Какво е честотен преобразувател, как работи и за какво е предназначен

Тъй като електрическото задвижване е един от основните начини за механизиране на производството и битовите задачи, в някои случаи има нужда от регулиране на скоростта на електродвигателите. В зависимост от техния вид и принцип на работа се използват различни технически решения. Един от тях е честотен преобразувател. За какво е и къде се използва chastotnik, ще опишем в тази статия.

дефиниция

По дефиниция честотен преобразувател е електронен преобразувател на енергия за промяна на честотата на променлив ток. Но в зависимост от производителността, нивото на напрежението и броят на фазите се променят. Може да не ви е напълно ясно защо е необходимо такова устройство, но ще се опитаме да ви разкажем за това с прости думи.
Асинхронен електродвигател
Честотата на въртене на вала на синхронни и асинхронни двигатели (HELL) зависи от честотата на въртене на магнитния поток на статора и се определя по формулата:

n = (60 * F / p) * (1-S),

където n е броят на оборотите на вала на ПЕКЛО, p е броят на полюсите на полюсите, s е подхлъзване, f е честотата на променливия ток.

Най-просто казано, скоростта на ротора зависи от честотата и броя на двойките полюси. Броят на полюсите на полюсите се определя от дизайна на статорните бобини, а честотата на тока в мрежата е постоянна. Следователно, за да регулираме скоростта, можем да контролираме честотата само с помощта на преобразуватели.

приспособление

С оглед на гореизложеното преформулираме отговора на въпроса какво е:

Честотен преобразувател е електронно устройство за промяна на честотата на променлив ток и следователно скоростта на въртене на ротора на асинхронна (и синхронна) електрическа машина.

Графичен символ в съответствие с GOST 2.737-68 можете да видите по-долу:

UGO на честотния преобразувател в съответствие с GOST

Нарича се електронно, защото се основава на верига на полупроводникови превключватели. В зависимост от функционалните характеристики и типа на управление, схемата и алгоритъма на работа ще бъдат променени.

На схемата по-долу виждате как е подреден честотният преобразувател:

Блок-схема на честотния преобразувател
Принципът на работа на честотния преобразувател е следният:

  • Главното напрежение се подава към токоизправител 1 и става ректифициран пулсиращ.
  • В блок 2 пулсациите се изглаждат и реактивният компонент се компенсира частично.
  • Блок 3 е група превключватели на захранването, управлявани от система за управление (4), използваща модулация на импулсна ширина (PWM). Този дизайн ви позволява да получите напрежение на две нива, регулирано с ШИМ, което след изглаждане се приближава до синусоидална форма. В скъпите модели е използвана схема на три нива, където се използват повече клавиши. Тя ви позволява да постигнете по-близо до синусоидалната форма на вълната. Като полупроводникови превключватели могат да се използват тиристори, полеви ефект или IGBT транзистори. Напоследък последните два вида са най-търсени и популярни поради ефективността, малките загуби и лекотата на управление.
  • С помощта на ШИМ се формира необходимото ниво на напрежение с прости думи - така се модулира синусоида, като се редуват включвайки ключови двойки, формиращи линейно напрежение.

Така че накратко описахме как работи честотният преобразувател за електромотор и от какво се състои. Той се използва като вторичен източник на енергия и не само контролира формата на текущата захранваща мрежа, но преобразува нейната стойност и честота в съответствие с определените параметри.

Видове chastotniks и обхват

Методи за управление

Регулирането на скоростта може да се извърши по различни начини, както чрез метода за настройка на необходимата честота, така и чрез метода на регулиране. Chastotniki според метода на контрол са разделени на два вида:

  1. Със скаларен контрол.
  2. С векторно управление.

Устройствата от първия тип регулират честотата според дадена U / F функция, тоест напрежението се променя заедно с честотата. Пример за такава зависимост на напрежението от честотата може да се наблюдава по-долу.

Тя може да бъде различна и да се програмира за конкретно натоварване, например при вентилаторите тя не е линейна, а наподобява клон на парабола. Този принцип на работа поддържа магнитния поток в пролуката между ротора и статора почти постоянен.
Скаларна функция за управление
Характеристика на скаларния контрол е неговото разпространение и относителна лекота на изпълнение. Използва се най-често за помпи, вентилатори и компресори. Такива chastotniks често се използват, ако е необходимо да се поддържа стабилно налягане (или друг параметър), това може да бъде потопяеми помпи за кладенци, ако вземем предвид битовата употреба.
Електродвигатели в помпеното помещение
При производството обхватът е широк, например контрол на налягането в същите тръбопроводи и работата на автоматичните вентилационни системи. Диапазонът на управление обикновено е 1:10, най-просто казано, максималната скорост от минималната може да се различава 10 пъти. Поради особеностите на прилагането на алгоритми и схеми, такива устройства обикновено са по-евтини, което е основното предимство.
Преобразуватели на променливи честоти
недостатъци:

  • Не твърде прецизна поддръжка на оборотите.
  • По-бавен отговор на промяната на режима.
  • Най-често няма начин да се контролира момента на вала.
  • С увеличаване на скоростта над номиналната, моментът на вала на двигателя спада (тоест когато вдигнем честотата над номиналната 50 Hz).

Последното се дължи на факта, че напрежението на изхода зависи от честотата, при номиналната честота напрежението е равно на мрежовото напрежение, а chastotnik не знае как да го повиши по-високо, на графиката бихте могли да видите равномерна част от участъка след 50 Hz. Трябва да се отбележи, че зависимостта на момента от честотата, тя спада според закона 1 / f, е показана с червено на графиката по-долу, а зависимостта на мощността от честотата е синя.
Зависимостта на мощността и въртящия момент на вала на двигателя от честотата
Векторните управлявани честотни преобразуватели имат различен принцип на работа, тук не е само напрежението, което съответства на U / f кривата. Характеристиките на изходното напрежение варират в съответствие със сигналите от сензорите, така че на вала да се поддържа определен момент. Но защо се нуждаем от такъв метод на контрол? По-прецизната и по-бърза настройка са отличителните белези на честотен преобразувател с контролиран вектор. Това е важно при такива механизми, когато принципът на действие е свързан с рязка промяна в натоварването и въртящия момент върху изпълнителния орган.
Векторна диаграма
Такъв товар е типичен за струговане и други видове машини, включително CNC. Точността на регулиране е до 1,5%, диапазонът на регулиране е 1: 100, за по-голяма точност със сензори за скорост и др. - съответно 0,2% и 1: 10000.

По форумите има мнение, че днес разликата в цените между векторните и скаларните chastotniks е по-малка, отколкото беше преди (15-35% в зависимост от производителя), а основната разлика е повече фърмуер от верига. Също така имайте предвид, че повечето векторни модели също поддържат скаларен контрол.

предимства:

  • по-голяма стабилност и точност;
  • по-бърза реакция на промените в натоварването и висок въртящ момент при ниска скорост;
  • по-широк обхват на регулиране.

Основният недостатък е, че струва повече от скаларните.

И в двата случая честотата може да бъде зададена ръчно или чрез сензори, например, сензор за налягане или разходомер (ако говорим за помпи), потенциометър или енкодер.

Всички или почти всички честотни преобразуватели имат функция за мек старт, което улеснява стартирането на двигателите от аварийните генератори, като почти няма риск от претоварване.

Брой фази

В допълнение към методите за реакция, chastotniks се различават по броя на фазите на входа и изхода. Затова разграничете честотните преобразуватели с еднофазен и трифазен вход.

В същото време повечето трифазни модели могат да бъдат захранвани от една фаза, но с това приложение тяхната мощност намалява до 30-50%. Това се дължи на допустимото натоварване на тока върху диоди и други елементи на силовата верига. Еднофазните модели се предлагат в обхвата на мощността до 3 кВт.

Важно! Обърнете внимание, че при еднофазна връзка с напрежение 220V вход ще има изход от 3 фази от 220V, а не от 380V. Тоест, линейният изход ще бъде точно 220V, накратко. В тази връзка обикновените двигатели с намотки, проектирани за напрежение 380 / 220V, трябва да бъдат свързани в триъгълник, а тези на 127 / 220V - в звезда.

В мрежата можете да намерите много оферти като „честотен преобразувател 220 до 380“ - това в повечето случаи е маркетинг, продавачите наричат ​​всякакви три фази „380V“.

За да получите истински 380V от една фаза, трябва или да използвате еднофазен трансформатор 220/380 (ако входът на честотния преобразувател е проектиран за такова напрежение), или да използвате специализиран честотен преобразувател с еднофазен вход и 380V трифазен изход.
Миниатюрен преобразувател за помпа
Отделен и по-рядък тип честотни преобразуватели са еднофазни инвертори с еднофазен изход 220. Те са предназначени за регулиране на еднофазни двигатели с пускане на кондензатора. Пример за такива устройства са:

  • ERMAN ER-G-220-01
  • INNOVERT IDD

Схема на свързване

В действителност, за да получите 3-фазен изход от 380V честотен преобразувател, трябва да свържете 380V трифазен вход:
Схема на свързване на 3-фазен честотен преобразувател към 3ph двигател
Свързването на chastotnik към една фаза е подобно, с изключение на свързването на захранващите проводници:
Схема на свързване на 1-фазен chastotnik към 3-фазен двигател
Еднофазен честотен преобразувател за мотор с кондензатор (помпа или вентилатор с ниска мощност) е свързан, както следва:
Схема на свързване на 1-фазов честотен преобразувател към кондензатор
Както можете да видите на диаграмите, в допълнение към захранващите проводници и проводници към двигателя, честотният преобразувател има други терминали, сензори, бутони на панела за дистанционно управление, шини за свързване към компютър (обикновено стандартът RS-485) и т.н., са свързани към тях. Това дава възможност за управление на двигателя чрез тънки сигнални проводници, което ви позволява да премахнете честотния преобразувател в електрически панел.
Клеми за преобразувател на честотата за свързване на датчици, мощност и мотор

Chastotniki са универсални устройства, чиято цел е не само регулиране на скоростта, но и защита на електродвигателя от неправилни режими на работа и захранване, както и претоварване. В допълнение към основната функция, устройствата реализират плавно стартиране на задвижванията, което намалява износването на оборудването и мощностните натоварвания. Принципът на работа и дълбочината на настройките на параметрите на повечето честотни преобразуватели ви позволява да пестите електроенергия при контролиране на помпите (преди това контролът се извършваше не поради работата на помпата, а с помощта на клапани) и друго оборудване.

С това приключваме разглеждането на въпроса. Надяваме се, че след като прочетете статията, ще разберете какво е честотен преобразувател и защо е необходим. Накрая препоръчваме да гледате полезно видео по темата:

Със сигурност не знаете:

(3 гласа)
Зареждането ...

Добавете коментар

Задължителните полета са маркирани *