Претварач фреквенције за електромотор

Технички аспекти коришћења фреквентних претварача

Данас је индукциони мотор постао главни уређај у већини електричних погона. Све више се за управљање користи фреквентни претварач - претварач са ПВМ регулацијом. Оваква контрола даје многе предности, али и ствара одређене проблеме при избору одређених техничких решења. Покушајмо да их детаљније разумемо.

Уређај фреквентних претварача

Развој и производња широког спектра моћних високонапонских транзисторских ИГБТ модула омогућили су имплементацију вишефазних прекидача напајања контролисаних директно дигиталним сигналима. Програмабилни рачунарски објекти омогућили су генерисање нумеричких секвенци на улазима прекидача који су давали сигнале управљање фреквенцијом асинхроних електромотора… Развој и масовна производња микроконтролера са једним чипом са великим рачунарским ресурсима омогућили су прелазак на серво погоне са дигиталним контролерима.

Енергетски фреквентни претварачи се, по правилу, реализују према шеми која садржи исправљач на бази моћних диода или транзистора снаге и инвертор (контролисани прекидач) на бази ИГБТ транзистора шантованих диодама (слика 1).

Пиринач. 1. Коло претварача фреквенције

Улазни степен исправља доведени синусоидални мрежни напон, који након изглађивања индуктивно-капацитивним филтером служи као извор напајања контролисаном претварачу који генерише сигнал са пулсна модулација, који генерише синусоидне струје у намотајима статора са параметрима који обезбеђују неопходан режим рада електромотора.

Дигитално управљање претварачем снаге врши се коришћењем микропроцесорског хардвера и софтвера који одговара задацима који се постављају. Рачунарска јединица генерише контролне сигнале за 52 модула у реалном времену и такође обрађује сигнале из мерних система који контролишу рад погона.

Напајања и контролни рачунари су комбиновани у структурно дизајнираном индустријском производу који се зове фреквентни претварач.

Постоје два главна типа фреквентних претварача који се користе у индустријској опреми:

• власнички претварачи за одређене врсте опреме.

• универзални фреквентни претварачи су дизајнирани за мултифункционалну контролу рада АМ у кориснички дефинисаним режимима.

Подешавање и управљање режимима рада фреквентног претварача може се извршити помоћу контролне табле опремљене екраном за означавање унетих информација.За једноставну скаларну контролу фреквенције, можете користити скуп једноставних логичких функција доступних у фабричким поставкама контролера и уграђеном ПИД контролеру.

За имплементацију сложенијих начина управљања коришћењем сигнала сензора повратне спреге, потребно је развити АЦС структуру и алгоритам који ће се програмирати помоћу повезаног екстерног рачунара.

Већина произвођача производи низ фреквентних претварача који се разликују по улазним и излазним електричним карактеристикама, снази, дизајну и другим параметрима. Додатни спољни елементи се могу користити за повезивање са спољном опремом (мрежа, мотор): магнетни стартери, трансформатори, пригушнице.

Врсте контролних сигнала

Неопходно је разликовати различите врсте сигнала и користити посебан кабл за сваки. Различите врсте сигнала могу утицати једни на друге. У пракси је ово раздвајање уобичајено, на пример кабл од сензор притиска може се повезати директно на фреквентни претварач.

На сл. 2 показује препоручени начин повезивања фреквентног претварача у присуству различитих кола и контролних сигнала.

Пиринач. 2. Пример повезивања струјних кола и управљачких кола фреквентног претварача

Могу се разликовати следеће врсте сигнала:

• аналогни - напонски или струјни сигнали (0 … 10 В, 0/4 … 20 мА), чија се вредност споро или ретко мења, обично су то контролни или мерни сигнали;

• дискретни напонски или струјни сигнали (0 … 10 В, 0/4 … 20 мА), који могу узети само две ретко променљиве вредности (високе или ниске);

• дигитални (подаци) — напонски сигнали (0 … 5 В, 0 … 10 В) који се мењају брзо и са високом фреквенцијом, обично су то сигнали са портова РС232, РС485 итд.;

• релеј — контакти релеја (0 … 220 В АЦ) могу укључивати индуктивне струје у зависности од прикљученог оптерећења (спољни релеји, лампе, вентили, кочнице, итд.).

Избор снаге претварача фреквенције

При избору снаге фреквентног претварача потребно је ослонити се не само на снагу електромотора, већ и на називне струје и напоне претварача и мотора. Чињеница је да се наведена снага фреквентног претварача односи само на његов рад са стандардним 4-полним асинхроним мотором у стандардним апликацијама.

Прави уређаји имају много аспеката који могу узроковати повећање тренутног оптерећења уређаја, на пример током покретања. У принципу, коришћење фреквентног претварача вам омогућава да смањите струјна и механичка оптерећења због меког старта. На пример, почетна струја се смањује са 600% на 100-150% називне струје.

Возите смањеном брзином

Треба имати на уму да иако фреквентни претварач лако обезбеђује регулацију брзине 10: 1 када мотор ради на малим брзинама, снага сопственог вентилатора можда неће бити довољна. Пратите температуру мотора и обезбедите принудну вентилацију.

Електромагнетна компатибилност

Пошто је фреквентни претварач снажан извор високофреквентних хармоника, за повезивање мотора треба користити оклопљени кабл минималне дужине. Такав кабл мора бити положен на удаљености од најмање 100 мм од других каблова.Ово минимизира унакрсно испитивање. Ако се каблови укрштају, укрштање се врши под углом од 90 степени.

Напаја га генератор за хитне случајеве

Меки старт који обезбеђује фреквентни претварач омогућава смањење потребне снаге генератора. Пошто се са таквим стартом струја смањује за 4-6 пута, онда се снага генератора може смањити за сличан број пута. Али контактор и даље мора бити инсталиран између генератора и погона, контролисан преко релејног излаза фреквентног претварача. Ово штити фреквентни претварач од опасних пренапона.

Снабдевање трофазног претварача из једнофазне мреже

Трофазни фреквентни претварачи могу се напајати из једнофазне мреже, али њихова излазна струја не сме бити већа од 50% номиналне.

Уштедите енергију и новац

Уштеде долазе из неколико разлога, прво због раста косинус пхи на вредности од 0,98, тј. максимална снага се користи за обављање корисног посла, минимална се губи. Друго, коефицијент близак овом се добија у свим режимима рада мотора.

Без фреквентног претварача, асинхрони мотори са малим оптерећењем имају косинус пхи од 0,3-0,4. Треће, нема потребе за додатним механичким подешавањима (пригушивачи, гасови, вентили, кочнице итд.), све се ради електронски. Са таквим контролним уређајем уштеда може бити и до 50%.

Синхронизујте више уређаја

Захваљујући додатним улазима за управљање фреквентним претварачем, могуће је синхронизовати процесе транспортера или подесити односе промена у неким вредностима, у зависности од других.На пример, да брзина вретена машине зависи од брзине помака резача. Процес ће бити оптимизован јер како се оптерећење резача повећава, помак ће се смањити и обрнуто.

Заштита мреже од виших хармоника

За додатну заштиту, поред кратких оклопљених каблова, користе се линијске пригушнице и бајпас кондензатори. Гушапоред тога, ограничава ударну струју када је укључен.

Одабир праве класе заштите

Поуздано одвођење топлоте је неопходно за несметан рад фреквентног претварача. Ако се користе високе класе заштите, на пример ИП 54 и више, тешко је или скупо постићи такво расипање топлоте. Због тога је могуће користити посебан ормар са високим степеном заштите, где се могу уградити модули ниже класе и спровести општа вентилација и хлађење.

Паралелно повезивање електромотора на један фреквентни претварач

Да би се смањили трошкови, један фреквентни претварач се може користити за управљање више електромотора. Његову снагу треба одабрати са маргином од 10-15% укупне снаге свих електромотора. При томе је потребно минимизирати дужину каблова мотора и веома је пожељно уградити моторну пригушницу.

Већина фреквентних претварача не дозвољава искључивање мотора или повезивање преко контактора док фреквентни претварач ради. Ово се ради само преко команде за заустављање на уређају.

Подешавање функције контроле

Да би се постигле максималне перформансе електромотора, као што су: фактор снаге, ефикасност, капацитет преоптерећења, глаткоћа регулације, издржљивост, потребно је правилно изабрати однос између промене радне фреквенције и излазног напона фреквенције. претварач.

Функција промене напона зависи од карактера обртног момента оптерећења. При константном обртном моменту, напон статора мотора се мора контролисати пропорционално фреквенцији (скаларно управљање У / Ф = цонст). За вентилатор, на пример, други однос је У / Ф * Ф = конст. Ако повећамо фреквенцију за 2 пута, онда би напон требало да се повећа за 4 (векторска контрола). Постоје уређаји са сложенијим контролним функцијама.

Предности коришћења погона са променљивом брзином са фреквентним претварачем

Поред повећања ефикасности и уштеде енергије, такав електрични погон вам омогућава да добијете нове квалитете вожње. То се огледа у одбацивању додатних механичких уређаја који стварају губитке и смањују поузданост система: кочнице, амортизери, пригушнице, вентили, контролни вентили итд. Кочење се, на пример, може извршити реверзијом електромагнетног поља у статору мотора. Променом само функционалног односа између фреквенције и напона, добијамо другачији погон без промене било чега у механици.

Читање документације

Треба напоменути да иако су фреквентни претварачи слични једни другима и савладавши један, лако је носити се са другим, међутим, потребно је пажљиво прочитати документацију. Неки произвођачи намећу ограничења у коришћењу својих производа и ако се она прекрше, уклањају производ из гаранције.

Можда ће вас занимати: Варијабилни електрични погон као средство за уштеду енергије