Dodavatelé podpůrných zařízení pro frekvenční měniče připomínají, že frekvenční měniče se dnes v průmyslové výrobě hojně používají. Zařízení řízená frekvenčními měniči mohou do určité míry výrazně ušetřit energii, čímž si získávají přízeň mnoha průmyslových výrobců.
Pro dosažení funkcí, jako je měkké parkování, měkký rozběh, plynulá regulace otáček nebo speciální požadavky na zvyšování nebo snižování otáček, je u moderních asynchronních motorů zapotřebí zařízení pro regulaci otáček nazývané frekvenční měnič. Hlavní obvod zařízení využívá obvody AC-DC-AC s pracovní frekvencí 0-400 Hz. Výstupní napětí nízkonapěťového univerzálního frekvenčního měniče je 380-460 V a výstupní výkon je 0,37-400 kW.
Vyberte si rozumný frekvenční měnič
Problémy, které vznikají při používání frekvenčních měničů, jako je abnormální provoz, poruchy zařízení atd., které vedou k zastavení výroby a zbytečným ekonomickým ztrátám, jsou často způsobeny nesprávným výběrem a instalací frekvenčních měničů. Proto je nutné zvolit ekonomický a praktický frekvenční měnič, který lépe splňuje základní podmínky a požadavky výroby a procesu.
Jako hlavní hnací objekt frekvenčního měniče by měl být motor při výběru typu frekvenčního měniče vybrán tak, aby odpovídal jeho provozním parametrům.
(1) Přizpůsobení napětí: Jmenovité napětí frekvenčního měniče odpovídá napětí zátěže motoru.
(2) Přizpůsobení proudu: Kapacita frekvenčního měniče závisí na jmenovitém proudu, který frekvenční měnič nepřetržitě vydává. Při výběru frekvenčního měniče pro motory, které vyžadují regulaci otáček, je nutné zvolit frekvenční měnič s trvalým jmenovitým proudem větším než jmenovitý proud motoru při provozu se jmenovitými parametry a s kvantitativní rezervou; U obecných frekvenčních měničů s více než 4 póly nelze výběr zakládat na kapacitě motoru, ale na standardu ověření proudového uložení motoru; I když je zatížení motoru relativně nízké a proud je menší než jmenovitý proud frekvenčního měniče, vybraný frekvenční měnič nesmí mít v porovnání s motorem příliš malou kapacitu.
(3) Přizpůsobení kapacity: V závislosti na různých charakteristikách zatížení motoru existují různé požadavky na výběr kapacity frekvenčního měniče.
Způsob řízení frekvenčního měniče
Mezi hlavní metody řízení frekvenčních měničů v současnosti patří následující.
(1) První generace používala regulaci U/f=C, známou také jako metoda řízení se sinusovou pulzně šířkovou modulací (SPWM). Mezi její charakteristiky patří jednoduchá struktura řídicího obvodu, nízké náklady, dobré mechanické vlastnosti a tvrdost, které splňují požadavky na plynulou regulaci otáček u běžných převodovek. Tato metoda řízení však snižuje maximální výstupní točivý moment při nízkých frekvencích v důsledku nižšího výstupního napětí, což má za následek sníženou stabilitu při nízkých otáčkách. Její charakteristikou je, že bez zpětnovazebního zařízení je převodový poměr ni menší než 1/40 a se zpětnovazebním zařízením je ni=1/60. Vhodná pro běžné ventilátory a čerpadla.
(2) Druhá generace využívá vektorové řízení v prostoru napětí (metoda trajektorie magnetického toku), známé také jako metoda řízení SVPWM. Je založena na celkovém generačním efektu třífázových průběhů, generuje třífázové modulační průběhy najednou a řídí je řezáním polygonů do tvaru přibližných kružnic. Aby se eliminoval vliv odporu statoru při nízkých rychlostech, výstupní napětí a proud jsou uzavřené smyčky, což zlepšuje dynamickou přesnost a stabilitu. Vlastnosti: bez zpětnovazebního zařízení, převod otáček ni=1/100, vhodné pro regulaci otáček v průmyslu.
(3) Třetí generace využívá metodu vektorového řízení (VC). Praxe vektorového řízení s proměnnou frekvencí v podstatě přirovnává střídavý motor k stejnosměrnému motoru a nezávisle řídí složky otáček a magnetického pole. Řízením magnetického toku rotoru a rozložením statorového proudu na dvě složky, točivý moment a magnetické pole, lze pomocí transformace souřadnic dosáhnout ortogonálního nebo odděleného řízení. Jeho charakteristiky: převod otáček ni=1/100 bez zpětné vazby, ni=1/1000 se zpětnou vazbou a počáteční moment 150 % při nulových otáčkách. Je zřejmé, že tato metoda je použitelná pro všechny druhy řízení otáček a je-li vybavena zpětnou vazbou, je vhodná pro vysoce přesné řízení převodovky.
(4) Metoda přímého řízení momentu (DTC). Přímé řízení momentu (DTC) je další vysoce výkonný režim řízení otáček s proměnnou frekvencí, který se liší od vektorového řízení (VC). Získává data o magnetickém toku a momentu pomocí simulačních modelů magnetického toku a elektromagnetických modelů momentu, porovnává je s danými hodnotami za účelem generování signálů hysterezního srovnávacího stavu a poté přepíná stav spínače pomocí logického řízení za účelem dosažení konstantního řízení magnetického toku a elektromagnetického řízení momentu. Nevyžaduje imitaci řízení stejnosměrného motoru a tato technologie byla úspěšně aplikována na střídavý pohon trakčních elektrických lokomotiv. Její vlastnosti: bez zpětnovazebního zařízení je poměr otáček ni=1/100, se zpětnovazebním zařízením ni=1/1000 a rozběhový moment může dosáhnout 150 % až 200 % při nulových otáčkách. Vhodné pro rozjezd těžkých motorů a velká zatížení s konstantními výkyvy momentu.
Požadavky na instalační prostředí
(1) Teplota prostředí: Teplota prostředí měniče kmitočtu se vztahuje k teplotě v blízkosti průřezu měniče kmitočtu. Vzhledem k tomu, že měniče kmitočtu se skládají převážně z vysoce výkonných elektronických zařízení, která jsou vysoce citlivá na teplotu, závisí životnost a spolehlivost měničů kmitočtu do značné míry na teplotě, obvykle v rozmezí od -10 ℃ do +40 ℃. Kromě toho je nutné zvážit odvod tepla samotného měniče kmitočtu a extrémní situace, které mohou nastat v okolním prostředí, a obecně je vyžadována určitá teplotní rezerva.
(2) Vlhkost prostředí: Měnič kmitočtu vyžaduje relativní vlhkost okolního prostředí maximálně 90 % (bez kondenzace na povrchu).
(3) Vibrace a otřesy: Během instalace a provozu frekvenčního měniče je třeba dbát na to, aby se zabránilo vibracím a otřesům. Aby se zabránilo pájeným spojům a uvolněným částem vnitřních součástí frekvenčního měniče, což by mohlo způsobit špatný elektrický kontakt nebo dokonce vážné poruchy, jako jsou zkraty. Proto se obvykle vyžaduje, aby vibrační zrychlení místa instalace bylo omezeno na méně než 0,6 g a na zvláštních místech lze přidat seismická opatření, jako je například tlumič nárazů z pryže.
(4) Místo instalace: Maximální povolený výstupní proud a napětí frekvenčního měniče jsou ovlivněny jeho kapacitou odvádění tepla. Pokud nadmořská výška překročí 1000 m, kapacita odvádění tepla frekvenčního měniče se sníží, proto je obecně nutné instalovat frekvenční měnič v nadmořské výšce nižší než 1000 m.
(5) Obecné požadavky na místo instalace měniče kmitočtu jsou: žádná koroze, žádné hořlavé nebo výbušné plyny nebo kapaliny; bez prachu, plovoucích vláken a kovových částic; vyhněte se přímému slunečnímu záření; žádné elektromagnetické rušení.
Výzkum v oblasti regulace otáček s proměnnou frekvencí je v současnosti nejaktivnější a prakticky nejcennější prací ve výzkumu elektrických přenosů. Potenciál odvětví frekvenčních měničů je obrovský, protože se široce používá v odvětvích, jako je klimatizace, výtahy, metalurgie a strojírenství. Motory s proměnnou frekvencí a jim odpovídající frekvenční měniče se budou rychle rozvíjet.