Princip rada frekvencijskog pretvarača i kriteriji za njegov izbor za korisnika

Kratak opis namjene, principa rada i kriterija za izbor frekvencijskog pretvarača kao upravljačkog uređaja za asinkroni elektromotor.

Kavezni indukcijski motor danas je to najmasovniji i najpouzdaniji uređaj za upravljanje raznim strojevima i mehanizmima. Ali svaka medalja ima i naličje.

Dva glavna nedostatka asinkronog motora su nemogućnost jednostavnog kontrola brzine rotora, vrlo velika početna struja - pet, sedam puta veća od nazivne. Ako se koriste samo mehanički upravljački uređaji, ovi nedostaci dovode do velikih gubitaka energije i udarnih mehaničkih opterećenja. To ima izrazito negativan učinak na životni vijek opreme.

Pretvarać frekvencije

Kao rezultat istraživanja u ovom smjeru, rođena je nova klasa uređaja, koja omogućuje rješavanje ovih problema ne mehanički, već elektronički.

Pretvarać frekvencije s kontrolom širine impulsa (PE s PWM) smanjuje udarne struje za 4-5 puta. Omogućuje glatko pokretanje indukcijskog motora i upravlja pogonom prema zadanom omjeru napona i frekvencije.

Frekvencijski pretvarač omogućuje uštedu energije do 50%. Postaje moguće omogućiti povratnu vezu između susjednih uređaja, tj. samopodešavanje opreme za zadatak i mijenjanje uvjeta rada cijelog sustava.

Princip rada frekventnog pretvarača

PWM pretvarač frekvencije je pretvarač s dvostrukom pretvorbom… Mrežni napon 220 ili 380 V najprije se ispravlja pomoću ulaznog diodnog mosta, zatim se izglađuje i filtrira pomoću kondenzatora.

Ovo je prva faza transformacije. U drugoj fazi, od konstantnog napona, koristeći upravljačke mikro krugove i izlazni most IGBT sklopke, formira se PWM sekvenca s određenom frekvencijom i radnim ciklusom. Na izlazu pretvarača frekvencije izdaju se paketi pravokutnih impulsa, ali zbog induktiviteta namota statora asinkronog motora oni se integriraju i konačno pretvaraju u napon blizak sinusoidi.

Mehaničke karakteristike asinkronog elektromotora s frekvencijskom regulacijom brzine: a — shema spoja; b — karakteristike za opterećenje s konstantnim statičkim momentom otpora; c — karakteristike opterećenja ventilatora; d — karakteristike momenta statičkog opterećenja, obrnuto proporcionalne kutnoj brzini rotacije.

Tipični sklop za uključivanje pretvarača frekvencije Primjer spajanja energetskih vodova (kabela) u strujni krug pretvarača frekvencije

Kriteriji za odabir frekvencijskih pretvarača

Odabir značajki Svaki proizvođač nastoji steći konkurentsku prednost na tržištu. Prvo pravilo za povećanje prodaje je niska cijena. Stoga proizvođač nastoji uključiti samo potrebne funkcije u svoj proizvod. A ostalo se nudi kao opcija. Prije nego kupite frekvencijski pretvarač, odlučite koje su vam značajke potrebne. Vrijedno je odabrati uređaj koji ima većinu potrebnih funkcija u osnovnoj verziji.

Po metodi kontrole

Odmah odbacite pretvarače koji nisu prikladni u smislu snage, vrste izvedbe, kapaciteta preopterećenja itd. U skladu s vrstom upravljanja morate odlučiti što odabrati, skalarno ili vektorsko upravljanje.

Većina modernih frekvencijskih pretvarača implementira vektorsko upravljanje, ali su takvi frekvencijski pretvarači skuplji od skalarnih frekvencijskih pretvarača.

Vektorsko upravljanje omogućuje preciznije upravljanje smanjenjem statičke pogreške. Skalarni mod podržava samo konstantan omjer izlaznog napona i izlazne frekvencije, no za npr. ventilatore to je sasvim dovoljno.

Od svog početka vektorsko upravljanje postalo je iznimno popularna strategija upravljanja za asinkrone motore. Trenutačno većina frekvencijskih pretvarača implementira vektorsko upravljanje ili čak vektorsko upravljanje bez senzora (ovaj trend nalazimo u frekvencijskim pretvaračima koji izvorno implementiraju skalarno upravljanje i nemaju priključke za spajanje senzora brzine).

Osnovni princip vektorske regulacije sastoji se u odvojenoj neovisnoj regulaciji struje magnetiziranja motora i kvadraturne struje, kojoj je proporcionalan mehanički moment osovine. Struja magnetiziranja određuje vrijednost spoja nultog toka rotora i održava se konstantnom.

Kada se brzina stabilizira, zadana vrijednost kvadraturne struje generira se korištenjem zasebnog PI regulatora čiji je ulaz odstupanje između željene i izmjerene brzine motora. Stoga je kvadraturna struja uvijek postavljena na minimalnu razinu kako bi se osigurao dovoljan mehanički moment za održavanje postavljene brzine. Stoga vektorska kontrola ima visoku energetsku učinkovitost.

Kroz moć

Ako je snaga opreme približno ista, odaberite pretvarače iste tvrtke s kapacitetom prema snazi ​​maksimalnog opterećenja. To će osigurati zamjenjivost i pojednostaviti održavanje opreme. Preporučljivo je da se servis odabranog pretvarača frekvencije nalazi u vašem gradu.

Preko mrežnog napona

Uvijek odaberite pretvarač sa najširim mogućim rasponom napona, i prema gore i prema gore. Činjenica je da za lokalne mreže sama riječ standard može samo nasmijati kroz suze. Ako će niski napon najvjerojatnije uzrokovati zaustavljanje pretvarača frekvencije, tada povećani napon može uzrokovati eksploziju mrežnih elektrolitskih kondenzatora i kvar na ulazu uređaja.

Po rasponu podešavanja frekvencije

Gornja granica za regulaciju frekvencije je važna kada se koriste motori s visokim nazivnim radnim frekvencijama, kao što su brusilice (1000 Hz ili više).Provjerite odgovara li frekvencijski raspon vašim potrebama. Donja granica definira raspon upravljanja brzinom vožnje. Standard je 1:10. Ako trebate širi raspon, odaberite samo vektorsko upravljanje, pitajte proizvođača za parametre pogona. Čak ni navedena granica od 0 Hz ne jamči stabilan rad pogona.

Po broju upravljačkih ulaza

Za unos upravljačkih naredbi (start, stop, rikverc, stop, itd.) potrebni su diskretni ulazi. Analogni ulazi su potrebni za povratne signale (podešavanje i podešavanje pogona tijekom rada). Digitalni ulazi su potrebni za unos visokofrekventnih signala iz digitalnih senzora brzine i položaja (koderi). Broj ulaza nikada ne može biti prevelik, ali što je više ulaza, to je sustav složeniji i skuplji.

Po broju izlaznih signala

Diskretni izlazi se koriste za izlaz signala za različite događaje (alarm, pregrijavanje, ulazni napon iznad ili ispod razine, signal greške, itd.). Analogni izlazi se koriste za izgradnju složenih povratnih sustava. Preporuke za odabir slične su prethodnom odlomku.

Kontrolna sabirnica

Oprema kojom ćete upravljati frekvencijskim pretvaračem mora imati istu sabirnicu i broj ulaza/izlaza kao odabrani frekvencijski pretvarač. Ostavite malo prostora za ulaze i izlaze za buduće nadogradnje.

Pod garancijom

Jamstveni rok vam neizravno omogućuje procjenu pouzdanosti pretvarača frekvencije. Naravno, trebali biste odabrati pretvarač frekvencije s dugoročnim planom.Neki proizvođači posebno predviđaju slučajeve oštećenja koji nisu pokriveni jamstvom. Uvijek pažljivo pročitajte dokumentaciju i na internetu potražite recenzije modela opreme i proizvođača. To će vam pomoći da napravite pravi izbor. Ne štedite novac za kvalitetnu uslugu i obuku osoblja.

Frekvencijski pretvarač na postolju

Kapacitet preopterećenja

Kao prvu aproksimaciju, snagu frekvencijskog pretvarača treba odabrati 10-15% više od snage motora. Struja pretvarača treba biti veća od nazivne struje motora i malo veća od struje mogućih preopterećenja.

U opisu pojedinog mehanizma obično su naznačene struje preopterećenja i trajanje njihovog protoka. Pročitajte dokumentaciju! To će vas zabaviti i možda spriječiti oštećenje opreme u budućnosti. Ako pogon karakteriziraju i udarna (vršna) opterećenja (opterećenja 2-3 sekunde), tada je potrebno odabrati pretvarač za vršnu struju. Ponovno uzmite 10% marže.
Vidi također o ovoj temi: VLT AQUA Frekventni pretvarači pogona za pumpne jedinice