ממיר תדרים: מכשיר, עקרון הפעולה, מטרה

מכיוון שהכונן החשמלי הוא אחת השיטות העיקריות למיכון ייצור ומשימות ביתיות, במקרים מסוימים יש צורך להתאים את מהירות המנועים החשמליים. נעשה שימוש בפתרונות טכניים שונים בהתאם לסוג ולעקרון הפעולה שלהם. אחד מהם הוא ממיר תדרים. מה זה והיכן משמש ממיר התדר, נספר לך במאמר זה.

הַגדָרָה

בהגדרה, ממיר תדרים הוא ממיר כוח אלקטרוני לשינוי התדר של זרם חילופין. אבל בהתאם לגרסה, גם רמת המתח וגם מספר השלבים משתנים. אולי לא לגמרי ברור לכם למה צריך מכשיר כזה, אבל ננסה לספר לכם על כך במילים פשוטות.

תדירות סיבוב הציר של מנועים סינכרוניים וא-סינכרוניים (AM) תלויה בתדירות הסיבוב של השטף המגנטי של הסטטור ונקבעת על ידי הנוסחה:

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

כאשר n הוא מספר הסיבובים של ציר ה-IM, p הוא מספר זוגות הקטבים, s הוא ההחלקה, f הוא התדירות של זרם החילופין (עבור RF - 50 הרץ).

במילים פשוטות, מהירות הרוטור תלויה בתדירות ובמספר זוגות הקטבים. מספר זוגות הקטבים נקבע על ידי העיצוב של סלילי הסטטור, ותדירות הזרם ברשת קבועה. לכן, על מנת לווסת את המהירות, נוכל לווסת את התדר רק בעזרת ממירים.

התקן

בהתחשב באמור לעיל, ננסח מחדש את התשובה לשאלה מהי:

ממיר תדרים הוא מכשיר אלקטרוני לשינוי התדר של זרם חילופין, ולכן, מספר הסיבובים של הרוטור של מכונה חשמלית אינדוקציה (וסינכרונית).

אתה יכול לראות את הייעוד הגרפי הקונבנציונלי על פי GOST 2.737-68 להלן:

זה נקרא אלקטרוני מכיוון שהוא מבוסס על מעגל מתג מוליכים למחצה. בהתאם לתכונות הפונקציונליות ולסוג הבקרה, ישונו גם דיאגרמת המעגלים החשמליים וגם אלגוריתם הפעולה.

בתרשים שלהלן תוכלו לראות כיצד פועל ממיר התדרים:

עקרון הפעולה של ממיר התדרים הוא כדלקמן:

• מתח הרשת מופעל על מיישר 1 והופך לפועם מתוקשר.
• בבלוק 2, פעימות מוחלקות והרכיב התגובתי מפוצה חלקית.
• בלוק 3 הוא קבוצה של מתגי חשמל הנשלטים על ידי מערכת הבקרה (4) בשיטת אפנון רוחב הדופק (PWM). עיצוב זה מאפשר להשיג מתח מוסדר PWM דו-מפלסי במוצא, אשר לאחר ההחלקה מתקרב לצורה סינוסואידאלית. בדגמים יקרים, סכימה בת שלוש רמות מצאה יישום, שבו נעשה שימוש במפתחות נוספים. זה מאפשר לך להשיג צורת גל סינוסואידית יותר. תיריסטורים, טרנזיסטורי אפקט שדה או IGBT יכולים לשמש כמתגים מוליכים למחצה. לאחרונה, שני הסוגים האחרונים הם המבוקשים והפופולריים ביותר בשל יעילותם, ההפסדים הנמוכים וקלות הניהול שלהם.
• בעזרת PWM נוצרת רמת המתח הרצויה, במילים פשוטות - כך מאופנן סינוסואיד, מפעיל לסירוגין זוגות מפתחות, יוצר מתח קו.

אז תיארנו בקצרה כיצד פועל ממיר תדרים למנוע חשמלי וממה הוא מורכב. הוא משמש כספק כוח משני ואינו שולט רק בצורת זרם החשמל, אלא ממיר את גודלו ותדירותו בהתאם לפרמטרים שצוינו.

סוגי chastotniki והיקף

שיטות בקרה

בקרת המהירות יכולה להתבצע בדרכים שונות, הן בדרך של הגדרת התדר הנדרש והן בדרך של ויסות. מכווני התדר מתחלקים לשני סוגים לפי שיטת הבקרה:

1. שליטה סקלרית.
2. עם שליטה וקטורית.

מכשירים מהסוג הראשון מווסתים את התדר לפי פונקציית U/F נתונה, כלומר יחד עם התדר גם המתח משתנה. דוגמה לתלות כזו של מתח בתדר ניתן לראות להלן.

זה יכול להיות שונה ומתוכנת לעומס מסוים, למשל, על מאווררים זה לא ליניארי, אלא דומה לענף פרבולה. עקרון פעולה זה שומר על השטף המגנטי במרווח בין הרוטור והסטטור כמעט קבוע.

תכונה של בקרה סקלרית היא שכיחותה וקלות היישום שלה. משמש לרוב עבור משאבות, מאווררים ומדחסים. מדי תדירות כאלה משמשים לעתים קרובות אם יש צורך לשמור על לחץ יציב (או פרמטר אחר), זה יכול להיות משאבות טבולות לבארות, אם ניקח בחשבון שימוש ביתי.

בייצור, היקף היישום רחב, למשל, ויסות הלחץ באותם צינורות וביצועי מערכות אוורור אוטומטיות. טווח הבקרה הוא בדרך כלל 1:10, במילים פשוטות, המהירות המרבית יכולה להיות שונה מהמינימום פי 10. בשל המוזרויות של יישום אלגוריתמים ומעגלים, מכשירים כאלה בדרך כלל זולים יותר, וזה היתרון העיקרי.

חסרונות:

• תמיכה לא מדויקת מדי בסל"ד.
• תגובה איטית יותר לשינוי המשטר.
• לרוב, אין דרך לשלוט במומנט על הפיר.
• עם עלייה במהירות מעל הנומינלי, המומנט על ציר המנוע יורד (כלומר, כאשר אנו מעלים את התדר מעל ה-50 הרץ הנומינלי).

זה האחרון נובע מהעובדה שמתח המוצא תלוי בתדר, בתדר המדורג, במתח שווה לרשת, ומעל ממיר התדרים "לא יודע איך", בגרף ניתן היה לראות חלק שווה של הדיאגרמה לאחר 50 הרץ. יש לציין כי התלות של המומנט בתדר, היא נופלת על פי חוק 1/f, מוצגת בגרף למטה באדום, ותלות הכוח בתדר בכחול.

לממירי תדר מבוקרים וקטורים יש עיקרון פעולה שונה, כאן לא רק המתח מתאים לעקומת U / f. המאפיינים של מתח המוצא משתנים בהתאם לאותות מהחיישנים, כך שנשמר מומנט מסוים על הציר. אבל למה אנחנו צריכים סוג כזה של שליטה? התאמה מדויקת ומהירה יותר הם סימני ההיכר של ממיר תדרים מבוקר וקטור. זה חשוב במנגנונים כאלה, שבהם עקרון הפעולה קשור לשינוי חד בעומס ובמומנט על הגוף המבצע.

עומס כזה אופייני למחרטות וסוגים אחרים של כלי מכונות, כולל CNC. דיוק ויסות עד 1.5%, טווח התאמה - 1:100, לדיוק רב יותר עם חיישני מהירות וכו'. - 0.2% ו-1: 10000, בהתאמה.

יש דעה בפורומים שכיום הפרש המחירים בין כונני תדר וקטור וסקלארי קטן מ היה מוקדם יותר (15-35% תלוי ביצרן), וההבדל העיקרי הוא יותר קושחה מאשר מעגלים. שימו לב גם שרוב הדגמים הווקטוריים תומכים גם בשליטה סקלרית.

יתרונות:

• יציבות ודיוק גדולים;
• תגובה מהירה יותר לשינויי עומס ומומנט גבוה במהירות נמוכה;
• טווח רגולציה רחב יותר.

החיסרון העיקרי הוא שהוא יקר יותר מאלה הסקלרים.

בשני המקרים ניתן להגדיר את התדר באופן ידני או באמצעות חיישנים, למשל חיישן לחץ או מד זרימה (במקרה של משאבות), פוטנציומטר או מקודד.

לכל או כמעט כל ממירי התדר יש פונקציית התחלה רכה עבור המנוע, מה שמקל על התנעת מנועים מגנראטורי חירום עם סיכון מועט או ללא סיכון לעומס יתר.

מספר שלבים

בנוסף לשיטות התגובה, ממירי תדר נבדלים גם במספר השלבים בכניסה וביציאה. כך נבדלים ממירי תדר עם כניסת חד פאזי ותלת פאזי.

יחד עם זאת, ניתן להפעיל את רוב הדגמים התלת פאזיים מפאזה אחת, אך עם יישום זה, ההספק שלהם מצטמצם ל-30-50%. זה נובע מהעומס הנוכחי המותר על דיודות ורכיבי כוח אחרים של המעגל. דגמים חד פאזיים זמינים בטווח הספק של עד 3 קילוואט.

חָשׁוּב! שימו לב כי בחיבור חד פאזי עם מתח לכניסה של 220V, תהיה יציאה של 3 פאזות ב-220V, ולא ב-380V. כלומר, היציאה הליניארית תהיה בדיוק 220V, בקיצור. בהקשר זה, יש לחבר במשולש מנועים נפוצים עם פיתולים המיועדים למתחים של 380 / 220V, וכאלה שנמצאים ב-127 / 220V - בכוכב.

ברשת ניתן למצוא הצעות רבות מהסוג "ממיר תדר 220 עד 380" - זה ברוב המקרים שיווק, המוכרים קוראים לכל שלושת השלבים "380V".

כדי לקבל 380V אמיתי מפאזה אחת, אתה צריך להשתמש בשנאי חד פאזי 220/380 (אם הקלט של ממיר התדרים מיועד למתח כזה), או השתמש בממיר תדרים מיוחד עם כניסה חד פאזי ותלת פאזי של 380V יְצִיאָה.

סוג נפרד ונדיר יותר של ממירי תדר הם ממירי תדר חד פאזיים עם יציאה חד פאזי 220. הם נועדו לשלוט על מנועים חד-פאזיים להפעלת קבלים. דוגמאות למכשירים כאלה הם:

• ERMAN ER-G-220-01
• INNOVERT IDD

דיאגרמת חיבור

במציאות, כדי לקבל פלט תלת פאזי מממיר תדר 380V, צריך לחבר 3 פאזות של 380V לכניסה:

החיבור של ממיר התדרים לפאזה אחד זהה, למעט חיבור חוטי האספקה:

ממיר תדר חד פאזי למנוע עם קבל (משאבה או מאוורר בעל הספק נמוך) מחובר באופן הבא:

כפי שניתן לראות בתרשימים, בנוסף לחוטי האספקה ​​והחוטים למנוע, לממיר התדרים יש טרמינלים נוספים, אליהם חיישנים, לחצנים של לוח השלט הרחוק, אוטובוסים לחיבור למחשב (לעתים קרובות יותר בתקן RS-485) ו אַחֵר. זה מאפשר לשלוט במנוע באמצעות חוטי אות דקים, המאפשרים להוציא את ממיר התדרים אל לוח החשמל.

כונני תדר הם מכשירים אוניברסליים, שמטרתם היא לא רק להתאים את המהירות, אלא גם להגן על המנוע החשמלי מפני מצבי פעולה לא נכונים ואספקת חשמל, כמו גם מעומס יתר. בנוסף לפונקציה העיקרית, המכשירים מיישמים הפעלה חלקה של כוננים, מה שמפחית את הבלאי של הציוד ואת העומס על רשת החשמל. עקרון הפעולה ועומק הגדרת הפרמטרים של רוב ממירי התדר מאפשרים לך לחסוך באנרגיה כאשר בקרת משאבות (בעבר, הבקרה בוצעה לא על חשבון ביצועי המשאבה, אלא בעזרת שסתומים) ועוד צִיוּד.

מכאן אנו מסיימים את בחינתנו בנושא. אנו מקווים שלאחר קריאת המאמר התברר לכם מהו ממיר תדרים ולמה הוא מיועד. לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון שימושי בנושא:

אתה כנראה לא יודע:

• כיצד למדוד תדר AC
• כיצד פועל מתנע מגנטי
• כיצד לבחור ממיר תדרים להספק וזרם