Принцип рада фреквентног претварача и критеријуми за његов избор за корисника

Кратак опис намене, принципа рада и критеријума за избор фреквентног претварача као управљачког уређаја за асинхрони електромотор.

Индукциони мотор са веверичним кавезом данас је најмасовнији и најпоузданији уређај за управљање разним машинама и механизмима. Али свака медаља има и другу страну.

Два главна недостатка индукционог мотора су немогућност једноставног контрола брзине ротора, веома велика стартна струја — пет, седам пута већа од номиналне. Ако се користе само механички контролни уређаји, ови недостаци доводе до великих губитака енергије и ударних механичких оптерећења. Ово има изузетно негативан утицај на животни век опреме.

Конвертер фреквенције

Као резултат истраживања у овом правцу, рођена је нова класа уређаја, која омогућава решавање ових проблема не механички, већ електронски.

Конвертер фреквенције са контролом ширине импулса (ПЕ са ПВМ) смањује ударне струје за 4-5 пута. Омогућава несметан старт индукционог мотора и контролише погон према датом односу напон/фреквенција.

Фреквентни претварач обезбеђује уштеду енергије до 50%. Постаје могуће дозволити повратне информације између суседних уређаја, тј. самоподешавајућа опрема за задатак и мењање услова рада целог система.

Принцип рада фреквентног претварача

ПВМ претварач фреквенције је претварач двоструке конверзије… Прво се мрежни напон 220 или 380 В исправља преко улазног диодног моста, затим се изравнава и филтрира помоћу кондензатора.

Ово је прва фаза трансформације. У другој фази, од константног напона, користећи управљачка микрокола и излазни мост ИГБТ прекидачи, формира се ПВМ секвенца са одређеном фреквенцијом и радним циклусом. На излазу фреквентног претварача издају се пакети правоугаоних импулса, али се због индуктивности намотаја статора индукционог мотора интегришу и на крају претварају у напон близак синусоиди.

Механичке карактеристике асинхроног електромотора са фреквентном регулацијом брзине: а — шема везе; б — карактеристике за оптерећење са константним статичким моментом отпора; ц — карактеристике оптерећења вентилатора; д — карактеристике статичког момента оптерећења, обрнуто пропорционалне угаоној брзини ротације.

Типично коло за укључивање фреквентног претварача Пример повезивања енергетских водова (каблова) у колу фреквентног претварача

Критеријуми за избор фреквентних претварача

Избор карактеристика Сваки произвођач покушава да стекне конкурентску предност на тржишту. Прво правило за повећање продаје је ниска цена. Због тога произвођач настоји да у свој производ укључи само неопходне функције. А остало се нуди као опције. Пре него што купите фреквентни претварач, одлучите које функције су вам потребне. Вреди изабрати уређај који има већину потребних функција у основној верзији.

Методом контроле

Одмах одбаците оне претвараче који нису погодни у смислу снаге, врсте перформанси, капацитета преоптерећења итд. У зависности од врсте менаџмента морате одлучити шта ћете изабрати, скаларно или векторско управљање.

Већина савремених фреквентних претварача имплементира векторско управљање, али такви претварачи фреквенције су скупљи од скаларних претварача фреквенције.

Векторско управљање омогућава прецизније управљање смањењем статичке грешке. Скаларни режим подржава само константан однос између излазног напона и излазне фреквенције, али за вентилаторе, на пример, ово је сасвим довољно.

Од свог почетка, векторско управљање је постало изузетно популарна стратегија управљања индукционим моторима. Тренутно, већина фреквентних претварача имплементира векторску контролу или чак векторску контролу без сензора (овај тренд се налази код фреквентних претварача који првобитно имплементирају скаларну контролу и немају терминале за повезивање сензора брзине).

Основни принцип векторског управљања састоји се у одвојеној независној регулацији струје магнетизирања мотора и квадратурне струје, којој је пропорционалан механички момент осовине. Струја магнетизирања одређује вредност везе нултог флукса ротора и одржава се константном.

Када се брзина стабилизује, задана вредност квадратурне струје се генерише помоћу посебног ПИ контролера чији је улаз разлика између жељене и измерене брзине мотора. Дакле, квадратурна струја је увек постављена на минимални ниво како би се обезбедио довољан механички обртни момент за одржавање подешене брзине. Стога векторско управљање има високу енергетску ефикасност.

Преко моћи

Ако је снага опреме приближно иста, онда изаберите претвараче исте компаније са капацитетом према снази максималног оптерећења. Ово ће обезбедити заменљивост и поједноставити одржавање опреме. Препоручује се да се сервисни центар изабраног фреквентног претварача налази у вашем граду.

Преко мрежног напона

Увек бирајте претварач са најширим могућим опсегом напона, и доњи и већи. Чињеница је да за локалне мреже сама реч стандард може да изазове само смех кроз сузе. Ако ће низак напон највероватније довести до заустављања претварача фреквенције, онда повећани напон може изазвати експлозију мрежних електролитичких кондензатора и квар на улазу уређаја.

По опсегу подешавања фреквенције

Горња граница за регулацију фреквенције је важна када се користе мотори са високим називним радним фреквенцијама, као што су брусилице (1000 Хз или више).Уверите се да фреквентни опсег одговара вашим потребама. Доња граница дефинише опсег контроле брзине вожње. Стандард је 1:10. Ако вам је потребан шири опсег, изаберите само векторску контролу, питајте произвођача за параметре погона. Чак и наведено ограничење од 0 Хз не гарантује стабилан рад драјва.

По броју контролних улаза

За унос контролних команди (старт, стоп, уназад, стоп, итд.) потребни су дискретни улази. За повратне сигнале (подешавање и подешавање погона током рада) потребни су аналогни улази. Дигитални улази су потребни за унос високофреквентних сигнала са дигиталних сензора брзине и положаја (енкодери). Број улаза никада не може бити превелик, али што је више улаза, то се систем може изградити сложенији и скупљи.

По броју излазних сигнала

Дискретни излази се користе за излазне сигнале за различите догађаје (аларм, прегревање, улазни напон изнад или испод нивоа, сигнал грешке, итд.). Аналогни излази се користе за изградњу сложених система повратних информација. Препоруке за избор су сличне претходном параграфу.

Контролна магистрала

Опрема којом ћете контролисати фреквентни претварач мора имати исту магистралу и број улаза/излаза као изабрани фреквентни претварач. Оставите мало простора за улазе и излазе за будуће надоградње.

Под гаранцијом

Гарантни период индиректно вам омогућава да процените поузданост фреквентног претварача. Наравно, требало би да изаберете фреквентни претварач са дугорочним планом.Неки произвођачи посебно предвиђају случајеве оштећења који нису покривени гаранцијом. Увек пажљиво прочитајте документацију и потражите на мрежи рецензије модела опреме и произвођача. Ово ће вам помоћи да направите прави избор. Не штедите новац за квалитетну услугу и обуку особља.

Фреквентни претварач на постољу

Капацитет преоптерећења

Као прву апроксимацију, снагу фреквентног претварача треба изабрати 10-15% више од снаге мотора. Струја претварача треба да буде већа од називне струје мотора и нешто већа од струје могућих преоптерећења.

У опису одређеног механизма обично су назначене струје преоптерећења и трајање њиховог тока. Прочитајте документацију! Ово ће вас забавити и можда спречити оштећење опреме у будућности. Ако погон карактеришу и ударна (вршна) оптерећења (оптерећења 2-3 секунде), онда је потребно изабрати претварач за вршну струју. Поново узмите 10% марже.
Погледајте и на ову тему: ВЛТ АКУА Дриве фреквентни претварачи за пумпне јединице