasa pemacu frekuensi sedang berjalan. Ini dilakukan hanya melalui arahan berhenti pada peranti.
Tetapan fungsi kawalan
Untuk mencapai prestasi maksimum pemacu elektrik, seperti: faktor kuasa, kecekapan, kapasiti beban lampau, kelancaran peraturan, ketahanan, adalah perlu untuk memilih nisbah dengan betul antara perubahan dalam frekuensi operasi dan voltan keluaran frekuensi. penukar.
Fungsi perubahan voltan bergantung pada watak tork beban. Pada tork malar, voltan pemegun motor mesti dikawal mengikut perkadaran dengan frekuensi (kawalan skalar U / F = const). Untuk kipas, sebagai contoh, nisbah lain ialah U / F * F = const. Jika kita meningkatkan kekerapan sebanyak 2 kali, maka voltan harus meningkat sebanyak 4 (kawalan vektor). Terdapat peranti dengan fungsi kawalan yang lebih kompleks.
Kelebihan menggunakan pemacu kelajuan berubah-ubah dengan penukar frekuensi
Selain meningkatkan kecekapan dan penjimatan tenaga, pemacu elektrik sedemikian membolehkan anda mendapatkan kualiti pemanduan baharu. Ini dicerminkan dalam penolakan peranti mekanikal tambahan yang mencipta kerugian dan mengurangkan kebolehpercayaan sistem: brek, penyerap hentak, pendikit, injap, injap kawalan, dll. Brek, sebagai contoh, boleh dilakukan dengan membalikkan medan elektromagnet dalam stator motor. Dengan menukar hanya hubungan fungsi antara frekuensi dan voltan, kami mendapat pemacu yang berbeza tanpa mengubah apa-apa dalam mekanik.
Membaca dokumentasi
Perlu diingatkan bahawa walaupun penukar frekuensi adalah serupa antara satu sama lain, dan setelah menguasai satu, mudah untuk berurusan dengan yang lain, bagaimanapun, perlu membaca dokumentasi dengan teliti. Sesetengah pengeluar mengenakan sekatan ke atas penggunaan produk mereka dan jika ini dilanggar, mereka mengeluarkan produk daripada waranti.
Anda mungkin berminat dengan: Pemacu elektrik boleh ubah sebagai cara penjimatan tenaga