Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Vzhledem k tomu, že elektrický pohon je jedním z hlavních způsobů mechanizace výroby a domácích úkolů, je v některých případech nutné nastavit rychlost elektromotorů. V závislosti na typu a principu provozu se používají různá technická řešení. Jedním z nich je měnič kmitočtu. Co je to a kde je aplikován chastotnik, řekneme v tomto článku.Definice
Podle definice je měnič kmitočtu elektronický výkonový měnič pro změnu frekvence střídavého proudu. Ale v závislosti na konstrukci, jak úroveň napětí, tak počet fázových změn. Možná nechápete, proč je takové zařízení potřeba, ale pokusíme se o tom říct jednoduchými slovy.
Frekvence otáčení hřídele synchronních a asynchronních motorů (BP) závisí na frekvenci otáčení magnetického toku statoru a je určena vzorcem:
n = (60 * F / p) * (1-S),
kde n je počet otáček arteriálního hřídele, p je počet párů pólů, s je skluz, f je frekvence střídavého proudu (pro Ruskou federaci - 50 Hz).
Zjednodušeně řečeno, rychlost rotoru závisí na frekvenci a počtu párů pólů. Počet párů pólů je určen konstrukcí cívek statoru a frekvence proudu v síti je konstantní. Abychom tedy mohli regulovat rychlost, můžeme frekvenci regulovat pouze pomocí převodníků.
Zařízení
Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem jsme přeformulovali odpověď na otázku, co to je:
Měnič kmitočtu je elektronické zařízení pro změnu frekvence střídavého proudu, a tedy rychlosti rotoru asynchronního (a synchronního) elektrického stroje.
Symboly podle GOST 2.737-68 můžete vidět níže:
Nazývá se elektronický, protože je založen na obvodu založeném na polovodičových přepínačích. V závislosti na funkčních vlastnostech a typu řízení bude upraven jak elektrický obvod, tak provozní algoritmus.
Na následujícím obrázku je vidět, jak měnič kmitočtu funguje:
Princip činnosti měniče kmitočtu je následující:
- Síťové napětí se přivádí do usměrňovače 1 a stává se usměrněným pulzujícím.
- V bloku 2 jsou pulzace vyhlazeny a reaktivní složka je částečně kompenzována.
- Blok 3 je skupina výkonových spínačů řízených řídicím systémem (4) metodou pulzní šířkové modulace (PWM). Tato konstrukce vám umožní dostat se na výstup dvouúrovňového PWM nastavitelného napětí, které se po vyhlazení přiblíží k sinusovému pohledu. V drahých modelech bylo použito tříúrovňové schéma, kde se používá více klíčů. To vám umožní dosáhnout blíže k sinusoidální křivce. Jako polovodičové spínače mohou být použity tyristory, pole nebo IGBT tranzistory. Poslední dva typy jsou v poslední době nejžádanější a nejoblíbenější díky efektivitě, malým ztrátám a komfortu řízení.
- Pomocí PWM je jednoduchá slova tvořena požadovanou napěťovou hladinou - to je způsob, jakým je modulována sinusová vlna, střídavě přepínající páry klíčů tvořících lineární napětí.
Stručně jsme tedy popsali, jak pracuje frekvenční měnič pro elektromotor a co z něj skládá. Používá se jako sekundární zdroj energie a neřídí jednoduše tvar proudu napájecí sítě, ale mění jeho velikost a frekvenci podle specifikovaných parametrů.
Typy chastotnikov a rozsah
Kontrolní metody
Nastavení rychlosti lze provést různými způsoby, a to jak metodou nastavení požadované frekvence, tak metodou regulace. Metoda řízení frekvence je rozdělena do dvou typů:
- Se skalárním ovládáním.
- S vektorovým řízením.
Zařízení prvního typu regulují frekvenci podle dané funkce U / F, tj. Změny napětí spolu s frekvencí. Příklad této závislosti napětí na frekvenci je uveden níže.
Může se lišit a být naprogramován pro konkrétní zátěž, například u ventilátorů není lineární, ale podobá se větvi paraboly. Tento princip provozu udržuje magnetický tok v mezeře mezi rotorem a statorem téměř konstantní.
Charakteristickým rysem skalární kontroly je její prevalence a relativní snadnost implementace. Používá se nejčastěji pro čerpadla, ventilátory a kompresory. Takové chastotniki často používají, pokud chcete udržet stabilní tlak (nebo jiný parametr), to může být ponorná čerpadla pro studny, pokud vezmeme v úvahu domácí použití.
Při výrobě je rozsah použití široký, například nastavení tlaku ve stejném potrubí a výkon systémů automatického větrání. Rozsah nastavení je obvykle 1:10, v jednoduchém jazyce se může maximální rychlost od minima lišit 10krát. Vzhledem k implementačním vlastnostem algoritmů a obvodů jsou tato zařízení obvykle levnější, což je hlavní výhodou.
Nevýhody:
- Nepříliš přesné otáčky podpěry.
- Pomalejší odezva na změnu režimu.
- Nejčastěji není možné kontrolovat moment na hřídeli.
- Při zvýšení otáček nad jmenovitou hodnotu klesá moment na hřídeli motoru (tj. Při zvýšení frekvence nad 50 Hz).
Ten je způsoben tím, že výstupní napětí závisí na kmitočtu, při jmenovité frekvenci je napětí stejné jako u jedné sítě a nad „neví jak se zvednout“, na grafu vidíte sudou část diagramu po 50 Hz. Je třeba poznamenat, a závislost momentu na kmitočtu, spadá podle zákona 1 / f, na grafu níže je zobrazena červeně a závislost výkonu na frekvenci v modré barvě.
Frekvenční měniče s vektorovým řízením mají odlišný princip činnosti, zde ne pouze napětí odpovídá křivce U / f. Charakteristiky výstupního napětí se mění v závislosti na signálech ze senzorů, takže na hřídeli je zachován určitý moment. Ale proč potřebujeme takovou kontrolní metodu? Přesnější a rychlejší nastavení - charakteristické vlastnosti měniče kmitočtu s vektorovým řízením. To je důležité v takových mechanismech, kde je princip působení spojen s prudkou změnou zatížení a momentu výkonného orgánu.
Takové zatížení je typické pro soustružení a jiné typy strojů, včetně CNC. Přesnost regulace je až 1, 5%, rozsah nastavení je 1: 100, pro větší přesnost se snímači rychlosti atd., 0, 2% a 1: 10000.
Tam je názor na fórech, že dnes rozdíl v ceně mezi vektorovými a skalárními obchodníky s frekvencí je menší, než tomu bylo dříve (15-35% v závislosti na výrobci), a hlavní rozdíl je více firmwaru než obvodů. Všimněte si také, že většina vektorových modelů podporuje skalární řízení.
Výhody:
- větší stabilitu a přesnost;
- rychlejší odezva na změny zatížení a vysoký točivý moment při nízkých otáčkách;
- širší rozsah regulace.
Hlavní nevýhodou je, že je dražší než skalární.
V obou případech lze frekvenci nastavit ručně nebo pomocí senzorů, například snímače tlaku nebo průtokoměru (pokud jde o čerpadla), potenciometru nebo snímače.
U všech nebo téměř všech frekvenčních měničů je k dispozici funkce soft start pro motor, což usnadňuje startování motorů z nouzových generátorů s prakticky žádným rizikem přetížení.
Počet fází
Kromě způsobů reakce se chastotniki liší v počtu fází na vstupu a výstupu. Rozlišujte frekvenční měniče s jednofázovým a třífázovým vstupem.
Současně může být většina třífázových modelů napájena z jedné fáze, ale s takovou aplikací je jejich výkon snížen na 30-50%. To je způsobeno přípustným proudovým zatížením diod a jiných prvků výkonového obvodu. Jednofázové modely jsou k dispozici v rozsahu výkonu do 3 kW.
Je to důležité! Všimněte si, že s jednofázovým připojením s napětím na vstupu 220V bude k dispozici třífázový výstup při 220V a ne 380V. To znamená, že lineární výstup bude přesně 220V, aby byl stručný. V této souvislosti musí být společný motor s vinutím navrženým pro napětí 380 / 220V zapojen do trojúhelníku a na 127 / 220V - hvězda.
V síti můžete najít mnoho nabídek, jako je "frekvenční měnič 220 až 380" - ve většině případů, marketing, prodejci volání jakékoliv tři fáze "380V".
Pro získání skutečného napětí 380V z jedné fáze musíte buď použít jednofázový transformátor 220/380 (pokud je vstup měniče kmitočtu určen pro takové napětí), nebo použít specializovaný měnič kmitočtu s jednofázovým vstupem a výstupem 380V s třífázovým výstupem.
Samostatné a vzácnější typy frekvenčních měničů jsou jednofázové chastotniki s jednofázovým výstupem 220. Jsou určeny pro nastavení jednofázových motorů s rozběhem kondenzátoru. Příkladem takových zařízení jsou:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Schéma zapojení
Ve skutečnosti, aby bylo možné získat 3 fázový výstup z 380V měniče, musíte připojit 380V na 3-fázový vstup:
Připojení chastotnik do jedné fáze je podobné, s výjimkou připojení napájecích vodičů:
Jednofázový frekvenční měnič pro motor s kondenzátorem (čerpadlo nebo ventilátor s malým výkonem) je připojen podle následujícího schématu:
Jak jste mohli vidět na diagramech, kromě napájecích vodičů a vodičů k motoru má chastotnik i další terminály, senzory, tlačítka dálkového ovládání, sběrnice pro připojení k počítači (obvykle standard RS-485) a podobně. To umožňuje ovládat motor pomocí tenkých signálních vodičů, což umožňuje odstranit frekvenční měnič v elektrickém panelu.
Chastotniki jsou univerzální zařízení, jejichž účelem je nejen nastavení rychlosti, ale také ochrana motoru před nesprávnými provozními režimy a napájením, jakož i před přetížením. Kromě hlavní funkce realizují zařízení hladký rozběh pohonů, což snižuje opotřebení a zatížení zařízení. Princip činnosti a hloubka nastavení parametrů většiny měničů kmitočtu šetří energii při řízení čerpadel (dříve nebylo ovládání prováděno výkonem čerpadla, ale použitím ventilů) a dalšími zařízeními.
V tomto bodě ukončíme posuzování otázky. Doufáme, že po přečtení článku vám bude jasné, jaký je měnič kmitočtu a na co je. Doporučujeme vám zobrazit užitečné video na toto téma:
Jistě nevíte:
- Jak měřit frekvenci střídavého proudu
- Jak magnetický spouštěč
- Jak si vybrat chastotnik na sílu a proud