Regulacija frekvencijskim pogonom omogućava, pomoću posebnog pretvarača, fleksibilnu promjenu načina rada elektromotora: za pokretanje, zaustavljanje, ubrzavanje, usporavanje, promjenu brzine rotacije.

Promjena frekvencije napona napajanja dovodi do promjene ugaone brzine magnetskog polja statora. Kada se frekvencija smanji, motor se smanjuje, a proklizavanje se povećava.

Načelo rada pretvarača frekvencije pogona

Glavni nedostatak asinhronih motora je složenost regulacije brzine. tradicionalni načini: promjena napona napajanja i uvođenje dodatnih otpora u krug namotaja. Savršenije je frekvencijski pogon elektromotor. Donedavno su pretvarači bili skupi, ali pojava IGBT tranzistora i mikroprocesorskih upravljačkih sistema omogućavala je stranim proizvođačima da stvore pristupačne uređaje. Sada su najsavršeniji statični

Kutna brzina magnetskog polja statora ω 0 varira proporcionalno frekvenciji ƒ 1 u skladu s formulom:

ω 0 = 2π × ƒ 1 / p,

gdje je p broj parova polova.

Metoda omogućava glatku kontrolu brzine. U tom slučaju, brzina klizanja motora se ne povećava.

Da bi se postigle visoke energetske performanse motora - efikasnost, faktor snage i kapacitet preopterećenja, zajedno sa frekvencijom, mrežni napon se menja u skladu sa određenim zavisnostima:

• obrtni moment konstantnog opterećenja - U 1 / ƒ 1 = const;
• karakter ventilatora momenta opterećenja - U 1 / ƒ 1 2 = const;
• moment opterećenja, obrnuto proporcionalan brzini vrtnje - U 1 / √ ƒ 1 = const.

Te su funkcije realizirane pretvaračem koji istovremeno mijenja frekvenciju i napon na statoru motora. Električna energija se štedi zahvaljujući regulaciji pomoću potrebnog tehnološkog parametra: pritisak pumpe, performanse ventilatora, brzina dodavanja mašine itd. U ovom slučaju parametri se glatko mijenjaju.

Metode upravljanja frekvencijom asinhronih i sinhronih elektromotora

U pogonu promenljive frekvencije koji se zasniva na asinhronim motorima sa rotorom sa vevericom, koriste se dve metode upravljanja - skalarna i vektorska. U prvom slučaju, amplituda i frekvencija napona napajanja se istovremeno mijenjaju.

To je neophodno za održavanje performansi motora, najčešće konstantnog omjera njegovog maksimalnog momenta i trenutka otpora na osovini. Kao rezultat, efikasnost i faktor snage ostaju nepromijenjeni u cijelom opsegu rotacije.

Vektorska kontrola sastoji se u istovremenoj promjeni amplitude i faze struje na statoru.

Frekvencijski pretvarač tipa radi samo pri malim opterećenjima, čiji je rast veći prihvatljive vrijednosti sinhronost se može prekinuti.

Prednosti frekvencijskog pogona

Regulacija frekvencije ima čitav niz prednosti u odnosu na druge metode.

1. Automatizacija motora i proizvodnih procesa.
2. Lagan početak eliminišući tipične greške koji nastaju za vrijeme ubrzanja motora. Poboljšanje pouzdanosti frekvencijskog pogona i opreme smanjenjem preopterećenja.
3. Poboljšanje ekonomičnosti rada i produktivnosti pogona u celini.
4. Stvaranje konstantne brzine rotacije elektromotora bez obzira na prirodu opterećenja, što je važno u privremenim procesima. Korištenje povratnih informacija omogućava održavanje konstantne brzine motora pod različitim uznemirujućim utjecajima, posebno pod promjenjivim opterećenjima.
5. Pretvarači se mogu lako integrirati u postojeće tehnički sistemi bez veće prerade i zaustavljanja tehnološki procesi... Raspon kapaciteta je velik, ali cijene se znatno povećavaju njihovim porastom.
6. Sposobnost napuštanja varijatora, mjenjača, prigušnica i druge kontrolne opreme ili proširivanje opsega njihove primjene. To osigurava značajne uštede energije.
7. Uklanjanje štetnog efekta prolaznih procesa na tehnološka oprema, kao što su vodeni čekić ili visok krvni pritisak tečnosti u cevovodima uz istovremeno smanjenje potrošnje noću.

Mane

Kao i svi pretvarači, pretvarači frekvencije su izvor smetnji. U njih moraju biti instalirani filtri.

Troškovi marki su visoki. Značajno se povećava s povećanjem snage aparata.

Regulacija frekvencije pri transportu tečnosti

Na mjestima gdje se pumpa voda i druge tečnosti, kontrola protoka se uglavnom vrši pomoću vrata i ventila. Trenutno je obećavajući smjer upotreba frekvencijskog pogona pumpe ili ventilatora koji pokreće njihove lopatice.

Upotreba frekvencijskog pretvarača kao alternative prigušnom ventilu daje učinak uštede energije do 75%. Zaporni ventil, koji ograničava protok tečnosti, ne radi koristan posao... Istovremeno se povećavaju gubici energije i supstanci za njegov transport.

Frekvencijski pogon omogućava održavanje konstantnog pritiska kod potrošača kada se protok fluida promijeni. Iz osjetnika tlaka na pogon se šalje signal koji mijenja brzinu okretaja motora i time regulira njegovu brzinu, održavajući zadanu brzinu protoka.

Jedinice za pumpanje kontroliraju se promjenom njihovih performansi. Potrošnja energije pumpe je u kubnim ovisnostima o kapacitetu ili brzini kotača. Ako se brzina smanji za 2 puta, produktivnost pumpa će pasti 8 puta. Prisustvo dnevnog rasporeda potrošnje vode omogućava vam da odredite uštedu energije za ovaj period ako kontrolirate frekvencijski pogon. Zahvaljujući njemu moguće je automatizirati crpnu stanicu i na taj način optimizirati pritisak vode u mrežama.

Sistemi za ventilaciju i klimatizaciju

Maksimalni protok zraka u ventilacioni sistemi nije uvijek potrebno. Uslovi rada mogu zahtijevati pogoršane performanse. Tradicionalno se za to koristi prigušivanje, kada brzina točka ostane konstantna. Pogodnije je mijenjati brzinu protoka zraka zbog pogona s promjenjivom frekvencijom kada je sezonski i klimatski uslovi, oslobađanje toplote, vlage, para i štetnih gasova.

Uštede energije u sistemima za ventilaciju i klimatizaciju postižu se niže od onih na pumpnim stanicama, jer je potrošnja energije rotacije vratila u kubnoj zavisnosti od broja okretaja.

Uređaj pretvarača frekvencije

Moderni frekvencijski pogon dizajniran je prema krugu dvostrukog pretvarača. Sastoji se od ispravljača i impulsnog pretvarača s upravljačkim sustavom.

Nakon ispravljanja mrežnog napona, signal se izravnava filterom i dovodi u pretvarač sa šest tranzistorskih prekidača, gdje je svaki od njih povezan sa statorskim namotima asinhronog motora. Blok pretvara ispravljeni signal u trofazni signal željene frekvencije i amplitude. Snažni IGBT-ovi u izlaznim fazama imaju visoku frekvenciju prebacivanja i pružaju oštar kvadratni val bez izobličenja. Zbog svojstava filtriranja namotaja motora, valni oblik struje na njihovom izlazu ostaje sinusoidalan.

Metode upravljanja amplitudom signala

Izlazni napon podešava se na dva načina:

1. Amplituda - promjena veličine napona.
2. Modulacija širine impulsa je metoda pretvaranja impulsnog signala, u kojoj se njegovo trajanje mijenja, ali frekvencija ostaje nepromijenjena. Ovdje snaga ovisi o širini impulsa.

Druga metoda se koristi najčešće u vezi s razvojem mikroprocesorske tehnologije. Moderni pretvarači izrađeni su na osnovi GTO-tiristora ili IGBT-tranzistora koji se mogu zaključati.

Mogućnosti i primjena pretvarača

Frekvencijski pogon ima mnogo mogućnosti.

1. Regulacija frekvencije trofaznog napona napajanja od nula do 400 Hz.
2. Ubrzanje ili usporavanje elektromotora od 0,01 sek. do 50 min. prema datom zakonu vremena (obično linearno). Tokom ubrzanja moguće je ne samo smanjiti, već i povećati do 150% dinamičkog i startnog momenta.
3. Vožnja unazad motora sa unaprijed zadanim načinima usporavanja i ubrzanja na željenu brzinu u drugom smjeru.
4. Pretvarači su opremljeni elektroničkom zaštitom koja se može konfigurirati od kratkih spojeva, preopterećenja, curenja zemlje i prekida u napajanju motora.
5. Digitalni displeji pretvarača prikazuju podatke o njihovim parametrima: frekvenciji, naponu napajanja, brzini, struji itd.
6. U pretvaračima se karakteristike volt-frekvencije prilagođavaju ovisno o vrsti opterećenja koja su potrebna motorima. Funkcije upravljačkih sistema zasnovanih na njima pružaju ugrađeni kontroleri.
7. Za niske frekvencije važno je koristiti vektorsku kontrolu koja vam omogućava rad sa punim obrtnim momentom motora, održavanje konstantne brzine pri promjeni opterećenja i kontrolu obrtnog momenta na vratilu. Pogon promjenljive frekvencije dobro funkcionira s ispravnim unosom podataka na pločici motora i nakon uspješnog ispitivanja. Poznati proizvodi kompanija HYUNDAI, Sanyu itd.

Područja primjene pretvarača su sljedeća:

• pumpe u sustavima za opskrbu toplom i hladnom vodom i toplinom;
• pumpe za gnojnicu, pijesak i gnojnicu za koncentracije;
• transportni sistemi: transporteri, valjkasti stolovi i druga sredstva;
• miješalice, mlinovi, drobilice, ekstruderi, dozatori, hranilice;
• centrifuge;
• dizala;
• metalurška oprema;
• oprema za bušenje;
• električni pogoni alatnih strojeva;
• oprema za bagere i dizalice, mehanizmi manipulatora.

Proizvođači pretvarača frekvencije, recenzije

Domaći proizvođač već je počeo proizvoditi proizvode koji su po kvaliteti i cijeni pogodni za korisnike. Prednost je mogućnost brzog primanja potreban aparat, kao i detaljne savjete o postavljanju.

Kompanija " Efektivni sistemi"proizvodi serijske proizvode i eksperimentalne serije opreme. Proizvodi se koriste za upotreba u domaćinstvu, u malom biznisu i industriji. Vesper proizvodi sedam serija pretvarača, uključujući multifunkcionalne, pogodne za većinu industrijskih mehanizama.

Danska kompanija Danfoss je lider u proizvodnji pretvarača frekvencije. Njegovi proizvodi se koriste u sistemima ventilacije, klimatizacije, vodoopskrbe i grijanja. Finska kompanija Vacon, dio danske kompanije, proizvodi modularne konstrukcije od kojih možete sastaviti potrebne uređaje bez nepotrebnih dijelova, što štedi na komponentama. Poznati su i pretvarači međunarodnog koncerna ABB, koji se koriste u industriji i svakodnevnom životu.

Sudeći po recenzijama, jeftini domaći pretvarači mogu se koristiti za rješavanje jednostavnih tipičnih zadataka, dok složeni zahtijevaju marku s mnogo više postavki.

Zaključak

Frekvencijski pretvarač kontrolira elektromotor mijenjajući frekvenciju i amplitudu napona napajanja, istovremeno ga štiteći od kvarova: preopterećenja, kratkih spojeva, prekida u mreži napajanja. Imaju tri glavne funkcije povezane s ubrzanjem, usporavanjem i brzinom motora. Ovo poboljšava efikasnost opreme u mnogim oblastima tehnologije.

Varijabilni električni pogon dizajniran je za upravljanje motorom nadgledanjem parametara. Brzina je direktno proporcionalna frekvenciji. Stoga je promjenom frekvencije moguće održavati brzinu vrtnje osovine motora, podešenu prema tehnologiji. Korak po korak opis Tok posla za pogon promjenljive frekvencije (VFD) izgleda otprilike ovako.

1. Prvi korak. Pretvaranje diodnim ispravljačem snage jednofazne ili trofazne ulazne struje u jednosmernu.
2. Korak dva. Pretvarač frekvencije kontrolira obrtni moment i brzinu rotacije osovine motora.
3. Treći korak. Kontrola izlaznog napona, održavajući konstantan odnos U / f.

Uređaj koji vrši inverznu funkciju generacije na izlazu sistema istosmjerna struja u varijablu, koja se naziva pretvarač. Otklanjanje mreškanja sabirnice postiže se dodavanjem prigušnice i kondenzatora filtra.

Kako odabrati pogon s promjenjivom frekvencijom

Većina pretvarača frekvencije proizvedena je s ugrađenim filterom za elektromagnetsku kompatibilnost (EMC).

Postoje takvi tipovi upravljanja kao što su bezsenzorska i vektorska kontrola itd. Prema postavljenim prioritetima u izradi upravljačke odluke, pogone odabiru:

• vrsta tereta;
• napon i snaga motora;
• način upravljanja;
• podešavanje;
• EMC, itd.

Ako je VFD dizajniran za asinhroni motor s dugim vijekom trajanja, preporučuje se odabir pretvarača frekvencije s precijenjenom izlaznom strujom.Uz pomoć modernih pretvarača frekvencije moguće je upravljanje putem daljinskog upravljača, putem sučelja ili kombiniranom metodom.

Tehničke karakteristike upotrebe frekvencijskog električnog pogona

1. Da biste osigurali visoke performanse, u postavkama možete slobodno prebaciti na bilo koji način.
2. Gotovo svi uređaji imaju dijagnostičke funkcije, što vam omogućava da brzo riješite problem. Međutim, preporučuje se prije svega provjeriti postavke kako bi se isključila mogućnost nehotičnih radnji zaposlenih.
3. Varijabilni pogon može sinhronizirati procese transportera ili postaviti određeni omjer međuovisnih vrijednosti. Smanjivanje opreme dovodi do optimizacije tehnologije.
4. U stanju automatskog podešavanja, parametri motora automatski se pohranjuju u memoriju pretvarača frekvencije. Ovo poboljšava tačnost izračuna obrtnog momenta i poboljšava kompenzaciju klizanja.

Područje primjene

Ponuđeni su proizvođači širok spektar pogoni koji se koriste u područjima gdje su uključeni električni motori. Savršeno rješenje za sve vrste tereta i ventilatora. Sistemi srednje klase se koriste na termoelektrane na ugalj, u rudarskoj industriji, u mlinovima, u stambeno-komunalnim uslugama itd. Raspon ocjena izgleda ovako: 3 kV, 3,3 kV, 4,16 kV, 6 kV, 6,6 kV, 10 kV i 11 kV.

Pojavom podesivog električnog pogona, kontrola pritiska vode za krajnjeg korisnika ne stvara probleme. Dobro osmišljeno sučelje za skriptiranje izvrsno je za upravljanje crpna oprema... Zahvaljujući kompaktnom dizajnu, pogon se može ugraditi u razne dizajne ormarića. Proizvodi nove generacije imaju svojstva napredne tehnologije:

• kontrola velike brzine i preciznosti u vektorskom režimu;
• značajne uštede energije;
• brze dinamičke karakteristike;
• veliki obrtni momenat niske frekvencije;
• dvostruko kočenje itd.

Svrha i tehnički pokazatelji

Kompletni VFD-ovi s naponom do i iznad 1 kV (dizajnirani za prijem i pretvaranje energije, zaštitu električne opreme od struja kratkog spoja, preopterećenja) omogućavaju:

• lagano pokrenite motor i, shodno tome, smanjite njegovo trošenje;
• zaustavite se, održavajte broj okretaja vratila motora.

Kompletni VFD kabineta do 1 kV izvode iste zadatke u odnosu na motore snage 0,55 - 800 kW. Pogon normalno radi kada je mrežni napon između -15% i + 10%. U neprekidnom radu, smanjenje snage se javlja kada je napon 85% -65%. Ukupni koeficijent snaga cosj = 0,99. Izlazni napon se automatski regulira pomoću prekidača za automatski prenos (ATS).

Prednosti upotrebe

U pogledu optimizacije i potencijalnih koristi pružaju mogućnost:

• regulirati postupak s velikom preciznošću;
• daljinski dijagnosticirati pogon;
• uzeti u obzir radne sate motora;
• nadgledati kvar i starenje mehanizama;
• povećati resurse mašina;
• značajno smanjuju akustičnu buku elektromotora.

Zaključak

Šta je VFD? Ovo je regulator motora koji upravlja elektromotorom podešavanjem frekvencije ulazne mreže, a istovremeno štiti jedinicu od raznih kvarova (strujno preopterećenje, struje kratkog spoja).

Električni pogoni (koji obavljaju tri funkcije povezane sa brzinom, upravljanjem i kočenjem) su nezamjenjiv uređaj za rad elektromotora i ostalih rotirajućih mašina. Sistemi se aktivno koriste u mnogim područjima proizvodnje: u naftnoj i gasnoj industriji, nuklearne energije, obrada drveta itd.

Pogon promjenjive frekvencije (pogon promjenjive frekvencije, VFD, pogon promjenjive frekvencije, VFD) je sistem za kontrolu brzine rotora asinhronog (sinhronog) elektromotora. Sastoji se od stvarnog pretvarača motora i frekvencije.

Pretvarač frekvencije (pretvarač frekvencije) je uređaj koji se sastoji od ispravljača (most istosmjerne struje) koji pretvara frekvenciju izmjenične struje u istosmjernu struju i pretvarača (pretvarača) (ponekad sa PWM) koji pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu struju potrebne frekvencije i amplitude . Izlazni tiristori (GTO) ili IGBT pružaju potrebnu struju za napajanje motora. Da bi se isključilo preopterećenje pretvarača s velikom dužinom ulagača, između pretvarača i ulagača postavljaju se prigušnice, a radi smanjenja elektromagnetskih smetnji - EMC filter. S skalarnom kontrolom stvaraju se harmonske struje motornih faza. Vektorska kontrola je metoda upravljanja sinhronim i asinhronim motorima, koja ne samo da stvara harmonijske struje (napone) faza, već omogućava i kontrolu magnetskog toka rotora (obrtnog momenta na osovini motora).

Primjena frekvencijskog pogona

Pretvarači frekvencije koriste se u:

• brodski električni pogon velike snage
• valjaonice (postolja sinhronizovana)
• brzi pogon vakuumskih turbomolekularnih pumpi (do 100.000 o / min)
• transportni sistemi
• mašine za rezanje
• CNC mašine - sinhronizacija kretanja nekoliko osa odjednom (do 32 - na primjer, u opremi za štampu ili pakovanje) (servo pogoni)
• automatski otvaranje vrata
• mješalice, pumpe, ventilatori, kompresori
• kućni klima uređaji
• perilice rublja
• gradski električni prijevoz, posebno u trolejbusima.

Najveći ekonomski učinak daje upotreba VFD u sistemima ventilacije, klimatizacije i vodoopskrbe, gdje je upotreba VFD zapravo postala standard.

Prednosti upotrebe VFD-a

• Visoka tačnost upravljanja
• Ušteda energije u slučaju promjenjivih opterećenja (tj. Pokretanje elektromotora pri djelomičnom opterećenju).
• Jednako maksimalnom obrtnom momentu.
• Mogućnost daljinske dijagnostike pogona industrijska mreža
  • otkrivanje faznih kvara za ulazne i izlazne krugove
  • obračun radnih sati
  • starenje kondenzatora glavnog kruga
  • kvar ventilatora
• Povećani resursi opreme
• Smanjenje hidrauličkog otpora cjevovoda zbog nedostatka regulacijskog ventila
• Glatko pokretanje motora, što značajno smanjuje trošenje motora
• VFD obično sadrži PID regulator i može se povezati izravno s odašiljačem s kontroliranom promjenjivom (npr. Tlakom).
• Kontrolirano kočenje i automatsko ponovno pokretanje u slučaju nestanka struje
• Hvatanje rotirajućeg elektromotora
• Stabilizacija brzine rotacije pri promjeni opterećenja
• Značajno smanjenje zvučne buke elektromotora, (kada se koristi funkcija "Soft PWM")
• Dodatne uštede energije od optimizacije pobude el. motor
• Omogućuje zamjenu prekidača

Mane upotrebe frekvencijskog pogona

• Većina VFD modela izvor je smetnji (potrebni su RFI filtri)
• Relativno visoka cijena za VFD velike snage (period povrata najmanje 1-2 godine)

Upotreba pretvarača frekvencije na pumpnim stanicama

Klasična metoda kontrole hranjenja crpne jedinice uključuje prigušivanje tlačnih vodova i regulaciju broja radnih jedinica za bilo koji tehnički parametar(npr. pritisak u liniji). U ovom slučaju, crpne jedinice odabiru se na osnovu određenih projektnih karakteristika (obično s marginom kapaciteta) i neprestano rade konstantnom brzinom, ne uzimajući u obzir promjenjive troškove uzrokovane promjenjivom potrošnjom vode. At minimalna potrošnja pumpe nastavljaju raditi konstantnom brzinom, stvarajući pretlak u mreži (uzrok nesreća), a znatna količina električne energije se troši. To se, na primjer, događa noću, kada potrošnja vode naglo opada. Glavni efekt se postiže ne zbog uštede energije, već zbog značajnog smanjenja troškova popravka vodovodnih mreža.

Pojava podesivog električnog pogona omogućila je održavanje konstantnog pritiska direktno na potrošača. Široka aplikacija u svjetskoj praksi dobio je frekvencijski kontrolirani električni pogon sa asinhronim elektromotorom za opće industrijske svrhe. Kao rezultat prilagođavanja opšteindustrijskih asinhronih motora njihovim radnim uslovima u kontroliranim električnim pogonima, stvaraju se posebni prilagodljivi asinhroni motori veće energije i težine i dimenzija u odnosu na neprilagođene. Regulacija frekvencije brzine rotacije osovine asinhronog motora vrši se pomoću elektronski uređaj, koji se obično naziva pretvaračem frekvencije. Gore navedeni efekat postiže se promenom frekvencije i amplitude trofaznog napona koji se napaja na elektromotor. Dakle, promjena parametara napona napajanja ( kontrola frekvencije), brzinu rotacije motora možete učiniti nižom i većom od predviđene. U drugoj zoni (frekvencija veća od nominalne), maksimalni obrtni momenat vratila je obrnuto proporcionalan brzini rotacije.

Metoda pretvorbe frekvencije temelji se na sljedećem principu. Uobičajeno je da je frekvencija industrijske mreže 50 Hz. Uzmimo za primjer pumpu sa dvopolnim elektromotorom. Uzimajući u obzir klizanje, brzina rotacije motora je oko 2800 okretaja (u zavisnosti od snage) okretaja u minuti i daje nominalnu visinu i performanse na izlazu crpne jedinice (jer je ovo nominalni parametri, prema pasošu). Ako uz pomoć frekvencijskog pretvarača smanjimo frekvenciju i amplitudu naizmjeničnog napona koji mu se napaja, tada će se brzina rotacije motora shodno tome smanjiti i, shodno tome, promijenit će se performanse crpne jedinice. Informacije o pritisku u mreži dolaze do jedinice pretvarača frekvencije iz posebnog senzora pritiska instaliranog na potrošaču, na osnovu tih podataka pretvarač u skladu s tim mijenja frekvenciju koja se isporučuje na motor.

Moderni pretvarač frekvencije ima kompaktan dizajn, vodootporno i vodootporno kućište, korisničko sučelje koje omogućava upotrebu u najtežim uslovima i problematičnim okruženjima. Raspon snage je vrlo širok i kreće se od 0,18 do 630 kW i više uz standardno napajanje od 220/380 V i 50-60 Hz. Praksa pokazuje da je upotreba pretvarača frekvencije na crpne stanice omogućava:

• uštedite električnu energiju (uz značajne promjene u potrošnji) podešavanjem snage električnog pogona u zavisnosti od stvarne potrošnje vode (efekat uštede 20-50%);
• smanjiti potrošnju vode smanjenjem curenja kada je pritisak u vodu prekoračen, kada je potrošnja vode zapravo mala (u prosjeku za 5%);
• smanjiti troškove (glavni ekonomski efekt) za hitne popravke opreme (cjelokupna infrastruktura vodosnabdijevanja zbog naglog smanjenja broja vanredne situacije izazvao posebno hidraulički udar, što se često događa u slučaju upotrebe neregulisanog električnog pogona (dokazano je da se vijek trajanja opreme povećava najmanje 1,5 puta);
• postići određenu uštedu topline u sistemima za opskrbu toplom vodom smanjenjem gubitaka vode koja prenosi toplinu;
• po potrebi povećati glavu iznad normale;
• sveobuhvatno automatizirati sistem vodosnabdijevanja, čime se smanjuje fond plate uslužnog i dežurnog osoblja, te isključiti utjecaj „ljudskog faktora“ na rad sistema, što je također važno.

Prema dostupnim podacima, period povrata projekta za uvođenje pretvarača frekvencije je od 3 mjeseca do 2 godine.

Gubitak snage pri kočenju elektromotora

U mnogim instalacijama, promjenjivom električnom pogonu povjereni su zadaci ne samo glatke regulacije okretnog momenta i brzine vrtnje elektromotora, već i zadaci usporavanja i kočenja elemenata instalacije. Klasično rješenje ovog problema je pogonski sistem s asinkronim motorom s pretvaračem frekvencije, opremljen prekidačem za kočenje s kočnim otpornikom.

U ovom slučaju, u načinu usporavanja / usporavanja, električni motor radi kao generator, pretvarajući mehaničku energiju u električnu energiju, koja se na kraju raspršuje u kočnom otporu. Tipične instalacije u kojima se ciklusi ubrzanja izmjenjuju s ciklusima usporavanja su pogoni s električnom vučom, dizalice, liftovi, centrifuge, mašine za navijanje itd. Funkcija električnog kočenja prvi se put pojavila na jednosmjernom pogonu (npr. Trolejbus). Krajem dvadesetog stoljeća pojavili su se pretvarači frekvencije sa ugrađenim rekuperatorom koji omogućavaju povratak energije primljene od motora koji radi u režimu kočenja natrag u mrežu. U ovom slučaju instalacija počinje "zarađivati ​​novac" gotovo odmah nakon puštanja u rad.

Princip rada pretvarača frekvencije

Trenutno se često koristi regulacija frekvencije kutne brzine rotacije električnog pogona s asinhronim motorom, jer omogućava u širokom opsegu glatku promjenu brzine rotacije rotora i iznad i ispod nominalne vrijednosti.

Pretvarači frekvencije su moderni, visokotehnološki uređaji sa širokim spektrom regulacije, koji imaju široki skup funkcija za upravljanje asinhronim motorima. Najviši kvalitet i pouzdanost omogućavaju upotrebu u njima razne industrije za upravljanje pogonima pumpi, ventilatora, transportera itd.

Frekventni pretvarači za napon napajanja dijele se na jednofazne i trofazne, ali dizajn za rotirajuće i statične električne mašine. U pretvaračima električnih mašina promenljiva frekvencija dobija se upotrebom konvencionalnih ili posebnih frekvencija električni automobili... Promjena frekvencije napajajuće struje postiže se upotrebom električnih elemenata koji se ne kreću.

Frekventni pretvarači za jednofazna mreža omogućavaju električni pogon proizvodna oprema snaga do 7,5 kW. Karakteristična karakteristika modernih jednofaznih pretvarača je da na ulazu postoji jedna faza napona 220V, a na izlazu tri faze iste vrijednosti napona, što omogućava povezivanje trofaznih elektromotora na uređaj bez upotrebe kondenzatora.

Pretvarači frekvencije napajani trofaznom 380V mrežom dostupni su u rasponu snage od 0,75 do 630 kW. U zavisnosti od vrednosti snage, uređaji se proizvode u polimernim kombinovanim i metalnim kućištima.

Najpopularnija strategija upravljanja asinhroni motori je vektorska kontrola. Trenutno većina pretvarača frekvencije implementira vektorsku kontrolu ili čak bezsenzorsku vektorsku kontrolu (ovaj trend nalazimo u pretvaračima frekvencije koji u početku implementiraju skalarnu kontrolu i nemaju terminale za povezivanje senzora brzine).

Na osnovu vrste opterećenja na izlazu, pretvarači frekvencije podijeljeni su prema vrsti izvođenja:

za pogone pumpi i ventilatora;

za općenito industrijski električni pogon;

rade kao dio elektromotora koji rade s preopterećenjem.

Savremeni pretvarači frekvencije imaju raznovrstan raspon funkcionalne karakteristike, na primjer, imaju ručni i automatsko upravljanje brzina i smjer rotacije motora, kao i na kontrolnoj ploči. Obdaren sposobnošću podešavanja opsega izlazne frekvencije od 0 do 800 Hz.

Pretvarači su sposobni za automatsko upravljanje asinhronim motorom prema signalima iz perifernih senzora i pokreću električni pogon prema zadanom vremenskom algoritmu. Podržati funkcije automatskog oporavka načina rada u slučaju kratkotrajnog prekida napajanja. Izvršite privremenu kontrolu sa udaljene konzole i zaštitite električne motore od preopterećenja.

Odnos između ugaone brzine rotacije i frekvencije napajajuće struje proizlazi iz jednadžbe

ω oko = 2πf 1 / str

Stalnim naponom napajanja U1 i promjenom frekvencije mijenja se magnetski tok asinhronog motora. Štoviše, za bolja upotreba magnetnog sistema, sa smanjenjem frekvencije napajanja, potrebno je proporcionalno smanjiti napon, inače će se struja magnetiziranja i gubici u čeliku znatno povećati.

Slično tome, s porastom frekvencije snage, napon treba proporcionalno povećavati kako bi se magnetski tok održavao konstantnim, jer će u suprotnom (sa konstantnim obrtnim momentom na osovini) to dovesti do povećanja struje rotora, preopterećenja njegovih namotaja strujom i smanjenja maksimalnog obrtnog momenta.

Racionalni zakon regulacije napona ovisio je o prirodi trenutka otpora.

Uz konstantan moment statičkog opterećenja (Mc = const), napon se mora regulirati proporcionalno njegovoj frekvenciji U1 / f1 = const. Za prirodu ventilatora opterećenja, omjer ima oblik U1 / f 2 1 = const.

Sa momentom opterećenja obrnuto proporcionalnim brzini vrtnje U1 / √ f1= const.

Donje slike prikazuju pojednostavljeni dijagram povezivanja i mehaničke karakteristike asinhroni motor sa frekvencijskom regulacijom ugaone brzine.

Asinhroni motor prema dolje od glavnog izveden je praktično na nulu.

Kada se frekvencija mreže napajanja promijeni, gornja granica brzine rotacije asinhronog motora ovisi o njegovim mehaničkim svojstvima, tim više što na frekvencijama iznad nominalne asinhronog motora radi s najboljim energetski pokazatelji nego na nižim frekvencijama. Stoga, ako se u pogonskom sistemu koristi reduktor, ovu regulaciju frekvencije motora treba izvoditi ne samo prema dolje, već i prema gore od nominalne tačke, do najveće dozvoljene brzine pod uslovima mehanička čvrstoća rotor.

Kada se broj okretaja motora poveća iznad vrijednosti naznačene u njegovom pasošu, frekvencija napajanja ne smije premašiti nazivnu za najviše 1,5 - 2 puta.

Frekventna metoda najviše obećava za regulaciju asinhronog motora sa kaveznim rotorom. Gubici snage u takvoj regulaciji su mali, jer nisu praćeni povećanjem. Rezultirajuće mehaničke karakteristike su vrlo krute.

Stvoren krajem 19. vijeka, trofazni asinhroni motor postao je nezamjenjiva komponenta moderne industrijske proizvodnje.

Za nesmetan start i zaustavljanje takve opreme potreban je poseban uređaj - pretvarač frekvencije. Prisustvo pretvarača za velike motore sa velike snage... Uz pomoć ovoga dodatni uređaj moguće je regulirati udarne struje, odnosno kontrolirati i ograničiti njihovu vrijednost.

Ako je startna struja isključivo regulirana mehanički, neće biti moguće izbjeći gubitke energije i smanjiti vijek trajanja opreme. Indikatori ove struje su pet do sedam puta veći od nazivnog napona, što je neprihvatljivo za normalan rad opreme.

Princip rada modernog pretvarača frekvencije podrazumijeva upotrebu elektroničkog upravljanja. Oni ne samo da pružaju lagani start, već i glatko regulišu rad pogona, poštujući odnos između napona i frekvencije strogo prema datoj formuli.

Glavna prednost uređaja je ušteda u potrošnji električne energije, u prosjeku 50%. A takođe i mogućnost prilagođavanja prema potrebama određene proizvodnje.

Uređaj radi na principu dvostruke konverzije napona.

1. ispravljen i filtriran kondenzatorskim sistemom.
2. Tada elektronska kontrola stupa u rad - struja se generiše sa zadatom (programiranom) frekvencijom.

Na izlazu se izdaju pravokutni impulsi koji pod utjecajem statorskog namotaja motora (njegove induktivnosti) postaju bliski sinusoidi.

Na šta paziti pri odabiru?

Proizvođači se usredotočuju na cijenu pretvarača. Stoga su mnoge opcije dostupne samo na skupim modelima. Pri odabiru uređaja trebali biste odrediti osnovne zahtjeve za određenu upotrebu.

• Kontrola može biti vektorska ili skalarna. Prvi omogućava fino podešavanje. Drugi samo održava jedan, zadati odnos između frekvencije i izlaznog napona i pogodan je samo za jednostavne uređaje, poput ventilatora.
• Što je veća navedena snaga, to će uređaj biti svestraniji - osigurat će se zamjenjivost i pojednostaviti održavanje opreme.
• Raspon napona mreže trebao bi biti što je moguće širi, što će zaštititi od pada njegovih normi. Snižavanje klase nije toliko opasno za uređaj kao porast. S ovim posljednjim, mrežni kondenzatori mogu dobro eksplodirati.
• Frekvencija mora u potpunosti zadovoljiti potrebe proizvodnje. Donja granica označava područje upravljanja brzinom pogona. Ako je potreban širi, potrebna je vektorska kontrola. U praksi se koriste frekvencije od 10 do 60 Hz, rjeđe do 100 Hz.
• Upravljanje se vrši putem različitih ulaza i izlaza. Što više, to bolje. Ali velika količina konektori značajno povećavaju cijenu uređaja i kompliciraju njegovu konfiguraciju.

Diskretni ulazi (izlazi) koriste se za unos upravljačkih naredbi i izlaznih poruka o događajima (na primjer, pregrijavanje), digitalni - za unos digitalnih (visokofrekventnih) signala, analogni - za unos povratnih signala.

• Upravljačka magistrala povezane opreme mora odgovarati mogućnostima kruga pretvarača frekvencije u smislu broja ulaza i izlaza. Bolje imati mali prostor za nadogradnju.
• Kapacitet preopterećenja. Optimalan izbor uređaja snage 15% veće od snage motora koji se koristi. U svakom slučaju, morate pročitati dokumentaciju. Proizvođači navode sve glavne parametre motora. Ako su vršna opterećenja važna, odaberite pretvarač s 10% većom vršnom strujom.

Uradi sam sklop pretvarača frekvencije za asinhroni motor

Pretvarač ili pretvarač možete sami sastaviti. Trenutno na mreži postoji mnogo uputa i dijagrama za takav sklop.

Glavni zadatak je dobiti „popularni“ model. Jeftin, pouzdan i dizajniran za upotreba u domaćinstvu... Za rad opreme u industrijske razmjere naravno, bolje je dati prednost uređajima koji se prodaju u trgovinama.
Postupak sastavljanja kola pretvarača frekvencije za elektromotor

Za rad sa kućno ožičenje, sa naponom od 220V i jednofaznom. Približna snaga motora do 1 kW.

Na bilješku. Duge žice moraju biti opremljene prstenima protiv ometanja.

Podešavanje rotacije rotora motora uklapa se u frekvencijski opseg 1:40. Za niske frekvencije potreban je fiksni napon (IR kompenzacija).

Povezivanje pretvarača frekvencije na električni motor

Za jednofazno ožičenje za 220V (kućna upotreba), povezivanje se izvodi prema shemi "trokut". Izlazna struja ne smije prelaziti 50% nominalne!

Za trofazno ožičenje od 380 V (za industrijsku upotrebu) priključite motor na pretvarač frekvencije izvedena prema šemi "zvijezda".

Predajnik (ili) ima odgovarajuće terminale označene slovima.

• R, S, T - mrežne žice su ovdje povezane, redoslijed nije bitan;
• U, V, W - za uključivanje asinhronog motora (ako se motor okreće naličje, trebate zamijeniti bilo koju od dvije žice na ovim terminalima).
• Stezaljka za uzemljenje pruža se odvojeno.

Da biste produžili vijek trajanja pretvarača, morate se pridržavati sljedećih pravila:

1. Redovito čistite unutrašnjost uređaja od prašine (bolje ga je ispuhati malim kompresorom, jer se usisavač neće uvijek nositi sa zagađenjem - prašina se zbije).
2. Zamijenite sklopove na vrijeme. Elektrolitički kondenzatori imaju ocjenu pet godina, osigurači deset godina. I ventilatori za hlađenje za dvije do tri godine upotrebe. Unutarnje petlje treba mijenjati svakih šest godina.
3. Nadgledajte unutrašnju temperaturu i napon jednosmerne magistrale.

Rast temperature dovodi do sušenja toplotne provodljive paste i uništavanja kondenzatora. Na komponentama pogona, trebalo bi ih zamijeniti najmanje jednom u tri godine.

4. Pridržavajte se radnih uslova. Temperatura okoliš ne bi trebalo da prelazi +40 stepeni. Neprihvatljivo visoka vlažnost i prašinu zraka.

Upravljanje asinhronim motorom (na primjer) prilično je složen proces. Zanatski pretvarači jeftiniji su od industrijskih analoga i prilično su pogodni za domaću upotrebu. Međutim, za industrijsku primjenu poželjnije je instalirati tvornički sastavljene pretvarače. Održavanje takvih skupih modela može obaviti samo dobro obučeni tehničari.