Elektros variklio dažnio keitiklis

Techniniai dažnio keitiklių naudojimo aspektai

Šiais laikais indukcinis variklis tapo pagrindiniu daugelio elektrinių pavarų įtaisu. Vis dažniau valdymui naudojamas dažnio keitiklis – keitiklis su PWM reguliavimu. Toks valdymas suteikia daug privalumų, tačiau kartu sukelia tam tikrų problemų renkantis tam tikrus techninius sprendimus. Pabandykime juos suprasti išsamiau.

Dažnio keitiklių įtaisas

Sukūrus ir gaminant platų galingų aukštos įtampos tranzistorių IGBT modulių asortimentą, buvo galima įdiegti daugiafazius maitinimo jungiklius, valdomus tiesiogiai skaitmeniniais signalais. Programuojamos skaičiavimo priemonės leido generuoti skaitmenines sekas prie jungiklio įėjimų, teikiančių signalus asinchroninių elektros variklių dažnio valdymas... Vieno lusto mikrovaldiklių su dideliais skaičiavimo ištekliais kūrimas ir masinė gamyba leido pereiti prie servo pavarų su skaitmeniniais valdikliais.

Maitinimo dažnio keitikliai, kaip taisyklė, realizuojami pagal schemą, kurioje yra lygintuvas, pagrįstas galingais diodais arba galios tranzistoriais, ir keitiklis (valdomas jungiklis), pagrįstas IGBT tranzistoriais, šuntais diodais (1 pav.).

Ryžiai. 1. Dažnio keitiklio grandinė

Įvesties pakopa išlygina tiekiamą sinusoidinio tinklo įtampą, kuri, išlyginus indukciniu-talpiniu filtru, tarnauja kaip maitinimo šaltinis valdomam keitikliui, kuris generuoja signalą su impulsų moduliacija, kuris generuoja sinusines sroves statoriaus apvijose su parametrais, užtikrinančiais reikiamą elektros variklio darbo režimą.

Skaitmeninis galios keitiklio valdymas atliekamas naudojant mikroprocesoriaus techninę ir programinę įrangą, atitinkančią atliekamas užduotis. Skaičiavimo blokas realiu laiku generuoja valdymo signalus 52 moduliams, taip pat apdoroja signalus iš matavimo sistemų, kurios kontroliuoja pavaros darbą.

Maitinimo šaltiniai ir valdymo kompiuteriai yra sujungti į struktūrinį pramoninį gaminį, vadinamą dažnio keitikliu.

Pramoninėje įrangoje naudojami du pagrindiniai dažnio keitiklių tipai:

• patentuoti keitikliai tam tikro tipo įrangai.

• universalūs dažnio keitikliai skirti daugiafunkciniam AM veikimo valdymui vartotojo nustatytais režimais.

Dažnio keitiklio darbo režimų nustatymas ir valdymas gali būti atliekamas naudojant valdymo pultą su ekranu, rodančiu įvestą informaciją.Paprastam skaliarinio dažnio valdymui galite naudoti paprastų loginių funkcijų rinkinį, pasiekiamą valdiklio gamykliniuose nustatymuose ir integruotą PID valdiklį.

Norint įgyvendinti sudėtingesnius valdymo režimus naudojant grįžtamojo ryšio jutiklių signalus, būtina sukurti ACS struktūrą ir algoritmą, kuris būtų programuojamas naudojant prijungtą išorinį kompiuterį.

Dauguma gamintojų gamina įvairius dažnio keitiklius, kurie skiriasi įėjimo ir išėjimo elektrinėmis charakteristikomis, galia, konstrukcija ir kitais parametrais. Prie išorinės įrangos (tinklo, variklio) prijungti galima naudoti papildomus išorinius elementus: magnetinius starterius, transformatorius, droselius.

Valdymo signalų tipai

Būtina atskirti skirtingus signalų tipus ir kiekvienam naudoti atskirą kabelį. Įvairių tipų signalai gali turėti įtakos vienas kitam. Praktiškai toks atskyrimas yra įprastas, pavyzdžiui, kabelis nuo slėgio daviklis galima tiesiogiai prijungti prie dažnio keitiklio.

Fig. 2 parodytas rekomenduojamas dažnio keitiklio prijungimo būdas esant įvairioms grandinėms ir valdymo signalams.

Ryžiai. 2. Dažnio keitiklio maitinimo grandinių ir valdymo grandinių sujungimo pavyzdys

Galima išskirti šiuos signalų tipus:

• analoginiai - įtampos arba srovės signalai (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), kurių reikšmė kinta lėtai arba retai, dažniausiai tai yra valdymo arba matavimo signalai;

• atskiri įtampos ar srovės signalai (0…10 V, 0/4…20 mA), kurie gali turėti tik dvi retai besikeičiančias reikšmes (aukštą arba žemą);

• skaitmeniniai (duomenys) - įtampos signalai (0 … 5 V, 0 … 10 V), kurie kinta greitai ir aukštu dažniu, dažniausiai tai signalai iš prievadų RS232, RS485 ir kt.;

• relė – relės kontaktai (0…220 V AC) gali turėti indukcines sroves, priklausomai nuo prijungtos apkrovos (išorinės relės, lempos, vožtuvai, stabdžiai ir kt.).

Dažnio keitiklio galios pasirinkimas

Renkantis dažnio keitiklio galią, reikia remtis ne tik elektros variklio galia, bet ir keitiklio bei variklio vardinėmis srovėmis bei įtampomis. Faktas yra tas, kad nurodyta dažnio keitiklio galia reiškia tik jo veikimą su standartiniu 4 polių asinchroniniu varikliu standartinėse programose.

Tikri įrenginiai turi daug aspektų, dėl kurių gali padidėti esama įrenginio apkrova, pavyzdžiui, paleidžiant. Iš esmės dažnio pavaros naudojimas leidžia sumažinti srovę ir mechanines apkrovas dėl minkšto paleidimo. Pavyzdžiui, paleidimo srovė sumažinama nuo 600% iki 100-150% vardinės srovės.

Važiuokite sumažintu greičiu

Reikėtų prisiminti, kad nors dažnio keitiklis lengvai reguliuoja 10:1 greitį, kai variklis veikia mažais sūkiais, jo paties ventiliatoriaus galios gali nepakakti. Stebėkite variklio temperatūrą ir pasirūpinkite priverstine ventiliacija.

Elektromagnetinis suderinamumas

Kadangi dažnio keitiklis yra galingas aukšto dažnio harmonikų šaltinis, varikliams prijungti reikia naudoti minimalaus ilgio ekranuotą kabelį. Toks kabelis turi būti tiesiamas ne mažesniu kaip 100 mm atstumu nuo kitų kabelių.Tai sumažina kryžminį tyrimą. Jei reikia kirsti kabelius, kryžminimas atliekamas 90 laipsnių kampu.

Jį maitina avarinis generatorius

Minkštas paleidimas, kurį užtikrina dažnio keitiklis, leidžia sumažinti reikiamą generatoriaus galią. Kadangi tokiu paleidimu srovė sumažėja 4-6 kartus, generatoriaus galia gali būti sumažinta tiek pat kartų. Tačiau tarp generatoriaus ir pavaros vis tiek turi būti sumontuotas kontaktorius, valdomas dažnio pavaros relės išvesties. Tai apsaugo dažnio keitiklį nuo pavojingų viršįtampių.

Trifazio keitiklio tiekimas iš vienfazio tinklo

Trifaziai dažnio keitikliai gali būti maitinami iš vienfazio tinklo, tačiau jų išėjimo srovė neturi viršyti 50% vardinės.

Taupykite energiją ir pinigus

Sutaupoma dėl kelių priežasčių: pirma, dėl augimo kosinuso phi į reikšmes 0,98, t.y. maksimali galia sunaudojama naudingiems darbams atlikti, minimali iššvaistoma. Antra, visais variklio darbo režimais gaunamas tam artimas koeficientas.

Be dažnio keitiklio, asinchroninių variklių esant mažai apkrovai kosinuso phi yra 0,3-0,4. Trečia, nereikia papildomų mechaninių reguliavimo (amortizatorių, droselių, vožtuvų, stabdžių ir kt.), viskas atliekama elektroniniu būdu. Su tokiu valdymo įrenginiu galima sutaupyti iki 50 proc.

Sinchronizuoti kelis įrenginius

Dėl papildomų įėjimų dažnio pavarai valdyti galima sinchronizuoti konvejerio procesus arba nustatyti kai kurių reikšmių kitimo santykius, priklausomai nuo kitų.Pavyzdžiui, kad mašinos suklio greitis priklausytų nuo pjaustytuvo pastūmos greičio. Procesas bus optimizuotas, nes padidėjus pjaustytuvo apkrovai, padavimas bus sumažintas ir atvirkščiai.

Tinklo apsauga nuo aukštesnių harmonikų

Papildomai apsaugai, be trumpų ekranuotų kabelių, naudojami linijos droseliai ir apėjimo kondensatoriai. Droselisbe to, jis įjungtas riboja įsijungimo srovę.

Tinkamos apsaugos klasės pasirinkimas

Kad dažnio pavara veiktų sklandžiai, būtinas patikimas šilumos išsklaidymas. Jei naudojamos aukštos apsaugos klasės, pavyzdžiui, IP 54 ir aukštesnės, tokį šilumos išsklaidymą pasiekti sunku arba brangu. Todėl galima naudoti atskirą aukšto apsaugos laipsnio spintą, kurioje galima montuoti žemesnės klasės modulius ir atlikti bendrą vėdinimą bei vėsinimą.

Lygiagretus elektros variklių prijungimas prie vieno dažnio keitiklio

Siekiant sumažinti išlaidas, vienu dažnio keitikliu galima valdyti kelis elektros variklius. Jo galia turėtų būti parinkta 10–15% visos elektros variklių galios. Tai darant būtina sumažinti variklio kabelių ilgį ir labai pageidautina sumontuoti variklio droselį.

Dauguma dažnio keitiklių neleidžia variklių išjungti arba prijungti per kontaktorius, kai veikia dažnio pavara. Tai atliekama tik naudojant įrenginio sustabdymo komandą.

Valdymo funkcijos nustatymas

Norint pasiekti maksimalų elektros pavaros našumą, pvz.: galios koeficientą, efektyvumą, perkrovos pajėgumą, reguliavimo sklandumą, ilgaamžiškumą, būtina teisingai pasirinkti santykį tarp veikimo dažnio pokyčio ir dažnio išėjimo įtampos. keitiklis.

Įtampos keitimo funkcija priklauso nuo apkrovos sukimo momento pobūdžio. Esant pastoviam sukimo momentui, variklio statoriaus įtampa turi būti reguliuojama proporcingai dažniui (skaliarinis valdymas U / F = const). Pavyzdžiui, ventiliatoriui kitas santykis yra U / F * F = const. Jei padidinsime dažnį 2 kartus, tada įtampa turėtų padidėti 4 (vektoriaus valdymas). Yra įrenginių su sudėtingesnėmis valdymo funkcijomis.

Kintamo greičio pavaros su dažnio keitikliu naudojimo privalumai

Tokia elektrinė pavara ne tik padidina efektyvumą ir taupo energiją, bet ir leidžia įgyti naujų vairavimo savybių. Tai atsispindi papildomų mechaninių įrenginių, kurie sukuria nuostolius ir mažina sistemų patikimumą: stabdžių, amortizatorių, droselių, vožtuvų, valdymo vožtuvų ir kt. Pavyzdžiui, stabdymas gali būti atliekamas keičiant elektromagnetinį lauką variklio statoriuje. Keičiant tik funkcinį dažnio ir įtampos santykį, gauname kitokią pavarą, nieko nekeisdami mechanikoje.

Dokumentacijos skaitymas

Pažymėtina, kad nors dažnio keitikliai yra panašūs vienas į kitą, o įvaldę vieną, su kitu susitvarkyti nesunku, tačiau būtina atidžiai perskaityti dokumentaciją. Kai kurie gamintojai taiko savo gaminių naudojimo apribojimus, o jei jie pažeidžiami, gaminiui netaikoma garantija.

Galbūt jus domina: Kintamoji elektros pavara kaip energijos taupymo priemonė