Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Pretože elektrický pohon je jedným z hlavných spôsobov mechanizácie výroby a domácich úloh, v niektorých prípadoch je potrebné nastaviť rýchlosť elektromotorov. V závislosti od typu a princípu prevádzky sa používajú rôzne technické riešenia. Jedným z nich je frekvenčný menič. Čo to je a kde sa používa chastotnik, povieme v tomto článku.definícia
Podľa definície je menič frekvencie elektronický menič výkonu na zmenu frekvencie striedavého prúdu. Ale v závislosti na konštrukcii, ako napätie úroveň a počet fáz zmeny. Možno nechápete, prečo je takéto zariadenie potrebné, ale pokúsime sa o tom povedať jednoduchými slovami.
Frekvencia otáčania hriadeľa synchrónnych a asynchrónnych motorov (BP) závisí od frekvencie otáčania magnetického toku statora a je určená vzorcom:
n = (60 * F / p) * (1-S),
kde n je počet otáčok arteriálneho hriadeľa, p je počet párov pólov, s je sklz, f je frekvencia striedavého prúdu (pre Ruskú federáciu - 50 Hz).
Jednoducho povedané, rýchlosť rotora závisí od frekvencie a počtu párov pólov. Počet párov pólov je určený konštrukciou cievok statora a frekvencia prúdu v sieti je konštantná. Preto, aby sme regulovali rýchlosť, môžeme frekvenciu regulovať len pomocou prevodníkov.
zariadenie
Vzhľadom na uvedené skutočnosti sme preformulovali odpoveď na otázku, čo to je:
Menič frekvencie je elektronické zariadenie na zmenu frekvencie striedavého prúdu, a teda rýchlosti rotora asynchrónneho (a synchrónneho) elektrického stroja.
Symboly podľa GOST 2.737-68 môžete vidieť nižšie:
Nazýva sa elektronický, pretože je založený na obvode na báze polovodičových prepínačov. V závislosti od funkčných vlastností a typu ovládania sa bude meniť elektrický obvod aj prevádzkový algoritmus.
V nižšie uvedenom diagrame môžete vidieť, ako pracuje frekvenčný menič:
Princíp činnosti frekvenčného meniča je nasledovný:
- Sieťové napätie sa privádza do usmerňovača 1 a stáva sa usmerneným pulzujúcim.
- V bloku 2 sa pulzácie vyhladia a reaktívna zložka sa čiastočne kompenzuje.
- Blok 3 je skupina výkonových prepínačov riadených riadiacim systémom (4) pomocou metódy pulzne šírkovej modulácie (PWM). Táto konštrukcia umožňuje dosiahnuť na výstupe dvojúrovňového PWM nastaviteľného napätia, ktoré sa po vyhladení priblíži k sínusovému pohľadu. V drahých modeloch sa používa trojúrovňová schéma, kde sa používa viac kľúčov. To vám umožní dosiahnuť bližšie k sínusovým vlnovým priebehom. Ako polovodičové spínače je možné použiť tyristory, tranzistory IGBT. Posledné dva typy sú v poslednej dobe najžiadanejšie a najobľúbenejšie z dôvodu efektívnosti, malých strát a pohodlia riadenia.
- Pomocou PWM sa jednoduchým slovom vytvorí požadovaná úroveň napätia - takto sa moduluje sínusová vlna, striedavo prepínajú páry kľúčov, čím sa vytvára lineárne napätie.
Tak sme stručne opísali, ako pracuje frekvenčný menič pre elektromotor a čo ho tvorí. Používa sa ako sekundárny zdroj energie a neriadi jednoducho tvar prúdu napájacej siete, ale mení svoju veľkosť a frekvenciu podľa špecifikovaných parametrov.
Typy chastotnikov a rozsah
Kontrolné metódy
Nastavenie rýchlosti je možné vykonať rôznymi spôsobmi, a to spôsobom nastavenia požadovanej frekvencie, ako aj spôsobom regulácie. Metóda riadenia frekvencie je rozdelená do dvoch typov:
- So skalárnym ovládaním.
- S vektorovým riadením.
Zariadenia prvého typu regulujú frekvenciu podľa danej funkcie U / F, tj zmeny napätia spolu s frekvenciou. Príklad tejto závislosti napätia na frekvencii je možné vidieť nižšie.
Môže sa líšiť a naprogramovať pre špecifické zaťaženie, napríklad na ventilátoroch nie je lineárny, ale podobá sa vetve paraboly. Tento princíp činnosti udržiava magnetický tok v medzere medzi rotorom a statorom takmer konštantný.
Charakteristickým znakom skalárnej kontroly je jej prevalencia a relatívna jednoduchosť implementácie. Používa sa najčastejšie pre čerpadlá, ventilátory a kompresory. Takéto chastotniki často používajú, ak chcete udržať stabilný tlak (alebo iný parameter), to môže byť ponorné čerpadlá pre studne, ak vezmeme do úvahy domáce použitie.
Pri výrobe je rozsah použitia široký, napríklad nastavenie tlaku v rovnakých potrubiach a výkon systémov automatického vetrania. Rozsah nastavenia je zvyčajne 1:10, v jednoduchom jazyku sa maximálna rýchlosť od minima môže líšiť 10-krát. Vzhľadom na implementačné vlastnosti algoritmov a obvodov sú takéto zariadenia zvyčajne lacnejšie, čo je hlavnou výhodou.
nevýhody:
- Nie príliš presné otáčky podpery.
- Pomalšia odozva na zmenu režimu.
- Najčastejšie nie je možné kontrolovať moment na hriadeli.
- Pri zvýšení otáčok nad nominálnu hodnotu klesá krútiaci moment hriadeľa motora (to znamená, keď zvýšime frekvenciu nad nominálnu hodnotu 50 Hz).
Tá je spôsobená tým, že výstupné napätie závisí od frekvencie, pri menovitej frekvencii sa napätie rovná sieti jedna a nad „nevie ako sa zdvihne“, na grafe môžete vidieť rovnomernú časť diagramu po 50 Hz. Treba poznamenať, a závislosť momentu na frekvencii, spadá podľa zákona 1 / f, na grafe nižšie je znázornený červenou farbou a závislosť výkonu na frekvencii v modrej farbe.
Frekvenčné meniče s vektorovým riadením majú odlišný princíp činnosti, tu nie je len napätie zodpovedajúce krivke U / f. Vlastnosti výstupného napätia sa menia v závislosti od signálov zo snímačov, takže na hriadeli je zachovaný určitý moment. Prečo však potrebujeme takúto kontrolnú metódu? Presnejšie a rýchle nastavenie - charakteristické vlastnosti frekvenčného meniča s vektorovým riadením. Toto je dôležité v takých mechanizmoch, kde princíp činnosti je spojený s prudkou zmenou zaťaženia a momentu výkonného orgánu.
Takéto zaťaženie je typické pre sústruženie a iné typy strojov vrátane CNC. Presnosť regulácie je až 1, 5%, rozsah nastavenia je 1: 100, pre väčšiu presnosť snímačov rýchlosti atď., 0, 2% a 1: 10000.
Tam je názor na fórach, že dnes rozdiel v cene medzi vektorom a skalár frekvencie obchodníkov je nižšia, než tomu bolo (15-35% v závislosti na výrobcovi), a hlavný rozdiel je viac firmware ako obvody. Všimnite si tiež, že väčšina vektorových modelov podporuje skalárnu kontrolu.
výhody:
- väčšia stabilita a presnosť;
- rýchlejšia odozva na zmeny zaťaženia a vysoký krútiaci moment pri nízkej rýchlosti;
- širší rozsah regulácie.
Hlavnou nevýhodou je, že je drahšia ako skalárna.
V obidvoch prípadoch je možné frekvenciu nastaviť manuálne alebo pomocou snímačov, napríklad snímača tlaku alebo prietokomeru (ak hovoríme o čerpadlách), potenciometra alebo snímača.
Vo všetkých alebo takmer všetkých frekvenčných meničoch je k dispozícii funkcia jemného štartu motora, ktorá uľahčuje štartovanie motorov z núdzových generátorov s prakticky žiadnym rizikom preťaženia.
Počet fáz
Okrem spôsobov, ako reagovať, sa chastotniki líšia v počte fáz na vstupe a výstupe. Rozlišujte frekvenčné meniče s jednofázovým a trojfázovým vstupom.
Zároveň môže byť väčšina trojfázových modelov napájaná z jednej fázy, ale pri takejto aplikácii sa ich výkon zníži na 30-50%. Je to spôsobené prípustným prúdovým zaťažením na diódach a iných prvkoch výkonových obvodov. Jednofázové modely sú k dispozícii v rozsahu výkonu do 3 kW.
Je to dôležité! Všimnite si, že pri jednofázovom pripojení s napätím na vstupe 220V bude existovať trojfázový výstup pri 220V a nie pri 380V. To znamená, že lineárny výstup bude presne 220V, aby bol stručný. V tejto súvislosti musia byť v trojuholníku zapojené spoločné motory s vinutiami určenými na napätie 380 / 220V a na 127 / 220V - hviezda.
V sieti nájdete mnoho ponúk ako "frekvenčný menič 220 až 380" - vo väčšine prípadov, marketing, predajcovia volať všetky tri fázy "380V".
Ak chcete získať skutočnú 380V z jednej fázy, musíte buď použiť jednofázový transformátor 220/380 (ak je vstup meniča frekvencie určený pre takéto napätie), alebo použiť špecializovaný frekvenčný menič s jednofázovým vstupom a trojfázovým výstupom 380V.
Samostatné a zriedkavejšie typy frekvenčných meničov sú jednofázové chastotniki s jednofázovým výstupom 220. Sú určené na nastavenie jednofázových motorov s štartovaním kondenzátora. Príkladom takýchto zariadení sú:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Schéma zapojenia
V skutočnosti, aby ste získali 3 fázový výstup z 380V meniča, musíte pripojiť 380V na trojfázový vstup:
Pripojenie chastotnika do jednej fázy je podobné, okrem pripojenia napájacích vodičov:
Jednofázový frekvenčný menič pre motor s kondenzátorom (čerpadlo alebo ventilátor s nízkym výkonom) je pripojený podľa nasledujúcej schémy:
Ako môžete vidieť na diagramoch, okrem napájacích vodičov a vodičov k motoru má chastotnik aj iné terminály, senzory, tlačidlá diaľkového ovládania, zbernice na pripojenie k počítaču (zvyčajne štandard RS-485) a tak ďalej sú k nim pripojené. To umožňuje ovládať motor pomocou tenkých signálových vodičov, čo umožňuje odstrániť frekvenčný menič v elektrickom paneli.
Chastotniki sú univerzálne zariadenia, ktorých účelom nie je len nastavenie rýchlosti, ale aj ochrana motora pred nesprávnymi prevádzkovými režimami a napájaním, ako aj pred preťažením. Okrem hlavnej funkcie realizujú zariadenia plynulé rozbiehanie pohonov, čo znižuje opotrebovanie a zaťaženie rozvodnej siete. Princíp fungovania a hĺbka nastavenia parametrov väčšiny meničov frekvencie šetrí energiu pri riadení čerpadiel (predtým sa riadenie neuskutočňovalo výkonom čerpadla, ale použitím ventilov) a iných zariadení.
V tomto bode ukončíme posudzovanie otázky. Dúfame, že po prečítaní článku vám bude jasné, čo je frekvenčný menič a na čo je určený. Nakoniec odporúčame zobraziť užitočné video na túto tému:
Určite neviete:
- Ako merať frekvenciu striedavého prúdu
- Ako magnetický štartér
- Ako si vybrať chastotnik na moc a prúd