Principiul de funcționare a convertizorului de frecvență și criteriile de selecție a acestuia pentru utilizator

O scurtă descriere a scopului, principiului de funcționare și criteriilor pentru selectarea unui convertor de frecvență ca dispozitiv de control pentru un motor electric asincron.

Motor cu inducție în cușcă veveriță astăzi este cel mai masiv și mai fiabil dispozitiv pentru controlul diferitelor mașini și mecanisme. Dar fiecare medalie are un revers.

Cele două dezavantaje principale ale motorului cu inducție sunt imposibilitatea simplificării controlul vitezei rotorului, curent de pornire foarte mare — de cinci, șapte ori mai mare decât cel nominal. Dacă se folosesc numai dispozitive de control mecanic, aceste dezavantaje duc la pierderi mari de energie și la șoc sarcini mecanice. Acest lucru are un efect extrem de negativ asupra duratei de viață a echipamentului.

Convertor de frecvență

Ca urmare a cercetărilor în această direcție, a luat naștere o nouă clasă de dispozitive, care face posibilă rezolvarea acestor probleme nu mecanic, ci electronic.

Convertor de frecvență cu control al lățimii impulsului (PE cu PWM) reduce curenții de aprindere de 4-5 ori. Oferă o pornire lină a motorului cu inducție și controlează unitatea în funcție de un raport tensiune/frecvență dat.

Convertorul de frecvență asigură economii de energie de până la 50%. Devine posibil să se permită feedback între dispozitivele învecinate, de ex. echipament de auto-reglare pentru sarcină și modificarea condițiilor de funcționare a întregului sistem.

Principiul de funcționare al convertizorului de frecvență

Convertorul de frecvență PWM este invertor cu dublă conversie… În primul rând, tensiunea de rețea de 220 sau 380 V este rectificată de puntea de diode de intrare, apoi este netezită și filtrată folosind condensatoare.

Aceasta este prima etapă a transformării. În a doua etapă, de la tensiune constantă, folosind microcircuite de control și o punte de ieșire Comutatoare IGBT, se formează o secvență PWM cu o anumită frecvență și ciclu de lucru. La ieșirea convertizorului de frecvență sunt emise pachete de impulsuri dreptunghiulare, dar datorită inductanței înfășurărilor statorice ale motorului cu inducție, acestea sunt integrate și în cele din urmă se transformă într-o tensiune apropiată de o sinusoidă.

Caracteristici mecanice ale unui motor electric asincron cu reglare în frecvenţă a vitezei: a — schema de conectare; b — caracteristici pentru o sarcină cu un moment de rezistență static constant; c — caracteristicile de sarcină a ventilatorului; d — caracteristicile cuplului de sarcină statică, invers proporționale cu viteza unghiulară de rotație.

Un circuit tipic pentru pornirea unui convertor de frecvență Un exemplu de conectare a liniilor de alimentare (cabluri) într-un circuit convertor de frecvență

Criterii de selectare a convertoarelor de frecvenţă

Selectarea caracteristicilor Fiecare producător încearcă să obțină un avantaj competitiv pe piață. Prima regulă de bază pentru creșterea vânzărilor este prețul scăzut. Prin urmare, producătorul se străduiește să includă doar funcțiile necesare în produsul său. Iar restul sunt oferite ca opțiuni. Înainte de a cumpăra un convertor de frecvență, decideți ce caracteristici aveți nevoie. Merită să alegeți dispozitivul care are cele mai multe dintre funcțiile necesare în versiunea de bază.

Prin metoda controlului

Aruncați imediat acele convertoare care nu sunt potrivite în ceea ce privește puterea, tipul de performanță, capacitatea de suprasarcină etc. În funcție de tipul de management, trebuie să decideți ce să alegeți, control scalar sau vectorial.

Majoritatea convertoarelor de frecvență moderne implementează controlul vectorial, dar astfel de convertoare de frecvență sunt mai scumpe decât convertoarele scalare de frecvență.

Controlul vectorial permite un control mai precis prin reducerea erorilor statice. Modul scalar acceptă doar un raport constant între tensiunea de ieșire și frecvența de ieșire, dar pentru ventilatoare, de exemplu, acest lucru este destul de suficient.

De la începuturile sale, controlul vectorial a devenit o strategie de control extrem de populară pentru motoarele cu inducție. În prezent, majoritatea convertoarelor de frecvență implementează control vectorial sau chiar control vectorial fără senzori (această tendință se regăsește la convertoarele de frecvență care implementează inițial control scalar și nu au terminale pentru conectarea unui senzor de viteză).

Principiul de bază al controlului vectorial constă în reglarea independentă separată a curentului de magnetizare al motorului și a curentului de cuadratura, la care cuplul mecanic al arborelui este proporțional. Curentul de magnetizare determină valoarea legăturii fluxului zero al rotorului și este menținut constant.

Când viteza se stabilizează, valoarea de referință a curentului în cuadratură este generată folosind un controler PI separat a cărui intrare este discrepanța dintre viteza motorului dorită și cea măsurată. Astfel, curentul în cuadratura este întotdeauna setat la nivelul minim, astfel încât să asigure un cuplu mecanic suficient pentru a menține viteza setată. Prin urmare, controlul vectorial are o eficiență energetică ridicată.

Prin putere

Dacă puterea echipamentului este aproximativ aceeași, atunci alegeți convertoare de la aceeași companie cu o capacitate în funcție de puterea sarcinii maxime. Acest lucru va asigura interschimbabilitatea și va simplifica întreținerea echipamentului. Se recomandă ca centrul de service al convertizorului de frecvență selectat să fie în orașul dvs.

Prin tensiunea de rețea

Alegeți întotdeauna un convertor cu cel mai larg domeniu de tensiune posibil, atât în ​​jos, cât și în sus. Cert este că, pentru rețelele locale, însuși cuvântul standard poate aduce râsete doar prin lacrimi. Dacă tensiunea scăzută va determina, cel mai probabil, oprirea convertorului de frecvență, atunci tensiunea crescută poate cauza explozia condensatoarelor electrolitice de la rețea și defectarea intrării dispozitivului.

Prin intervalul de reglare a frecvenței

Limita superioară pentru reglarea frecvenței este importantă atunci când se utilizează motoare cu frecvențe de operare nominale ridicate, cum ar fi polizoare (1000 Hz sau mai mult).Asigurați-vă că intervalul de frecvență se potrivește nevoilor dvs. Limita inferioară definește domeniul de control al vitezei de antrenare. Standardul este 1:10. Dacă aveți nevoie de o gamă mai largă, alegeți numai controlul vectorial, cereți producătorului parametrii convertizorului. Chiar și limita revendicată de 0 Hz nu garantează funcționarea stabilă a unității.

După numărul de intrări de control

Sunt necesare intrări discrete pentru a introduce comenzi de control (pornire, oprire, inversare, oprire etc.). Sunt necesare intrări analogice pentru semnalele de feedback (setarea și setarea unității în timpul funcționării). Intrările digitale sunt necesare pentru a introduce semnale de înaltă frecvență de la senzorii digitali de viteză și poziție (codificatoare). Numărul de intrări nu poate fi niciodată prea mare, dar cu cât mai multe intrări, cu atât sistemul poate fi construit mai complex și cu atât este mai scump.

După numărul de semnale de ieșire

Ieșirile discrete sunt folosite pentru a scoate semnale pentru diverse evenimente (alarma, supraîncălzire, tensiune de intrare peste sau sub nivel, semnal de eroare etc.). Ieșirile analogice sunt folosite pentru a construi sisteme complexe de feedback. Recomandările de selecție sunt similare cu paragraful anterior.

Autobuz de control

Echipamentul cu care veți controla convertizorul de frecvență trebuie să aibă același bus și același număr de intrări/ieșiri ca și convertizorul de frecvență selectat. Lăsați puțin spațiu pentru intrări și ieșiri pentru upgrade-uri viitoare.

In garantie

Perioada de garanție vă permite indirect să evaluați fiabilitatea convertizorului de frecvență. Desigur, ar trebui să alegeți un convertor de frecvență cu un plan pe termen lung.Unii producători prevăd în mod special cazurile de daune care nu sunt acoperite de garanție. Citiți întotdeauna cu atenție documentația și căutați online recenzii ale modelelor și producătorilor de echipamente. Acest lucru vă va ajuta să faceți alegerea corectă. Nu economisiți bani pentru servicii de calitate și pregătirea personalului.

Convertor de frecvență pe suport

Capacitate de suprasarcină

Ca o primă aproximare, puterea convertizorului de frecvență ar trebui să fie selectată cu 10-15% mai mult decât puterea motorului. Curentul convertorului trebuie să fie mai mare decât curentul nominal al motorului și puțin mai mare decât curentul posibilelor suprasarcini.

În descrierea unui anumit mecanism, sunt de obicei indicate curenții de suprasarcină și durata curgerii acestora. Citiți documentația! Acest lucru vă va distra și, eventual, va preveni deteriorarea echipamentului în viitor. Dacă unitatea este caracterizată și de sarcini de șoc (de vârf) (încărcări timp de 2-3 secunde), atunci este necesar să alegeți un convertor pentru curentul de vârf. Luați din nou o marjă de 10%.
Vezi și pe acest subiect: VLT AQUA Convertizoare de frecvență pentru unități de pompare