Elektrik motoru için frekans dönüştürücü

Frekans dönüştürücüleri kullanmanın teknik yönleri

Günümüzde endüksiyon motoru, çoğu elektrikli sürücüde ana cihaz haline geldi. Giderek artan bir şekilde, kontrol için bir frekans dönüştürücü - PWM düzenlemesine sahip bir invertör - kullanılmaktadır. Bu kontrol birçok avantaj sağlar, ancak aynı zamanda belirli teknik çözümler seçilirken bazı problemler yaratır. Onları daha ayrıntılı olarak anlamaya çalışalım.

Frekans dönüştürücüler cihazı

Çok çeşitli güçlü yüksek voltajlı transistörlü IGBT modüllerinin geliştirilmesi ve üretilmesi, doğrudan dijital sinyallerle kontrol edilen çok fazlı güç anahtarlarının uygulanmasını mümkün kıldı. Programlanabilir bilgi işlem olanakları, sinyalleri sağlayan anahtar girişlerinde sayısal diziler üretmeyi mümkün kıldı. asenkron elektrik motorlarının frekans kontrolü… Büyük bilgi işlem kaynaklarına sahip tek çipli mikro denetleyicilerin geliştirilmesi ve seri üretimi, dijital denetleyicili servo sürücülere geçişi mümkün kıldı.

Güç frekansı dönüştürücüler, kural olarak, güçlü diyotlara veya güç transistörlerine dayalı bir doğrultucu ve diyotlarla şöntlenmiş IGBT transistörlere dayalı bir invertör (kontrollü anahtar) içeren bir şemaya göre uygulanır (Şekil 1).

Pirinç. 1. Frekans dönüştürücü devresi

Giriş aşaması, endüktif-kapasitif bir filtre ile yumuşatıldıktan sonra, kontrollü invertör için bir güç kaynağı görevi gören, sağlanan sinüzoidal şebeke voltajını düzeltir ve bu, ile bir sinyal üretir. darbe modülasyonu, elektrik motorunun gerekli çalışma modunu sağlayan parametrelerle stator sargılarında sinüzoidal akımlar üreten.

Güç dönüştürücünün dijital kontrolü, eldeki görevlere karşılık gelen mikroişlemci donanımı ve yazılımı kullanılarak gerçekleştirilir. Bilgi işlem birimi, gerçek zamanlı olarak 52 modül için kontrol sinyalleri üretir ve ayrıca sürücünün çalışmasını kontrol eden ölçüm sistemlerinden gelen sinyalleri işler.

Güç kaynakları ve kontrol bilgisayarları, frekans dönüştürücü adı verilen yapısal olarak tasarlanmış bir endüstriyel üründe birleştirilir.

Endüstriyel ekipmanlarda kullanılan iki ana frekans dönüştürücü türü vardır:

• belirli ekipman türleri için tescilli dönüştürücüler.

• evrensel frekans dönüştürücüler, AM işleminin kullanıcı tanımlı modlarda çok işlevli kontrolü için tasarlanmıştır.

Frekans dönüştürücünün çalışma modlarının ayarlanması ve yönetimi, girilen bilgileri gösteren bir ekrana sahip kontrol paneli kullanılarak yapılabilir.Basit skaler frekans kontrolü için, kontrol cihazının fabrika ayarlarında ve yerleşik PID kontrol cihazında bulunan bir dizi basit mantık fonksiyonunu kullanabilirsiniz.

Geri besleme sensörü sinyallerini kullanarak daha karmaşık kontrol modlarını uygulamak için, bağlı bir harici bilgisayar kullanılarak programlanacak bir ACS yapısı ve bir algoritma geliştirmek gerekir.

Çoğu üretici, giriş ve çıkış elektriksel özellikleri, güç, tasarım ve diğer parametreler açısından farklılık gösteren bir dizi frekans dönüştürücü üretir. Harici ekipmana (şebeke, motor) bağlanmak için ek harici elemanlar kullanılabilir: manyetik başlatıcılar, transformatörler, bobinler.

Kontrol sinyali türleri

Farklı sinyal türleri arasında ayrım yapmak ve her biri için ayrı bir kablo kullanmak gerekir. Farklı sinyal türleri birbirini etkileyebilir. Uygulamada, bu ayrım yaygındır, örneğin bir kablodan basınç sensörü doğrudan frekans dönüştürücüye bağlanabilir.

İncirde. Şekil 2, çeşitli devreler ve kontrol sinyalleri varlığında frekans dönüştürücüyü bağlamanın önerilen yolunu gösterir.

Pirinç. 2. Frekans dönüştürücünün güç devrelerini ve kontrol devrelerini bağlama örneği

Aşağıdaki sinyal türleri ayırt edilebilir:

• analog - değeri yavaş veya nadiren değişen voltaj veya akım sinyalleri (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), genellikle bunlar kontrol veya ölçüm sinyalleridir;

• nadiren değişen iki değeri (yüksek veya düşük) alabilen ayrık voltaj veya akım sinyalleri (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA);

• dijital (veri) — hızlı ve yüksek frekansla değişen voltaj sinyalleri (0 … 5 V, 0 … 10 V), genellikle bunlar RS232, RS485 vb. bağlantı noktalarından gelen sinyallerdir;

• röle — röle kontakları (0 … 220 V AC), bağlı yüke (harici röleler, lambalar, valfler, frenler, vb.) bağlı olarak endüktif akımlar içerebilir.

Frekans dönüştürücü güç seçimi

Frekans dönüştürücünün gücünü seçerken, yalnızca elektrik motorunun gücüne değil, aynı zamanda dönüştürücünün ve motorun nominal akımlarına ve gerilimlerine de güvenmek gerekir. Gerçek şu ki, frekans dönüştürücünün belirtilen gücü, yalnızca standart uygulamalarda standart bir 4 kutuplu asenkron motorla çalışmasını ifade eder.

Gerçek cihazların, örneğin başlatma sırasında cihazdaki mevcut yükün artmasına neden olabilecek birçok yönü vardır. Prensip olarak, bir frekans dönüştürücü kullanmak, yumuşak başlatmadan kaynaklanan akım ve mekanik yükleri azaltmanıza olanak tanır. Örneğin, başlatma akımı, anma akımının %600'ünden %100-150'sine düşürülür.

Düşük hızda sürün

Unutulmamalıdır ki frekans dönüştürücü motor düşük hızlarda çalışırken rahatlıkla 10:1 hız regülasyonu sağlasa da kendi fanının gücü yeterli gelmeyebilir. Motor sıcaklığını izleyin ve cebri havalandırma sağlayın.

Elektromanyetik uyumluluk

Frekans dönüştürücü güçlü bir yüksek frekanslı harmonik kaynağı olduğundan, motorları bağlamak için minimum uzunlukta ekranlı bir kablo kullanılmalıdır. Böyle bir kablo, diğer kablolardan en az 100 mm mesafede döşenmelidir.Bu, çapraz sorgulamayı en aza indirir. Kablolar çaprazlanacaksa 90 derecelik açı ile geçiş yapılır.

Bir acil durum jeneratörü tarafından desteklenmektedir

Frekans dönüştürücü tarafından sağlanan yumuşak başlatma, jeneratörün gerekli gücünü azaltmaya olanak tanır. Böyle bir başlatma ile akım 4-6 kat azaldığından, jeneratörün gücü benzer sayıda azaltılabilir. Ancak yine de jeneratör ile sürücü arasına frekans dönüştürücünün röle çıkışı tarafından kontrol edilen bir kontaktör takılmalıdır. Bu, frekans dönüştürücüyü tehlikeli aşırı gerilimlerden korur.

Tek fazlı bir ağdan üç fazlı dönüştürücü sağlama

Üç fazlı frekans dönüştürücüler, tek fazlı bir ağdan beslenebilir, ancak çıkış akımları nominal akımın %50'sini geçmemelidir.

Enerji ve paradan tasarruf edin

Tasarruf birkaç nedenden gelir: Birincisi, büyüme nedeniyle kosinüs fi 0.98 değerlerine, yani faydalı işler yapmak için maksimum güç kullanılır, minimum boşa harcanır. İkincisi, tüm motor çalışma modlarında buna yakın bir katsayı elde edilir.

Frekans konvertörü olmadan, düşük yükteki asenkron motorların kosinüs fi'si 0,3-0,4'tür. Üçüncüsü, ek mekanik ayarlara (amortisörler, gaz kelebeği, valfler, frenler vb.) Gerek yoktur, her şey elektronik olarak yapılır. Böyle bir kontrol cihazı ile %50'ye varan tasarruf sağlanabilir.

Birden fazla cihazı senkronize et

Frekans dönüştürücüyü kontrol etmek için ek girdiler sayesinde, konveyör işlemlerini senkronize etmek veya bazı değerlerdeki değişim oranlarını diğerlerine bağlı olarak ayarlamak mümkündür.Örneğin, makinenin iş mili hızını kesicinin ilerleme hızına bağlı hale getirmek için. İşlem optimize edilecektir, çünkü kesici yükü arttıkça ilerleme azalır ve bunun tersi de geçerlidir.

Daha yüksek harmoniklere karşı ağ koruması

Ek koruma için, kısa blendajlı kablolara ek olarak hat bobinleri ve baypas kapasitörleri kullanılır. Kısmaayrıca açıldığında ani akımı sınırlar.

Doğru koruma sınıfının seçilmesi

Frekans dönüştürücünün sorunsuz çalışması için güvenilir ısı dağılımı şarttır. Örneğin IP 54 ve üstü gibi yüksek koruma sınıfları kullanılırsa, bu tür ısı dağılımını sağlamak zor veya pahalıdır. Bu nedenle, daha düşük sınıftaki modüllerin takılabileceği ve genel havalandırma ve soğutmanın gerçekleştirilebileceği, yüksek koruma derecesine sahip ayrı bir kabin kullanmak mümkündür.

Elektrik motorlarının bir frekans dönüştürücüye paralel bağlantısı

Maliyetleri azaltmak için, birkaç elektrik motorunu kontrol etmek için bir frekans dönüştürücü kullanılabilir. Gücü, tüm elektrik motorlarının toplam gücünün% 10-15'i oranında seçilmelidir. Bunu yaparken, motor kablolarının uzunluğunun en aza indirilmesi gerekir ve bir motor şok bobini takılması çok arzu edilir.

Çoğu frekans dönüştürücü, frekans dönüştürücü çalışırken motorların kapatılmasına veya kontaktörler aracılığıyla bağlanmasına izin vermez. Bu sadece cihazdaki stop komutu ile yapılır.

Kontrol fonksiyonu ayarı

Elektrikli sürücünün maksimum performansını elde etmek için, örneğin: güç faktörü, verimlilik, aşırı yük kapasitesi, düzenleme düzgünlüğü, dayanıklılık, çalışma frekansındaki değişiklik ile frekansın çıkış voltajı arasındaki oranı doğru seçmek gerekir. dönüştürücü.

Gerilim değişim fonksiyonu, yükün tork karakterine bağlıdır. Sabit torkta, motor stator gerilimi frekansla orantılı olarak kontrol edilmelidir (skaler kontrol U / F = sabit). Örneğin bir fan için başka bir oran U / F * F = sabittir. Frekansı 2 kat artırırsak, voltaj 4 kat artmalıdır (vektör kontrolü). Daha karmaşık kontrol işlevlerine sahip cihazlar var.

Frekans konvertörlü değişken hızlı sürücü kullanmanın avantajları

Verimliliği artırmaya ve enerji tasarrufuna ek olarak, böyle bir elektrikli tahrik, yeni sürüş nitelikleri elde etmenizi sağlar. Bu, kayıplar yaratan ve sistemlerin güvenilirliğini azaltan ek mekanik cihazların reddedilmesine yansır: frenler, amortisörler, gaz kelebeği, valfler, kontrol valfleri vb. Örneğin frenleme, motorun statorundaki elektromanyetik alan tersine çevrilerek yapılabilir. Sadece frekans ve voltaj arasındaki işlevsel ilişkiyi değiştirerek, mekanikte hiçbir şeyi değiştirmeden farklı bir sürücü elde ederiz.

belgeleri okuma

Frekans dönüştürücülerin birbirine benzemesine ve birine hakim olmasına rağmen, diğeriyle başa çıkmanın kolay olduğu, ancak belgeleri dikkatlice okumak gerektiği unutulmamalıdır. Bazı üreticiler ürünlerinin kullanımına kısıtlamalar getirirler ve bu kısıtlamalar ihlal edilirse ürünü garanti dışı bırakırlar.

İlginizi çekebilir: Enerji tasarrufu aracı olarak değişken elektrikli tahrik