Būdai padidinti srovės dažnį

Populiariausias būdas padidinti (arba sumažinti) srovės dažnį šiandien yra dažnio keitiklio naudojimas. Dažnio keitikliai leidžia iš vienfazės arba trifazės pramoninio dažnio (50 arba 60 Hz) kintamosios srovės gauti reikiamo dažnio srovę, pavyzdžiui, nuo 1 iki 800 Hz, maitinti vienfazę arba trifazę. faziniai varikliai.

Kartu su elektroniniais dažnio keitikliais, siekiant padidinti srovės dažnį, naudojami ir elektriniai indukciniai dažnio keitikliai, kuriuose, pavyzdžiui, asinchroninis variklis su apvyniotu rotoriumi iš dalies dirba generatoriaus režimu. Taip pat yra umformerių - variklių generatorių, kurie taip pat bus aptariami šiame straipsnyje.

Elektroniniai dažnio keitikliai

Elektroniniai dažnio keitikliai leidžia sklandžiai valdyti sinchroninių ir asinchroninių variklių greitį dėl sklandaus keitiklio išėjimo dažnio padidėjimo iki nustatytos vertės. Paprasčiausias būdas pasiekiamas nustatant pastovią V / f charakteristiką, o pažangesniuose sprendimuose naudojamas vektorinis valdymas.

Dažnio keitikliaipaprastai turi lygintuvą, kuris galios dažnio kintamąją srovę paverčia nuolatine srove; po lygintuvo yra paprasčiausios formos keitiklis, pagrįstas PWM, kuris nuolatinę įtampą paverčia kintamos apkrovos srove, o dažnį ir amplitudę jau nustato vartotojas, o šie parametrai gali skirtis nuo tinklo parametrų. įvestis aukštyn arba žemyn.

Elektroninio dažnio keitiklio išvesties modulis dažniausiai yra tiristorius arba tranzistorius, sudarytas iš keturių ar šešių jungiklių, kurie sudaro reikiamą srovę apkrovai, ypač elektros varikliui, tiekti. EMC filtras pridedamas prie išvesties, kad išlygintų išėjimo įtampos triukšmą.

Kaip minėta pirmiau, elektroninis dažnio keitiklis kaip jungiklius naudoja tiristorius arba tranzistorius. Klavišams valdyti naudojamas mikroprocesorinis modulis, kuris atlieka valdiklio funkcijas ir tuo pačiu atlieka daugybę diagnostinių ir apsauginių funkcijų.

Tuo tarpu dažnio keitikliai vis dar yra dviejų klasių: tiesioginio ryšio ir nuolatinės srovės. Renkantis vieną iš šių dviejų klasių, pasveriami abiejų tipų privalumai ir trūkumai bei nustatomas vieno ar kito tinkamumas spręsti neatidėliotiną problemą.

Tiesioginis bendravimas

Tiesiogiai sujungti keitikliai išsiskiria tuo, kad juose naudojamas valdomas lygintuvas, kuriame tiristorių grupės nuosekliai, atsirakindamos, perjungia apkrovą, pavyzdžiui, variklio apvijas, tiesiai į maitinimo tinklą.

Dėl to išėjime gaunami tinklo įtampos sinusinės bangos bitai, o ekvivalentinis išėjimo dažnis (varikliui) tampa mažesnis už tinklelį, 60% nuo jo, tai yra nuo 0 iki 36 Hz esant 60 Hz. įvestis.

Tokios charakteristikos neleidžia keisti pramonės įrangos parametrų plačiu diapazonu, todėl šių sprendimų paklausa yra nedidelė. Be to, neužsiblokuojančius tiristorius sunku valdyti, didėja grandinių savikaina ir išėjime daug triukšmo, reikalingi kompensatoriai, dėl to išmatavimai dideli ir efektyvumas mažas.

DC jungtis

Daug geresni šiuo požiūriu yra dažnio keitikliai su ryškia nuolatinės srovės jungtimi, kai iš pradžių kintamoji tinklo srovė yra ištaisoma, filtruojama ir vėlgi per elektroninių jungiklių grandinę paverčiama į reikiamo dažnio ir amplitudės kintamąją srovę. Čia dažnis gali būti daug didesnis. Žinoma, dviguba konversija kiek sumažina efektyvumą, tačiau išėjimo dažnio parametrai tiesiog atitinka vartotojo reikalavimus.

Norint gauti gryną sinusinę bangą ant variklio apvijų, naudojama inverterio grandinė, kurioje norimos formos įtampa gaunama dėka impulsų pločio moduliacija (PWM)… Elektroniniai jungikliai čia yra fiksuojami tiristoriai arba IGBT tranzistoriai.

Tiristoriai atlaiko dideles impulsines sroves, lyginant su tranzistoriais, todėl vis dažniau kreipiamasi į tiristorių grandines tiek tiesioginio ryšio keitikliuose, tiek keitikliuose su tarpine nuolatinės srovės grandimi, efektyvumas siekia iki 98%.

Teisybės dėlei pažymime, kad elektros tinklo elektroniniai dažnio keitikliai yra netiesinė apkrova ir joje generuoja didesnes harmonikas, o tai blogina elektros kokybę.

Variklio generatorius (umformer)

Norint paversti elektrą iš vienos iš jos formų į kitą, ypač norint padidinti srovės dažnį, nereikia griebtis elektroninių sprendimų, naudojami vadinamieji umformeriai - variklių generatoriai. Tokios mašinos veikia kaip elektros laidininkas, tačiau iš tikrųjų nėra tiesioginio elektros konvertavimo, pavyzdžiui, transformatoriuje arba elektroniniame dažnio keitiklyje.

Čia pateikiamos šios parinktys:

• nuolatinę srovę galima konvertuoti į kintamąją srovę su didesne įtampa ir reikiamu dažniu;

• nuolatinę srovę galima gauti iš kintamosios srovės;

• tiesioginis mechaninis dažnio keitimas jį didinant arba mažinant;

• reikiamo dažnio trifazės srovės gavimas iš vienfazės srovės tinklo dažniu.

Kanonine forma variklis-generatorius yra elektros variklis, kurio velenas yra tiesiogiai prijungtas prie generatoriaus. Generatoriaus išėjime sumontuotas stabilizavimo įtaisas generuojamos elektros energijos dažnio ir amplitudės parametrams pagerinti.

Kai kuriuose umformerių modeliuose armatūroje yra ritės ir variklis bei generatorius, kurie galvaniškai izoliuotas, ir kurių laidai atitinkamai prijungti prie kolektoriaus ir prie išvesties žiedų.

Kitose versijose yra bendros abiejų srovių apvijos, pavyzdžiui, nėra kolektoriaus su slydimo žiedais, kad būtų galima konvertuoti fazių skaičių, bet tiesiog iš statoriaus apvijos daromi čiaupai kiekvienai išėjimo fazei.Taigi indukcinė mašina paverčia vienfazę srovę į trifazę srovę (iš esmės identiška didėjant dažniui).

Taigi, variklio generatorius leidžia transformuoti srovės tipą, įtampą, dažnį, fazių skaičių. Iki 70-ųjų šio tipo keitikliai buvo naudojami SSRS karinėje įrangoje, kur jie maitino, visų pirma, lempų įrenginius. Vienfaziai ir trifaziai keitikliai tiekiami pastovia 27 voltų įtampa, o išėjimas yra kintamoji 127 voltų 50 hercų vienfazio arba 36 voltų 400 hercų trifazio įtampa.

Tokių transformatorių galia siekia 4,5 kVA. Panašios mašinos naudojamos elektriniuose lokomotyvuose, kur nuolatinė 50 voltų įtampa konvertuojama į kintamąją 220 voltų įtampą, kurios dažnis yra iki 425 Hz, kad maitintų fluorescencines lempas, o 127 voltų 50 Hz – keleivių skustuvams. Pirmuosius kompiuterius dažnai naudojo umformeriai, kad juos maitintų.

Iki šiol umformerių galima rasti šen bei ten: troleibusuose, tramvajuose, elektriniuose traukiniuose, kur jie sumontuoti norint gauti žemą įtampą valdymo grandinėms maitinti. Tačiau dabar juos jau beveik visiškai išstūmė puslaidininkiniai sprendimai (tiristoriai). ir tranzistoriai).

Variklio generatoriaus keitikliai yra vertingi dėl daugelio privalumų. Pirma, tai yra patikima išėjimo ir įvesties maitinimo grandinių galvaninė izoliacija. Antra, išvestis yra gryniausia sinusinė banga, kurioje nėra iškraipymų ir triukšmo. Įrenginys yra labai paprasto dizaino, todėl priežiūra yra gana išradinga.

Tai paprastas būdas gauti trifazę įtampą. Rotoriaus inercija išlygina srovės šuolius, kai apkrovos parametrai staigiai pasikeičia.Ir, žinoma, čia labai paprasta atkurti elektrą.

Ne be savo trūkumų. Umformeriai turi judančias dalis, todėl jų ištekliai riboti. Masė, svoris, medžiagų gausa ir dėl to didelė kaina. Triukšmingas darbas, vibracijos. Reikia dažnai tepti guolius, valyti kolektorius, keisti šepečius. Efektyvumas siekia 70%.

Nepaisant trūkumų, mechaniniai variklių generatoriai vis dar naudojami elektros energijos pramonėje didelėms galioms konvertuoti. Ateityje variklių generatoriai gali padėti suderinti 60 ir 50 Hz tinklus arba pateikti tinklus, kuriems taikomi didesni energijos kokybės reikalavimai. Mašinos rotoriaus apvijų maitinimas šiuo atveju galimas iš mažos galios kietojo kūno dažnio keitiklio.