Dodavatelé jednotek zpětné vazby energie připomínají, že historie používání frekvenčních měničů v Číně trvá více než 30 let. S neustálým technologickým pokrokem se rozsah použití frekvenčních měničů začal rozšiřovat do mnoha oblastí a velikost trhu se rok od roku rozšiřuje. V současné době existuje více než 140 domácích i zahraničních značek frekvenčních měničů a po celé zemi jsou rozmístěni i nově založení výrobci a distributoři frekvenčních měničů. Přestože mezi domácími a dováženými frekvenčními měniči stále existuje určitý rozdíl ve výkonu, s rychlým rozvojem vědy a techniky v Číně není tento rozdíl nepřekonatelný. Zároveň s využitím integrity domácího průmyslového řetězce existuje velký potenciál pro efektivitu výroby a výrobní náklady domácích frekvenčních měničů.
Systém frekvenčního měniče se skládá z frekvenčního měniče, který dosahuje nebo překračuje výkon stejnosměrného systému řízení otáček. Frekvenční měnič má výhody malých rozměrů, nízké hlučnosti, nízkých nákladů a snadné údržby asynchronních motorů, což výrazně zjednodušuje výrobní proces a snižuje počáteční investiční náklady. Obecně řečeno, rozumné používání frekvenčních měničů může zlepšit produktivitu práce, kvalitu výrobků a automatizaci zařízení a zároveň šetřit energii a snižovat výrobní náklady.
1. Klasifikace, princip činnosti a struktura nízkonapěťových frekvenčních měničů
1. Klasifikace nízkonapěťových měničů kmitočtu
Existují různé standardy pro klasifikaci frekvenčních měničů. Pohony s proměnnou frekvencí lze rozdělit na obecné frekvenční měniče a speciální frekvenční měniče. Podle principu činnosti lze frekvenční měniče rozdělit na frekvenční měniče AC-AC a frekvenční měniče AC-DC-AC, přičemž frekvenční měniče AC-DC-AC lze také rozdělit na proudové a napěťové frekvenční měniče podle pracovního režimu hlavního obvodu. Z hlediska směru vývoje technologie frekvenčních měničů lze měniče rozdělit na VVVF frekvenční měniče, vektorové frekvenční měniče, frekvenční měniče s přímou regulací momentu atd.
2. Princip nízkonapěťového frekvenčního měniče
Obecně řečeno, měniče kmitočtu používají pracovní režim s křížením a přímým křížením. Relativně vzato, nízkonapěťové měniče kmitočtu jsou široce používány díky své vyspělé technologii, nízkým nákladům a snadné údržbě. Princip činnosti měniče kmitočtu spočívá v jednoduchém převodu střídavého proudu na elektrický proud s nastavitelnou frekvencí. Podle vzorce pro synchronní otáčky N=60f/p pro střídavé motory (kde N jsou synchronní otáčky motoru, f je síťová frekvence a p je počet pólů motoru) lze otáčky střídavého motoru měnit změnou frekvence. Na tomto principu je vyvinut měnič kmitočtu.
3. Struktura nízkonapěťového frekvenčního měniče
Složení hlavního obvodu frekvenčního měniče:
Typ napětí: Napětí se převádí z frekvenčního měniče stejnosměrného proudu na střídavý proud a filtr obvodu je kondenzátorový.
Typ proudu: Napájecí zdroj se mění ze stejnosměrného na střídavý proud pomocí frekvenčního měniče a filtr obvodu je indukční.
Frekvenční měnič se skládá hlavně z následujících čtyř částí:
(1) Usměrňovače: V současné době se široce používají diodové měniče, které dokáží převádět síťovou frekvenci na stejnosměrný proud a mohou také tvořit reverzibilní měniče. Protože jejich směr napájení je reverzibilní, mohou se regenerovat a pracovat.
(2) Obvod s plochou vlnou: Stejnosměrné napětí usměrněné usměrňovačem má pulzující napětí, které je 6krát vyšší než frekvence napájecího zdroje. Pro potlačení kolísání napětí jsou potřeba kondenzátory a induktory, které absorbují pulzující napětí (tj. proud). Pokud je kapacita zařízení malá a existuje nadbytečná kapacita, lze přímo použít vyhlazovací obvod.
(3) Střídač: Střídač převádí stejnosměrný proud na střídavý proud, čímž v daném čase získá třífázový výstup.
(4) Řídicí obvod: Zajišťuje obvod řízení signálu pro hlavní obvod napájení asynchronního motoru. Včetně obvodu pro řízení napětí a frekvence, obvodu pro detekci proudu a napětí hlavního obvodu, obvodu pro detekci otáček motoru, budicího obvodu provozního obvodu, který může zesilovat řídicí signály, a ochranného obvodu motoru a měniče.
2. Výběr typů nízkonapěťových střídačů
1. Přehled výběru typu nízkonapěťového střídače
V současné době většina uživatelů vybírá na základě pokynů nebo výběrové příručky od výrobce měniče. Výrobce frekvenčního měniče obvykle uvádí jmenovitý proud frekvenčního měniče, který odpovídá jmenovitému výkonu a kapacitě motoru. Parametry dostupných motorů jsou uváděny výrobcem na základě výrobce nebo národních norem motorů a nemohou věrně odrážet nosnost frekvenčního měniče. Proto by se při výběru frekvenčního měniče měl jako referenční bod řídit principem, že jmenovitý proud motoru nepřesahuje jmenovitý proud frekvenčního měniče. Kromě toho je třeba při výběru frekvenčního měniče znát také procesní podmínky a příslušné parametry motoru a věnovat pozornost typu a provozním vlastnostem motoru.
(1) Volba jmenovitého proudu frekvenčního měniče. Podle konstrukčních specifikací musí být jmenovitý proud frekvenčního měniče pro zajištění bezpečného a spolehlivého provozu frekvenčního měniče větší než jmenovitý proud zátěže (motoru), zejména u motorů s často se měnícími charakteristikami zátěže. Zkušenosti ukazují, že jmenovitý proud frekvenčního měniče je více než 1,05násobek jmenovitého proudu motoru.
(2) Volba jmenovitého napětí pro měniče kmitočtu. Jmenovité napětí měniče kmitočtu se volí na základě napětí na vstupní sběrnici měniče kmitočtu. Jmenovité napětí měniče kmitočtu by v zásadě mělo být v souladu se vstupním napětím. Pokud je vstupní napětí příliš vysoké, měnič kmitočtu [3] se poškodí.
2. Bezpečnostní opatření pro výběr nízkonapěťových frekvenčních měničů
(1) Přizpůsobte typ zátěže frekvenčnímu měniči.
Zatížení v petrochemickém průmyslu zahrnuje především čerpadla a ventilátory. Čerpadla se dělí na vodní čerpadla, olejová čerpadla, aditivní čerpadla, dávkovací čerpadla, zdvihací čerpadla, směšovací čerpadla a promývací čerpadla. Zvedací čerpadla, směšovací čerpadla a promývací čerpadla jsou většinou vysoce výkonná, zatímco zbytek tvoří konvenční zátěže. Ventilátory se dělí na vzduchem chlazené ventilátory, ventilátory s indukcí kotle, axiální ventilátory, vzduchové kompresory atd. Když se spustí vzduchový chladicí ventilátor a ventilátor s indukcí kotle, oba představují vysokou zátěž, obecně považovanou za vysokou zátěž, a zbytek tvoří konvenční zátěže. Při výběru frekvenčního měniče by měl být výběr založen na vlastnostech zátěže. Pokud je typ zátěže nejasný nebo se může měnit za různých procesních podmínek, doporučuje se zvolit frekvenční měnič na základě vysoké zátěže, aby se předešlo neshodám při výběru.
(2) Měnič kmitočtu ovlivňují podmínky prostředí.
Měniče kmitočtu obvykle vyžadují vyšší okolní teplotu a vlhkost. Pokud je okolní teplota nižší než 30 stupňů Celsia, relativní vlhkost nižší než 80 % a nadmořská výška je nižší než 100 metrů, měnič kmitočtu pracuje bezpečně při jmenovitém proudu. Pokud okolní teplota překročí 40 °C, skutečná kapacita a proud měniče kmitočtu se budou s rostoucí okolní teplotou postupně snižovat. Pokud relativní vlhkost prostředí překročí 90 %, může dojít ke kondenzaci, která způsobí zkraty ve vnitřních součástech měniče kmitočtu. Pokud nadmořská výška přesáhne 100 metrů, výstupní výkon měniče kmitočtu se sníží. Kromě toho by se měniče kmitočtu měly vyhýbat používání v prašném prostředí.
(3) Výběr volitelných komponentů pro frekvenční měniče.
Nesprávný výběr volitelných komponentů pro frekvenční měniče může vést k vysoké poruchovosti, zejména ve výběru filtrů a tlumivek.
3、 Praktické použití nízkonapěťového frekvenčního měniče
1. Primární připojení nízkonapěťového frekvenčního měniče
Vzhledem k významnému vlivu montážních poloh stykačů, filtrů a tlumivek v primárním okruhu na frekvenční měnič se v následující části zaměříme na analýzu těchto tří zařízení.
(1) Stykač
Existují dva hlavní způsoby připojení stykačů: instalace na zadní stranu těla měniče a instalace na přední stranu těla měniče. Stykač je instalován na zadní straně těla měniče a jeho výhodou je, že měnič nemá časté rázy při častém spouštění motoru. Nevýhodou je dlouhá doba nabíjení frekvenčního měniče a dochází ke ztrátě výkonu. Stykač je instalován na přední straně těla měniče a má tu výhodu, že dokáže zcela vypnout napájení, když je motor v pohotovostním režimu, aniž by došlo ke ztrátě výkonu. Nevýhodou je, že časté spouštění motoru způsobuje časté nabíjecí rázy frekvenčního měniče, což ovlivňuje životnost jeho součástí.
Stručně řečeno, pokud se motor spouští zřídka, lze stykač nainstalovat na přední a zadní stranu těla měniče, ale je vhodnější jej instalovat na zadní stranu těla měniče. Pokud se motor spouští často, doporučuje se instalovat stykač na zadní stranu těla měniče.
(2) Filtr
Vstupní filtr se používá hlavně k filtrování elektrické sítě, potlačení harmonických vlivů elektrické sítě na měnič kmitočtu a potlačení harmonických generovaných usměrněním měniče kmitočtu, které se vracejí zpět do elektrické sítě. Výstupní filtr optimalizuje měnič kmitočtu, filtruje harmonické a vytváří sinusovější výstupní průběh.
(3) Reaktor
Vstupní tlumivka může potlačit harmonické na straně sítě a chránit usměrňovací můstek; Pokud výstupní kabel frekvenčního měniče překročí specifikovanou délku (obecně povolená délka kabelu 250 m), měla by být zvolena výstupní tlumivka.
2. Instalační prostředí pro nízkonapěťový frekvenční měnič
Experimenty ukázaly, že poruchovost frekvenčních měničů se v náročných prostředích výrazně zvyšuje, zejména pokud jsou citlivé na teplotu, vlhkost a prach. Proto je při výběru instalačního prostředí nutné zvolit prostředí s regulovatelnou teplotou, vlhkostí a nízkým obsahem prachu.
(1) Teplota prostředí
V praxi se ukázalo, že frekvenční měniče jsou vhodné pro práci v prostředí s teplotami nižšími nebo rovnými 35 stupňům Celsia, jinak platí, že čím vyšší teplota, tím nižší je zatížitelnost frekvenčního měniče.
(2) Vlhkost prostředí
Pokud je okolní vlhkost vysoká, je měnič náchylný ke kondenzaci uvnitř, což může snadno způsobit zkrat. Proto musíme kontrolovat vlhkost prostředí pro frekvenční měnič.
(3) Prašné prostředí
Frekvenční měniče by měly být co nejvíce používány v prašném prostředí, protože hromadění prachu může způsobit zkraty a poškození elektronických součástek frekvenčního měniče.
4. Běžné poruchy a řešení nízkonapěťových frekvenčních měničů
1. Nelze spustit
Důvod: Je to způsobeno nadměrnou rotační setrvačností nebo krouticím momentem zátěže.
Řešení: Zvyšte odpovídajícím způsobem spouštěcí frekvenci a moment a zkontrolujte nastavení ochran.
2. Vypnutí přepětí
Důvod: Způsobeno vysokým napájecím napětím nebo krátkou dobou jízdy z kopce.
Řešení: Zkontrolujte, zda je provozní stav normální.
3. Přetížení
Důvod: Přetížitelnost nízkonapěťového měniče je relativně nízká nebo je nastavení parametrů motoru nepřiměřené.
Řešení: Zkontrolujte interní obvod detekce proudu a nastavení parametrů frekvenčního měniče.