Начини повећања тренутне фреквенције

Најпопуларнији метод повећања (или смањења) фреквенције струје данас је употреба фреквентног претварача. Претварачи фреквенције омогућавају да се од једнофазне или трофазне наизменичне струје индустријске фреквенције (50 или 60 Хз) добије струја потребне фреквенције, на пример од 1 до 800 Хз, за ​​напајање једнофазних или трофазних фазно-фазни мотори.

Уз електронске фреквентне претвараче, у циљу повећања тренутне фреквенције, користе се и електрични индукциони претварачи фреквенције, у којима, на пример, асинхрони мотор са намотаним ротором ради делимично у генераторском режиму. Постоје и умформери — генератори мотора, о којима ће такође бити речи у овом чланку.

Електронски фреквентни претварачи

Електронски фреквентни претварачи омогућавају вам да глатко контролишете брзину синхроних и асинхроних мотора због глатког повећања излазне фреквенције претварача на подешену вредност. Најједноставнији приступ је обезбеђен постављањем константне В/ф карактеристике, а напреднија решења користе векторско управљање.

Претварачи фреквенцијеобично укључују исправљач који претвара наизменичну струју снаге фреквенције у једносмерну струју; иза исправљача се налази инвертор у свом најједноставнијем облику, базиран на ПВМ-у, који конвертује константан напон у наизменичну струју оптерећења, а фреквенцију и амплитуду већ поставља корисник, а ови параметри се могу разликовати од мрежних параметара уређаја. унос горе или доле.

Излазни модул електронског фреквентног претварача је најчешће тиристорски или транзисторски мост који се састоји од четири или шест прекидача који формирају неопходну струју за напајање оптерећења, посебно електромотора. ЕМЦ филтер је додат на излаз да изглади шум у излазном напону.

Као што је горе поменуто, електронски фреквентни претварач користи тиристоре или транзисторе као прекидаче за свој рад. За управљање тастерима се користи микропроцесорски модул који служи као контролер и истовремено обавља низ дијагностичких и заштитних функција.

У међувремену, фреквентни претварачи су и даље две класе: директно спрегнути и ДЦ спрегнути. Приликом избора између ове две класе, одмеравају се предности и мане оба типа и утврђује се прикладност једне или друге за решавање хитног проблема.

Директна комуникација

Директно спрегнути претварачи се разликују по томе што користе контролисани исправљач, у којем групе тиристора узастопно, откључавајући, пребацују оптерећење, на пример, намотаје мотора, директно на мрежу напајања.

Као резултат, битови синусног таласа напона мреже се добијају на излазу, а еквивалентна излазна фреквенција (за мотор) постаје мања од мреже, унутар 60% од ње, односно од 0 до 36 Хз за 60 Хз улазни.

Такве карактеристике не дозвољавају промену параметара опреме у индустрији у широком опсегу, па је потражња за овим решењима мала. Поред тога, тиристори без закључавања је тешко контролисати, трошкови кола постају већи и на излазу је много буке, потребни су компензатори, а као резултат тога, димензије су велике, а ефикасност је ниска.

ДЦ прикључак

Много бољи у овом погледу су фреквентни претварачи са израженим једносмерним прикључком, где се прво наизменична струја мреже исправља, филтрира, а затим поново преко кола електронских прекидача претвара у наизменичну струју потребне фреквенције и амплитуде. Овде фреквенција може бити много већа. Наравно, двострука конверзија донекле смањује ефикасност, али параметри излазне фреквенције једноставно одговарају захтевима корисника.

За добијање чистог синусног таласа на намотајима мотора користи се инвертерско коло у коме се напон жељеног облика добија захваљујући модулација ширине импулса (ПВМ)… Електронски прекидачи овде су тиристори са закључавањем или ИГБТ транзистори.

Тиристори издржавају велике импулсне струје, у поређењу са транзисторима, због чега се све више прибегава тиристорским колима, како код претварача директне комуникације, тако и код претварача са међувезом једносмерне струје, ефикасност је до 98%.

Ради праведности, напомињемо да су електронски фреквентни претварачи за електроенергетску мрежу нелинеарно оптерећење и у њему генеришу више хармонике, што погоршава квалитет електричне енергије.

Мотор генератор (умформер)

Да би се електрична енергија претворила из једног облика у други, посебно да би се повећала фреквенција струје, без потребе да се прибегава електронским решењима, користе се такозвани умформери — моторни генератори. Такве машине функционишу као проводник електричне енергије, али заправо не постоји директна конверзија електричне енергије, као на пример у трансформатору или у електронском фреквентном претварачу, као таквом.

Овде су доступне следеће опције:

• једносмерна струја се може претворити у наизменичну са већим напоном и потребном фреквенцијом;

• једносмерна струја се може добити из наизменичне струје;

• директна механичка конверзија фреквенције са њеним повећањем или смањењем;

• добијање трофазне струје потребне фреквенције од једнофазне струје на фреквенцији мреже.

У свом канонском облику, мотор-генератор је електромотор чија је осовина директно повезана са генератором. На излазу генератора је уграђен стабилизациони уређај за побољшање фреквенцијских и амплитудних параметара произведене електричне енергије.

Код неких модела умформера, арматура садржи калемове и мотор и генератор који галвански изоловани, а чије су жице спојене на колектор и на излазне прстенове, респективно.

У другим верзијама постоје заједнички намотаји за обе струје, на пример, не постоји колектор са клизним прстеновима за претварање броја фаза, већ се једноставно праве славине од намотаја статора за сваку од излазних фаза.Дакле, индукциона машина претвара једнофазну струју у трофазну (у основи идентична са повећањем фреквенције).

Дакле, мотор-генератор вам омогућава да трансформишете врсту струје, напон, фреквенцију, број фаза. До 70-их година, претварачи овог типа су коришћени у војној опреми СССР-а, где су напајали, посебно, лампе. Монофазни и трофазни претварачи се напајају константним напоном од 27 волти, а на излазу је наизменични напон од 127 волти 50 херца једнофазни или 36 волти 400 херца трофазни.

Снага таквих трансформатора достиже 4,5 кВА. Сличне машине се користе у електричним локомотивама, где се једносмерни напон од 50 волти претвара у наизменични напон од 220 волти са фреквенцијом до 425 херца за напајање флуоресцентних сијалица и 127 волти 50 херца за напајање бријача за путнике. Прве рачунаре су често користили умформери за напајање.

Умформери се до данас могу наћи ту и тамо: у тролејбусима, трамвајима, у електричним возовима, где се уграђују за добијање ниског напона за напајање управљачких кола. Али сада су већ скоро потпуно истиснути полупроводничким решењима (тиристори и транзистори).

Мотор-генератор претварачи су драгоцени због низа предности. Прво, то је поуздана галванска изолација излазних и улазних струјних кола. Друго, излаз је најчистији синусни талас без изобличења, без шума. Уређај је веома једноставан у дизајну и стога је одржавање прилично сналажљиво.

Ово је једноставан начин да добијете трофазни напон. Инерција ротора изглађује тренутне скокове када се параметри оптерећења нагло промене.И наравно, овде је врло лако вратити струју.

Не без недостатака. Умформери имају покретне делове и стога је њихов ресурс ограничен. Маса, тежина, обиље материјала и, као резултат, висока цена. Бучан рад, вибрације. Потреба за честим подмазивањем лежајева, чишћење колектора, замена четкица. Ефикасност је унутар 70%.

Упркос недостацима, механички моторни генератори се и даље користе у електроенергетској индустрији за претварање великих снага. У будућности, моторни генератори могу помоћи у усклађивању мрежа од 60 и 50 Хз или обезбедити мреже са повећаним захтевима за квалитет енергије. Напајање намотаја ротора машине у овом случају могуће је из чврстог фреквентног претварача мале снаге.