I olika situationer kan det vara nödvändigt att omvandla den initiala strömmens frekvens till en ström med en reglerad frekvensspänning. Detta krävs till exempel vid drift av asynkronmotorer för att ändra deras rotationshastighet. Den här artikeln kommer att diskutera syftet och principen för driften av frekvensomformaren.
Innehåll
Vad är en frekvensomformare
En frekvensomvandlare (FC) är en elektrisk enhet som omvandlar och smidigt reglerar enfas eller trefas växelström med en frekvens på 50 Hz till en liknande typ av ström med en frekvens på 1 till 800 Hz. Sådana enheter används i stor utsträckning för att styra driften av olika asynkrona elektriska maskiner, till exempel för att ändra frekvensen för deras rotation. Det finns även enheter för användning i industriella högspänningsnät.
Enkla omvandlare reglerar frekvensen och spänningen enligt V/f-karakteristiken, komplexa enheter använder vektorstyrning.
Frekvensomformaren är en tekniskt komplex enhet och består inte bara av en frekvensomformare, utan har även skydd mot överström, överspänning och kortslutning. Sådan utrustning kan också ha en choke för att förbättra vågformen och filter för att minska olika elektromagnetiska störningar. Det finns elektroniska omvandlare, såväl som elektriska maskinanordningar.
Funktionsprincipen för frekvensomformaren
En elektronisk omvandlare består av flera huvudkomponenter: en likriktare, ett filter, en mikroprocessor och en växelriktare.
Likriktare har ett gäng dioder eller tyristorer som likriktar initialströmmen vid ingången till omvandlaren. Diodväxelriktare kännetecknas av en fullständig frånvaro av krusningar, de är billiga, men samtidigt pålitliga enheter. Tyristorbaserade omvandlare skapar möjligheten för ström att flyta i båda riktningarna och tillåter återföring av elektrisk energi till nätverket när motorn bromsas.
Filtrera används i tyristorenheter för att minska eller eliminera spänningsrippel. Utjämning utförs med kapacitiva eller induktiva-kapacitiva filter.
Mikroprocessor – är en styr- och analyslänk för omvandlaren. Den tar emot och bearbetar signaler från sensorer, vilket gör att du kan justera utsignalen från frekvensomformaren med en inbyggd PID-regulator.Dessutom registrerar och lagrar denna systemkomponent händelsedata, registrerar och skyddar enheten från överbelastningar, kortslutningar, analyserar driftläget och stänger av enheten i nödsituationer.
växelriktare spänning och ström används för att styra elektriska maskiner, det vill säga för att smidigt kontrollera strömfrekvensen. En sådan enhet producerar en "ren sinus" -utgång, vilket gör att den kan användas i många industrier.
Funktionsprincipen för den elektroniska frekvensomformaren (växelriktaren) består av följande arbetssteg:
- Ingången sinusformade växelvis enfas eller trefas ström likriktas av en diodbrygga eller tyristorer;
- Med hjälp av speciella filter (kondensatorer) filtreras signalen för att minska eller eliminera spänningsrippel;
- Spänningen omvandlas till en trefasvåg med vissa parametrar med hjälp av en mikrokrets och en transistorbrygga;
- Vid växelriktarens utgång omvandlas rektangulära pulser till en sinusformad spänning med specificerade parametrar.
Typer av frekvensomformare
Det finns flera typer av frekvensomformare, som för närvarande är de vanligaste för produktion och användning:
Elektromaskin (elektroinduktion) omvandlare: används i fall där det är omöjligt eller olämpligt att använda elektroniska FC:er. Strukturellt är sådana enheter asynkrona motorer med en fasrotor, som arbetar i generator-omvandlarläge.
Dessa enheter är skalärstyrda omvandlare. Vid utgången av denna enhet skapas en spänning med en given amplitud och frekvens för att upprätthålla ett visst magnetiskt flöde i statorlindningarna.De används i de fall där det inte är nödvändigt att bibehålla rotorhastigheten beroende på belastningen (pumpar, fläktar och annan utrustning).
Elektroniska omvandlare: används ofta i alla arbetsförhållanden för olika utrustning. Sådana enheter är vektorer, de beräknar automatiskt interaktionen mellan statorns och rotorns magnetiska fält och ger ett konstant värde på rotorhastigheten oavsett belastningen.
- Cyklokonverterare;
- Cykloväxelriktare;
- Växelriktare med mellanliggande DC-länk:
- Frekvensomvandlare för strömkällan;
- Frekvensomvandlare för spänningskällan (med amplitud- eller pulsbreddsmodulering).
Av omfattning kan utrustningen vara:
- för utrustning med effekt upp till 315 kW;
- vektoromvandlare för effekt upp till 500 kW;
- explosionssäkra anordningar för användning i explosiva och dammiga miljöer;
- frekvensomvandlare monterade på elmotorer;
Varje typ av frekvensomformare har vissa fördelar och nackdelar, och är tillämplig på olika utrustningar och belastningar, såväl som arbetsförhållanden.
Frekvensomformaren kan styras manuellt eller externt. Manuell styrning utförs från växelriktarens kontrollpanel, som kan justera hastigheten eller stoppa driften. Extern styrning utförs med automatiska styrsystem (APCS), som kan styra alla enhetsparametrar och låter dig byta schema eller driftläge (via FC eller bypass).Även extern styrning låter dig programmera driften av omvandlaren beroende på driftsförhållanden, belastning, tid, vilket gör att du kan arbeta i automatiskt läge.
Varför kan en elmotor behöva en frekvensomformare?
Användningen av frekvensomriktare gör det möjligt att minska kostnaden för el, kostnaden för avskrivning av motorer och utrustning. De kan användas för billiga ekorrburmotorer, vilket minskar produktionskostnaderna.
Många elmotorer fungerar under förhållanden med frekventa förändringar av driftlägen (frekventa starter och stopp, ändring av belastning). Frekvensomvandlare låter dig starta motorn smidigt och minska det maximala startmomentet och uppvärmningen av utrustningen. Detta är viktigt, till exempel i lyftmaskiner och gör att du kan minska den negativa effekten av plötsliga starter, samt att eliminera lastens svängning och ryck vid stopp.
Med hjälp av växelriktaren kan du smidigt reglera driften av fläktar, pumpar och låter dig automatisera tekniska processer (används i pannhus, i gruvdrift, inom olje- och oljeraffineringssektorerna, vid vattenverk och andra företag).
Användningen av frekvensomvandlare i transportörer, transportörer, hissar gör att du kan öka livslängden på deras komponenter, eftersom det minskar ryck, stötar och andra negativa faktorer vid start och stopp av utrustning. De kan smidigt öka och minska motorvarvtalet, utföra omvänd rörelse, vilket är viktigt för ett stort antal högprecisionsindustriutrustning.
Fördelar med frekvensomvandlare:
- Minska energikostnaderna: genom att minska startströmmar och justera motoreffekten baserat på belastning;
- Öka utrustningens tillförlitlighet och hållbarhet: låter dig förlänga livslängden och öka perioden från en teknisk tjänst till en annan;
- Låter dig implementera extern kontroll och hantering av utrustning från fjärrdatorenheter och möjligheten att integrera i automationssystem;
- Frekvensomvandlare kan arbeta med vilken belastningseffekt som helst (från en kilowatt till tiotals megawatt);
- Närvaron av speciella komponenter i sammansättningen av frekvensomformare gör att du kan skydda mot överbelastning, fasfel och kortslutning, samt att säkerställa säker drift och avstängning av utrustning i händelse av en nödsituation.
Naturligtvis, när man tittar på en sådan lista med fördelar, kan man undra varför inte använda dem för alla motorer i företaget? Svaret här är uppenbart, tyvärr, men detta är den höga kostnaden för chastotnikov, deras installation och justering. Alla företag har inte råd med dessa kostnader.
Liknande artiklar:
