Frekvences pārveidotājs ir tehnoloģija, kas būtu jāapgūst, veicot elektriskos darbus. Frekvences pārveidotāja izmantošana motora vadīšanai ir izplatīta elektriskās vadības metode; dažiem ir nepieciešamas arī to lietošanas prasmes.
1.Pirmkārt, kāpēc motora vadīšanai izmantot frekvences pārveidotāju?
Motors ir induktīvā slodze, kas kavē strāvas maiņu un iedarbināšanas laikā radīs lielas strāvas izmaiņas.
Invertors ir elektriskās enerģijas vadības ierīce, kas izmanto jaudas pusvadītāju ierīču ieslēgšanas-izslēgšanas funkciju, lai pārveidotu rūpnieciskās frekvences barošanas avotu citā frekvencē. To galvenokārt veido divas ķēdes, viena ir galvenā ķēde (taisngrieža modulis, elektrolītiskais kondensators un invertora modulis), bet otra ir vadības ķēde (komutācijas barošanas avota plate, vadības shēmas plate).
Lai samazinātu motora palaišanas strāvu, īpaši motoram ar lielāku jaudu, jo lielāka jauda, jo lielāka ir palaišanas strāva. Pārmērīga palaišanas strāva radīs lielāku slodzi elektroapgādes un sadales tīklam. Frekvences pārveidotājs var atrisināt šo palaišanas problēmu un ļaut motoram vienmērīgi iedarbināties, neradot pārmērīgu palaišanas strāvu.
Vēl viena frekvences pārveidotāja izmantošanas funkcija ir motora ātruma regulēšana. Daudzos gadījumos ir nepieciešams kontrolēt motora ātrumu, lai panāktu labāku ražošanas efektivitāti, un frekvences pārveidotāja ātruma regulēšana vienmēr ir bijusi tā lielākā uzmanība. Frekvences pārveidotājs kontrolē motora ātrumu, mainot barošanas avota frekvenci.
2. Kādas ir invertora vadības metodes?
Piecas visbiežāk izmantotās invertora vadības motoru metodes ir šādas:
A. Sinusoidālās impulsa platuma modulācijas (SPWM) kontroles metode
Tās īpašības ir vienkārša vadības ķēdes struktūra, zemas izmaksas, laba mehāniskā cietība un var atbilst vispārējās transmisijas vienmērīgas ātruma regulēšanas prasībām. Tas ir plaši izmantots dažādās nozares jomās.
Taču zemās frekvencēs zemā izejas sprieguma dēļ griezes momentu būtiski ietekmē statora pretestības sprieguma kritums, kas samazina maksimālo izejas griezes momentu.
Turklāt tā mehāniskās īpašības nav tik spēcīgas kā līdzstrāvas motoriem, un tā dinamiskā griezes momenta jauda un statiskā ātruma regulēšanas veiktspēja nav apmierinoša. Turklāt sistēmas veiktspēja nav augsta, vadības līkne mainās līdz ar slodzi, griezes momenta reakcija ir lēna, motora griezes momenta izmantošanas līmenis nav augsts, un veiktspēja samazinās pie maziem apgriezieniem, jo pastāv statora pretestība un invertors ir miris. zonas efekts, un stabilitāte pasliktinās. Tāpēc cilvēki ir pētījuši vektora vadības mainīgas frekvences ātruma regulēšanu.
B. Sprieguma telpas vektora (SVPWM) vadības metode
Tas ir balstīts uz trīsfāzu viļņu formas kopējo ģenerēšanas efektu, lai tuvotos ideālai motora gaisa spraugas apļveida rotējošā magnētiskā lauka trajektorijai, vienlaikus ģenerējot trīsfāzu modulācijas viļņu formu un kontrolējot to veidā. no ierakstīta daudzstūra, kas tuvina apli.
Pēc praktiskas lietošanas tas ir uzlabots, tas ir, ieviešot frekvences kompensāciju, lai novērstu ātruma kontroles kļūdu; plūsmas amplitūdas novērtēšana, izmantojot atgriezenisko saiti, lai novērstu statora pretestības ietekmi zemā ātrumā; izejas sprieguma un strāvas cilpas aizvēršana, lai uzlabotu dinamisko precizitāti un stabilitāti. Tomēr ir daudz vadības ķēdes saišu, un nav ieviesta griezes momenta regulēšana, tāpēc sistēmas darbība nav būtiski uzlabota.
C. Vektoru kontroles (VC) metode
Būtība ir padarīt maiņstrāvas motoru līdzvērtīgu līdzstrāvas motoram un neatkarīgi kontrolēt ātrumu un magnētisko lauku. Kontrolējot rotora plūsmu, statora strāva tiek sadalīta, lai iegūtu griezes momenta un magnētiskā lauka komponentus, un koordinātu transformācija tiek izmantota, lai panāktu ortogonālu vai atsaistītu vadību. Vektoru kontroles metodes ieviešanai ir laikmeta nozīme. Tomēr praktiskos lietojumos, tā kā rotora plūsmu ir grūti precīzi novērot, sistēmas raksturlielumus lielā mērā ietekmē motora parametri, un līdzvērtīgā līdzstrāvas motora vadības procesā izmantotā vektora rotācijas transformācija ir salīdzinoši sarežģīta, apgrūtinot faktisko darbību. kontroles efekts, lai sasniegtu ideālu analīzes rezultātu.
D. Tiešās griezes momenta kontroles (DTC) metode
1985. gadā profesors Depenbroks no Rūras universitātes Vācijā pirmo reizi ierosināja tiešās griezes momenta kontroles frekvences pārveidošanas tehnoloģiju. Šī tehnoloģija lielā mērā ir atrisinājusi iepriekš minētās vektora vadības nepilnības, un tā ir strauji attīstīta ar jaunām vadības idejām, kodolīgu un skaidru sistēmas struktūru un izcilu dinamisko un statisko veiktspēju.
Šobrīd šī tehnoloģija ir veiksmīgi izmantota elektrisko lokomotīvju lieljaudas maiņstrāvas pārvades vilcē. Tiešā griezes momenta vadība tieši analizē maiņstrāvas motoru matemātisko modeli statora koordinātu sistēmā un kontrolē motora magnētisko plūsmu un griezes momentu. Nav nepieciešams pielīdzināt maiņstrāvas motorus līdzstrāvas motoriem, tādējādi novēršot daudzus sarežģītus aprēķinus vektora rotācijas transformācijā; tai nav jāatdarina līdzstrāvas motoru vadība, kā arī nav jāvienkāršo maiņstrāvas motoru matemātiskais modelis atsaistīšanai.
E. Matrix AC-AC vadības metode
VVVF frekvences pārveidošana, vektora vadības frekvences pārveidošana un tiešā griezes momenta vadības frekvences pārveidošana ir visi AC-DC-AC frekvences pārveidošanas veidi. To kopīgie trūkumi ir zems ieejas jaudas koeficients, liela harmoniskā strāva, liels enerģijas uzglabāšanas kondensators, kas nepieciešams līdzstrāvas ķēdei, un reģeneratīvo enerģiju nevar ievadīt atpakaļ elektrotīklā, tas ir, tā nevar darboties četros kvadrantos.
Šī iemesla dēļ radās matricas AC-AC frekvences pārveidošana. Tā kā matricas maiņstrāvas-maiņstrāvas frekvences pārveidošana novērš starpposma līdzstrāvas posmu, tas novērš lielo un dārgo elektrolītisko kondensatoru. Tas var sasniegt jaudas koeficientu 1, sinusoidālu ieejas strāvu un var darboties četros kvadrantos, un sistēmai ir augsts jaudas blīvums. Lai gan šī tehnoloģija vēl nav nobriedusi, tā joprojām piesaista daudzus zinātniekus veikt padziļinātus pētījumus. Tās būtība ir nevis netieši kontrolēt strāvu, magnētisko plūsmu un citus lielumus, bet gan tieši izmantot griezes momentu kā kontrolēto daudzumu, lai to sasniegtu.
3.Kā frekvences pārveidotājs kontrolē motoru? Kā abi ir savienoti kopā?
Invertora elektroinstalācija motora vadīšanai ir salīdzinoši vienkārša, līdzīga kontaktora elektroinstalācijai, ar trīs galvenajām elektropārvades līnijām, kas ieplūst un pēc tam iziet uz motoru, taču iestatījumi ir sarežģītāki, un arī invertora vadības veidi dažādi.
Pirmkārt, invertora spailēm, lai gan ir daudz zīmolu un dažādas elektroinstalācijas metodes, vairuma invertoru vadu spailes daudz neatšķiras. Parasti sadalīts uz priekšu un atpakaļgaitu slēdža ieejām, ko izmanto, lai kontrolētu motora iedarbināšanu uz priekšu un atpakaļ. Atgriezeniskās saites termināli tiek izmantoti, lai sniegtu atgriezenisko saiti par motora darbības stāvokli,ieskaitot darbības frekvenci, ātrumu, bojājuma statusu utt.
Ātruma iestatīšanas kontrolei daži frekvences pārveidotāji izmanto potenciometrus, daži izmanto pogas tieši, un tās visas tiek vadītas, izmantojot fizisko vadu. Vēl viens veids ir izmantot sakaru tīklu. Daudzi frekvences pārveidotāji tagad atbalsta sakaru vadību. Sakaru līniju var izmantot, lai kontrolētu motora iedarbināšanu un apturēšanu, griešanos uz priekšu un atpakaļ, ātruma regulēšanu utt. Tajā pašā laikā saziņas ceļā tiek pārraidīta arī atgriezeniskā informācija.
4. Kas notiek ar motora izejas griezes momentu, kad mainās tā rotācijas ātrums (frekvence)?
Starta griezes moments un maksimālais griezes moments, ja to darbina ar frekvences pārveidotāju, ir mazāki nekā tad, ja to darbina tieši no barošanas avota.
Motoram ir liela iedarbināšanas un paātrinājuma ietekme, ja to darbina barošanas avots, taču šie triecieni ir vājāki, ja to darbina frekvences pārveidotājs. Tieša iedarbināšana ar barošanas avotu radīs lielu starta strāvu. Kad tiek izmantots frekvences pārveidotājs, frekvences pārveidotāja izejas spriegums un frekvence tiek pakāpeniski pievienoti motoram, tāpēc motora palaišanas strāva un trieciens ir mazāki. Parasti motora radītais griezes moments samazinās, kad frekvence samazinās (apgriezienu skaits samazinās). Faktiskie samazinājuma dati tiks izskaidroti dažās frekvences pārveidotāju rokasgrāmatās.
Parastais motors ir projektēts un ražots 50Hz spriegumam, un arī tā nominālais griezes moments ir norādīts šajā sprieguma diapazonā. Tāpēc ātruma regulēšanu zem nominālās frekvences sauc par nemainīgu griezes momenta ātruma regulēšanu. (T=Te, P<=Pe)
Ja frekvences pārveidotāja izejas frekvence ir lielāka par 50 Hz, motora radītais griezes moments samazinās lineārā attiecībā, kas ir apgriezti proporcionāls frekvencei.
Kad motors darbojas ar frekvenci, kas lielāka par 50 Hz, ir jāņem vērā motora slodzes lielums, lai novērstu nepietiekamu motora izejas griezes momentu.
Piemēram, motora radītais griezes moments pie 100 Hz tiek samazināts līdz aptuveni 1/2 no griezes momenta, kas ģenerēts pie 50 Hz.
Tāpēc ātruma regulēšanu virs nominālās frekvences sauc par nemainīgas jaudas ātruma regulēšanu. (P=Ue*Ie).
5. Frekvences pārveidotāja pielietojums virs 50Hz
Konkrētam motoram tā nominālais spriegums un nominālā strāva ir nemainīgi.
Piemēram, ja gan invertora, gan motora nominālās vērtības ir: 15kW/380V/30A, motors var darboties virs 50Hz.
Kad ātrums ir 50 Hz, invertora izejas spriegums ir 380 V un strāva ir 30 A. Šobrīd, ja izejas frekvence tiek palielināta līdz 60Hz, invertora maksimālais izejas spriegums un strāva var būt tikai 380V/30A. Acīmredzot izejas jauda paliek nemainīga, tāpēc mēs to saucam par nemainīgas jaudas ātruma regulēšanu.
Kāds ir griezes moments šajā laikā?
Tā kā P = wT (w; leņķiskais ātrums, T: griezes moments), tā kā P paliek nemainīgs un w palielinās, griezes moments attiecīgi samazināsies.
Mēs to varam aplūkot arī no cita leņķa:
Motora statora spriegums ir U=E+I*R (I ir strāva, R ir elektroniskā pretestība un E ir inducētais potenciāls).
Redzams, ka tad, kad U un I nemainās, nemainās arī E.
Un E=k*f*X (k: konstante; f: frekvence; X: magnētiskā plūsma), tāpēc, f mainoties no 50–>60 Hz, X attiecīgi samazināsies.
Motoram T=K*I*X (K: konstante; I: strāva; X: magnētiskā plūsma), tāpēc griezes moments T samazināsies, samazinoties magnētiskajai plūsmai X.
Tajā pašā laikā, kad tas ir mazāks par 50 Hz, jo I*R ir ļoti mazs, kad U/f=E/f nemainās, magnētiskā plūsma (X) ir konstante. Griezes moments T ir proporcionāls strāvai. Tāpēc invertora pārslodzes jauda parasti tiek izmantota, lai aprakstītu tā pārslodzes (griezes momenta) kapacitāti, un to sauc par nemainīgu griezes momenta ātruma regulēšanu (nominālā strāva paliek nemainīga ->maksimālais griezes moments paliek nemainīgs)
Secinājums: kad invertora izejas frekvence palielinās virs 50 Hz, motora izejas griezes moments samazināsies.
6.Citi faktori, kas saistīti ar izejas griezes momentu
Siltuma ražošanas un siltuma izkliedes jauda nosaka invertora izejas strāvas jaudu, tādējādi ietekmējot invertora izejas griezes momenta jaudu.
1. Nesēja frekvence: nominālā strāva, kas norādīta uz invertora, parasti ir vērtība, kas var nodrošināt nepārtrauktu izvadi ar augstāko nesējfrekvenci un augstāko apkārtējās vides temperatūru. Nesējfrekvences samazināšana neietekmēs motora strāvu. Tomēr komponentu siltuma ražošana tiks samazināta.
2. Apkārtējās vides temperatūra: tāpat kā invertora aizsardzības strāvas vērtība netiks palielināta, ja tiek konstatēta relatīvi zema apkārtējās vides temperatūra.
3. Augstums: Augstuma palielināšanās ietekmē siltuma izkliedi un izolācijas veiktspēju. Parasti zem 1000 m to var ignorēt, un jaudu var samazināt par 5% uz katriem 1000 metriem virs.
7. Kāda ir atbilstošā frekvence, lai frekvences pārveidotājs vadītu motoru?
Iepriekš sniegtajā kopsavilkumā mēs uzzinājām, kāpēc invertors tiek izmantots motora vadīšanai, kā arī sapratu, kā invertors kontrolē motoru. Invertors kontrolē motoru, ko var apkopot šādi:
Pirmkārt, invertors kontrolē motora palaišanas spriegumu un frekvenci, lai panāktu vienmērīgu iedarbināšanu un vienmērīgu apturēšanu;
Otrkārt, invertoru izmanto, lai regulētu motora ātrumu, un motora ātrumu regulē, mainot frekvenci.
Anhui Mingteng pastāvīgā magnēta motorsproduktus kontrolē invertors. Slodzes diapazonā no 25% līdz 120%, tiem ir augstāka efektivitāte un plašāks darbības diapazons nekā tādu pašu specifikāciju asinhronajiem motoriem, un tiem ir ievērojams enerģijas taupīšanas efekts.
Mūsu profesionālie tehniķi izvēlēsies piemērotāku invertoru atbilstoši konkrētajiem darba apstākļiem un klientu faktiskajām vajadzībām, lai panāktu labāku motora vadību un maksimāli palielinātu motora veiktspēju. Turklāt mūsu tehniskā servisa nodaļa var attālināti palīdzēt klientiem uzstādīt un atkļūdot invertoru, kā arī veikt visaptverošu uzraudzību un apkalpošanu pirms un pēc pārdošanas.
Autortiesības: šis raksts ir WeChat publiskā numura “Tehniskā apmācība”, sākotnējā saite https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA.
Šis raksts neatspoguļo mūsu uzņēmuma uzskatus. Ja jums ir atšķirīgi viedokļi vai uzskati, lūdzu, labojiet mūs!
Izlikšanas laiks: 09.09.2024