Ρύθμιση συχνότητας ασύγχρονου κινητήρα

Επί του παρόντος, ο έλεγχος συχνότητας της γωνιακής ταχύτητας περιστροφής μιας ηλεκτρικής κίνησης με ασύγχρονο κινητήρα χρησιμοποιείται ευρέως, καθώς επιτρέπει σε ένα ευρύ φάσμα να αλλάζει ομαλά την ταχύτητα περιστροφής του ρότορα τόσο πάνω όσο και κάτω από την ονομαστική τιμή.

Οι μετατροπείς συχνότητας είναι σύγχρονες συσκευές υψηλής τεχνολογίας με ευρύ φάσμα προσαρμογής που διαθέτουν ένα εκτεταμένο σύνολο λειτουργιών για τον έλεγχο ασύγχρονων κινητήρων. Η υψηλότερη ποιότητα και αξιοπιστία καθιστούν δυνατή τη χρήση τους σε διάφορες βιομηχανίες για τον έλεγχο των μηχανισμών κίνησης αντλιών, ανεμιστήρων, μεταφορέων κ.λπ.

Οι μετατροπείς συχνότητας για την τάση τροφοδοσίας χωρίζονται σε μονοφασικούς και τριφασικούς, αλλά από το σχεδιασμό τους, σε περιστρεφόμενες και στατικές ηλεκτρικές μηχανές. Στους μετατροπείς ηλεκτρικών μηχανών, η μεταβλητή συχνότητα λαμβάνεται με τη χρήση συμβατικών ή ειδικών ηλεκτρικών μηχανών. V μετατροπείς στατικής συχνότητας η αλλαγή της συχνότητας του ρεύματος τροφοδοσίας επιτυγχάνεται με τη χρήση ηλεκτρικών στοιχείων που δεν έχουν κίνηση.

Κύκλωμα μετατροπέα συχνότητας επαγωγικού κινητήρα

Σήμα εξόδου του μετατροπέα συχνότητας

Οι μετατροπείς συχνότητας για μονοφασικά δίκτυα μπορούν να παρέχουν ηλεκτρική κίνηση για εξοπλισμό παραγωγής με ισχύ έως 7,5 kW. Ένα χαρακτηριστικό του σχεδιασμού των σύγχρονων μονοφασικών μετατροπέων είναι ότι στην είσοδο υπάρχει μία φάση με τάση 220 V και στην έξοδο υπάρχουν τρεις φάσεις με την ίδια τιμή τάσης, γεγονός που επιτρέπει τη σύνδεση τριφασικών ηλεκτροκινητήρων σε συσκευή χωρίς τη χρήση πυκνωτών.

Οι μετατροπείς συχνότητας που τροφοδοτούνται από τριφασικό δίκτυο 380V είναι διαθέσιμοι στην περιοχή ισχύος από 0,75 έως 630 kW. Ανάλογα με την τιμή ισχύος, οι συσκευές παράγονται σε συνδυασμένες πολυμερείς και μεταλλικές θήκες.

Η πιο δημοφιλής στρατηγική ελέγχου για κινητήρες επαγωγής είναι ο διανυσματικός έλεγχος. Επί του παρόντος, οι περισσότεροι μετατροπείς συχνότητας εφαρμόζουν διανυσματικό έλεγχο ή ακόμη και έλεγχο διανυσμάτων χωρίς αισθητήρα (αυτή η τάση βρίσκεται σε μετατροπείς συχνότητας που αρχικά εφαρμόζουν βαθμωτό έλεγχο και δεν διαθέτουν ακροδέκτες για τη σύνδεση αισθητήρα ταχύτητας).

Ανάλογα με τον τύπο του φορτίου εξόδου, οι μετατροπείς συχνότητας υποδιαιρούνται ανάλογα με τον τύπο υλοποίησης:

• για κινητήρες αντλίας και ανεμιστήρα.

• για γενική βιομηχανική ηλεκτρική πρόωση·

• λειτουργεί ως μέρος ηλεκτροκινητήρων που λειτουργούν με υπερφόρτωση.

Μηχανικά χαρακτηριστικά τυπικών φορτίων

Οι σύγχρονοι μετατροπείς συχνότητας έχουν ένα ποικίλο σύνολο λειτουργικών χαρακτηριστικών, για παράδειγμα, διαθέτουν χειροκίνητο και αυτόματο έλεγχο της ταχύτητας και της κατεύθυνσης περιστροφής του κινητήρα, καθώς και ενσωματωμένο ποτενσιόμετρο στον πίνακα ελέγχου.Προικισμένο με τη δυνατότητα προσαρμογής του εύρους συχνοτήτων εξόδου από 0 έως 800 Hz.

Οι μετατροπείς είναι σε θέση να ελέγχουν αυτόματα έναν ασύγχρονο κινητήρα σύμφωνα με τα σήματα από περιφερειακούς αισθητήρες και να οδηγούν μια ηλεκτρική κίνηση σύμφωνα με έναν δεδομένο αλγόριθμο χρονισμού. Υποστηρίξτε τις λειτουργίες αυτόματης ανάκτησης σε περίπτωση βραχυπρόθεσμης διακοπής ρεύματος. Εκτελέστε μεταβατικό έλεγχο από μια απομακρυσμένη κονσόλα και προστατέψτε τους ηλεκτροκινητήρες από υπερφόρτωση.

Η σχέση μεταξύ της γωνιακής ταχύτητας περιστροφής και της συχνότητας του ρεύματος τροφοδοσίας προκύπτει από την Εξ

ωo = 2πe1/ p

Με σταθερή τάση τροφοδοσίας U1 και αλλαγή συχνότητας, αλλάζει η μαγνητική ροή του κινητήρα επαγωγής. Ταυτόχρονα, για καλύτερη χρήση του μαγνητικού συστήματος, με μείωση της συχνότητας τροφοδοσίας, είναι απαραίτητο να μειωθεί αναλογικά η τάση, διαφορετικά το ρεύμα μαγνήτισης και οι απώλειες στον χάλυβα θα αυξηθούν σημαντικά.

Ομοίως, καθώς αυξάνεται η συχνότητα τροφοδοσίας, η τάση πρέπει να αυξάνεται αναλογικά για να διατηρείται σταθερή η μαγνητική ροή, γιατί διαφορετικά (με σταθερή ροπή άξονα) αυτό θα προκαλέσει αύξηση του ρεύματος του ρότορα, υπερφόρτωση των περιελίξεων του από ρεύμα και μείωση της μέγιστης ροπής.

Ο νόμος της ορθολογικής ρύθμισης τάσης εξαρτάται από τη φύση της ροπής αντίστασης.

Σε μια σταθερή στιγμή στατικού φορτίου (Ms = const), η τάση πρέπει να ρυθμίζεται ανάλογα με τη συχνότητά της U1 / f1 = const. Για τη φύση του φορτίου του ανεμιστήρα, η αναλογία παίρνει τη μορφή U1 / f21 = const.

Με ροπή φορτίου αντιστρόφως ανάλογη της ταχύτητας U1 /√f1 = κστ.

Τα παρακάτω σχήματα δείχνουν ένα απλοποιημένο διάγραμμα σύνδεσης και μηχανικά χαρακτηριστικά ενός επαγωγικού κινητήρα με έλεγχο συχνότητας γωνιακής ταχύτητας.

Διάγραμμα σύνδεσης μετατροπέα συχνότητας σε ασύγχρονο κινητήρα

Χαρακτηριστικά για φορτίο με σταθερή στατική ροπή αντίστασης

NS Λειτουργίες για τη φόρτιση του ανεμιστήρα

Χαρακτηριστικά υπό ροπή στατικού φορτίου αντιστρόφως ανάλογα με τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής

Η ρύθμιση συχνότητας της ταχύτητας ενός ασύγχρονου κινητήρα σάς επιτρέπει να αλλάξετε τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής στην περιοχή — 20 … 30 έως 1. Η ρύθμιση της ταχύτητας ενός ασύγχρονου κινητήρα προς τα κάτω από τον κύριο πραγματοποιείται σχεδόν στο μηδέν.

Όταν αλλάζει η συχνότητα του δικτύου τροφοδοσίας, το ανώτερο όριο της ταχύτητας περιστροφής ενός ασύγχρονου κινητήρα εξαρτάται από τις μηχανικές του ιδιότητες, ειδικά επειδή σε συχνότητες πάνω από τον ονομαστικό ασύγχρονο κινητήρα λειτουργεί με καλύτερα ενεργειακά χαρακτηριστικά από ό,τι σε χαμηλότερες συχνότητες. Επομένως, εάν χρησιμοποιείται κιβώτιο ταχυτήτων στο σύστημα μετάδοσης κίνησης, αυτός ο έλεγχος συχνότητας του κινητήρα πρέπει να πραγματοποιείται όχι μόνο προς τα κάτω, αλλά και προς τα πάνω από το ονομαστικό σημείο, μέχρι τη μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα περιστροφής υπό τις συνθήκες της μηχανικής αντοχής του ο ρότορας.

Όταν η ταχύτητα του κινητήρα αυξάνεται πάνω από την τιμή που υποδεικνύεται στο διαβατήριό του, η συχνότητα της πηγής ισχύος δεν πρέπει να υπερβαίνει την ονομαστική όχι περισσότερο από 1,5 — 2 φορές.

Η μέθοδος συχνότητας είναι πιο ελπιδοφόρα για τη ρύθμιση ενός κινητήρα επαγωγής ρότορα σκίουρου-κλωβού. Οι απώλειες ισχύος με τέτοια ρύθμιση είναι μικρές, καθώς δεν συνοδεύονται από αύξηση γλιστρώντας… Τα μηχανικά χαρακτηριστικά που προκύπτουν είναι εξαιρετικά άκαμπτα.