Sagedusmuundur: seade, tööpõhimõte, otstarve

Kuna elektriajam on üks peamisi tootmis- ja majapidamistööde mehhaniseerimise viise, on mõnel juhul vaja reguleerida elektrimootorite kiirust. Kasutatakse erinevaid tehnilisi lahendusi sõltuvalt nende tüübist ja tööpõhimõttest. Üks neist on sagedusmuundur. Mis see on ja kus sagedusmuundurit kasutatakse, räägime teile selles artiklis.

Definitsioon

Definitsiooni järgi on sagedusmuundur elektrooniline võimsusmuundur vahelduvvoolu sageduse muutmiseks. Kuid sõltuvalt versioonist muutub nii pingetase kui ka faaside arv. Võib-olla pole teile täiesti selge, miks sellist seadet vaja on, kuid proovime teile sellest lihtsate sõnadega rääkida.

Sünkroonsete ja asünkroonsete mootorite (AM) võlli pöörlemissagedus sõltub staatori magnetvoo pöörlemissagedusest ja määratakse järgmise valemiga:

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

kus n on IM võlli pöörete arv, p on pooluste paaride arv, s on libisemine, f on vahelduvvoolu sagedus (RF - 50 Hz).

Lihtsamalt öeldes sõltub rootori kiirus sagedusest ja pooluste paaride arvust. Pooluspaaride arvu määrab staatori poolide konstruktsioon ja voolu sagedus võrgus on konstantne. Seetõttu saame kiiruse reguleerimiseks reguleerida sagedust ainult muundurite abil.

Seade

Eelnevat silmas pidades sõnastame uuesti vastuse küsimusele, mis see on:

Sagedusmuundur on elektrooniline seade vahelduvvoolu sageduse muutmiseks, seega ka induktsioon- (ja sünkroonse) elektrimasina rootori pöörete arvu muutmiseks.

Tavalist graafilist tähistust vastavalt GOST 2.737-68 näete allpool:

Seda nimetatakse elektrooniliseks, kuna see põhineb pooljuhtlüliti ahelal. Sõltuvalt funktsionaalsetest omadustest ja juhtimise tüübist muudetakse nii elektriskeemi kui ka tööalgoritmi.

Alloleval diagrammil näete, kuidas sagedusmuundur töötab:

Sagedusmuunduri tööpõhimõte on järgmine:

• Võrgupinge rakendatakse alaldi 1 ja see muutub alaldatud pulseerivaks.
• Plokis 2 pulsatsioonid tasandatakse ja reaktiivkomponent osaliselt kompenseeritakse.
• Plokk 3 on toitelülitite rühm, mida juhib juhtimissüsteem (4), kasutades impulsilaiuse modulatsiooni (PWM) meetodit. See disain võimaldab saada väljundis kahetasandilist PWM-reguleeritud pinget, mis pärast silumist läheneb sinusoidsele kujule. Kallites mudelites on rakendust leidnud kolmetasandiline skeem, kus kasutatakse rohkem võtmeid. See võimaldab teil saavutada sinusoidsema lainekuju. Pooljuhtlülititena saab kasutada türistoreid, välja- või IGBT-transistore. Viimasel ajal on kaks viimast tüüpi enim nõutud ja populaarsed tänu nende tõhususele, väikestele kadudele ja hõlpsale haldamisele.
• PWM-i abil moodustatakse soovitud pingetase, lihtsate sõnadega - nii moduleeritakse sinusoidi, lülitades vaheldumisi sisse klahvipaare, moodustades liini pinge.

Nii kirjeldasime lühidalt, kuidas elektrimootori sagedusmuundur töötab ja millest see koosneb. Seda kasutatakse sekundaarse toiteallikana ja see ei juhi ainult võrguvoolu kuju, vaid muudab selle suuruse ja sageduse vastavalt määratud parameetritele.

Chastotniki tüübid ja ulatus

Kontrollimeetodid

Kiiruse reguleerimist saab läbi viia erineval viisil, nii vajaliku sageduse seadistamise kui ka reguleerimise teel. Sagedustuunerid jagunevad juhtimismeetodi järgi kahte tüüpi:

1. Skalaarne juhtimine.
2. Vektorjuhtimisega.

Esimest tüüpi seadmed reguleerivad sagedust vastavalt antud U / F funktsioonile, see tähendab, et pinge muutub ka sagedusega. Näide pinge sellisest sõltuvusest sagedusest on näha allpool.

See võib olla erinev ja programmeeritud konkreetse koormuse jaoks, näiteks ventilaatoritel ei ole see lineaarne, vaid meenutab parabooli haru. See tööpõhimõte hoiab magnetvoo rootori ja staatori vahelises pilus peaaegu konstantsena.

Skalaarkontrolli tunnuseks on selle levimus ja rakendamise suhteline lihtsus. Kõige sagedamini kasutatakse pumpade, ventilaatorite ja kompressorite jaoks. Selliseid sagedusmõõtureid kasutatakse sageli siis, kui on vaja säilitada stabiilne rõhk (või mõni muu parameeter), see võib olla kaevude sukelpumbad, kui arvestada kodukasutusega.

Tootmises on kasutusala lai, näiteks samade torustike rõhu reguleerimine ja automaatsete ventilatsioonisüsteemide toimimine. Juhtimisvahemik on tavaliselt 1:10, lihtsamalt öeldes võib maksimaalne kiirus erineda minimaalsest 10 korda. Algoritmide ja vooluahelate rakendamise iseärasuste tõttu on sellised seadmed tavaliselt odavamad, mis on peamine eelis.

Puudused:

• Mitte liiga täpne RPM tugi.
• Aeglasem reageerimine režiimimuutusele.
• Kõige sagedamini pole võlli pöördemomenti võimalik juhtida.
• Kui kiirus suureneb üle nominaalväärtuse, langeb mootori võlli pöördemoment (see tähendab, kui tõstame sageduse üle nimiväärtuse 50 Hz).

Viimane on tingitud sellest, et väljundpinge sõltub sagedusest, nimisagedusel pingest võrdub võrguga ja sagedusmuunduri kohal "ei tea kuidas", graafikul oli näha skeemi paarisosa pärast 50 Hz. Tuleb märkida, et pöördemomendi sõltuvus sagedusest, see langeb vastavalt 1 / f seadusele, on näidatud alloleval graafikul punasega ja võimsuse sõltuvus sagedusest sinisega.

Vektorjuhtimisega sagedusmuunduritel on erinev tööpõhimõte, siin ei vasta mitte ainult pinge U / f kõverale. Väljundpinge omadusi muudetakse vastavalt andurite signaalidele, nii et võllil säilib teatud pöördemoment. Aga miks me sellist kontrolli vajame? Täpsem ja kiirem reguleerimine on vektorjuhtimisega sagedusmuunduri tunnusjooned. See on oluline selliste mehhanismide puhul, kus toimepõhimõte on seotud täitevorgani koormuse ja pöördemomendi järsu muutumisega.

Selline koormus on tüüpiline treipinkide ja muud tüüpi tööpinkide, sealhulgas CNC jaoks. Reguleerimistäpsus kuni 1,5%, reguleerimisvahemik - 1:100, suurema täpsuse saavutamiseks kiirusanduritega jne. - vastavalt 0,2% ja 1: 10000.

Foorumites on arvamus, et täna on vektor- ja skalaarsagedusajamite hinnavahe väiksem kui oli varasem (15-35% olenevalt tootjast) ja peamine erinevus on rohkem püsivara kui vooluringid. Pange tähele ka seda, et enamik vektormudeleid toetab ka skalaarjuhtimist.

Eelised:

• suur stabiilsus ja täpsus;
• kiirem reageerimine koormuse muutustele ja suur pöördemoment madalal kiirusel;
• laiem reguleerimisvahemik.

Peamine puudus on see, et see on skalaarsetest kallim.

Mõlemal juhul saab sagedust seadistada käsitsi või andurite abil, näiteks rõhuandur või voolumõõtur (pumpade puhul), potentsiomeeter või andur.

Kõikidel või peaaegu kõigil sagedusmuunduritel on mootori pehme käivitamise funktsioon, mis muudab mootorite käivitamise avariigeneraatoritest lihtsamaks ilma või vähese ülekoormusohuga.

Faaside arv

Lisaks reageerimismeetoditele erinevad sagedusmuundurid ka faaside arvu poolest sisendis ja väljundis. Nii eristatakse ühefaasilise ja kolmefaasilise sisendiga sagedusmuundureid.

Samal ajal saab enamik kolmefaasilisi mudeleid toita ühest faasist, kuid selle rakendusega väheneb nende võimsus 30-50%. Selle põhjuseks on dioodide ja muude vooluahela jõuelementide lubatud voolukoormus. Ühefaasilised mudelid on saadaval võimsusvahemikus kuni 3 kW.

Tähtis! Pange tähele, et ühefaasilise ühenduse korral, mille sisendi pinge on 220 V, on 3 faasi väljund 220 V, mitte 380 V juures. See tähendab, et lineaarne väljund on lühidalt täpselt 220 V. Sellega seoses tuleb tavalised mootorid mähistega, mis on ette nähtud pingele 380 / 220 V, ühendada kolmnurgas ja need, mis on pingel 127 / 220 V - tähega.

Võrgust leiate palju pakkumisi tüüpi "220–380 sagedusmuundur" - see on enamasti turundus, müüjad nimetavad mis tahes kolme faasi "380 V".

Ühest faasist päris 380V saamiseks tuleb kasutada kas ühefaasilist 220/380 trafot (kui sagedusmuunduri sisend mõeldud sellise pinge jaoks) või kasutage spetsiaalset sagedusmuundurit, millel on ühefaasiline sisend ja 380 V kolmefaasiline väljuda.

Eraldi ja haruldasemat tüüpi sagedusmuundurid on ühefaasilised sagedusmuundurid, millel on ühefaasiline 220 väljund. Need on ette nähtud ühefaasiliste kondensaatorikäivitusmootorite juhtimiseks. Selliste seadmete näited on:

• ERMAN ER-G-220-01
• INNVERT IDD

Ühendusskeem

Tegelikkuses peate 380 V sagedusmuundurilt 3-faasilise väljundi saamiseks ühendama sisendiga 3 faasi 380 V:

Sagedusmuunduri ühendus ühe faasiga on sama, välja arvatud toitejuhtmete ühendamine:

Kondensaatoriga mootori (pump või väikese võimsusega ventilaator) ühefaasiline sagedusmuundur ühendatakse järgmiselt:

Nagu skeemidelt näha oli, on sagedusmuunduril lisaks mootori toitejuhtmetele ja juhtmetele ka teisi klemme. andurid, kaugjuhtimispuldi nupud, siinid arvutiga ühendamiseks (sagedamini RS-485 standardiga) ja muud. See võimaldab juhtida mootorit läbi õhukeste signaalijuhtmete, mis võimaldab sagedusmuunduri elektrikilbi külge eemaldada.

Sagedusajamid on universaalsed seadmed, mille eesmärk on mitte ainult kiiruse reguleerimine, vaid ka elektrimootori kaitsmine valede töörežiimide ja toiteallika ning ülekoormuse eest. Lisaks põhifunktsioonile võimaldavad seadmed ajamite sujuvat käivitamist, mis vähendab seadmete kulumist ja elektrivõrgu koormust. Enamiku sagedusmuundurite tööpõhimõte ja parameetrite seadmise sügavus võimaldab säästa energiat, kui pumpade juhtimine (varem toimus juhtimine mitte pumba jõudluse arvelt, vaid klappide abil) ja muud varustus.

Siinkohal me oma teema käsitlemise lõpetame. Loodame, et pärast artikli lugemist sai teile selgeks, mis on sagedusmuundur ja milleks see on. Lõpuks soovitame vaadata sellel teemal kasulikku videot:

Sa ilmselt ei tea:

• Kuidas mõõta vahelduvvoolu sagedust
• Kuidas magnetkäiviti töötab
• Kuidas valida võimsuse ja voolu sagedusmuundurit