Η αρχή λειτουργίας του μετατροπέα συχνότητας και τα κριτήρια επιλογής του για τον χρήστη
Μια σύντομη περιγραφή του σκοπού, της αρχής λειτουργίας και των κριτηρίων για την επιλογή ενός μετατροπέα συχνότητας ως συσκευή ελέγχου για έναν ασύγχρονο ηλεκτροκινητήρα.
Κινητήρας επαγωγής κλωβού σκίουρου σήμερα είναι η πιο μαζική και αξιόπιστη συσκευή για τον έλεγχο διαφόρων μηχανών και μηχανισμών. Αλλά κάθε μετάλλιο έχει μια άλλη πλευρά.
Τα δύο βασικά μειονεκτήματα του επαγωγικού κινητήρα είναι η αδυναμία του απλού έλεγχος ταχύτητας ρότορα, πολύ μεγάλο ρεύμα εκκίνησης — πέντε, επτά φορές το ονομαστικό. Εάν χρησιμοποιούνται μόνο μηχανικές συσκευές ελέγχου, αυτά τα μειονεκτήματα οδηγούν σε μεγάλες απώλειες ενέργειας και σε μηχανικά φορτία κρούσης. Αυτό έχει εξαιρετικά αρνητική επίδραση στη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.
Μετατροπέας συχνότητας
Μετατροπέας συχνότητας με έλεγχο πλάτους παλμού (PE με PWM) μειώνει τα ρεύματα εισόδου κατά 4-5 φορές. Παρέχει ομαλή εκκίνηση του κινητήρα επαγωγής και ελέγχει τη μετάδοση κίνησης σύμφωνα με μια δεδομένη αναλογία τάσης/συχνότητας.
Ο μετατροπέας συχνότητας παρέχει εξοικονόμηση ενέργειας έως και 50%. Καθίσταται δυνατή η δυνατότητα ανάδρασης μεταξύ γειτονικών συσκευών, π.χ. αυτορυθμιζόμενος εξοπλισμός για την εργασία και αλλαγή των συνθηκών λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος.
Η αρχή λειτουργίας του μετατροπέα συχνότητας
Ο μετατροπέας συχνότητας PWM είναι μετατροπέας διπλής μετατροπής… Πρώτα η τάση δικτύου 220 ή 380 V διορθώνεται από τη γέφυρα διόδου εισόδου, στη συνέχεια εξομαλύνεται και φιλτράρεται χρησιμοποιώντας πυκνωτές.
Αυτό είναι το πρώτο στάδιο της μεταμόρφωσης. Στο δεύτερο στάδιο, από σταθερή τάση, με χρήση μικροκυκλωμάτων ελέγχου και γέφυρας εξόδου Διακόπτες IGBT, σχηματίζεται μια ακολουθία PWM με συγκεκριμένη συχνότητα και κύκλο λειτουργίας. Στην έξοδο του μετατροπέα συχνότητας, εκδίδονται πακέτα ορθογώνιων παλμών, αλλά λόγω της αυτεπαγωγής των περιελίξεων του στάτορα του κινητήρα επαγωγής, ενσωματώνονται και τελικά μετατρέπονται σε τάση κοντά σε ένα ημιτονοειδές.
Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα με ρύθμιση συχνότητας της ταχύτητας: α — διάγραμμα σύνδεσης. β — χαρακτηριστικά για φορτίο με σταθερή στατική ροπή αντίστασης. γ — χαρακτηριστικά φορτίου ανεμιστήρα. δ — χαρακτηριστικά ροπής στατικού φορτίου, αντιστρόφως ανάλογα με τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής.
Ένα τυπικό κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός μετατροπέα συχνότητας 
Παράδειγμα σύνδεσης γραμμών ισχύος (καλωδίων) σε κύκλωμα μετατροπέα συχνότητας
Κριτήρια επιλογής μετατροπέων συχνότητας
Με τη μέθοδο του ελέγχου
Απορρίψτε αμέσως αυτούς τους μετατροπείς που δεν είναι κατάλληλοι όσον αφορά την ισχύ, τον τύπο απόδοσης, την ικανότητα υπερφόρτωσης κ.λπ. Ανάλογα με τον τύπο διαχείρισης πρέπει να αποφασίσετε τι να επιλέξετε, βαθμωτός ή διανυσματικός έλεγχος.
Οι περισσότεροι σύγχρονοι μετατροπείς συχνότητας εφαρμόζουν διανυσματικό έλεγχο, αλλά αυτοί οι μετατροπείς συχνότητας είναι πιο ακριβοί από τους μετατροπείς βαθμωτών συχνοτήτων.
Ο διανυσματικός έλεγχος επιτρέπει πιο ακριβή έλεγχο μειώνοντας το στατικό σφάλμα. Η λειτουργία Scalar υποστηρίζει μόνο μια σταθερή αναλογία μεταξύ της τάσης εξόδου και της συχνότητας εξόδου, αλλά για τους ανεμιστήρες, για παράδειγμα, αυτή είναι αρκετά επαρκής.
Από την έναρξή του, ο διανυσματικός έλεγχος έχει γίνει μια εξαιρετικά δημοφιλής στρατηγική ελέγχου για κινητήρες επαγωγής. 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).
Η βασική αρχή του διανυσματικού ελέγχου συνίσταται στη χωριστή ανεξάρτητη ρύθμιση του ρεύματος μαγνήτισης του κινητήρα και του ρεύματος τετραγωνισμού, με το οποίο είναι ανάλογη η μηχανική ροπή του άξονα. Το ρεύμα μαγνήτισης καθορίζει την τιμή της σύνδεσης μηδενικής ροής του δρομέα και διατηρείται σταθερή.
Όταν η ταχύτητα σταθεροποιηθεί, το σημείο ρύθμισης ρεύματος τετραγωνισμού δημιουργείται χρησιμοποιώντας έναν ξεχωριστό ελεγκτή PI του οποίου η είσοδος είναι η απόκλιση μεταξύ της επιθυμητής και της μετρούμενης ταχύτητας κινητήρα. Έτσι, το ρεύμα τετραγωνισμού ρυθμίζεται πάντα στο ελάχιστο επίπεδο έτσι ώστε να παρέχεται επαρκής μηχανική ροπή για τη διατήρηση της καθορισμένης ταχύτητας. Επομένως, ο διανυσματικός έλεγχος έχει υψηλή ενεργειακή απόδοση.
Μέσω της εξουσίας
Εάν η ισχύς του εξοπλισμού είναι περίπου η ίδια, τότε επιλέξτε μετατροπείς της ίδιας εταιρείας με χωρητικότητα ανάλογα με την ισχύ του μέγιστου φορτίου. Αυτό θα εξασφαλίσει την εναλλαξιμότητα και θα απλοποιήσει τη συντήρηση του εξοπλισμού. Συνιστάται το κέντρο σέρβις του επιλεγμένου μετατροπέα συχνότητας να βρίσκεται στην πόλη σας.
Μέσω τάσης δικτύου
Να επιλέγετε πάντα έναν μετατροπέα με το μεγαλύτερο δυνατό εύρος τάσης, τόσο προς τα κάτω όσο και προς τα πάνω. Γεγονός είναι ότι για τα τοπικά δίκτυα, η ίδια η λέξη standard μπορεί να φέρει μόνο γέλιο μέσα από δάκρυα. Εάν η χαμηλή τάση θα προκαλέσει κατά πάσα πιθανότητα διακοπή του μετατροπέα συχνότητας, τότε η αυξημένη τάση μπορεί να προκαλέσει έκρηξη των ηλεκτρολυτικών πυκνωτών του δικτύου και αστοχία της εισόδου της συσκευής.
Με εύρος ρύθμισης συχνότητας
Με τον αριθμό των εισόδων ελέγχου
Απαιτούνται διακριτές είσοδοι για την εισαγωγή εντολών ελέγχου (start, stop, reverse, stop, κ.λπ.). Απαιτούνται αναλογικές είσοδοι για σήματα ανάδρασης (ρύθμιση και ρύθμιση του ηλεκτροκινητήρα κατά τη λειτουργία). Απαιτούνται ψηφιακές είσοδοι για την εισαγωγή σημάτων υψηλής συχνότητας από ψηφιακούς αισθητήρες ταχύτητας και θέσης (κωδικοποιητές). Ο αριθμός των εισόδων δεν μπορεί ποτέ να είναι πολύ μεγάλος, αλλά όσο περισσότερες εισροές, τόσο πιο περίπλοκο μπορεί να κατασκευαστεί το σύστημα και τόσο πιο ακριβό είναι.
Με τον αριθμό των σημάτων εξόδου
Οι διακριτές έξοδοι χρησιμοποιούνται για την έξοδο σημάτων για διάφορα συμβάντα (συναγερμός, υπερθέρμανση, τάση εισόδου πάνω ή κάτω από το επίπεδο, σήμα σφάλματος κ.λπ.). Οι αναλογικές έξοδοι χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πολύπλοκων συστημάτων ανάδρασης. Οι συστάσεις επιλογής είναι παρόμοιες με την προηγούμενη παράγραφο.
Λεωφορείο ελέγχου
Ο εξοπλισμός με τον οποίο θα ελέγχετε τον μετατροπέα συχνότητας πρέπει να έχει τον ίδιο δίαυλο και τον ίδιο αριθμό εισόδων/εξόδων με τον επιλεγμένο μετατροπέα συχνότητας. Αφήστε λίγο χώρο για εισόδους και εξόδους για μελλοντικές αναβαθμίσεις.
Υπό εγγύηση
Η περίοδος εγγύησης σάς επιτρέπει έμμεσα να αξιολογήσετε την αξιοπιστία του μετατροπέα συχνότητας. Φυσικά, θα πρέπει να επιλέξετε έναν μετατροπέα συχνότητας με μακροπρόθεσμο σχέδιο.Ορισμένοι κατασκευαστές προβλέπουν ειδικά περιπτώσεις ζημιών που δεν καλύπτονται από την εγγύηση. Πάντα να διαβάζετε προσεκτικά την τεκμηρίωση και να αναζητάτε online κριτικές μοντέλων εξοπλισμού και κατασκευαστών. Αυτό θα σας βοηθήσει να κάνετε τη σωστή επιλογή. Μην σπαταλάτε χρήματα για ποιοτική εξυπηρέτηση και εκπαίδευση προσωπικού.
Μετατροπέας συχνότητας στη βάση
Ικανότητα υπερφόρτωσης
Ως πρώτη προσέγγιση, η ισχύς του μετατροπέα συχνότητας θα πρέπει να επιλέγεται 10-15% περισσότερο από την ισχύ του κινητήρα. Το ρεύμα του μετατροπέα πρέπει να είναι υψηλότερο από το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα και ελαφρώς υψηλότερο από το ρεύμα πιθανών υπερφορτώσεων.
Στην περιγραφή ενός συγκεκριμένου μηχανισμού, συνήθως υποδεικνύονται τα ρεύματα υπερφόρτισης και η διάρκεια της ροής τους. Διαβάστε την τεκμηρίωση! Αυτό θα σας διασκεδάσει και πιθανώς θα αποτρέψει τη ζημιά του εξοπλισμού στο μέλλον. Εάν ο ηλεκτροκινητήρας χαρακτηρίζεται επίσης από φορτία κρούσης (αιχμής) (φορτώσεις για 2-3 δευτερόλεπτα), τότε είναι απαραίτητο να επιλέξετε έναν μετατροπέα για το ρεύμα αιχμής. Πάρτε ξανά περιθώριο 10%.
Δείτε επίσης για αυτό το θέμα: VLT AQUA Μετατροπείς συχνότητας μετάδοσης κίνησης για μονάδες αντλιών