Kami mengkaji prinsip operasi, memasang dan menyambung penukar frekuensi untuk motor tak segerak. Penukar frekuensi untuk motor elektrik

Penerangan:

Penukar frekuensi lengkap dengan motor elektrik tak segerak membolehkan anda menggantikan pemacu DC. Sistem kawalan kelajuan motor DC agak mudah, tetapi titik lemah pemacu elektrik sedemikian adalah motor elektrik. Ia mahal dan tidak boleh dipercayai. Semasa operasi, berus percikan, dan pengumpul haus di bawah pengaruh electroerosion. Motor elektrik sedemikian tidak boleh digunakan dalam persekitaran yang berdebu dan meletup.

Motor elektrik tak segerak adalah lebih baik daripada motor DC dalam banyak cara: ia mudah dalam reka bentuk dan boleh dipercayai, kerana ia tidak mempunyai sesentuh bergerak. Berbanding dengan motor DC, mereka mempunyai dimensi, berat dan kos yang lebih kecil pada kuasa yang sama. Motor tak segerak mudah untuk dihasilkan dan dikendalikan.

Kelemahan utama motor elektrik tak segerak ialah kesukaran mengawal kelajuannya dengan kaedah tradisional (dengan menukar voltan bekalan, memperkenalkan rintangan tambahan ke dalam litar penggulungan).

Kawalan motor elektrik tak segerak dalam mod frekuensi sehingga baru-baru ini merupakan masalah besar, walaupun teori peraturan frekuensi telah dibangunkan pada tahun tiga puluhan. Pembangunan pemacu elektrik terkawal frekuensi telah ditahan oleh kos penukar frekuensi yang tinggi. Kemunculan litar kuasa dengan transistor IGBT, pembangunan sistem kawalan mikropemproses berprestasi tinggi membolehkan pelbagai syarikat di Eropah, Amerika Syarikat dan Jepun mencipta penukar frekuensi moden pada kos yang berpatutan.

Adalah diketahui bahawa peraturan kelajuan putaran penggerak boleh dilakukan menggunakan pelbagai peranti: variator mekanikal, cengkaman hidraulik, perintang tambahan yang dimasukkan ke dalam stator atau rotor, penukar frekuensi elektromekanikal, penukar frekuensi statik.

Penggunaan empat peranti pertama tidak menyediakan Kualiti tinggi kawalan kelajuan, tidak ekonomik, memerlukan kos yang tinggi semasa pemasangan dan operasi.
Penukar frekuensi statik ialah peranti kawalan pemacu tak segerak yang paling maju pada masa ini.

Prinsip kaedah frekuensi untuk mengawal kelajuan motor tak segerak ialah dengan menukar frekuensi f1 voltan bekalan, boleh mengikut ungkapan

bilangan tetap pasangan kutub p menukar halaju sudut medan magnet pemegun.

Kaedah ini menyediakan kawalan kelajuan lancar dalam julat yang luas, dan ciri-ciri mekanikal adalah sangat tegar.

Dalam kes ini, kawalan kelajuan tidak disertai dengan peningkatan dalam gelinciran motor tak segerak, jadi kehilangan kuasa semasa peraturan adalah kecil.

Untuk menjadi tinggi penunjuk tenaga motor tak segerak - faktor kuasa, kecekapan, kapasiti beban lampau - adalah perlu untuk menukar voltan input serentak dengan frekuensi.

Hukum perubahan voltan bergantung pada sifat momen beban CIK. Pada tork beban malar Mc=const voltan pada stator mesti dikawal secara berkadar dengan frekuensi :

Untuk sifat kipas momen beban, keadaan ini mempunyai bentuk:

Apabila tork beban berkadar songsang dengan kelajuan:

Oleh itu, untuk kawal selia tanpa langkah lancar bagi kelajuan putaran aci motor elektrik tak segerak, penukar frekuensi mesti menyediakan peraturan serentak frekuensi dan voltan pada stator motor tak segerak.

Faedah menggunakan pemacu elektrik boleh laras dalam proses teknologi

Penggunaan pemacu elektrik boleh laras memastikan penjimatan tenaga dan membolehkan mendapatkan kualiti sistem dan objek baharu. Penjimatan tenaga yang ketara dicapai melalui peraturan mana-mana parameter teknologi. Jika ia adalah penghantar atau penghantar, maka anda boleh melaraskan kelajuan pergerakannya. Jika ia adalah pam atau kipas, anda boleh mengekalkan tekanan atau melaraskan prestasi. Jika ini adalah mesin, maka anda boleh melaraskan kadar suapan atau pergerakan utama dengan lancar.

Kesan ekonomi yang istimewa daripada penggunaan penukar frekuensi ialah penggunaan peraturan frekuensi di kemudahan yang menyediakan pengangkutan cecair. Sehingga kini, cara yang paling biasa untuk mengawal prestasi objek tersebut adalah dengan menggunakan injap pintu atau injap kawalan, tetapi hari ini kawalan frekuensi motor tak segerak semakin tersedia, yang memacu, sebagai contoh, pendesak unit pengepaman atau kipas. .

Prospek untuk peraturan frekuensi dapat dilihat dengan jelas dari Rajah 1

Oleh itu, apabila pendikit, aliran bahan yang ditahan oleh injap atau injap tidak kerja yang berguna. Penggunaan pemacu elektrik boleh laras pam atau kipas membolehkan anda menetapkan tekanan atau kadar aliran yang diperlukan, yang bukan sahaja akan menjimatkan tenaga, tetapi juga mengurangkan kehilangan bahan yang diangkut.

Struktur penukar frekuensi

Kebanyakan penukar frekuensi moden dibina mengikut skema penukaran berganda. Ia terdiri daripada bahagian utama berikut: pautan DC (penerus tidak terkawal), penyongsang nadi kuasa dan sistem kawalan.

Pautan DC terdiri daripada penerus tidak terkawal dan penapis. Voltan sesalur berselang-seli ditukar di dalamnya menjadi voltan arus terus.

Penyongsang nadi tiga fasa kuasa terdiri daripada enam suis transistor. Setiap belitan motor disambungkan melalui kekunci yang sesuai kepada terminal positif dan negatif penerus. Penyongsang menukar voltan diperbetulkan kepada voltan selang tiga fasa frekuensi dan amplitud yang dikehendaki, yang digunakan pada belitan stator motor elektrik.

Dalam peringkat keluaran penyongsang, transistor IGBT kuasa digunakan sebagai kunci. Berbanding dengan thyristor, ia mempunyai frekuensi pensuisan yang lebih tinggi, yang membolehkan anda menjana isyarat keluaran sinusoidal dengan herotan yang minimum.

Cara penukar frekuensi berfungsi

Penukar frekuensi terdiri daripada penerus kuasa diod tidak terkawal B, penyongsang bebas, sistem kawalan PWM, peraturan automatik, induktor Lv dan kapasitor penapis Cv (Rajah 2). Kawal selia frekuensi keluaran fout. dan voltan Uout dijalankan dalam penyongsang kerana kawalan lebar nadi frekuensi tinggi.

Kawalan lebar nadi dicirikan oleh tempoh modulasi, di mana belitan stator motor elektrik disambungkan secara bergilir-gilir ke kutub positif dan negatif penerus.

Tempoh keadaan ini dalam tempoh PWM dimodulasi mengikut undang-undang sinusoidal. Pada frekuensi jam PWM tinggi (biasanya 2…15 kHz), dalam belitan motor, kerana sifat penapisannya, arus sinusoidal mengalir.

Dalam kes ini, kawalan kelajuan tidak disertai dengan peningkatan dalam gelinciran motor tak segerak, jadi kehilangan kuasa semasa peraturan adalah kecil. Untuk mendapatkan prestasi tenaga tinggi motor tak segerak - faktor kuasa, kecekapan, kapasiti beban lampau - adalah perlu untuk menukar voltan masukan serentak dengan frekuensi.

Struktur penukar frekuensi

Paling moden penukar frekuensi dibina mengikut skema penukaran berganda. Voltan sinusoidal input dengan amplitud dan frekuensi malar dibetulkan dalam pautan DC B, dilicinkan oleh penapis yang terdiri daripada pencekik Lv dan kapasitor penapis Cv, dan kemudian ditukar semula oleh penyongsang AI menjadi voltan ulang-alik frekuensi dan amplitud berubah-ubah. Kawalan frekuensi keluaran tewas. dan voltan Uout dijalankan dalam penyongsang kerana kawalan lebar nadi frekuensi tinggi. Kawalan lebar nadi dicirikan oleh tempoh modulasi, di mana belitan stator motor elektrik disambungkan secara bergilir-gilir ke kutub positif dan negatif penerus.

Tempoh penyambungan setiap belitan dalam tempoh pengulangan nadi dimodulasi mengikut hukum sinusoidal. Lebar nadi terbesar disediakan di tengah-tengah kitaran separuh, dan berkurangan ke arah permulaan dan penghujung separuh kitaran. Oleh itu, sistem kawalan MMS menyediakan modulasi lebar nadi (PWM) voltan yang digunakan pada belitan motor.Amplitud dan kekerapan voltan ditentukan oleh parameter fungsi sinusoidal modulasi. Oleh itu, voltan ulang-alik tiga fasa frekuensi berubah-ubah dan amplitud terbentuk pada output penukar frekuensi.

Kami sentiasa gembira melihat rakan kongsi lama kami dan menantikan rakan kongsi baharu.

Penghantaran ke semua wilayah di Rusia!

Pemacu elektrik boleh laras direka untuk mengawal motor dengan mengawal parameter. Kelajuan adalah berkadar terus dengan kekerapan. Oleh itu, dengan mengubah frekuensi, adalah mungkin untuk mengekalkan kelajuan putaran aci motor, ditetapkan mengikut teknologi. Penerangan langkah demi langkah Aliran kerja untuk pemacu frekuensi berubah (VFD) kelihatan seperti ini.

1. Langkah satu. Penerus kuasa diod menukarkan arus input tunggal atau tiga fasa kepada arus terus.
2. Langkah kedua. Kawalan penukar frekuensi tork dan kelajuan putaran aci motor.
3. Langkah ketiga. Kawalan voltan keluaran, mengekalkan nisbah U / f yang malar.

Peranti yang melakukan fungsi songsang menjana arus terus kepada arus ulang alik pada keluaran sistem dipanggil penyongsang. Menghilangkan riak bas dicapai dengan menambah pencekik dan kapasitor penapis.

Bagaimana untuk memilih pemacu frekuensi berubah-ubah

Bilangan penukar frekuensi yang lazim dihasilkan dengan penapis keserasian elektromagnet (EMC) terbina dalam.

Terdapat jenis kawalan seperti, vektor tanpa penderia dan penderia, dsb. Mengikut keutamaan yang diberikan dalam membuat keputusan pengurusan, pemacu dipilih mengikut:

• jenis beban;
• voltan dan penarafan motor;
• mod kawalan;
• pelarasan;
• EMC, dsb.

Jika VFD bertujuan untuk motor tak segerak dengan hayat perkhidmatan yang panjang, maka disyorkan untuk memilih penukar frekuensi dengan arus keluaran yang terlalu tinggi.Dengan bantuan penukar frekuensi moden, adalah mungkin untuk mengawal dari alat kawalan jauh, melalui antara muka, atau dengan kaedah gabungan.

Ciri teknikal penggunaan pemacu elektrik frekuensi

1. Untuk memastikan prestasi tinggi, anda boleh bertukar kepada mana-mana mod secara bebas dalam tetapan.
2. Hampir semua peranti mempunyai fungsi diagnostik, yang membolehkan anda menyelesaikan masalah dengan cepat. Walau bagaimanapun, adalah disyorkan untuk menyemak tetapan terlebih dahulu, untuk mengecualikan kemungkinan tindakan sukarela pekerja.
3. Pemacu boleh laras boleh menyegerakkan proses penghantar atau menetapkan nisbah tertentu nilai saling bergantung. Pengurangan peralatan membawa kepada pengoptimuman teknologi.
4. Dalam keadaan auto-tala, parameter motor disimpan secara automatik dalam memori penukar frekuensi. Disebabkan ini, ketepatan pengiraan tork meningkat, dan pampasan gelinciran bertambah baik.

Kawasan permohonan

Pengilang menawarkan pelbagai jenis pemacu yang digunakan di kawasan yang melibatkan motor elektrik. Penyelesaian ideal untuk semua jenis beban dan kipas. Sistem jarak pertengahan digunakan dalam loji janakuasa arang batu, perlombongan, kilang, utiliti, dll. Julat penarafan adalah seperti berikut: 3 kV, 3.3 kV, 4.16 kV, 6 kV, 6.6 kV, 10 kV dan 11 kV.

Dengan adanya pemacu elektrik boleh laras, kawalan tekanan air tidak mendatangkan masalah kepada pengguna akhir. Antara muka dengan struktur skrip yang difikirkan dengan baik adalah bagus untuk menguruskan peralatan pengepaman. Terima kasih kepada reka bentuk kompaknya, pemacu boleh dipasang dalam pelbagai reka bentuk kabinet. Produk generasi baru mempunyai ciri-ciri teknologi canggih:

• kelajuan tinggi dan ketepatan kawalan dalam mod vektor;
• penjimatan tenaga yang ketara;
• ciri dinamik pantas;
• tork frekuensi rendah yang besar;
• brek berganda, dsb.

Tujuan dan petunjuk teknikal

VFD lengkap dengan voltan sehingga dan ke atas 1 kV (direka bentuk untuk menerima dan menukar tenaga, melindungi peralatan elektrik daripada arus litar pintas, beban lampau) membenarkan:

• mulakan enjin dengan lancar, dan, akibatnya, kurangkan hausnya;
• berhenti, kekalkan kelajuan enjin.

VFD jenis kabinet lengkap sehingga 1kV melaksanakan tugas yang sama berhubung dengan motor dengan kuasa 0.55 - 800 kW. Pemacu beroperasi secara normal apabila voltan sesalur antara -15% dan +10%. Semasa operasi tanpa henti, pengurangan kuasa berlaku jika voltan adalah 85% -65%. Jumlah faktor kuasa kosj = 0.99. Voltan keluaran dikawal secara automatik oleh suis pemindahan automatik (ATS).

Faedah menggunakan

Dari segi pengoptimuman dan potensi faedah memberi peluang untuk:

• mengawal proses dengan ketepatan tinggi;
• mendiagnosis pemacu dari jauh;
• mengambil kira masa enjin;
• memantau kerosakan dan penuaan mekanisme;
• meningkatkan sumber mesin;
• mengurangkan bunyi akustik motor elektrik dengan ketara.

Kesimpulan

Apakah CHRP? Ini adalah pengawal motor yang mengawal motor elektrik dengan melaraskan frekuensi rangkaian input, dan pada masa yang sama melindungi unit daripada pelbagai kerosakan (lebihan semasa, arus litar pintas).

Penggerak elektrik (melaksanakan tiga fungsi yang berkaitan dengan kelajuan, kawalan dan brek) adalah peranti yang sangat diperlukan untuk pengendalian motor elektrik dan mesin berputar lain. Sistem ini digunakan secara aktif dalam banyak bidang pengeluaran: dalam industri minyak dan gas, tenaga nuklear, kerja kayu, dll.

Sehingga kini, berpuluh-puluh jenama penukar frekuensi voltan rendah asing dan Pengeluar Rusia. Antaranya ialah syarikat Eropah terkemuka: Siemens, ABB, SEW Eurodrive, Control Techniques (Emerson Corporation), Schneider Electric, Danfoss, K.E.B., Lenze, Allen-Breadly (Rockwell Automation Corporation), Bosch Rexroth. Produk pengeluar ini diwakili secara meluas, terdapat rangkaian pengedar yang luas. Produk syarikat sedemikian dari Eropah seperti Emotron, Vacon, SSD Drives (Parker Corporation), Elettronica Santerno masih kurang dikenali. Terdapat juga produk pengeluar Amerika - General Electric Corporation, AC Technology International (sebahagian daripada kebimbangan Lenze) dan WEG (Brazil).

Syarikat-syarikat Asia sedang bersaing dengan serius dengan pengeluar Eropah dan Amerika. Pertama sekali, ini adalah syarikat dari Jepun: Mitsubishi Electric, Omron-Yaskawa, Panasonic, Hitachi, Toshiba, Fuji Electric. Jenama Korea dan Taiwan diwakili secara meluas - LG Industrial Systems, HYUNDAI Electronics, Delta Electronics, Tecorp, Long Shenq Electronic, Mecapion.

Antara pengeluar domestik yang paling terkenal ialah syarikat Vesper. Kami juga boleh perhatikan penukar khusus jenama APC, EPV (JSC Elektroapparat), REN2K atau REMS (MKE).

Kebanyakan pengeluar menawarkan penukar frekuensi yang mampu beroperasi dalam kawalan gelung terbuka dan tertutup (kawalan vektor), dengan set input dan output boleh atur cara, dengan pengawal PID terbina dalam. Walaupun dalam penukar frekuensi Korea atau Taiwan yang paling murah, anda boleh menemui apa yang dipanggil tanpa sensor, i.e. tanpa penderia kedudukan rotor, mod operasi vektor. Julat kawalan boleh 1:50.

Walau bagaimanapun, pengeluar terkemuka menawarkan mod kawalan vektor tanpa sensor yang lebih maju berdasarkan algoritma kawalan lanjutan. Salah satu perintis dalam bidang ini ialah ABB, yang mencadangkan DTR (Kawalan tork langsung) - kaedah mengawal kelajuan dan tork tanpa sensor maklum balas. Teknik Kawalan syarikat Inggeris telah melaksanakan mod kawalan fluks rotor (RFC) tanpa menggunakan sensor maklum balas, yang membolehkan anda mengawal tork dengan ketepatan yang mencukupi untuk kebanyakan tugas, mengembangkan julat kawalan kepada 100, memastikan ketepatan penyelenggaraan berkelajuan tinggi pada kelajuan rendah dan mencapai arus beban lampau yang sama, seperti dalam mod gelung tertutup.

Pengeluar besar menawarkan peranti pelbagai fungsi dengan pelbagai pilihan (modul pengembangan, perintang brek, pengawal terbina dalam, penapis, pencekik, dsb.) atau lengkapkannya dengan sistem CNC atau pengawal gerakan.

Semakin banyak, anda boleh mencari penggunaan pemacu dalam mod regeneratif, i.e. dengan keupayaan untuk mengembalikan tenaga yang dikeluarkan semasa brek kembali ke rangkaian (lif, eskalator, kren). Biasanya, pemacu khusus dengan penerus terkawal digunakan untuk ini. Syarikat terkemuka seperti Control Techniques menawarkan Regen sebagai salah satu mod operasi Unidrive SP, dengan itu mencapai penjimatan tenaga yang ketara dan kecekapan tinggi sistem.

Pelbagai yang diterangkan membolehkan jurutera memilih penukar frekuensi yang sesuai untuk harga dengan pelbagai fungsi dan program terbina dalam. Pada masa yang sama, jenama Eropah terkemuka, contohnya, dari UK dan Jerman, berjaya bersaing pada harga dengan fungsi dan kualiti yang lebih baik.

Kami membawa kepada perhatian anda penerangan tentang beberapa produk yang terdapat di pasaran Rusia. Maklumat pembekal boleh didapati di laman web kami:

Rockwell Automation, pemimpin yang tidak dapat dipertikaikan dalam kuasa pasaran elektrik, telah mengeluarkan siri baharu pemacu frekuensi Allen-Bradley® PowerFlex® dalam julat kuasa daripada 0.25kW hingga 6770kW. Siri berprestasi tinggi baharu menggabungkan kompak reka bentuk, fungsi yang luas dan sangat baik ciri prestasi. Ia digunakan dalam makanan, kertas, industri tekstil, kerja logam, kerja kayu, peralatan pengepaman dan pengudaraan, dsb. Palet mengandungi dua kelas pemacu - Komponen dan Seni Bina. Model daripada kelas Komponen direka bentuk untuk menyelesaikan tugas kawalan standard, dan pemacu kelas Senibina boleh disesuaikan dengan mudah dan dibina ke dalam sistem kawalan pelbagai peralatan kuasa disebabkan perubahan konfigurasi yang fleksibel. Semua model menawarkan keupayaan komunikasi yang luar biasa, rangkaian luas panel operator dan alatan pengaturcaraan yang sangat memudahkan operasi dan mempercepatkan permulaan peralatan.

PowerFlex® 4

Pemacu Powerflex 4 ialah ahli keluarga yang paling padat dan kos efektif. Sebagai peranti kawalan kelajuan yang ideal, model ini menyediakan fleksibiliti aplikasi sambil memenuhi keperluan pengilang dan pengguna akhir untuk fleksibiliti, kekompakan dan kemudahan operasi.

Pemacu melaksanakan undang-undang kawalan frekuensi volt dengan kemungkinan pampasan gelincir. Tambahan yang sangat baik untuk model ini ialah versi pemacu ultra-kompak [e-mel dilindungi], dengan julat kuasa operasi lanjutan sehingga 2.2 kW untuk versi satu fasa dan sehingga 11kW untuk voltan tiga fasa 400VAC. Skala harga yang dicadangkan untuk model ini membolehkan kita berharap, jika bukan untuk hit musim ini, maka untuk populariti yang agak luas.

PowerFlex® 7000

Pemacu siri PowerFlex 7000 ialah pemacu voltan sederhana generasi ketiga daripada Automasi Rockwell. Direka untuk mengawal kelajuan, tork, arah putaran motor AC tak segerak dan segerak. Reka bentuk unik siri PowerFlex 7000 ialah pakej kuasa berjenama PowerCage yang dipatenkan yang mengandungi komponen kuasa utama pemacu. Reka bentuk modular baharu adalah ringkas dan mempunyai sebilangan kecil komponen, yang memastikan kebolehpercayaan yang tinggi dan memudahkan operasi. Kelebihan utama pemacu voltan sederhana termasuk: mengurangkan kos operasi, keupayaan untuk memulakan motor besar daripada bekalan kuasa kecil dan meningkatkan ciri kualiti terkawal. proses teknologi dan peralatan yang digunakan.

Pemacu tersedia dalam tiga saiz bergantung pada kuasa output:

Bingkai A - Julat kuasa 150-900 kW pada voltan bekalan 2400-6600 V

Kes B - Julat kuasa 150-4100 kW pada voltan bekalan 2400-6600V

Kes C - Julat kuasa 2240-6770 kW pada voltan bekalan 4160-6600 V

Pemacu PowerFlex 7000 tersedia dalam pilihan 6 nadi, 18 nadi atau PWM, memberikan pengguna fleksibiliti yang ketara dalam mengurangkan kesan harmonik talian. Selain itu, ia menyediakan kawalan vektor langsung tanpa sensor untuk kawalan kelajuan rendah yang dipertingkatkan berbanding pemacu yang menggunakan kaedah kawalan V/f, serta keupayaan untuk mengawal tork motor, seperti yang dilakukan dalam pemacu DC. Sebagai panel pengendali, modul dengan paparan kristal cecair sebanyak 16 baris dan 40 aksara ditawarkan.

Momen inersia yang lebih tinggi tanpa kotak gear tambahan

Servomotor tindak balas pantas daripada Beckhoff siri AM3000, yang dihasilkan menggunakan bahan dan teknologi baharu, digunakan terutamanya dalam aplikasi dinamik dengan beban tinggi, seperti untuk memacu paksi mesin kerja logam atau peranti tanpa gear. Digabungkan dengan inersia rotor yang besar, mereka menawarkan kelebihan yang sama seperti motor siri AM3xxx, seperti belitan kutub stator, yang membolehkan pengurangan ketara dalam saiz motor keseluruhan. Bebibir, penyambung dan aci siri motor AM3500 baharu adalah serasi dengan motor AM3000 yang telah terbukti dengan baik. Model AM3500 baharu boleh didapati dengan saiz bebibir 3 hingga 6 dan mempunyai tork dari 1.9 hingga 15 Nm. Kelajuan putaran motor adalah dari 3000 hingga 6000 rpm. Untuk sistem maklum balas, terdapat transduser koordinat atau pengekod mutlak (tunggal atau berbilang pusingan). Kes itu tergolong dalam kelas perlindungan IP 64; pilihan dengan kelas perlindungan IP 65/67 adalah mungkin. Siri motor ini mematuhi piawaian keselamatan CE, UL dan CSA.

Generasi baharu pemacu

Julat Emotron telah dikembangkan dengan pemacu NGD: FDU2.0, VFX2.0 (dari 0.75 kW kepada 1.6 MW) dan VSC/VSA (0.18 hingga 7.5 kW). Pemacu kelajuan berubah FDU2.0 (untuk emparan) dan VFX2.0 (untuk salingan) membolehkan pengguna menetapkan parameter operasi dalam unit yang diperlukan, mempunyai panel kawalan boleh tanggal dengan fungsi salinan, model sehingga 132 kW mempunyai ekonomi IP54 standard versi (model dari 160 hingga 800 kW juga boleh dipasang dalam penutup padat IP54 khas). Komunikasi semasa proses berlaku melalui bas medan (Profibus-DP, DeviceNet, Ethernet), port (RS-232, RS-485, Modbus RTU) dan output analog dan digital.

Pemacu vektor kecil VSA dan VSC direka khas untuk kawalan kelajuan tiga fasa motor aruhan bukan kuasa tinggi: Model 220V tersedia dari 0.18 hingga 2.2kW dan model 380V dari 0.75 hingga 7.5kW.

Keluarga ATV61-ATV71

Pasaran penukar frekuensi di Rusia sedang berkembang pesat. Tidak menghairankan, ia menarik banyak pengeluar, baik besar mahupun kurang dikenali. Pada masa ini pasaran Rusia sangat tersegmentasi. Tetapi inilah paradoksnya: walaupun terdapat lebih daripada 30 jenama pada masa ini di pasaran, sebahagian besar pasaran dimiliki oleh 7 - 8 syarikat, dan tidak lebih daripada dua pemimpin yang jelas. Pada masa yang sama, ciri teknikal peralatan yang sangat baik belum lagi menjadi jaminan kejayaan. Kedudukan utama di Rusia diambil oleh syarikat yang melabur dana yang besar dalam pembangunan perniagaan dan infrastruktur perniagaan.

Syarikat Schneider Electric, yang kepentingannya di Rusia diwakili oleh ZAO Schneider Electric, pada tahun 2007 telah mengembangkan tawaran produknya dengan ketara. Kini keluarga ATV61-ATV71 telah dikembangkan dengan versi 690 V, dan terdapat banyak versi dengan tahap perlindungan IP54. Terdapat juga model khas untuk lif dan pemacu kren ATV71*383 dengan teknologi yang unik kawalan motor segerak. Menjelang akhir tahun 2008, peranti dengan kapasiti 2400 kW pada 690V akan muncul dalam talian Altivar. Altivar 61 kini boleh digunakan dalam aplikasi pengubah langkah naik.

Siri Altivar 21 yang ekonomik baharu telah dibangunkan khas untuk sistem pemanasan, penyaman udara dan pengudaraan di bangunan kediaman dan awam. Altivar 21 mengawal motor dari 0.75 hingga 75 kW untuk 380 V dan 200 … 240 V.

Altivar 21 mempunyai banyak fungsi aplikasi:

– pengawal PI terbina dalam;

- "pengambilan dengan cepat";

– fungsi tidur/bangun;

– pengurusan perlindungan dan isyarat;

– rintangan kepada gangguan sesalur kuasa, operasi pada suhu sehingga + 50°C dan penurunan voltan -50%.

Dengan teknologi tanpa kapasitor baharu, Altivar 21 tidak memerlukan peranti pengurangan harmonik. Jumlah pekali ialah THDI 30%. Penolakan kapasitor dan penggunaan semikonduktor yang lebih berkuasa meningkatkan masa operasi.

Kepimpinan Schneider Electric dalam pasaran teknologi penukar adalah hasil kerja serius untuk meningkatkan toleransi kesalahan penukar. Tetapan MTTF untuk sesetengah model adalah sehingga 640,000 jam. Altivar berfungsi dengan penurunan voltan sehingga -50%, suhu sehingga +50%, dalam persekitaran yang agresif secara kimia dan dengan bunyi impuls dalam rangkaian. Ini adalah hujah yang serius untuk pembelian semula. Keyakinan pembeli terhadap peralatan dan reputasi syarikat tidak boleh dianggarkan terlalu tinggi.

Memandu dari SAKIT

Pengeluaran moden memerlukan automasi banyak operasi manual untuk menetapkan pelbagai parameter pada pelbagai mesin dan mesin pembungkusan. Selalunya, pengendali mempunyai keperluan untuk menukar parameter geometri produk perkilangan atau tugas lain yang serupa. Dalam kes ini, pemacu kedudukan dari SICK-Stegmann ialah peranti kos rendah yang ideal untuk operasi ini.

Pemacu penentududukan HIPERDRIVE® adalah hasil penyepaduan motor DC tanpa berus, kotak gear, pengekod berbilang pusingan mutlak, kuasa dan elektronik kawalan dalam satu unit. Antara lain, pemacu mempunyai antara muka rangkaian Profibus atau DeviceNet. Peranti ini bertujuan untuk melaksanakan tugas kedudukan titik ke titik dan merupakan peranti jenis kotak hitam yang mudah dikendalikan.

Pada masa ini, pemacu servo digunakan untuk tugas tersebut. Tetapi penggunaan sistem sedemikian mempunyai beberapa kelemahan. Pertama sekali, ia tidak wajar dari segi ekonomi. Sistem berasaskan servo biasanya juga memerlukan penyongsang, brek, pengekod mutlak.

Kelebihan utama pemacu ini:

– Peranti yang sangat bersepadu

Mengecilkan saiz memandu

Pemasangan dan persediaan yang mudah

Menurut statistik terkini, kira-kira 70% daripada semua tenaga elektrik yang dijana di dunia menggunakan pemacu elektrik. Dan peratusan ini meningkat setiap tahun.

Dengan kaedah yang dipilih dengan betul untuk mengawal motor elektrik, adalah mungkin untuk mendapatkan kecekapan maksimum, tork maksimum pada aci mesin elektrik, dan pada masa yang sama prestasi keseluruhan mekanisme akan meningkat. Motor elektrik yang menjalankan dengan cekap menggunakan elektrik minimum dan memberikan kecekapan maksimum.

Untuk motor elektrik yang dikuasakan oleh penukar frekuensi, kecekapan akan bergantung pada kaedah yang dipilih untuk mengawal mesin elektrik. Hanya dengan memahami merit setiap kaedah yang mendorong jurutera dan pereka bentuk boleh mendapatkan prestasi terbaik daripada setiap kaedah kawalan.
Kandungan:

Kaedah kawalan

Ramai orang yang bekerja dalam bidang automasi, tetapi tidak terlibat rapat dalam pembangunan dan pelaksanaan sistem pemacu elektrik, percaya bahawa kawalan motor elektrik terdiri daripada urutan arahan yang dimasukkan menggunakan antara muka dari panel kawalan atau PC. Ya, dari segi hierarki pengurusan keseluruhan sistem automatik ini betul, tetapi masih ada cara untuk mengawal motor elektrik itu sendiri. Kaedah inilah yang akan memberi kesan maksimum ke atas prestasi keseluruhan sistem.

Untuk motor tak segerak yang disambungkan kepada penukar frekuensi, terdapat empat kaedah kawalan asas:

• U / f - volt setiap hertz;
• U/f dengan pengekod;
• Kawalan vektor gelung terbuka;
• Kawalan vektor gelung tertutup;

Keempat-empat kaedah menggunakan modulasi lebar nadi PWM, yang mengubah lebar isyarat tetap dengan mengubah lebar nadi untuk mencipta isyarat analog.

Modulasi lebar nadi digunakan pada penukar frekuensi dengan menggunakan voltan bas DC tetap. dengan cepat membuka dan menutup (lebih tepat, menukar) menjana denyutan output. Dengan mengubah lebar denyutan ini, "gelombang sinus" frekuensi yang dikehendaki diperolehi pada output. Walaupun bentuk voltan keluaran transistor berdenyut, arus masih diperoleh dalam bentuk sinusoid, kerana motor elektrik mempunyai induktansi yang mempengaruhi bentuk arus. Semua kaedah kawalan adalah berdasarkan modulasi PWM. Perbezaan antara kaedah kawalan hanya dalam kaedah pengiraan voltan yang dikenakan pada motor.

Dalam kes ini, frekuensi pembawa (ditunjukkan dalam warna merah) mewakili frekuensi pensuisan maksimum transistor. Kekerapan pembawa untuk penyongsang biasanya dalam julat 2 kHz - 15 kHz. Rujukan frekuensi (ditunjukkan dalam warna biru) ialah isyarat rujukan frekuensi output. Untuk penyongsang yang berkenaan dalam sistem konvensional pemacu elektrik, sebagai peraturan, terletak dalam julat 0 Hz - 60 Hz. Apabila isyarat dua frekuensi ditindih antara satu sama lain, isyarat pembukaan transistor akan dikeluarkan (ditunjukkan dalam warna hitam), yang membekalkan kuasa kepada motor elektrik.

Kaedah kawalan V/F

Kawalan volt-per-hertz, yang paling biasa dirujuk sebagai V/F, mungkin merupakan cara paling mudah untuk mengawal selia. Ia sering digunakan dalam sistem pemacu elektrik mudah kerana kesederhanaannya dan bilangan minimum parameter yang diperlukan untuk operasi. Kaedah kawalan ini tidak memerlukan pemasangan mandatori pengekod dan tetapan mandatori untuk pemacu elektrik yang dikawal frekuensi (tetapi adalah disyorkan). Ini menyebabkan kos yang lebih rendah untuk peralatan tambahan (sensor, wayar maklum balas, geganti, dsb.). Kawalan U / F agak kerap digunakan dalam peralatan frekuensi tinggi, contohnya, ia sering digunakan dalam mesin CNC untuk memacu putaran gelendong.

Model tork malar mempunyai tork malar ke atas keseluruhan julat kelajuan pada nisbah U/F yang sama. Model nisbah tork berubah mempunyai voltan bekalan yang lebih rendah pada kelajuan rendah. Ini adalah perlu untuk mengelakkan ketepuan mesin elektrik.

V/F ialah satu-satunya cara untuk mengawal kelajuan motor aruhan yang membenarkan kawalan berbilang pemacu daripada penukar frekuensi tunggal. Sehubungan itu, semua mesin bermula dan berhenti pada masa yang sama dan beroperasi pada frekuensi yang sama.

Tetapi dengan cara ini pengurusan mempunyai beberapa batasan. Sebagai contoh, apabila menggunakan kaedah kawalan V/F tanpa pengekod, sama sekali tidak ada kepastian bahawa aci mesin aruhan sedang berputar. Di samping itu, tork permulaan mesin elektrik pada frekuensi 3 Hz dihadkan kepada 150%. Ya, tork terhad adalah lebih daripada mencukupi untuk kebanyakan peralatan sedia ada. Sebagai contoh, hampir semua kipas dan pam menggunakan kaedah kawalan V/F.

Kaedah ini agak mudah kerana spesifikasinya yang lebih longgar. Kawalan kelajuan biasanya dalam julat 2% - 3% daripada frekuensi keluaran maksimum. Tindak balas kelajuan dikira untuk frekuensi melebihi 3 Hz. Kelajuan tindak balas penukar frekuensi ditentukan oleh kelajuan tindak balasnya terhadap perubahan dalam frekuensi rujukan. Lebih tinggi kelajuan tindak balas, lebih cepat tindak balas pemacu kepada perubahan dalam rujukan kelajuan.

Julat kawalan kelajuan apabila menggunakan kaedah V/F ialah 1:40. Mendarabkan nisbah ini dengan kekerapan operasi maksimum pemacu elektrik, kami memperoleh nilai kekerapan minimum di mana mesin elektrik boleh beroperasi. Contohnya, jika frekuensi maksimum ialah 60 Hz dan julat ialah 1:40, maka nilai minimum frekuensi akan menjadi 1.5 Hz.

Corak U/F menentukan nisbah frekuensi dan voltan semasa operasi pemacu frekuensi berubah-ubah. Menurutnya, lengkung untuk menetapkan kelajuan putaran (frekuensi motor elektrik) akan menentukan, selain nilai frekuensi, nilai voltan yang dibekalkan ke terminal mesin elektrik.

Operator dan juruteknik boleh memilih corak peraturan V/F yang dikehendaki dengan satu parameter dalam penukar frekuensi moden. Templat pratetap sudah dioptimumkan untuk aplikasi tertentu. Terdapat juga kemungkinan untuk mencipta templat anda sendiri, yang akan dioptimumkan untuk sistem tertentu pemacu frekuensi boleh ubah atau motor elektrik.

Peranti seperti kipas atau pam mempunyai tork beban yang bergantung pada kelajuan putarannya. Tork pembolehubah (rajah di atas) corak V/F menghalang ralat pelarasan dan meningkatkan kecekapan. Model peraturan ini mengurangkan arus magnetisasi pada frekuensi rendah dengan mengurangkan voltan pada mesin elektrik.

Mesin tork malar seperti penghantar, penyemperit dan peralatan lain menggunakan kaedah kawalan tork malar. Dengan beban yang berterusan, arus magnetisasi penuh diperlukan pada semua kelajuan. Sehubungan itu, ciri tersebut mempunyai cerun langsung dalam julat kelajuan keseluruhan.

Kaedah kawalan U/F dengan pengekod

Jika perlu untuk meningkatkan ketepatan kawalan kelajuan, pengekod ditambahkan pada sistem kawalan. Pengenalan maklum balas kelajuan menggunakan pengekod membolehkan anda meningkatkan ketepatan peraturan sehingga 0.03%. Voltan keluaran masih akan ditentukan oleh corak V/F yang ditetapkan.

Kaedah kawalan ini tidak digunakan secara meluas, kerana kelebihan yang diberikannya berbanding dengan fungsi V/F standard adalah minimum. Tork permulaan, kelajuan tindak balas dan julat kawalan kelajuan adalah sama dengan V/F standard. Di samping itu, dengan peningkatan dalam frekuensi operasi, masalah mungkin timbul dengan pengendalian pengekod, kerana ia mempunyai bilangan revolusi yang terhad.

Kawalan Vektor Gelung Terbuka

Kawalan Vektor Gelung Terbuka (VU) digunakan untuk kawalan kelajuan mesin elektrik yang lebih luas dan dinamik. Apabila bermula dari penukar frekuensi, motor boleh menghasilkan tork permulaan sebanyak 200% daripada tork terkadar pada frekuensi hanya 0.3 Hz. Ini meluaskan senarai mekanisme di mana pemacu elektrik tak segerak dengan kawalan vektor boleh digunakan. Kaedah ini juga membolehkan anda mengawal tork mesin dalam keempat-empat kuadran.

Tork dihadkan oleh motor. Ini adalah perlu untuk mengelakkan kerosakan pada peralatan, mesin atau produk. Nilai momen dipecahkan kepada empat kuadran berbeza, bergantung pada arah putaran mesin elektrik (ke hadapan atau ke belakang) dan bergantung kepada sama ada motor elektrik melaksanakan . Had boleh ditetapkan untuk setiap kuadran secara berasingan, atau pengguna boleh menetapkan jumlah tork dalam penukar frekuensi.

Mod motor mesin tak segerak akan disediakan bahawa medan magnet rotor ketinggalan di belakang medan magnet stator. Jika medan magnet pemutar mula mengatasi medan magnet stator, maka mesin akan memasuki mod brek regeneratif dengan pulangan tenaga, dengan kata lain, motor tak segerak akan bertukar kepada mod penjana.

Contohnya, mesin penutup botol mungkin menggunakan had tork dalam kuadran 1 (ke hadapan dengan tork positif) untuk mengelakkan penutup botol terlalu ketat. Mekanisme ini menghasilkan pergerakan dan kegunaan ke hadapan detik positif untuk skru pada penutup botol. Sebaliknya, peranti seperti lif dengan berat pengimbang yang lebih berat daripada kereta kosong akan menggunakan kuadran 2 (putaran terbalik dan tork positif). Jika teksi dinaikkan tingkat atas, maka tork akan bertentangan dengan kelajuan. Ini adalah perlu untuk mengehadkan kelajuan mengangkat dan mengelakkan pemberat pengimbang daripada jatuh bebas, kerana ia lebih berat daripada teksi.

Maklum balas semasa dalam penukar frekuensi ini membolehkan anda menetapkan had pada tork dan arus motor, kerana apabila arus meningkat, tork juga akan meningkat. Voltan keluaran penyongsang boleh meningkat jika mekanisme memerlukan lebih tork, atau berkurangan jika hadnya dicapai. nilai yang dibenarkan. Ini menjadikan prinsip kawalan vektor mesin tak segerak lebih fleksibel dan dinamik daripada prinsip U/F.

Juga penukar frekuensi dengan kawalan vektor gelung terbuka mempunyai tindak balas kelajuan yang lebih pantas - 10 Hz, yang memungkinkan untuk menggunakannya dalam mekanisme dengan beban kejutan. Sebagai contoh, penghancur batu beban sentiasa berubah dan bergantung kepada isipadu dan dimensi batuan yang diproses.

Tidak seperti corak kawalan V/F, kawalan vektor menggunakan algoritma vektor untuk menentukan voltan operasi berkesan maksimum motor.

Kawalan vektor VU menyelesaikan masalah ini kerana kehadiran maklum balas pada arus motor. Sebagai peraturan, maklum balas semasa dijana oleh pengubah semasa dalaman penukar frekuensi itu sendiri. Berdasarkan nilai arus yang diperoleh, penukar frekuensi mengira tork dan fluks mesin elektrik. Vektor arus motor asas dibahagikan secara matematik kepada vektor arus magnetisasi (I d) dan vektor tork (I q).

Menggunakan data dan parameter mesin elektrik, penyongsang mengira vektor arus magnetisasi (I d) dan tork (I q). Untuk pencapaian prestasi maksimum, penukar frekuensi mesti memastikan I d dan I q dipisahkan oleh 90 0 . Ini penting kerana sin 90 0 = 1 dan nilai 1 mewakili nilai tork maksimum.

Secara amnya, kawalan vektor bagi motor aruhan memberikan kawalan yang lebih ketat. Peraturan kelajuan adalah lebih kurang ±0.2% daripada kekerapan maksimum, dan julat peraturan mencapai 1:200, yang membolehkan anda mengekalkan tork apabila bekerja pada kelajuan rendah.

Kawalan maklum balas vektor

Kawalan vektor gelung tertutup menggunakan algoritma kawalan yang sama seperti VU tanpa maklum balas. Perbezaan utama ialah kehadiran pengekod, yang membolehkan pemacu frekuensi berubah-ubah menghasilkan 200% tork permulaan pada 0 rpm. Item ini hanya perlu untuk mencipta detik permulaan apabila memulakan lif, kren dan mesin angkat lain untuk mengelakkan beban daripada tenggelam.

Kehadiran sensor maklum balas kelajuan membolehkan anda meningkatkan masa tindak balas sistem lebih daripada 50 Hz, serta mengembangkan julat kawalan kelajuan sehingga 1:1500. Juga, kehadiran maklum balas membolehkan anda mengawal bukan kelajuan mesin elektrik, tetapi masa ini. Dalam sesetengah mekanisme, nilai momen itulah yang sangat penting. Contohnya, mesin penggulungan, mekanisme penyekat dan lain-lain. Dalam peranti sedemikian, adalah perlu untuk mengawal momen mesin.

Kami menghasilkan dan menjual penukar frekuensi:
Harga untuk penukar frekuensi (21.01.16):
Penukar frekuensi satu fasa dalam tiga:
Harga Kuasa Model
CFM110 0.25kW 2300UAH
CFM110 0.37kW 2400UAH
CFM110 0.55kW 2500UAH
CFM210 1.0 kW 3200UAH
CFM210 1.5 kW 3400UAH
CFM210 2.2 kW 4000UAH
CFM210 3.3 kW 4300UAH
AFM210 7.5 kW 9900 UAH

Penukar frekuensi 380V tiga fasa dalam tiga:
CFM310 4.0 kW 6800UAH
CFM310 5.5 kW 7500UAH
CFM310 7.5 kW 8500UAH
Kenalan untuk pesanan penukar frekuensi:
+38 050 4571330
[e-mel dilindungi] laman web

Pemacu elektrik dikawal frekuensi moden terdiri daripada motor elektrik tak segerak atau segerak dan penukar frekuensi (lihat Rajah 1.).

Motor elektrik menukarkan tenaga elektrik kepada

tenaga mekanikal dan pemacu agensi eksekutif mekanisme teknologi.

Penukar frekuensi memacu motor elektrik dan merupakan peranti statik elektronik. Voltan elektrik dengan amplitud dan frekuensi berubah-ubah dihasilkan pada output penukar.

Nama "pemacu elektrik frekuensi boleh ubah" adalah disebabkan oleh fakta bahawa kawalan kelajuan motor dijalankan dengan menukar frekuensi voltan bekalan yang dibekalkan kepada motor daripada penukar frekuensi.

Sepanjang 10-15 tahun yang lalu, dunia telah menyaksikan pengenalan yang meluas dan berjaya bagi pemacu elektrik dikawal frekuensi untuk menyelesaikan pelbagai masalah teknologi dalam banyak sektor ekonomi. Ini disebabkan terutamanya oleh pembangunan dan penciptaan penukar frekuensi berdasarkan asas elemen asas baharu, terutamanya pada transistor bipolar get terlindung IGBT.

Artikel ini menerangkan secara ringkas jenis penukar frekuensi yang diketahui pada masa ini yang digunakan dalam pemacu elektrik dikawal frekuensi, kaedah kawalan yang dilaksanakan di dalamnya, ciri dan cirinya.

Dalam perbincangan lanjut, kita akan bercakap tentang pemacu elektrik kawalan frekuensi tiga fasa, kerana ia mempunyai aplikasi perindustrian yang paling hebat.

Mengenai kaedah pengurusan

Secara serentak motor elektrik kelajuan rotor masuk

keadaan mantap adalah sama dengan kekerapan putaran medan magnet stator.

Dalam motor elektrik tak segerak, kelajuan rotor

keadaan mantap berbeza daripada kelajuan putaran mengikut jumlah gelinciran.

Kekerapan putaran medan magnet bergantung kepada kekerapan voltan bekalan.

Apabila belitan stator motor elektrik dibekalkan dengan voltan tiga fasa dengan frekuensi, medan magnet berputar dicipta. Kelajuan putaran medan ini ditentukan oleh formula yang terkenal

di manakah bilangan pasangan kutub pemegun.

Peralihan daripada kelajuan putaran medan, diukur dalam radian, kepada kekerapan putaran, dinyatakan dalam pusingan seminit, dijalankan mengikut formula berikut

di mana 60 ialah faktor penukaran dimensi.

Menggantikan kelajuan putaran medan ke dalam persamaan ini, kita memperolehnya

Oleh itu, kelajuan pemutar motor segerak dan tak segerak bergantung pada kekerapan voltan bekalan.

Kaedah peraturan frekuensi adalah berdasarkan pergantungan ini.

Dengan menukar frekuensi pada input motor dengan bantuan penukar, kami mengawal kelajuan rotor.

Dalam pemacu terkawal frekuensi yang paling biasa berdasarkan motor sangkar tupai tak segerak, kawalan frekuensi skalar dan vektor digunakan.

Dengan kawalan skalar, mengikut undang-undang tertentu, amplitud dan kekerapan voltan yang digunakan pada motor diubah. Perubahan dalam kekerapan voltan bekalan membawa kepada sisihan daripada nilai pengiraan tork maksimum dan permulaan motor, kecekapan, faktor kuasa. Oleh itu, untuk mengekalkan ciri prestasi enjin yang diperlukan, adalah perlu untuk menukar amplitud voltan secara serentak dengan perubahan frekuensi.

Dalam penukar frekuensi sedia ada dengan kawalan skalar, nisbah tork motor maksimum kepada momen rintangan pada aci paling kerap dikekalkan malar. Iaitu, apabila frekuensi berubah, amplitud voltan berubah sedemikian rupa sehingga nisbah tork motor maksimum kepada tork beban semasa kekal tidak berubah. Nisbah ini dipanggil kapasiti beban lampau motor.

Dengan kapasiti beban lampau yang berterusan, faktor kuasa dan kecekapan yang dinilai enjin pada keseluruhan julat kawalan kelajuan hampir tidak berubah.

Tork maksimum yang dihasilkan oleh enjin ditentukan oleh hubungan berikut

di mana ialah pekali malar.

Oleh itu, pergantungan voltan bekalan pada frekuensi ditentukan oleh sifat beban pada aci motor elektrik.

Untuk tork beban malar, nisbah U/f = const dikekalkan, dan, sebenarnya, tork motor maksimum adalah malar. Sifat pergantungan voltan bekalan pada frekuensi untuk kes dengan tork beban malar ditunjukkan dalam rajah. 2. Sudut kecondongan garis lurus pada graf bergantung pada nilai momen rintangan dan tork maksimum enjin.

Pada masa yang sama, pada frekuensi rendah, bermula dari nilai frekuensi tertentu, tork motor maksimum mula jatuh. Untuk mengimbangi ini dan untuk meningkatkan tork permulaan, peningkatan tahap voltan bekalan digunakan.

Dalam kes beban kipas, pergantungan U/f2 = const direalisasikan. Sifat pergantungan voltan bekalan pada frekuensi untuk kes ini ditunjukkan dalam Rajah.3. Apabila mengawal selia di kawasan frekuensi rendah, tork maksimum juga berkurangan, tetapi untuk beban jenis ini ini tidak kritikal.

Menggunakan pergantungan tork maksimum pada voltan dan kekerapan, adalah mungkin untuk memplot U melawan f untuk sebarang jenis beban.

Kelebihan penting kaedah skalar ialah kemungkinan kawalan serentak sekumpulan motor elektrik.

Kawalan skalar mencukupi untuk kebanyakan aplikasi praktikal pemacu frekuensi berubah-ubah dengan julat kawalan kelajuan motor sehingga 1:40.

Kawalan vektor membolehkan anda meningkatkan julat kawalan dengan ketara, mengawal ketepatan, meningkatkan kelajuan pemacu elektrik. Kaedah ini menyediakan kawalan terus tork motor.

Tork ditentukan oleh arus stator, yang menghasilkan medan magnet yang menarik. Dengan kawalan tork langsung

adalah perlu untuk menukar, sebagai tambahan kepada amplitud dan fasa arus stator, iaitu, vektor semasa. Inilah sebab istilah "kawalan vektor".

Untuk mengawal vektor semasa, dan, akibatnya, kedudukan fluks magnet pemegun berbanding pemutar berputar, ia diperlukan untuk mengetahui kedudukan pemutar yang tepat pada bila-bila masa. Masalahnya diselesaikan sama ada dengan bantuan sensor kedudukan rotor jauh, atau dengan menentukan kedudukan rotor dengan mengira parameter enjin lain. Arus dan voltan belitan stator digunakan sebagai parameter ini.

Lebih murah ialah VFD dengan kawalan vektor tanpa penderia maklum balas kelajuan, tetapi kawalan vektor memerlukan pengiraan jumlah yang besar dan kelajuan tinggi daripada penukar frekuensi.

Di samping itu, untuk kawalan terus tork pada kelajuan putaran rendah, hampir kepada sifar, operasi pemacu elektrik dikawal frekuensi tanpa maklum balas kelajuan adalah mustahil.

Kawalan vektor dengan penderia maklum balas kelajuan menyediakan julat kawalan sehingga 1:1000 dan lebih tinggi, ketepatan kawalan kelajuan - perseratus peratus, ketepatan tork - beberapa peratus.

Dalam pemacu frekuensi pembolehubah segerak, kaedah kawalan yang sama digunakan seperti dalam pemacu tak segerak.

Walau bagaimanapun, dalam bentuk tulennya, peraturan frekuensi kelajuan putaran motor segerak hanya digunakan pada kuasa rendah, apabila momen beban kecil, dan inersia mekanisme pemacu adalah kecil. Pada kuasa tinggi, hanya pemacu dengan beban kipas memenuhi syarat ini sepenuhnya. Dalam kes dengan jenis beban lain, motor mungkin terkeluar daripada segerak.

Untuk pemacu elektrik segerak berkuasa tinggi, kaedah kawalan frekuensi dengan penyegerakan sendiri digunakan, yang menghapuskan kehilangan motor daripada penyegerakan. Keanehan kaedah ini ialah penukar frekuensi dikawal mengikut ketat dengan kedudukan pemutar motor.

Penukar frekuensi ialah peranti yang direka untuk menukar arus ulang alik (voltan) satu frekuensi kepada arus ulang alik (voltan) frekuensi lain.

Kekerapan keluaran dalam penukar moden boleh berbeza-beza dalam julat yang luas dan kedua-duanya lebih tinggi dan lebih rendah daripada frekuensi sesalur.

Litar mana-mana penukar frekuensi terdiri daripada bahagian kuasa dan kawalan. Bahagian kuasa penukar biasanya dibuat pada thyristor atau transistor yang beroperasi dalam mod suis elektronik. Bahagian kawalan dilaksanakan pada mikropemproses digital dan menyediakan kawalan kuasa
kunci elektronik, serta menyelesaikan sejumlah besar tugas tambahan (kawalan, diagnostik, perlindungan).

penukar frekuensi,

digunakan secara terkawal

pemacu elektrik, bergantung pada struktur dan prinsip operasi, pemacu kuasa dibahagikan kepada dua kelas:

1. Penukar frekuensi dengan pautan DC perantaraan yang jelas.

2. Penukar frekuensi dengan sambungan terus (tanpa pautan DC perantaraan).

Setiap kelas penukar sedia ada mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri, yang menentukan kawasan aplikasi rasional setiap daripada mereka.

Dari segi sejarah, penukar gandingan langsung adalah yang pertama muncul.

(Gamb. 4.), di mana bahagian kuasa adalah penerus terkawal dan dibuat pada thyristor tidak boleh dikunci. Sistem kawalan membuka kunci kumpulan thyristor secara bergilir-gilir dan menyambungkan belitan stator motor ke sesalur kuasa.

Oleh itu, voltan keluaran penukar terbentuk daripada bahagian "potongan" sinusoid voltan masukan. Dalam Rajah.5. menunjukkan contoh penjanaan voltan keluaran untuk salah satu fasa beban. Pada input penukar, voltan sinusoidal tiga fasa bertindak ia, iv, ip. Voltan keluaran uv1x mempunyai bentuk "gigi gergaji" bukan sinus, yang boleh dianggarkan secara konvensional oleh sinusoid (garisan menebal). Ia dapat dilihat daripada rajah bahawa kekerapan voltan keluaran tidak boleh sama atau lebih tinggi daripada frekuensi rangkaian bekalan. Ia berada dalam julat dari 0 hingga 30 Hz. Akibatnya, julat kecil kawalan kelajuan enjin (tidak lebih daripada 1: 10). Had ini tidak membenarkan penggunaan penukar sedemikian dalam pemacu terkawal frekuensi moden dengan pelbagai kawalan parameter teknologi.

Penggunaan thyristor tidak boleh dikunci memerlukan sistem kawalan yang agak kompleks, yang meningkatkan kos penukar.

Gelombang sinus "potongan" pada output penukar adalah sumber harmonik yang lebih tinggi, yang menyebabkan kerugian tambahan dalam motor elektrik, terlalu panas mesin elektrik, pengurangan tork, dan gangguan yang sangat kuat dalam rangkaian bekalan. Penggunaan peranti pampasan membawa kepada peningkatan dalam kos, berat, dimensi dan penurunan kecekapan. sistem secara keseluruhan.

Bersama-sama dengan kekurangan yang disenaraikan penukar gandingan langsung, mereka mempunyai kelebihan tertentu. Ini termasuk:

Secara praktikal kecekapan tertinggi berbanding penukar lain (98.5% dan ke atas),

Keupayaan untuk bekerja dengan voltan tinggi dan arus, yang memungkinkan untuk menggunakannya dalam pemacu voltan tinggi yang berkuasa,

Murahnya relatif, walaupun peningkatan kos mutlak disebabkan oleh litar kawalan dan peralatan tambahan.

Litar penukar serupa digunakan dalam pemacu lama dan reka bentuk baharu boleh dikatakan tidak dibangunkan.

Yang paling banyak digunakan dalam pemacu frekuensi berubah moden ialah penukar dengan pautan DC yang jelas (Rajah 6.).

Penukar kelas ini menggunakan penukaran dua kali tenaga elektrik: voltan sinusoidal input dengan amplitud dan frekuensi malar dibetulkan dalam penerus (V), ditapis oleh penapis (F), dilicinkan, dan kemudian ditukar semula oleh penyongsang (I) menjadi voltan ulang-alik frekuensi dan amplitud berubah-ubah. Penukaran tenaga berganda membawa kepada penurunan kecekapan. dan kepada beberapa kemerosotan dalam penunjuk berat dan saiz berhubung dengan penukar dengan sambungan terus.

Untuk membentuk voltan ulang alik sinusoidal, penyongsang voltan autonomi dan penyongsang arus autonomi digunakan.

Sebagai suis elektronik dalam penyongsang, thyristor GTO boleh dikunci dan pengubahsuaian lanjutan mereka GCT, IGCT, SGCT, dan transistor bipolar get terlindung IGBT digunakan.

Kelebihan utama penukar frekuensi thyristor, seperti dalam litar gandingan langsung, adalah keupayaan untuk bekerja dengan arus dan voltan tinggi, sambil menahan beban berterusan dan kesan impuls.

Mereka mempunyai kecekapan yang lebih tinggi (sehingga 98%) berhubung dengan penukar pada transistor IGBT (95 - 98%).

Penukar frekuensi berasaskan thyristor kini menduduki kedudukan dominan dalam pemacu voltan tinggi dalam julat kuasa daripada ratusan kilowatt hingga puluhan megawatt dengan voltan keluaran 3-10 kV dan lebih tinggi. Walau bagaimanapun, harga mereka bagi setiap kW kuasa keluaran adalah yang tertinggi dalam kelas penukar voltan tinggi.

Sehingga baru-baru ini, penukar frekuensi pada GTO merupakan bahagian utama dalam pemacu frekuensi pembolehubah voltan rendah. Tetapi dengan kemunculan transistor IGBT, terdapat " pilihan semulajadi» dan hari ini, penukar berdasarkannya secara amnya diiktiraf sebagai peneraju dalam bidang pemacu terkawal frekuensi voltan rendah.

Thyristor ialah peranti separa terkawal: untuk menghidupkannya, cukup untuk menggunakan nadi pendek pada output kawalan, tetapi untuk mematikannya, anda mesti sama ada menggunakan voltan terbalik padanya atau mengurangkan arus bertukar kepada sifar. Untuk
Ini memerlukan sistem kawalan yang kompleks dan menyusahkan dalam penukar frekuensi thyristor.

Transistor dwikutub pintu bertebat IGBT berbeza daripada thyristor kebolehkawalan penuh, sistem kawalan kuasa rendah mudah, frekuensi operasi tertinggi

Akibatnya, penukar frekuensi berasaskan IGBT memungkinkan untuk mengembangkan julat kawalan kelajuan motor dan meningkatkan kelajuan pemacu secara keseluruhan.

Untuk pemacu terkawal vektor tak segerak, penukar IGBT membenarkan operasi pada kelajuan rendah tanpa penderia maklum balas.

Penggunaan IGBT dengan lebih banyak lagi berfrekuensi tinggi pensuisan bersama sistem kawalan mikropemproses dalam penukar frekuensi mengurangkan tahap ciri harmonik yang lebih tinggi bagi penukar thyristor. Akibatnya, terdapat kurang kerugian tambahan dalam belitan dan litar magnet motor elektrik, penurunan pemanasan mesin elektrik, penurunan riak tork dan pengecualian apa yang dipanggil "berjalan" pemutar. di kawasan frekuensi rendah. Kerugian dalam transformer, bank kapasitor dikurangkan, hayat perkhidmatan mereka dan penebat wayar meningkat, bilangan penggera palsu peranti perlindungan dan ralat alat pengukur aruhan dikurangkan.

Penukar berdasarkan transistor IGBT berbanding dengan penukar thyristor dengan kuasa keluaran yang sama adalah lebih kecil dari segi saiz, berat, peningkatan kebolehpercayaan disebabkan oleh reka bentuk modular suis elektronik, penyingkiran haba yang lebih baik dari permukaan modul dan unsur struktur yang lebih sedikit.

Mereka membenarkan perlindungan yang lebih lengkap terhadap arus lonjakan dan voltan lampau, yang dengan ketara mengurangkan kemungkinan kegagalan dan kerosakan pada pemacu.

Pada masa ini, penukar IGBT voltan rendah mempunyai harga yang lebih tinggi bagi setiap unit kuasa keluaran, disebabkan oleh kerumitan relatif pengeluaran modul transistor. Walau bagaimanapun, dari segi nisbah harga / kualiti, berdasarkan kelebihan yang disenaraikan, mereka jelas mengatasi penukar thyristor, di samping itu, sejak beberapa tahun lalu, terdapat penurunan harga yang stabil untuk modul IGBT.

Halangan utama kepada penggunaannya dalam pemacu penukaran frekuensi langsung voltan tinggi dan kuasa melebihi 1 - 2 MW pada masa ini adalah batasan teknologi. Peningkatan dalam voltan pensuisan dan arus operasi membawa kepada peningkatan dalam saiz modul transistor, dan juga memerlukan penyingkiran haba yang lebih cekap daripada kristal silikon.

Teknologi baharu untuk penghasilan transistor bipolar bertujuan untuk mengatasi batasan ini, dan janji menggunakan IGBT juga sangat tinggi dalam pemacu voltan tinggi. Pada masa ini, transistor IGBT digunakan dalam penukar voltan tinggi dalam bentuk beberapa bersambung secara bersiri

Struktur dan prinsip operasi penukar frekuensi voltan rendah berdasarkan transistor GBT

Gambar rajah biasa penukar frekuensi voltan rendah ditunjukkan dalam rajah. 7. Di bahagian bawah rajah adalah graf voltan dan arus pada keluaran setiap elemen penukar.

Voltan berselang-seli rangkaian bekalan (inv.) dengan amplitud dan frekuensi malar (UEx = const, f^ = const) dibekalkan kepada penerus terkawal atau tidak terkawal (1).

Penapis (2) digunakan untuk melicinkan riak voltan diperbetulkan (rect.). Penerus dan penapis kapasitif (2) membentuk pautan DC.

Daripada keluaran penapis, ud voltan malar disalurkan kepada input penyongsang nadi autonomi (3).

Penyongsang autonomi penukar voltan rendah moden, seperti yang dinyatakan, adalah berdasarkan transistor bipolar kuasa dengan pintu terlindung IGBT. Rajah yang dimaksudkan menunjukkan litar penukar frekuensi dengan penyongsang voltan autonomi sebagai yang paling banyak digunakan.

Penyongsang menukar ud voltan terus kepada voltan berdenyut tiga fasa (atau fasa tunggal) dengan amplitud dan frekuensi berubah-ubah. Mengikut isyarat sistem kawalan, setiap penggulungan motor elektrik disambungkan melalui transistor kuasa yang sepadan penyongsang ke kutub positif dan negatif pautan DC.

Tempoh penyambungan setiap belitan dalam tempoh pengulangan nadi dimodulasi mengikut hukum sinusoidal. Lebar nadi terbesar disediakan di tengah-tengah kitaran separuh, dan berkurangan ke arah permulaan dan penghujung separuh kitaran. Oleh itu, sistem kawalan menyediakan modulasi lebar nadi (PWM) voltan yang digunakan pada belitan motor. Amplitud dan kekerapan voltan ditentukan oleh parameter fungsi sinusoidal modulasi.

Pada frekuensi pembawa PWM yang tinggi (2 ... 15 kHz), belitan motor bertindak sebagai penapis kerana kearuhannya yang tinggi. Oleh itu, arus hampir sinusoidal mengalir di dalamnya.

Dalam litar penukar dengan penerus terkawal (1), perubahan dalam amplitud voltan uH boleh dicapai dengan mengawal nilai voltan malar ud, dan perubahan dalam frekuensi boleh dicapai oleh mod operasi penyongsang.

Jika perlu, penapis (4) dipasang pada output penyongsang autonomi untuk melancarkan riak semasa. (Dalam litar penukar IGBT, disebabkan tahap rendah harmonik yang lebih tinggi dalam voltan keluaran, hampir tidak ada keperluan untuk penapis.)

Oleh itu, voltan bergantian tiga fasa (atau fasa tunggal) frekuensi dan amplitud berubah-ubah terbentuk pada output penukar frekuensi (uout = var, tx = var).

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, banyak syarikat telah memberi perhatian yang besar, yang ditentukan oleh keperluan pasaran, kepada pembangunan dan penciptaan penukar frekuensi voltan tinggi. Nilai voltan keluaran penukar frekuensi yang diperlukan untuk pemacu elektrik voltan tinggi mencapai 10 kV dan lebih tinggi pada kuasa sehingga beberapa puluh megawatt.

Untuk voltan dan kuasa sedemikian dengan penukaran frekuensi terus, kuasa thyristor yang sangat mahal kunci elektronik dengan skim kawalan yang kompleks. Penukar disambungkan ke rangkaian sama ada melalui reaktor pengehad arus input atau melalui pengubah yang sepadan.

Voltan dan arus mengehadkan kunci elektronik tunggal adalah terhad, oleh itu, penyelesaian litar khas digunakan untuk meningkatkan voltan keluaran penukar. Ia juga mengurangkan kos keseluruhan penukar frekuensi voltan tinggi dengan menggunakan suis elektronik voltan rendah.

Dalam penukar frekuensi pelbagai pengeluar, penyelesaian litar berikut digunakan.

Dalam litar penukar (Rajah 8.), transformasi voltan berganda dijalankan menggunakan pengubah voltan tinggi injak turun (T1) dan injak naik (T2).

Penjelmaan dua kali membenarkan penggunaan untuk peraturan frekuensi Rajah 9. Agak murah

penukar frekuensi voltan rendah, strukturnya ditunjukkan dalam rajah. 7.

Penukar dibezakan dengan murahnya relatif dan kemudahan pelaksanaan praktikal. Akibatnya, ia paling kerap digunakan untuk mengawal motor elektrik voltan tinggi dalam julat kuasa sehingga 1 - 1.5 MW. Dengan kuasa pemacu elektrik yang lebih tinggi, pengubah T2 memperkenalkan herotan yang ketara dalam proses mengawal motor elektrik. Kelemahan utama penukar dua pengubah ialah ciri berat dan saiz yang tinggi, kecekapan yang lebih rendah berbanding litar lain (93 - 96%) dan kebolehpercayaan.

Penukar yang dibuat mengikut skema ini mempunyai julat terhad kawalan kelajuan motor di atas dan di bawah frekuensi nominal.

Dengan penurunan frekuensi pada output penukar, ketepuan teras meningkat dan mod reka bentuk operasi pengubah output T2 dilanggar. Oleh itu, seperti yang ditunjukkan oleh amalan, julat peraturan adalah terhad dalam Pnom>P>0.5Pnom. Untuk mengembangkan julat kawalan, transformer dengan keratan rentas yang meningkat pada litar magnet digunakan, tetapi ini meningkatkan kos, berat dan dimensi.

Dengan peningkatan dalam kekerapan keluaran, kehilangan dalam teras pengubah T2 untuk pengmagnetan semula dan arus pusar meningkat.

Dalam pemacu dengan kuasa lebih daripada 1 MW dan voltan bahagian voltan rendah 0.4 - 0.6 kV, keratan rentas kabel antara penukar frekuensi dan belitan voltan rendah pengubah mesti direka bentuk untuk arus sehingga kiloampere, yang meningkatkan berat penukar.

Untuk meningkatkan voltan operasi penukar frekuensi, kekunci elektronik disambungkan secara bersiri (lihat Rajah 9.).

Bilangan elemen dalam setiap lengan ditentukan oleh magnitud voltan operasi dan jenis elemen.

Masalah utama untuk skim ini ialah penyelarasan ketat operasi kunci elektronik.

Elemen semikonduktor yang dibuat walaupun dalam kelompok yang sama mempunyai penyebaran parameter, jadi tugas menyelaraskan kerja mereka dalam masa adalah sangat akut. Jika salah satu elemen dibuka dengan kelewatan atau ditutup sebelum yang lain, maka ketegangan penuh bahu akan dikenakan padanya, dan ia akan gagal.

Untuk mengurangkan tahap harmonik yang lebih tinggi dan meningkatkan keserasian elektromagnet, litar penukar berbilang denyut digunakan. Penyelarasan penukar dengan rangkaian bekalan dijalankan menggunakan transformer padanan berbilang lilitan T.

Dalam Rajah.9. litar 6 nadi dengan pengubah padanan dua belitan ditunjukkan. Dalam amalan, terdapat litar 12, 18, 24 nadi

penukar. Bilangan belitan sekunder transformer dalam litar ini ialah 2, 3, 4, masing-masing.

Litar adalah yang paling biasa untuk penukar kuasa tinggi voltan tinggi. Penukar mempunyai salah satu penunjuk berat dan saiz khusus terbaik, julat frekuensi keluaran adalah dari 0 hingga 250-300 Hz, kecekapan penukar mencapai 97.5%.

3. Skim penukar dengan pengubah berbilang lilitan

Litar kuasa penukar (Rajah 10.) terdiri daripada pengubah berbilang lilitan dan sel penyongsang elektronik. Bilangan belitan sekunder transformer dalam litar yang diketahui mencapai 18. Belitan sekunder dianjak secara elektrik secara relatif antara satu sama lain.

Ini membolehkan penggunaan sel penyongsang voltan rendah. Sel dibuat mengikut skema: penerus tiga fasa yang tidak terkawal, penapis kapasitif, penyongsang fasa tunggal pada transistor IGBT.

Output sel disambungkan secara bersiri. Dalam contoh yang ditunjukkan, setiap fasa bekalan motor mengandungi tiga sel.

Mengikut ciri-ciri mereka, penukar lebih dekat dengan litar dengan sambungan bersiri kunci elektronik.