Prinsippet for drift av frekvensomformeren og kriteriene for valg for brukeren

En kort beskrivelse av formålet, operasjonsprinsippet og kriterier for valg av frekvensomformer som styreenhet for en asynkron elektrisk motor.

Induksjonsmotor for ekornbur i dag er det den mest massive og pålitelige enheten for å kontrollere ulike maskiner og mekanismer. Men hver medalje har en bakside.

De to største ulempene med induksjonsmotoren er umuligheten av enkel rotorhastighetskontroll, veldig stor startstrøm - fem, syv ganger den nominelle. Hvis det kun brukes mekaniske styringsenheter, fører disse ulempene til store energitap og støtmekaniske belastninger. Dette har en ekstremt negativ effekt på utstyrets levetid.

Frekvensomformer

Som et resultat av forskning i denne retningen ble en ny klasse enheter født, som gjør det mulig å løse disse problemene ikke mekanisk, men elektronisk.

Frekvensomformer med pulsbreddekontroll (PE med PWM) reduserer innkoblingsstrømmene med 4-5 ganger. Den gir en jevn start av induksjonsmotoren og styrer frekvensomformeren i henhold til et gitt spennings/frekvensforhold.

Frekvensomformeren gir energibesparelser på opptil 50 %. Det blir mulig å tillate tilbakemelding mellom naboenheter, dvs. selvjusterende utstyr for oppgaven og endring av driftsforholdene til hele systemet.

Prinsippet for drift av frekvensomformeren

PWM-frekvensomformeren er dobbel konvertering inverter… Først blir nettspenningen 220 eller 380 V likerettet av inngangsdiodebroen, deretter jevnes og filtreres den ved hjelp av kondensatorer.

Dette er den første fasen av transformasjonen. På det andre trinnet, fra konstant spenning, ved hjelp av kontrollmikrokretser og en utgangsbro IGBT brytere, dannes en PWM-sekvens med en viss frekvens og driftssyklus. Ved utgangen til frekvensomformeren utstedes pakker med rektangulære pulser, men på grunn av induktansen til statorviklingene til induksjonsmotoren blir de integrert og blir til slutt til en spenning nær en sinusoid.

Mekaniske egenskaper for en asynkron elektrisk motor med frekvensregulering av hastighet: a — koblingsskjema; b — egenskaper for en last med et konstant statisk motstandsmoment; c — viftebelastningsegenskaper; d — statiske belastningsmomentkarakteristikk, omvendt proporsjonal med rotasjonsvinkelhastigheten.

En typisk krets for å slå på en frekvensomformer Et eksempel på tilkobling av kraftledninger (kabler) i en frekvensomformerkrets

Kriterier for valg av frekvensomformere

Funksjonsutvalg Hver produsent prøver å oppnå et konkurransefortrinn i markedet. Den første tommelfingerregelen for å øke salget er en lav pris. Derfor forsøker produsenten å inkludere bare de nødvendige funksjonene i produktet sitt. Og resten tilbys som alternativer. Bestem deg for hvilke funksjoner du trenger før du kjøper en frekvensomformer. Det er verdt å velge enheten som har de fleste nødvendige funksjoner i grunnversjonen.

Ved kontrollmetoden

Kast umiddelbart de omformere som ikke er egnet med tanke på effekt, ytelsestype, overbelastningskapasitet osv. Avhengig av typen ledelse må du bestemme hva du skal velge, skalar- eller vektorkontroll.

De fleste moderne frekvensomformere implementerer vektorkontroll, men slike frekvensomformere er dyrere enn skalære frekvensomformere.

Vektorkontroll gir mer presis kontroll ved å redusere statiske feil. Skalarmodus støtter kun et konstant forhold mellom utgangsspenningen og utgangsfrekvensen, men for for eksempel vifter er dette ganske tilstrekkelig.

Siden starten har vektorkontroll blitt en ekstremt populær kontrollstrategi for induksjonsmotorer. For tiden implementerer de fleste frekvensomformere vektorkontroll eller til og med sensorløs vektorkontroll (denne trenden finnes i frekvensomformere som opprinnelig implementerer skalarkontroll og ikke har terminaler for tilkobling av en hastighetssensor).

Det grunnleggende prinsippet for vektorkontroll består i separat uavhengig regulering av magnetiseringsstrømmen til motoren og kvadraturstrømmen, som det mekaniske dreiemomentet til akselen er proporsjonal med. Magnetiseringsstrømmen bestemmer verdien av rotorens nullflukskobling og holdes konstant.

Når hastigheten stabiliserer seg, genereres kvadraturstrømmens settpunkt ved hjelp av en separat PI-kontroller hvis inngang er avviket mellom ønsket og målt motorhastighet. Dermed er kvadraturstrømmen alltid satt til minimumsnivået for å gi tilstrekkelig mekanisk dreiemoment for å opprettholde den innstilte hastigheten. Derfor har vektorstyring høy energieffektivitet.

Gjennom makt

Hvis kraften til utstyret er omtrent den samme, velg omformere fra samme selskap med en kapasitet i henhold til kraften til maksimal belastning. Dette vil sikre utskiftbarhet og forenkle utstyrsvedlikeholdet. Det anbefales at servicesenteret til den valgte frekvensomformeren er i din by.

Via nettspenning

Velg alltid en omformer med bredest mulig spenningsområde, både ned og opp. Faktum er at for lokale nettverk kan selve ordet standard bare bringe latter gjennom tårer. Hvis lavspenningen mest sannsynlig vil føre til at frekvensomformeren stopper, kan den økte spenningen føre til at nettelektrolytiske kondensatorer eksploderer og inngangen til enheten svikter.

Etter frekvensjusteringsområde

Den øvre grensen for frekvensregulering er viktig ved bruk av motorer med høye driftsfrekvenser, for eksempel kverner (1000 Hz eller mer).Sørg for at frekvensområdet passer dine behov. Den nedre grensen definerer kjørehastighetskontrollområdet. Standarden er 1:10. Hvis du trenger et bredere område, velg kun vektorkontroll, spør produsenten om drivparameterne. Selv den påståtte grensen på 0 Hz garanterer ikke stabil drift av frekvensomformeren.

Etter antall kontrollinnganger

Det kreves diskrete innganger for å legge inn kontrollkommandoer (start, stopp, revers, stopp osv.). Analoge innganger kreves for tilbakemeldingssignaler (innstilling og innstilling av frekvensomformeren under drift). Digitale innganger kreves for å legge inn høyfrekvente signaler fra digitale hastighets- og posisjonssensorer (kodere). Antallet innganger kan aldri bli for stort, men jo flere innganger, jo mer komplekst kan systemet bygges og jo dyrere er det.

Etter antall utgangssignaler

Diskrete utganger brukes til å sende ut signaler for ulike hendelser (alarm, overoppheting, inngangsspenning over eller under nivå, feilsignal, etc.). Analoge utganger brukes til å bygge komplekse tilbakemeldingssystemer. Valganbefalinger ligner på forrige avsnitt.

Kontroll buss

Utstyret som du skal styre frekvensomformeren med må ha samme buss og antall innganger/utganger som den valgte frekvensomformeren. La det være litt plass til innganger og utganger for fremtidige oppgraderinger.

Under garanti

Garantiperioden lar deg indirekte evaluere påliteligheten til frekvensomformeren. Naturligvis bør du velge en frekvensomformer med en langsiktig plan.Noen produsenter sørger spesielt for skadetilfeller som ikke dekkes av garantien. Les alltid dokumentasjonen nøye og søk på nettet for anmeldelser av utstyrsmodeller og produsenter. Dette vil hjelpe deg å ta det riktige valget. Ikke spar penger på kvalitetsservice og opplæring av personalet.

Frekvensomformer på stativ

Overbelastningskapasitet

Som en første tilnærming bør effekten til frekvensomformeren velges 10-15 % mer enn motoreffekten. Strømmen til omformeren skal være høyere enn motorens merkestrøm og litt høyere enn strømmen til mulige overbelastninger.

I beskrivelsen av en bestemt mekanisme er overbelastningsstrømmene og varigheten av deres flyt vanligvis indikert. Les dokumentasjonen! Dette vil holde deg underholdt og muligens forhindre skade på utstyr i fremtiden. Hvis stasjonen også er preget av sjokk (topp) belastninger (laster i 2-3 sekunder), er det nødvendig å velge en omformer for toppstrømmen. Ta 10 % margin igjen.
Se også om dette emnet: VLT AQUA Drive frekvensomformere for pumpeenheter