Dažnio keitiklis: įrenginys, veikimo principas, paskirtis

Kadangi elektros pavara yra vienas iš pagrindinių gamybos mechanizavimo ir buitinių darbų mechanizavimo būdų, tam tikrais atvejais atsiranda būtinybė reguliuoti elektros variklių greitį. Priklausomai nuo jų tipo ir veikimo principo, naudojami įvairūs techniniai sprendimai. Vienas iš jų – dažnio keitiklis. Kas tai yra ir kur naudojamas dažnio keitiklis, mes jums pasakysime šiame straipsnyje.

Apibrėžimas

Pagal apibrėžimą dažnio keitiklis yra elektroninis galios keitiklis, skirtas kintamos srovės dažniui keisti. Tačiau priklausomai nuo versijos keičiasi ir įtampos lygis, ir fazių skaičius. Jums gal ir nėra iki galo aišku, kam toks įrenginys reikalingas, bet mes pasistengsime apie tai papasakoti paprastais žodžiais.

Sinchroninių ir asinchroninių variklių (AM) veleno sukimosi dažnis priklauso nuo statoriaus magnetinio srauto sukimosi dažnio ir nustatomas pagal formulę:

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

čia n – IM veleno apsisukimų skaičius, p – polių porų skaičius, s – slydimas, f – kintamosios srovės dažnis (RF – 50 Hz).

Paprastai tariant, rotoriaus greitis priklauso nuo dažnio ir polių porų skaičiaus. Polių porų skaičius nustatomas pagal statoriaus ritių konstrukciją, o srovės dažnis tinkle yra pastovus. Todėl norėdami reguliuoti greitį, dažnį galime reguliuoti tik keitiklių pagalba.

Įrenginys

Atsižvelgdami į tai, kas tai yra, iš naujo suformuluosime atsakymą į klausimą, kas tai yra:

Dažnio keitiklis yra elektroninis įtaisas, skirtas keisti kintamosios srovės dažnį, taigi, indukcinės (ir sinchroninės) elektros mašinos rotoriaus apsisukimų skaičių.

Įprastą grafinį žymėjimą pagal GOST 2.737-68 galite pamatyti žemiau:

Jis vadinamas elektroniniu, nes yra pagrįstas puslaidininkio jungiklio grandine. Atsižvelgiant į funkcines savybes ir valdymo tipą, bus modifikuojama ir elektros grandinės schema, ir veikimo algoritmas.

Žemiau esančioje diagramoje galite pamatyti, kaip veikia dažnio keitiklis:

Dažnio keitiklio veikimo principas yra toks:

• Tinklo įtampa tiekiama į lygintuvą 1 ir tampa išlyginta pulsuojančia.
• 2 bloke pulsacijos išlyginamos ir reaktyvusis komponentas iš dalies kompensuojamas.
• 3 blokas yra maitinimo jungiklių grupė, valdoma valdymo sistemos (4), naudojant impulsų pločio moduliavimo (PWM) metodą. Ši konstrukcija leidžia gauti dviejų lygių PWM reguliuojamą įtampą išėjime, kuri po išlyginimo artėja prie sinusinės formos. Brangiuose modeliuose buvo pritaikyta trijų lygių schema, kurioje naudojama daugiau klavišų. Tai leidžia pasiekti sinusinę bangos formą. Tiristoriai, lauko efektai arba IGBT tranzistoriai gali būti naudojami kaip puslaidininkiniai jungikliai. Pastaruoju metu pastarieji du tipai yra paklausiausi ir populiariausi dėl savo efektyvumo, mažų nuostolių ir paprasto valdymo.
• PWM pagalba suformuojamas norimas įtampos lygis, paprastais žodžiais tariant - taip moduliuojamas sinusoidas, pakaitomis įjungiant klavišų poras, formuojant linijos įtampa.

Taigi trumpai apibūdinome, kaip veikia ir iš ko jis susideda, elektros variklio dažnio keitiklis. Jis naudojamas kaip antrinis maitinimo šaltinis ir ne tik valdo tinklo srovės formą, bet ir konvertuoja jos dydį bei dažnį pagal nurodytus parametrus.

Chastotnikų tipai ir apimtis

Kontrolės metodai

Greičio reguliavimas gali būti atliekamas įvairiais būdais, tiek nustatant reikiamą dažnį, tiek reguliuojant. Pagal valdymo metodą dažnio derintuvai skirstomi į du tipus:

1. Skaliarinis valdymas.
2. Su vektoriniu valdymu.

Pirmojo tipo įrenginiai reguliuoja dažnį pagal nurodytą U / F funkciją, tai yra, kartu su dažniu keičiasi ir įtampa. Tokios įtampos priklausomybės nuo dažnio pavyzdį galima pamatyti žemiau.

Jis gali būti skirtingas ir užprogramuotas konkrečiai apkrovai, pavyzdžiui, ant ventiliatorių jis nėra linijinis, o primena parabolės šaką. Šis veikimo principas išlaiko beveik pastovų magnetinį srautą tarp rotoriaus ir statoriaus.

Skaliarinės kontrolės ypatybė yra jos paplitimas ir santykinis įgyvendinimo paprastumas. Dažniausiai naudojamas siurbliams, ventiliatoriams ir kompresoriams. Tokie dažnio matuokliai dažnai naudojami, jei reikia palaikyti stabilų slėgį (ar kitą parametrą), tai gali būti povandeniniai siurbliai šuliniams, jei svarstysime buitinį naudojimą.

Gamyboje taikymo sritis yra plati, pavyzdžiui, slėgio reguliavimas tuose pačiuose vamzdynuose ir automatinių vėdinimo sistemų veikimas. Valdymo diapazonas paprastai yra 1:10, paprastai tariant, maksimalus greitis nuo minimalaus gali skirtis 10 kartų. Dėl algoritmų ir schemų įgyvendinimo ypatumų tokie įrenginiai dažniausiai yra pigesni, o tai yra pagrindinis privalumas.

Trūkumai:

• Ne per tikslus RPM palaikymas.
• Lėtesnis atsakas į režimo pasikeitimą.
• Dažniausiai nėra galimybės valdyti veleno sukimo momento.
• Padidėjus greičiui virš vardinio, variklio veleno sukimo momentas krinta (tai yra, kai padidiname dažnį virš vardinio 50 Hz).

Pastarasis yra dėl to, kad išėjimo įtampa priklauso nuo dažnio, esant vardiniam dažniui, įtampa yra lygus tinklui, o virš dažnio keitiklio „nežinau kaip“, grafike matėsi lyginė diagramos dalis po 50 Hz. Pažymėtina, kad sukimo momento priklausomybė nuo dažnio, jis patenka pagal 1 / f dėsnį, žemiau esančiame grafike parodyta raudonai, o galios priklausomybė nuo dažnio - mėlyna.

Vektoriaus valdomi dažnio keitikliai turi skirtingą veikimo principą, čia ne tik įtampa atitinka U / f kreivę. Išėjimo įtampos charakteristikos keičiamos pagal signalus iš jutiklių, kad velenui būtų išlaikytas tam tikras sukimo momentas. Bet kodėl mums reikia tokios kontrolės? Tikslesnis ir greitesnis reguliavimas – tai vektoriniu būdu valdomo dažnio keitiklio bruožai. Tai svarbu tokiuose mechanizmuose, kur veikimo principas yra susijęs su staigiu vykdomosios institucijos apkrovos ir sukimo momento pasikeitimu.

Tokia apkrova būdinga tekinimo staklėms ir kitų tipų staklėms, įskaitant CNC. Reguliavimo tikslumas iki 1,5%, reguliavimo diapazonas - 1:100, didesniam tikslumui su greičio jutikliais ir kt. - atitinkamai 0,2% ir 1: 10000.

Forumuose yra nuomonė, kad šiandien kainų skirtumas tarp vektorinių ir skaliarinių dažnių pavarų yra mažesnis nei buvo anksčiau (15-35%, priklausomai nuo gamintojo), o pagrindinis skirtumas yra daugiau programinės įrangos nei grandinės. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad dauguma vektorinių modelių taip pat palaiko skaliarinį valdymą.

Privalumai:

• didelis stabilumas ir tikslumas;
• greitesnė reakcija į apkrovos pokyčius ir didelis sukimo momentas esant mažam greičiui;
• platesnis reguliavimo diapazonas.

Pagrindinis trūkumas yra tas, kad jis yra brangesnis nei skaliariniai.

Abiem atvejais dažnis gali būti nustatomas rankiniu būdu arba jutikliais, pavyzdžiui, slėgio jutikliu arba srauto matuokliu (siurblių atveju), potenciometru arba koduotuvu.

Visi arba beveik visi dažnio keitikliai turi švelnaus variklio užvedimo funkciją, kuri palengvina variklius paleisti iš avarinių generatorių su maža perkrovos rizika arba visai jos nėra.

Fazių skaičius

Be atsako metodų, dažnio keitikliai taip pat skiriasi fazių skaičiumi įėjime ir išėjime. Taip išskiriami dažnio keitikliai su vienfaziu ir trifaziu įėjimu.

Tuo pačiu metu dauguma trifazių modelių gali būti maitinami iš vienos fazės, tačiau naudojant šią programą jų galia sumažėja iki 30-50%. Taip yra dėl leistinos srovės apkrovos diodams ir kitiems grandinės galios elementams. Galimi vienfazių modelių galios diapazonas iki 3 kW.

Svarbu! Atkreipkite dėmesį, kad naudojant vienfazę jungtį, kurios įtampa yra 220 V, bus 3 fazių išėjimas esant 220 V, o ne 380 V. Tai yra, tiesinė išvestis bus lygiai 220 V, trumpai tariant. Šiuo atžvilgiu įprasti varikliai su apvijomis, skirtomis 380 / 220 V įtampai, turi būti prijungti trikampiu, o tie, kurie yra 127 / 220 V - žvaigždute.

Tinkle galite rasti daugybę „220–380 dažnio keitiklio“ tipo pasiūlymų - tai daugeliu atvejų yra rinkodara, pardavėjai bet kurias tris fazes vadina „380 V“.

Norėdami gauti tikrą 380 V iš vienos fazės, turite naudoti vienfazį 220/380 transformatorių (jei dažnio keitiklio įvestis skirta tokiai įtampai) arba naudokite specializuotą dažnio keitiklį su vienfaziu įėjimu ir 380 V trifaziu išeiti.

Atskiras ir retesnis dažnio keitiklių tipas yra vienfaziai dažnio keitikliai su vienfaziu 220 išėjimu. Jie skirti valdyti vienfazius kondensatorius paleidžiančius variklius. Tokių įrenginių pavyzdžiai:

• ERMAN ER-G-220-01
• INNVERT IDD

Sujungimo schema

Realiai, norint gauti 3 fazių išėjimą iš 380 V dažnio keitiklio, prie įvesties reikia prijungti 3 fazes po 380 V:

Dažnio keitiklio prijungimas prie vienos fazės yra toks pat, išskyrus maitinimo laidų prijungimą:

Vienfazis dažnio keitiklis varikliui su kondensatoriumi (siurbliu arba mažos galios ventiliatoriumi) prijungiamas taip:

Kaip matėte diagramose, be maitinimo laidų ir laidų į variklį, dažnio keitiklis turi ir kitus gnybtus. jutikliai, nuotolinio valdymo pulto mygtukai, magistralės, skirtos prisijungti prie kompiuterio (dažniau RS-485 standarto) ir kitas. Tai leidžia valdyti variklį plonais signaliniais laidais, o tai leidžia nuimti dažnio keitiklį prie elektros skydo.

Dažnio pavaros yra universalūs įrenginiai, kurių paskirtis yra ne tik reguliuoti greitį, bet ir apsaugoti elektros variklį nuo netinkamų darbo režimų ir maitinimo tiekimo, taip pat nuo perkrovos. Be pagrindinės funkcijos, įrenginiai užtikrina sklandų pavarų paleidimą, o tai sumažina įrangos nusidėvėjimą ir elektros tinklo apkrovą. Daugumos dažnio keitiklių veikimo principas ir parametrų nustatymo gylis leidžia taupyti energiją, kai siurblių valdymas (anksčiau valdymas buvo vykdomas ne siurblio našumo sąskaita, o vožtuvų pagalba) ir kt. įranga.

Čia baigiame šio klausimo svarstymą. Tikimės, kad perskaičius straipsnį jums tapo aišku, kas yra dažnio keitiklis ir kam jis skirtas. Galiausiai rekomenduojame žiūrėti naudingą vaizdo įrašą šia tema:

Jūs tikriausiai nežinote:

• Kaip išmatuoti kintamosios srovės dažnį
• Kaip veikia magnetinis starteris
• Kaip pasirinkti dažnio keitiklį galiai ir srovei