Принципът на работа на честотния преобразувател и критериите за неговия избор за потребителя

Кратко описание на предназначението, принципа на действие и критериите за избор на честотен преобразувател като устройство за управление на асинхронен електродвигател.

Асинхронен двигател в клетка на катерица днес е най -масивното и надеждно устройство за управление на различни машини и механизми. Но всеки медал има и обратна страна.

Двата основни недостатъка на асинхронния двигател са невъзможността за просто регулиране на скоростта на ротора, много голям стартов ток — пет, седем пъти номиналния. Ако се използват само механични устройства за управление, тези недостатъци водят до големи загуби на енергия и ударни механични натоварвания. Това има изключително негативен ефект върху експлоатационния живот на оборудването.

Честотен преобразувател

В резултат на изследванията в тази насока се ражда нов клас устройства, което дава възможност за решаване на тези проблеми не механично, а по електронен път.

Честотен преобразувател с контрол на ширината на импулса (PE с PWM) намалява пусковите токове 4-5 пъти. Той осигурява плавен старт на асинхронния двигател и управлява задвижването според дадено съотношение напрежение / честота.

Честотният преобразувател осигурява икономия на енергия до 50%. Става възможно да се разреши обратна връзка между съседни устройства, т.е. самонастройващо се оборудване за задачата и промяна на условията на работа на цялата система.

Принципът на работа на честотния преобразувател

Честотният преобразувател с ШИМ е инвертор с двойно преобразуване… Първо мрежовото напрежение 220 или 380 V се коригира от входния диоден мост, след това се изглажда и филтрира с помощта на кондензатори.

Това е първият етап на трансформация. На втория етап, от постоянно напрежение, с помощта на управляващи микросхеми и изходен мост IGBT ключове, се формира ШИМ последователност с определена честота и работен цикъл. На изхода на честотния преобразувател се издават пакети с правоъгълни импулси, но поради индуктивността на намотките на статора на асинхронния двигател, те се интегрират и накрая се превръщат в напрежение, близко до синусоида.

Механични характеристики на асинхронен електродвигател с честотно регулиране на скоростта: а — схема на свързване; b — характеристики за товар с постоянен статичен момент на съпротивление; в — характеристики за натоварване на вентилатора; d — характеристики при въртящ момент на статично натоварване, обратно пропорционално на ъгловата скорост на въртене.

Типична схема за включване на честотен преобразувател  Пример за свързване на електропроводи (кабели) във верига на честотен преобразувател

Критерии за избор на честотни преобразуватели

Избор на функции Всеки производител се опитва да спечели конкурентно предимство на пазара. Първото основно правило за увеличаване на продажбите е ниската цена. Следователно производителят се стреми да включва само необходимите функции в своя продукт. А останалите се предлагат като опции. Преди да купите честотен преобразувател, решете какви функции ви трябват. Струва си да изберете устройството, което има повечето от необходимите функции в основната версия.

По метода на контрол

Незабавно изхвърлете тези преобразуватели, които не са подходящи по отношение на мощност, тип изпълнение, капацитет на претоварване и т.н. Според вида на управление трябва да решите какво да изберете, скаларно или векторно управление.

Повечето съвременни честотни преобразуватели прилагат векторно управление, но такива честотни преобразуватели са по -скъпи от скаларни честотни преобразуватели.

Векторното управление позволява по -прецизен контрол чрез намаляване на статичната грешка. Скаларният режим поддържа само постоянно съотношение между изходното напрежение и изходната честота, но за вентилаторите например това е напълно достатъчно.

Векторното управление от самото си създаване се превърна в изключително популярна стратегия за управление на асинхронни двигатели. В момента повечето честотни преобразуватели прилагат векторно управление или дори безсензорно векторно управление (тази тенденция се среща при честотни преобразуватели, които първоначално осъществяват скаларно управление и нямат терминали за свързване на сензор за скорост).

Основният принцип на векторното управление се състои в отделно независимо регулиране на магнетизиращия ток на двигателя и квадратурния ток, на който механичният въртящ момент на вала е пропорционален. Токът на намагнитване определя стойността на връзката на нулевия поток на ротора и се поддържа постоянен.

Когато скоростта се стабилизира, зададената стойност на квадратурния ток се генерира с помощта на отделен PI контролер, чийто вход е несъответствието между желаната и измерената скорост на двигателя. По този начин квадратурният ток винаги е настроен на минималното ниво, така че да осигури достатъчен механичен въртящ момент за поддържане на зададената скорост. Поради това векторното управление има висока енергийна ефективност.

Чрез власт

Ако мощността на оборудването е приблизително еднаква, тогава изберете преобразуватели от същата компания с капацитет според мощността на максималния товар. Това ще гарантира взаимозаменяемост и ще опрости поддръжката на оборудването. Препоръчително е сервизният център на избрания честотен преобразувател да е във вашия град.

Чрез мрежово напрежение

Винаги избирайте преобразувател с възможно най -широк диапазон на напрежение, както надолу, така и нагоре. Факт е, че за местните мрежи самата дума стандарт може да предизвика смях само през сълзи. Ако ниското напрежение най -вероятно ще доведе до спиране на честотния преобразувател, тогава повишеното напрежение може да причини експлозия на мрежовите електролитни кондензатори и входа на устройството в повреда.

По обхват на регулиране на честотата

Горната граница за регулиране на честотата е важна, когато се използват двигатели с високи номинални работни честоти, като шлифовъчни машини (1000 Hz или повече). Уверете се, че честотният диапазон отговаря на вашите нужди. Долната граница определя диапазона за контрол на скоростта на задвижването. Стандартът е 1:10. Ако имате нужда от по -широк диапазон, изберете само векторно управление, попитайте производителя за параметрите на задвижването. Дори заявената граница от 0 Hz не гарантира стабилна работа на задвижването.

По броя на входовете за управление

Дискретни входове са необходими за въвеждане на управляващи команди (старт, стоп, заден ход, спиране и т.н.). За сигнали за обратна връзка са необходими аналогови входове (настройка и настройка на задвижването по време на работа). Цифровите входове са необходими за въвеждане на високочестотни сигнали от цифрови датчици за скорост и положение (енкодери). Броят на входовете никога не може да бъде твърде голям, но колкото повече входове, толкова по -сложна може да бъде изградена системата и толкова по -скъпа е тя.

По броя на изходните сигнали

Дискретни изходи се използват за извеждане на сигнали за различни събития (аларма, прегряване, входно напрежение над или под нивото, сигнал за грешка и т.н.). Аналоговите изходи се използват за изграждане на сложни системи за обратна връзка. Препоръките за подбор са подобни на предишния параграф.

Контролна шина

Оборудването, с което ще управлявате честотния преобразувател, трябва да има същата шина и брой входове / изходи като избрания честотен преобразувател. Оставете малко място за входове и изходи за бъдещи надстройки.

По гаранционен срок

Гаранционният срок косвено ви позволява да оцените надеждността на честотния преобразувател. Естествено, трябва да изберете честотен преобразувател с дългосрочен план. Някои производители конкретно предвиждат случаи на повреди, които не се покриват от гаранцията. Винаги четете внимателно документацията и търсете онлайн за прегледи на модели и производители на оборудване. Това ще ви помогне да направите правилния избор. Не пестете пари за качествено обслужване и обучение на персонала.

Честотен преобразувател на щанда

Капацитет на претоварване

Като първо приближение, мощността на честотния преобразувател трябва да бъде избрана с 10-15% повече от мощността на двигателя. Токът на преобразувателя трябва да бъде по -висок от номиналния ток на двигателя и малко по -висок от тока на възможните претоварвания.

В описанието на конкретен механизъм обикновено се посочват токовете на претоварване и продължителността на техния поток. Прочетете документацията! Това ще ви забавлява и евентуално ще ви предпази от повреда на оборудването в бъдеще. Ако задвижването се характеризира и с ударни (пикови) натоварвания (натоварвания за 2-3 секунди), тогава е необходимо да изберете преобразувател за пиковия ток. Вземете отново 10% марж.
Вижте също по тази тема: Честотни преобразуватели VLT AQUA Drive за помпени агрегати