Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Тъй като електрическото задвижване е един от основните начини за механизация на производствените и битовите задачи, в някои случаи става необходимо да се регулира скоростта на електродвигателите. В зависимост от вида и принципа на работа се използват различни технически решения. Един от тях е честотният преобразувател. Какво е това и къде се прилага частотник, ще разкажем в тази статия.дефиниция
По дефиниция честотният преобразувател е електронен преобразувател на мощност за промяна на честотата на променлив ток. Но в зависимост от дизайна, както нивото на напрежение, така и броят на фазите се променят. Може би не разбирате защо е необходимо такова устройство, но ще се опитаме да го кажем с прости думи.
Честотата на въртене на вала на синхронните и асинхронните двигатели (BP) зависи от честотата на въртене на магнитния поток на статора и се определя по формулата:
п = (60 * F / p) * (1-S),
където n е броят на оборотите на артериалния вал, p е броят на двойките полюси, s е приплъзването, f е честотата на променливия ток (за Руската федерация - 50 Hz).
По-просто казано, скоростта на ротора зависи от честотата и броя на двойките полюси. Броят на полюсните двойки се определя от конструкцията на намотките на статора, а честотата на тока в мрежата е постоянна. Следователно, за да регулираме скоростта, можем само да регулираме честотата с помощта на преобразуватели.
приспособление
С оглед на гореизложеното преформулираме отговора на въпроса какво представлява:
Честотен преобразувател е електронно устройство за промяна на честотата на променлив ток и следователно на скоростта на ротора на асинхронна (и синхронна) електрическа машина.
Символите по ГОСТ 2.737-68 можете да видите по-долу:
Тя се нарича електронна, защото се основава на верига, базирана на полупроводникови ключове. В зависимост от функционалните характеристики и вида на управлението, електрическата верига и алгоритъмът на работа ще бъдат модифицирани.
На диаграмата по-долу можете да видите как работи честотният преобразувател:
Принципът на работа на честотния преобразувател е както следва:
- Мрежовото напрежение се подава към изправителя 1 и става ректифицирано пулсиращо.
- В блок 2 пулсациите се изглаждат и реактивната компонента се компенсира частично.
- Блок 3 е група от силови превключватели, контролирани от системата за управление (4), използвайки метода на широчинно-импулсна модулация (PWM). Този дизайн ви позволява да получите на изхода на две нива PWM-регулируемо напрежение, което, след изглаждане, приближава синусоидален изглед. При скъпите модели е използвана тристепенна схема, където се използват повече ключове. Тя ви позволява да постигнете по-близо до синусоидалната форма на вълната. Като полупроводникови ключове могат да се използват тиристори, полеви или IGBT транзистори. Напоследък последните два вида са най-търсени и популярни поради ефективност, малки загуби и удобство на управлението.
- С помощта на PWM, необходимото ниво на напрежение се формира с прости думи - така се модулира синусоидалната вълна, редувайки се по двойки ключове, образувайки линейно напрежение.
Така накратко описахме как работи честотният преобразувател за електромотора и от какво се състои. Той се използва като вторичен източник на енергия и не контролира просто формата на тока на захранващата мрежа, а преобразува неговата величина и честота в съответствие с посочените параметри.
Видове частотников и обхват
Методи за контрол
Регулирането на скоростта може да се извърши по различни начини, както чрез метода на задаване на необходимата честота, така и чрез метода на регулиране. Методът за контрол на честотата е разделен на два типа:
- С скаларен контрол.
- С векторно управление.
Устройствата от първия тип регулират честотата според дадена U / F функция, т.е. напрежението се променя заедно с честотата. Пример за тази зависимост от честотата може да се види по-долу.
Тя може да се различава и да бъде програмирана за определен товар, например при вентилаторите не е линейна, а наподобява клон на парабола. Този принцип на работа запазва магнитния поток в междината между ротора и статора почти постоянен.
Особеност на скаларния контрол е неговото разпространение и относителна лекота на прилагане. Използва се най-често за помпи, вентилатори и компресори. Такива частотници често използват, ако искате да поддържате стабилно налягане (или друг параметър), то могат да бъдат потопяеми помпи за кладенци, ако разгледаме вътрешната употреба.
При производството обхватът на приложение е широк, например регулиране на налягането в същите тръбопроводи и работата на автоматичните вентилационни системи. Обхватът на регулиране обикновено е 1:10, а на обикновен език максималната скорост от минимума може да се различава 10 пъти. Поради възможностите за внедряване на алгоритми и схеми, такива устройства обикновено са по-евтини, което е основното предимство.
недостатъци:
- Не прекалено точни обороти.
- По-бавна реакция при смяна на режима.
- Най-често няма възможност за контрол на момента върху шахтата.
- При увеличаване на скоростта над номиналния, въртящият момент на вала на двигателя пада (т.е. когато повишаваме честотата над номиналната 50 Hz).
Последното се дължи на факта, че изходното напрежение зависи от честотата, при номиналната честота напрежението е равно на мрежовото, а над “не знае как да се повиши”, на графиката може да се види четна част от диаграмата след 50 Hz. Трябва да се отбележи и зависимостта на момента от честотата, тя попада в съответствие с 1 / f закона, на графиката по-долу е показано в червено, а зависимостта на мощността от честотата в синьо.
Честотните преобразуватели с векторно управление имат различен принцип на работа, тук не само напрежението съответства на U / f кривата. Характеристиките на изходното напрежение варират в съответствие със сигналите от сензорите, така че на вала се поддържа определен момент. Но защо ни е необходим такъв метод за контрол? По-точна и бърза настройка - отличителните черти на честотния преобразувател с векторно управление. Това е важно в такива механизми, където принципът на действие е свързан с рязката промяна в натоварването и момента на изпълнителния орган.
Такова натоварване е типично за стругови и други видове машини, включително CNC. Точността на регулиране е до 1, 5%, диапазонът на регулиране е 1: 100, за по-голяма точност със сензори за скорост и т.н., съответно 0, 2% и 1: 10000.
На форумите има мнение, че днес разликата в цената между векторните и скаларните честотни трейдъри е по-малка от преди (15-35% в зависимост от производителя), а основната разлика е в повече фърмуер, отколкото в схемата. Също така имайте предвид, че повечето векторни модели поддържат скаларен контрол.
предимства:
- по-голяма стабилност и точност;
- по-бърза реакция при промени в натоварването и висок въртящ момент при ниска скорост;
- по-широк обхват на регулиране.
Основният недостатък е, че той е по-скъп от скаларния.
И в двата случая честотата може да се задава ръчно или чрез сензори, например сензор за налягане или разходомер (ако става дума за помпи), потенциометър или енкодер.
Във всички или почти всички честотни преобразуватели е налице функцията за плавен старт на двигателя, което улеснява стартирането на двигателите от аварийни генератори с почти никакъв риск от претоварване.
Брой на фазите
В допълнение към начините за отговор, chastotniki се различават по броя на фазите на входа и изхода. Така се различават честотните преобразуватели с еднофазен и трифазен вход.
В същото време повечето трифазни модели могат да се захранват от една фаза, но с такова приложение мощността им се намалява до 30-50%. Това се дължи на допустимото токово натоварване на диодите и другите елементи на силовата верига. Монофазните модели се предлагат в диапазона на мощността до 3 kW.
Важно е! Имайте предвид, че при еднофазна връзка с напрежение на входа на 220V, ще има 3-фазен изход на 220V, а не на 380V. Линейният изход ще бъде точно 220V, за да бъде кратък. В тази връзка обикновени двигатели с намотки, предназначени за напрежение 380 / 220V, трябва да бъдат свързани в триъгълник, а тези на 127 / 220V - в звезда.
В мрежата можете да намерите много оферти като "честотен конвертор 220 до 380" - в повечето случаи, маркетинг, продавачите наричат три фази "380V".
За да получите реално 380V от една фаза, трябва или да използвате еднофазен трансформатор 220/380 (ако входът на честотния преобразувател е предназначен за такова напрежение), или да използвате специализиран честотен конвертор с еднофазен вход и трифазен изход 380V.
Отделни и по-редки тип честотни преобразуватели са еднофазни частотници с еднофазен изход 220. Те са предназначени за регулиране на еднофазните двигатели с пускане на кондензатор. Пример за такива устройства са:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Схема на свързване
В действителност, за да се получи 3-фазен изход от 380V инвертор, трябва да свържете 380V към трифазен вход:
Свързването на честотника към една фаза е подобно, с изключение на свързването на захранващите проводници:
Еднофазен честотен конвертор за мотор с кондензатор (помпа или вентилатор с ниска мощност) е свързан по следната схема:
Както можете да видите на диаграмите, освен захранващите проводници и проводници към двигателя, частотникът има и други терминали, сензори, бутони за дистанционно управление, към които са свързани автобуси за свързване към компютър (обикновено стандарт RS-485) и т.н. Това прави възможно управлението на двигателя чрез тънки сигнални проводници, което ви позволява да премахнете честотния преобразувател в електрическия панел.
Частотници са универсални устройства, чиято цел е не само регулиране на скоростта, но и защита на двигателя от неправилни режими на работа и захранване, както и от претоварване. В допълнение към основната функция, устройствата реализират плавно пускане на задвижванията, което намалява износването на оборудването и натоварването на електрическата мрежа. Принципът на работа и дълбочината на настройване на параметрите на повечето честотни преобразуватели спестяват енергия при управлението на помпите (преди това контролът не се осъществява от производителността на помпата, а от вентили) и от друго оборудване.
На този етап приключваме разглеждането на въпроса. Надяваме се, след като прочетете статията, ви е станало ясно какво представлява честотен конвертор и за какво е. И накрая, препоръчваме ви да видите полезен видеоклип по темата:
Със сигурност не знаете:
- Как да се измери честотата на променливата
- Как действа магнитен стартер
- Как да изберем chastotnik на мощност и ток