Претварач фреквенције је технологија коју треба савладати при извођењу електро радова. Коришћење фреквентног претварача за управљање мотором је уобичајена метода у електричној контроли; неке такође захтевају стручност у њиховој употреби.
1. Пре свега, зашто користити фреквентни претварач за контролу мотора?
Мотор је индуктивно оптерећење, које омета промену струје и производи велику промену струје приликом покретања.
Инвертер је уређај за контролу електричне енергије који користи функцију укључивања и искључивања енергетских полупроводничких уређаја за претварање напајања индустријске фреквенције у другу фреквенцију. Углавном се састоји од два кола, једно је главно коло (модул исправљача, електролитички кондензатор и модул инвертера), а друго је управљачко коло (прекидачка плоча за напајање, контролна плоча).
Да би се смањила стартна струја мотора, посебно мотора веће снаге, што је већа снага, то је већа стартна струја. Прекомерна стартна струја донеће веће оптерећење за електроенергетску и дистрибутивну мрежу. Претварач фреквенције може решити овај проблем покретања и омогућити да се мотор несметано покрене без изазивања превелике стартне струје.
Друга функција коришћења фреквентног претварача је подешавање брзине мотора. У многим случајевима потребно је контролисати брзину мотора да би се постигла боља производна ефикасност, а регулација брзине фреквентног претварача је увек била његов највећи врхунац. Претварач фреквенције контролише брзину мотора променом фреквенције напајања.
2.Које су методе управљања инвертером?
Пет најчешће коришћених метода управљања инвертерским моторима су следеће:
А. Метод контроле синусоидалне пулсне ширине модулације (СПВМ).
Његове карактеристике су једноставна структура управљачког кола, ниска цена, добра механичка тврдоћа и могу задовољити захтеве за глатку регулацију брзине општег преноса. Широко се користи у различитим областима индустрије.
Међутим, на ниским фреквенцијама, због ниског излазног напона, на обртни момент значајно утиче пад напона отпора статора, што смањује максимални излазни момент.
Поред тога, његове механичке карактеристике нису тако јаке као код ДЦ мотора, а његов динамички капацитет обртног момента и перформансе статичке регулације брзине нису задовољавајуће. Поред тога, перформансе система нису високе, контролна крива се мења са оптерећењем, одзив обртног момента је спор, стопа искоришћења обртног момента мотора није висока, а перформансе се смањују при малој брзини због постојања отпора статора и мртвог претварача зонски ефекат, а стабилност се погоршава. Стога су људи проучавали регулацију брзине векторске контроле променљиве фреквенције.
Б. Метод управљања вектором простора напона (СВПВМ).
Заснован је на укупном генерисању трофазног таласног облика, са сврхом приближавања идеалној кружној путањи ротационог магнетног поља ваздушног јаза мотора, генерисањем трофазног модулационог таласног облика у исто време и његовом контролом на начин уписаног многоугла који апроксимира круг.
Након практичне употребе, побољшан је, односно увођење компензације фреквенције како би се елиминисала грешка контроле брзине; процена амплитуде флукса путем повратне спреге да би се елиминисао утицај отпора статора при малој брзини; затварање излазног напона и струјне петље ради побољшања динамичке тачности и стабилности. Међутим, постоји много веза контролних кола, а подешавање обртног момента није уведено, тако да перформансе система нису фундаментално побољшане.
Ц. Метода векторске контроле (ВЦ).
Суштина је да мотор на наизменичну струју буде еквивалентан ДЦ мотору, и да независно контролише брзину и магнетно поље. Контролисањем флукса ротора, струја статора се разлаже да би се добиле компоненте обртног момента и магнетног поља, а трансформација координата се користи за постизање ортогоналне или одвојене контроле. Увођење методе векторске контроле је од епохалног значаја. Међутим, у практичним применама, пошто је флукс ротора тешко тачно уочити, на карактеристике система у великој мери утичу параметри мотора, а трансформација векторске ротације која се користи у еквивалентном процесу управљања једносмерним мотором је релативно сложена, што отежава стварну контролни ефекат за постизање идеалног резултата анализе.
Д. Метода директне контроле обртног момента (ДТЦ).
Године 1985, професор ДеПенброцк са Универзитета Рухр у Немачкој први је предложио технологију конверзије фреквенције за директну контролу обртног момента. Ова технологија је у великој мери решила недостатке горе поменуте векторске контроле и брзо је развијена са новим идејама управљања, концизном и јасном структуром система и одличним динамичким и статичким перформансама.
Тренутно се ова технологија успешно примењује на вучу електричних локомотива велике снаге наизменичне струје. Директна контрола обртног момента директно анализира математички модел мотора наизменичне струје у координатном систему статора и контролише магнетни флукс и обртни момент мотора. Нема потребе да изједначава моторе наизменичне струје са ДЦ моторима, чиме се елиминишу многи сложени прорачуни у трансформацији векторске ротације; не треба да имитира управљање ДЦ мотора, нити треба да поједностави математички модел мотора наизменичне струје за раздвајање.
Е. Матрична АЦ-АЦ метода управљања
ВВВФ конверзија фреквенције, конверзија фреквенције векторске контроле и конверзија фреквенције директне контроле обртног момента су све врсте АЦ-ДЦ-АЦ конверзије фреквенције. Њихови заједнички недостаци су низак фактор улазне снаге, велика хармонска струја, велики кондензатор за складиштење енергије потребан за једносмерно коло, а регенеративна енергија се не може вратити у електроенергетску мрежу, односно не може да ради у четири квадранта.
Из тог разлога је настала матрична АЦ-АЦ конверзија фреквенције. Пошто матрична АЦ-АЦ конверзија фреквенције елиминише средњи ДЦ линк, елиминише велики и скупи електролитски кондензатор. Може да постигне фактор снаге 1, синусоидну улазну струју и може да ради у четири квадранта, а систем има велику густину снаге. Иако ова технологија још није зрела, још увек привлачи многе научнике да спроводе дубинско истраживање. Његова суштина није да индиректно контролише струју, магнетни флукс и друге величине, већ да директно користи обртни момент као контролисану величину за постизање истог.
3. Како фреквентни претварач контролише мотор? Како су то двоје повезани заједно?
Ожичење претварача за управљање мотором је релативно једноставно, слично ожичењу контактора, са три главна струјна вода која улазе и затим излазе у мотор, али су подешавања компликованија, а начини управљања претварачем су такође другачије.
Пре свега, за терминал инвертера, иако постоји много брендова и различитих метода ожичења, терминали за ожичење већине инвертера се не разликују много. Генерално се дели на улазе прекидача за напред и назад, који се користе за контролу покретања мотора унапред и уназад. Терминали за повратну информацију се користе за повратну информацију о радном статусу мотора,укључујући радну фреквенцију, брзину, статус грешке итд.
За контролу подешавања брзине, неки фреквентни претварачи користе потенциометре, неки користе директно дугмад, а сви се контролишу преко физичког ожичења. Други начин је коришћење комуникационе мреже. Многи фреквентни претварачи сада подржавају контролу комуникације. Комуникациони вод се може користити за контролу покретања и заустављања, ротације унапред и уназад, подешавања брзине итд. мотора. Истовремено, повратне информације се такође преносе комуникацијом.
4. Шта се дешава са излазним обртним моментом мотора када се промени брзина (фреквенција) ротације?
Почетни и максимални обртни момент када се покреће помоћу фреквентног претварача су мањи него када се покреће директно од извора напајања.
Мотор има велики утицај на покретање и убрзање када се напаја из извора напајања, али су ови удари слабији када се напаја преко фреквентног претварача. Директно покретање са напајањем ће генерисати велику стартну струју. Када се користи фреквентни претварач, излазни напон и фреквенција претварача фреквенције се постепено додају мотору, тако да су почетна струја мотора и удар мањи. Обично се обртни момент који генерише мотор смањује како се фреквенција смањује (брзина се смањује). Стварни подаци смањења биће објашњени у неким приручницима за фреквентни претварач.
Уобичајени мотор је дизајниран и произведен за напон од 50 Хз, а његов номинални обртни момент је такође дат у овом опсегу напона. Стога се регулација брзине испод називне фреквенције назива регулација брзине константног момента. (Т=Те, П<=Пе)
Када је излазна фреквенција фреквентног претварача већа од 50Хз, обртни момент који генерише мотор опада у линеарном односу обрнуто пропорционално фреквенцији.
Када мотор ради на фреквенцији већој од 50Хз, величина оптерећења мотора се мора узети у обзир да би се спречио недовољан обртни момент мотора.
На пример, обртни момент који генерише мотор на 100Хз се смањује на око 1/2 обртног момента који се генерише на 50Хз.
Стога се регулација брзине изнад називне фреквенције назива регулација брзине константне снаге. (П=Уе*Ие).
5. Примена фреквентног претварача изнад 50Хз
За одређени мотор, његов називни напон и називна струја су константни.
На пример, ако су номиналне вредности претварача и мотора: 15кВ/380В/30А, мотор може да ради изнад 50Хз.
Када је брзина 50Хз, излазни напон претварача је 380В, а струја 30А. У овом тренутку, ако се излазна фреквенција повећа на 60Хз, максимални излазни напон и струја претварача могу бити само 380В/30А. Очигледно, излазна снага остаје непромењена, па је називамо константном регулацијом брзине снаге.
Какав је обртни момент у овом тренутку?
Пошто је П=вТ(в; угаона брзина, Т: обртни момент), пошто П остаје непромењен, а в расте, обртни момент ће се у складу с тим смањити.
Можемо то посматрати и из другог угла:
Напон статора мотора је У=Е+И*Р (И је струја, Р је електронски отпор, а Е је индуковани потенцијал).
Види се да када се У и И не мењају, не мења се ни Е.
И Е=к*ф*Кс (к: константа; ф: фреквенција; Кс: магнетни флукс), тако да када се ф промени од 50–>60Хз, Кс ће се сходно томе смањити.
За мотор, Т=К*И*Кс (К: константа; И: струја; Кс: магнетни флукс), тако да ће се обртни момент Т смањити како се магнетни флукс Кс смањује.
У исто време, када је мањи од 50Хз, пошто је И*Р веома мали, када се У/ф=Е/ф не мења, магнетни флукс (Кс) је константа. Момент Т је пропорционалан струји. Због тога се прекострујни капацитет претварача обично користи за описивање његовог капацитета преоптерећења (момента) и назива се регулација брзине константног обртног момента (називна струја остаје непромењена->максимални обртни момент остаје непромењен)
Закључак: Када се излазна фреквенција претварача повећа изнад 50Хз, излазни обртни момент мотора ће се смањити.
6.Други фактори који се односе на излазни обртни момент
Производња топлоте и капацитет одвођења топлоте одређују капацитет излазне струје претварача, чиме утичу на капацитет излазног обртног момента претварача.
1. Носећа фреквенција: Називна струја означена на претварачу је генерално вредност која може да обезбеди континуирани излаз на највишој носећој фреквенцији и највишој температури околине. Смањење носеће фреквенције неће утицати на струју мотора. Међутим, стварање топлоте компоненти ће бити смањено.
2. Температура околине: Баш као што се вредност струје заштите претварача неће повећати када се детектује да је температура околине релативно ниска.
3. Надморска висина: Повећање надморске висине утиче на расипање топлоте и перформансе изолације. Генерално, може се занемарити испод 1000м, а капацитет се може смањити за 5% на сваких 1000 метара изнад.
7. Која је одговарајућа фреквенција за фреквентни претварач за контролу мотора?
У горњем резимеу смо научили зашто се претварач користи за контролу мотора, а такође смо разумели како инвертер контролише мотор. Инвертер контролише мотор, што се може сажети на следећи начин:
Прво, инвертер контролише почетни напон и фреквенцију мотора како би се постигао глатко покретање и глатко заустављање;
Друго, претварач се користи за подешавање брзине мотора, а брзина мотора се подешава променом фреквенције.
Мотор са трајним магнетом Анхуи Мингтенгапроизводи се контролишу помоћу претварача. У опсегу оптерећења од 25%-120%, они имају већу ефикасност и шири радни опсег од асинхроних мотора истих спецификација и имају значајне ефекте уштеде енергије.
Наши професионални техничари ће изабрати прикладнији претварач у складу са специфичним условима рада и стварним потребама купаца како би постигли бољу контролу мотора и максимизирали перформансе мотора. Поред тога, наше одељење техничке службе може даљински да води клијенте да инсталирају и отклоне грешке на претварачу, и да реализују свеобухватно праћење и сервис пре и после продаје.
Ауторска права: Овај чланак је репринт ВеЦхат јавног броја „Техничка обука“, оригинални линк хттпс://мп.веикин.кк.цом/с/еЛгСвиЛФТтслЛФ-м6вКСМтА
Овај чланак не представља ставове наше компаније. Ако имате различита мишљења или ставове, исправите нас!
Време поста: Сеп-09-2024