I forskellige situationer kan det være nødvendigt at omdanne startstrømmens frekvens til en strøm med en reguleret frekvensspænding. Dette er for eksempel nødvendigt ved drift af asynkronmotorer for at ændre deres omdrejningshastighed. Denne artikel vil diskutere formålet med og princippet om drift af frekvensomformeren.
Indhold
Hvad er en frekvensomformer
En frekvensomformer (FC) er en elektrisk enhed, der konverterer og jævnt regulerer en- eller trefaset vekselstrøm med en frekvens på 50 Hz til en lignende type strøm med en frekvens på 1 til 800 Hz. Sådanne enheder bruges i vid udstrækning til at styre driften af forskellige asynkrone elektriske maskiner, for eksempel for at ændre frekvensen af deres rotation. Der er også enheder til brug i industrielle højspændingsnetværk.
Simple konvertere regulerer frekvensen og spændingen i henhold til V/f-karakteristikken, komplekse enheder bruger vektorstyring.
Frekvensomformeren er en teknisk kompleks enhed og består ikke kun af en frekvensomformer, men har også beskyttelse mod overstrøm, overspænding og kortslutning. Sådant udstyr kan også have en choker for at forbedre bølgeformen og filtre for at reducere forskellige elektromagnetiske interferenser. Der er elektroniske omformere såvel som elektriske maskiner.
Princippet for drift af frekvensomformeren
En elektronisk konverter består af flere hovedkomponenter: en ensretter, et filter, en mikroprocessor og en inverter.
Ensretter har en masse dioder eller tyristorer, der ensretter startstrømmen ved indgangen til konverteren. Diode-invertere er kendetegnet ved et fuldstændigt fravær af krusninger, de er billige, men samtidig pålidelige enheder. Thyristor-baserede omformere skaber mulighed for, at strømmen kan flyde i begge retninger og tillader retur af elektrisk energi til netværket, når motoren bremses.
Filter bruges i tyristorenheder til at reducere eller eliminere spændingsrippel. Udjævning udføres ved hjælp af kapacitive eller induktiv-kapacitive filtre.
Mikroprocessor – er et kontrol- og analyseled for konverteren. Den modtager og behandler signaler fra sensorer, hvilket giver dig mulighed for at justere udgangssignalet fra frekvensomformeren med en indbygget PID-controller.Også denne systemkomponent registrerer og gemmer hændelsesdata, registrerer og beskytter enheden mod overbelastning, kortslutninger, analyserer driftstilstanden og slukker for enheden i tilfælde af nøddrift.
inverter spænding og strøm bruges til at styre elektriske maskiner, det vil sige til jævnt at kontrollere strømmens frekvens. En sådan enhed producerer et "ren sinus" output, som gør det muligt at bruge det i mange industrier.
Funktionsprincippet for den elektroniske frekvensomformer (inverter) består af følgende arbejdstrin:
- Indgangssinusformede vekselstrøm enfaset eller trefaset strøm ensrettes af en diodebro eller tyristorer;
- Ved hjælp af specielle filtre (kondensatorer) filtreres signalet for at reducere eller eliminere spændingsbølger;
- Spændingen omdannes til en trefaset bølge med visse parametre ved hjælp af et mikrokredsløb og en transistorbro;
- Ved udgangen af inverteren konverteres rektangulære impulser til en sinusformet spænding med specificerede parametre.
Typer af frekvensomformere
Der er flere typer frekvensomformere, som i øjeblikket er de mest almindelige til produktion og brug:
Elektromaskine (elektroinduktion) omformere: bruges i tilfælde, hvor det er umuligt eller uhensigtsmæssigt at bruge elektroniske FC'er. Strukturelt er sådanne enheder asynkrone motorer med en faserotor, som fungerer i generator-omformertilstand.
Disse enheder er skalarstyrede omformere. Ved udgangen af denne enhed skabes en spænding med en given amplitude og frekvens for at opretholde en vis magnetisk flux i statorviklingerne.De bruges i tilfælde, hvor det ikke er nødvendigt at opretholde rotorhastigheden afhængigt af belastningen (pumper, ventilatorer og andet udstyr).
Elektroniske omformere: udbredt i alle arbejdsforhold til forskelligt udstyr. Sådanne enheder er vektorer, de beregner automatisk interaktionen mellem statorens og rotorens magnetiske felter og giver en konstant værdi af rotorhastigheden uanset belastningen.
- Cyclokonvertere;
- Cycloinvertere;
- Inverter med mellemliggende DC-link:
- frekvensomformer af strømkilde;
- Spændingskildens frekvensomformer (med amplitude- eller pulsbreddemodulation).
Udstyret kan efter omfang være:
- til udstyr med effekt op til 315 kW;
- vektorkonvertere til effekt op til 500 kW;
- eksplosionssikre anordninger til brug i eksplosive og støvede miljøer;
- frekvensomformere monteret på elektriske motorer;
Hver type frekvensomformer har visse fordele og ulemper og kan anvendes til forskelligt udstyr og belastninger samt arbejdsforhold.
Frekvensomformeren kan styres manuelt eller eksternt. Manuel styring udføres fra inverterens kontrolpanel, som kan justere hastigheden eller stoppe driften. Ekstern kontrol udføres ved hjælp af automatiske kontrolsystemer (APCS), som kan styre alle enhedsparametre og giver dig mulighed for at skifte skema eller driftstilstand (via FC eller bypass).Ekstern kontrol giver dig også mulighed for at programmere driften af konverteren afhængigt af driftsbetingelserne, belastningen, tiden, hvilket giver dig mulighed for at arbejde i automatisk tilstand.
Hvorfor kan en elektrisk motor have brug for en frekvensomformer?
Brugen af frekvensomformere gør det muligt at reducere omkostningerne til elektricitet, omkostningerne ved afskrivning af motorer og udstyr. De kan bruges til billige egern-burmotorer, hvilket reducerer produktionsomkostningerne.
Mange elektriske motorer fungerer under forhold med hyppig ændring af driftstilstande (hyppige start og stop, ændring af belastning). Frekvensomformere giver dig mulighed for jævnt at starte motoren og reducere det maksimale startmoment og opvarmning af udstyret. Dette er vigtigt, for eksempel i hejsemaskiner og giver dig mulighed for at reducere den negative påvirkning af pludselige starter, samt at eliminere svingning af lasten og ryk, når du stopper.
Ved hjælp af inverteren kan du jævnt regulere driften af blæsere, pumper og giver dig mulighed for at automatisere teknologiske processer (bruges i kedelhuse, i minedrift, i olie- og olieraffineringssektoren, på vandværker og andre virksomheder).
Brugen af frekvensomformere i transportører, transportører, elevatorer giver dig mulighed for at øge levetiden for deres komponenter, da det reducerer ryk, stød og andre negative faktorer ved start og stop af udstyr. De kan jævnt øge og mindske motorhastigheden, udføre omvendt bevægelse, hvilket er vigtigt for et stort antal industrielt udstyr med høj præcision.
Fordele ved frekvensomformere:
- Reduktion af energiomkostninger: ved at reducere startstrømme og justere motoreffekt baseret på belastning;
- Forøgelse af pålideligheden og holdbarheden af udstyr: giver dig mulighed for at forlænge levetiden og øge perioden fra en teknisk service til en anden;
- Giver dig mulighed for at implementere ekstern kontrol og styring af udstyr fra fjerncomputerenheder og muligheden for at integrere i automatiseringssystemer;
- Frekvensomformere kan fungere med enhver belastningseffekt (fra en kilowatt til titusinder af megawatt);
- Tilstedeværelsen af specielle komponenter i sammensætningen af frekvensomformere giver dig mulighed for at beskytte mod overbelastning, fasefejl og kortslutning samt at sikre sikker drift og nedlukning af udstyr i tilfælde af en nødsituation.
Selvfølgelig, når man ser på sådan en liste over fordele, kan man undre sig over, hvorfor ikke bruge dem til alle motorer i virksomheden? Svaret her er indlysende, desværre, men dette er de høje omkostninger ved chastotnikov, deres installation og justering. Ikke alle virksomheder har råd til disse omkostninger.
Lignende artikler:
