Frekvenční měnič: popis a recenze

Regulace kmitočtu umožňuje pomocí speciálního převodníku pružně měnit provozní režimy motoru: aby bylo spuštění, zastavení, zrychlení, brzdění změnou rychlosti otáčení.

Změna frekvence napájecího napětí vede ke změně úhlové rychlosti statorového magnetického pole. Když frekvence klesá, otáčky motoru klesají a klouzání se zvyšuje.

Princip činnosti frekvenčního měniče

Hlavní nevýhodou je složitost asynchronních motorů regulace rychlosti běžnými metodami: měnící se napájecí napětí a zavedení dalších vinutí v plošných odporů. Dokonalější je frekvenční měnič elektromotoru. Doposud byly převodníky drahé, ale vznik IGBT tranzistorů a mikroprocesorových řídicích systémů umožňoval zahraničním výrobcům vytvářet cenově dostupné zařízení. Nejdokonalejší jsou nyní statické frekvenční měniče.

Úhlová rychlost magnetické pole statoru omega-₀ se mění v poměru k frekvenci ƒ₁ podle vzorce:

omega-₀ = 2pi- × ƒ₁/ p,

kde p je počet dvojic pólů.

Metoda zajišťuje plynulou regulaci rychlosti. Současně se rychlost skluzu motoru nezvyšuje.

Pro dosažení vysokých parametrů výkonu motoru - ÚČINNOST, účiník a schopnost přetížení společně s frekvencí mění napájecí napětí pro určité závislosti:

• konstantní zatěžovací moment - U₁/ ƒ₁= const;
• fanatický charakter okamžiku načítání - U₁/ ƒ₁²= const;
• zátěžový moment nepřímo úměrný rychlosti - U₁/ radic- ƒ₁ = const.

Tyto funkce jsou realizovány pomocí převodníku, který současně mění frekvenci a napětí na statoru motoru. Elektřina je ušetřena regulací pomocí potřebného technologického parametru: tlak čerpadla, výstup ventilátoru, rychlost posuvu stroje apod. Parametry se mění plynule.

Metody řízení frekvence asynchronních a synchronních elektromotorů

U frekvenčně řízeného pohonu založeného na asynchronních motorech s rotorem veverkového klece se používají dvě kontrolní metody: skalární a vektorové. V prvním případě se současně mění amplituda a frekvence napájecího napětí.

To je nezbytné k udržení výkonu motoru, nejčastěji - konstantní poměr jeho maximálního točivého momentu k momentu odporu na hřídeli. Výsledkem je, že účinnost a účiník zůstávají konstantní v celém rozsahu otáčení.

Vektorová regulace je současná změna amplitudy a fáze proudu na statoru.

Frekvenční měnič synchrónního motoru pracuje pouze pro malé zátěže, jejichž růst je vyšší než povolené hodnoty, může docházet k narušení synchronizace.

Výhody frekvenčního měniče

Kontrola frekvence má celou řadu výhod oproti jiným metodám.

1. Automatizace motoru a výrobních procesů.
2. Hladký start, eliminuje typické chyby, ke kterým dochází při zrychlení motoru. Zvyšte spolehlivost frekvence pohonu a zařízení díky snížené přetížení.
3. Zlepšení hospodárnosti a výkonu jednotky jako celku.
4. Vytvoření konstantní rychlosti motoru bez ohledu na povahu zatížení, což je důležité pro přechodné procesy. Použití zpětné vazby umožňuje udržovat konstantní otáčky motoru při různých poruchách, zejména při proměnlivém zatížení.
5. Převodníky jsou snadno integrovány do stávajících technických systémů bez významných změn a odstavení technologických procesů. Rozsah kapacit je velký, ale jejich zvýšení cen výrazně vzrostou.
6. Schopnost upustit od variátorů, reduktorů, induktorů a dalších ovládacích zařízení nebo rozšířit jejich rozsah aplikací. To poskytuje významné úspory energie.
7. Odstranění škodlivého účinku přechodných procesů na technologických zařízeních, jako je např hydraulický šok nebo zvýšený tlak kapaliny v potrubí se sníženou spotřebou v noci.

Nevýhody

Stejně jako všechny střídače jsou frekvence zdrojem rušení. Musí instalovat filtry.

Cena značek je vysoká. Zvyšuje se významně při zvýšení výkonu přístroje.

Kontrola frekvence při přepravě kapalin

Na místech, kde se čerpá voda a další kapaliny, se regulace průtoku provádí většinou s ventily a ventily. V současné době je slibným směrem použití frekvenčního měniče čerpadla nebo ventilátoru pohánějícího jejich lopatky.

Použití frekvenčního měniče jako alternativy k škrticím klapce poskytuje úsporný efekt až 75%. Ventil, který omezuje tok kapaliny, neprovádí užitečnou práci. Současně se zvyšují ztráty energie a látek při přepravě.

Frekvenční měnič umožňuje uživateli udržovat konstantní tlak při změně průtoku kapaliny. Tlakový senzor přijímá signál k měniči, který mění otáčky motoru a tím reguluje jeho rychlost, přičemž udržuje stanovený průtok.

Řízení čerpacích jednotek se provádí změnou jejich produktivity. Spotřeba energie na čerpadle je v závislosti na výstupu nebo rychlosti kola. Pokud se rychlost sníží dvakrát, výstup čerpadla klesne 8krát. Dostupnost denního plánu spotřeby vody nám umožňuje zjistit úspory energie za toto období, pokud řídíme frekvenční měnič. Díky tomu je možné automatizovat čerpací stanici a tím optimalizovat tlak vody v sítích.

Provoz ventilačních a klimatizačních systémů

Maximální průtok vzduchu ve ventilačních systémech není vždy nutný. Provozní podmínky mohou vyžadovat zhoršení výkonu. Tradičně se škrcení používá, když otáčky kola zůstávají konstantní. Je výhodnější měnit průtok vzduchu vzhledem k frekvenčním řízený pohon při změně sezónní a povětrnostní podmínky, teplo, vlhkost, páry a škodlivé plyny.

Úspory elektřiny ve vzduchotechnických a klimatizačních systémech nejsou dosaženy nižší než u čerpacích stanic, jelikož spotřeba energie při otáčení hřídele je závislá na otáčkách.

Zařízení frekvenčního měniče

Moderní frekvenční měnič je uspořádán podle schématu dvojitého měniče. Skládá se z usměrňovače a pulzního střídače s řídicím systémem.

Po signálu vyhlazené napětí rektifikace se filtruje a přivádí do invertoru se šesti polovodičových spínačů, přičemž každý z nich připojen k vinutí statoru indukčního motoru. Jednotka převede rektifikovaný signál na třífázovou požadovanou frekvenci a amplitudu. Napájecí tranzistory IGBT na výstupních stupních mají vysokou spínací frekvenci a poskytují jasný obdélníkový signál bez zkreslení. Vzhledem k filtračním vlastnostem vinutí motoru zůstává tvar proudové křivky při jejich výstupu sinusový.

Metody pro nastavení amplitudy signálu

Výstupní napětí je regulováno dvěma způsoby:

1. Amplituda - změna hodnoty napětí.
2. Pulzní šířková modulace je metoda konverze pulsního signálu, při kterém se jeho trvání mění a frekvence zůstává nezměněna. Zde výkon závisí na šířce impulsu.

Druhá metoda se nejčastěji používá v souvislosti s vývojem mikroprocesorové technologie. Moderní střídače jsou vyráběny na základě uzamykatelných GTO tyristorů nebo IGBT tranzistorů.

Možnosti a aplikace konvertorů

Frekvenční měnič má mnoho možností.

1. Frekvenční regulace třífázového napájecího napětí od nuly do 400 Hz.
2. Zrychlení nebo brzdění motoru z 0,01 s. až 50 minut. podle daného zákona z času (obvykle lineární). Při přetaktování je možné nejen snížit, ale také zvýšit až o 150% dynamických a počátečních momentů.
3. Obraťte motor se zadanými režimy brzdění a zrychlení na požadovanou rychlost v opačném směru.
4. Konvertory používají konfigurovatelnou elektronickou ochranu proti zkratu, přetížením, únikům zemin a přerušením vedení motoru.
5. Digitální zobrazení měničů zobrazují údaje o jejich parametrech: frekvenci, napětí, rychlost, proud atd.
6. U měničů jsou charakteristiky voltového kmitočtu nastaveny v závislosti na tom, jaké zatížení je pro motory požadováno. Funkce řídicích systémů založených na nich jsou zajištěny vestavěnými regulátory.
7. U nízkých frekvencí je důležité použít vektorové řízení, které umožňuje pracovat s celým momentem motoru, udržovat konstantní otáčky s měnícími se zatíženími, sledovat točivý moment na hřídeli. Frekvenčně řízený pohon funguje správně po správném zadání údajů motoru a po úspěšném testu. Výrobky společností HYUNDAI, Sanyu a dalších jsou známé.

Oblasti použití převodníků jsou následující:

• čerpadla v horké a studené vodě a systémy zásobování teplem;
• Čerpadla kalu, písku a buničiny z koncentračních rostlin;
• dopravní systémy: dopravníky, válečkové stoly a jiné prostředky;
• míchačky, mlýny, drtiče, extrudery, dávkovače, podavače;
• centrifugy;
• výtahy;
• hutní vybavení;
• vrtací zařízení;
• elektrické pohony obráběcích strojů;
• rypadlo a jeřábové vybavení, manipulační mechanismy.

Výrobci frekvenčních měničů, recenze

Tuzemský výrobce již začal vyrábět výrobky, které jsou pro uživatele vhodné z hlediska kvality a ceny. Výhodou je schopnost rychle získat správný stroj, stejně jako detailní poradenství při přizpůsobení.

Společnost "Efektivní systémy" vyrábí sériové výrobky a experimentální šarže zařízení. Výrobky se používají pro domácí použití, v malých podnicích av průmyslu. Výrobce "Vesper" vyrábí sedm sérií konvertorů, mezi nimiž jsou multifunkční, vhodné pro většinu průmyslových mechanismů.

Vedoucím výrobcem chastotniki je dánská společnost Danfoss. Její výrobky se používají ve větrání, klimatizaci, zásobování vodou a vytápění. Finská firma Vacon, která je součástí dánské společnosti, vyrábí modulární konstrukce, z nichž je možné sestavit potřebná zařízení bez zbytečných detailů, což šetří součásti. Transformátory mezinárodního koncernu ABB, používané v průmyslu i v každodenním životě, jsou také známé.

Podle recenzí mohou být levné domácí převodníky použity k řešení jednoduchých typických úkolů a pro složité úkoly je potřeba značku s mnohem více nastavení.

Závěr

Frekvence pohon ovládá motor změnou frekvence a amplitudy napájecího napětí, a tím ji chrání před chybami: přetížení, zkratu, kontinuitu napájení. Podobné elektrické pohony provádět tři hlavní funkce spojené s akcelerací, brzdou a otáčkami motoru. To umožňuje zvýšit účinnost zařízení v mnoha oblastech technologie.