تأمینکنندگان مبدل فرکانس مخصوص میدان نفتی به شما یادآوری میکنند که موتورهای الکتریکی در حال حاضر پرکاربردترین ابزارهای چرخشی هستند. با توسعه و محبوبیت مبدلهای فرکانس، موتورهای الکتریکی بیشتری باید همراه با مبدلهای فرکانس استفاده شوند. با این حال، در فرآیند استفاده همزمان از مبدلهای فرکانس و موتورهای الکتریکی، مواجهه با مشکلات زیادی اجتنابناپذیر است:
۱. آیا سافت استارترهای موتور میتوانند در مصرف انرژی صرفهجویی کنند؟
اثر صرفهجویی در مصرف انرژی در استارت نرم محدود است، اما میتواند تأثیر استارت بر شبکه برق را کاهش دهد، استارت نرمی را محقق کند و از سیمپیچ موتور محافظت کند.
طبق نظریه پایستگی انرژی، به دلیل اضافه شدن مدارهای کنترلی نسبتاً پیچیده، راه اندازی نرم نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف انرژی نمی شود، بلکه مصرف انرژی را نیز افزایش می دهد. با این حال، می تواند جریان راه اندازی مدار را کاهش داده و نقش حفاظتی داشته باشد.
جریان راه اندازی و گشتاور راه اندازی موتور هنگام استفاده از مبدل فرکانس چقدر است؟
با استفاده از مبدل فرکانس برای کار، فرکانس و ولتاژ به طور متناسب با شتاب موتور افزایش مییابد و جریان راهاندازی به کمتر از ۱۵۰٪ جریان نامی (۱۲۵٪ تا ۲۰۰٪ بسته به مدل) محدود میشود. هنگام راهاندازی مستقیم با منبع تغذیه اصلی، جریان راهاندازی ۶-۷ برابر میشود که منجر به شوکهای مکانیکی و الکتریکی میشود. با استفاده از درایو مبدل فرکانس میتوان به راحتی (با زمان راهاندازی طولانیتر) راهاندازی کرد. جریان راهاندازی ۱.۲ تا ۱.۵ برابر جریان نامی و گشتاور راهاندازی ۷۰ تا ۱۲۰ درصد گشتاور نامی است. برای مبدلهای فرکانس با عملکرد افزایش گشتاور خودکار، گشتاور راهاندازی بالای ۱۰۰٪ است و میتواند با بار کامل راهاندازی شود.
آیا ارتباطی بین اضافه بار موتور و اتصال کوتاه وجود دارد؟
دو نوع اضافه بار موتور وجود دارد؛ یکی اضافه بار مکانیکی: این اضافه باری است که در اثر بار محرک بیش از مقدار نامی یا گرفتگی سیستم انتقال ایجاد میشود و هیچ ارتباطی با اتصال کوتاه ندارد. 2. بار عادی: اگر جریان موتور بیش از حد باشد، ممکن است به دلیل اتصال زمین محلی یا اتصال کوتاه بین دورهای سیمپیچ موتور باشد.
کاربرد تنظیم سرعت فرکانس متغیر چیست؟ مزایای آن چیست؟
کاربرد تنظیم سرعت فرکانس متغیر چیست؟
میتوان آن را در ماشینآلات دوار با الزامات تنظیم سرعت اعمال کرد.
مزایای تنظیم سرعت فرکانس متغیر چیست؟
قبل از پیادهسازی تنظیم سرعت فرکانس متغیر (از لحاظ تئوری، این امر قبلاً محقق شده بود، اما پیادهسازی واقعی آن پس از اختراع دستگاههای الکترونیک قدرت بود)، تنظیم سرعت سنتی از جریان مستقیم استفاده میکرد. معایب تنظیم سرعت جریان مستقیم عبارتند از:
① موتورهای DC ساختار پیچیدهای دارند و هزینههای نگهداری آنها بالاست.
② به دلیل وجود کموتاتور، فضای زیادی برای افزایش توان موتور DC وجود ندارد.
بنابراین، مزایای تنظیم سرعت فرکانس متغیر عبارتند از:
① میتواند به همان عملکرد عالی تنظیم سرعت مانند تنظیم سرعت DC برای موتورهای AC دست یابد.
② نگهداری موتورهای آسنکرون قفس سنجابی ساده و راحت است.
③ هیچ محدودیتی در توان موتورهای AC به دلیل کموتاتور وجود ندارد.
چگونه مقاومت عایقی موتور را اندازه گیری کنیم؟
اگر موتور سه فاز AC است، مقاومت عایقی بین فازها و مقاومت عایقی سیمپیچهای سه فاز موتور نسبت به زمین را اندازهگیری کنید.
اگر موتور DC است، سیم پیچ آرمیچر موتور به زمین، سیم پیچ تحریک سری به زمین، سیم پیچ تحریک ثانویه به زمین و سیم پیچ تحریک سری به سیم پیچ تحریک ثانویه را اندازه گیری کنید. شیکر مربوطه را با توجه به سطح ولتاژ موتور مورد آزمایش انتخاب کنید.
مراحل اندازهگیری:
--- منبع تغذیه را قطع کنید
--- تخلیه زمینی
--- اگر موتور سه فاز AC است، نقطه مرکزی را باز کنید (در صورت امکان)
---اگر موتور DC است، جاروبک را بلند کنید.
--- از یک میز لرزان برای اندازهگیری مقاومت عایقی بین فازها و زمین به طور جداگانه استفاده کنید
--- تخلیه زمینی
---خط را بازیابی کنید
--- مقاومت عایق و دمای محیط را ثبت کنید.
۶. استارتر بدون جاروبک و غیرچرخشی چیست؟
استارتر بدون جاروبک و بدون حلقه، وسیله استارتی است که بر معایب موتورهای آسنکرون سیمپیچی شده مجهز به حلقههای لغزان، جاروبکهای کربنی و دستگاههای استارت پیچیده غلبه میکند، در حالی که مزایای جریان استارت پایین و گشتاور استارت بالای موتورهای سیمپیچی شده را حفظ میکند. موتورهای آسنکرون AC سه فاز روتور سیمپیچی شده JR، JZR، YR و YZR (به جز سرعت متغیر و آنهایی که مجهز به دوربینهای ورودی هستند) که در ابتدا از استارترهای مقاومتی، راکتورها، مقاومتهای متغیر حساس به فرکانس، استارترهای مقاومت متغیر مایع و استارترهای نرم استفاده میکردند، میتوانند با "استارترهای بدون جاروبک و حلقه باز" جایگزین شوند.
چند روش راه اندازی موتور با خازن وجود دارد؟
دو نوع شروع وجود دارد:
⑴ راه اندازی خازن (به قطع اتصال خازن پس از راه اندازی موتور اشاره دارد)؛
⑵ خازن شروع به کار میکند و کار میکند (خازن پس از شروع به کار در عملیات شرکت میکند).
آیا میتوان از ترانسفورماتور به عنوان بار برای مبدل فرکانس استفاده کرد؟
در اصل، باید امکانپذیر باشد، اما در عمل عملی نیست. مبدلهای فرکانس برای افزایش ولتاژ به ترانسفورماتور نیاز ندارند و باید انواعی از آنها وجود داشته باشد که بتوانند برای مدارهای بالاتر از ۳۸۰ ولت استفاده شوند. اگر ولتاژ بالاتر مورد نیاز باشد، مدارهایی نیز وجود دارند که میتوانند مستقیماً به ۲۲۰ ولت یا ۳۸۰ ولت تبدیل شوند و سپس ولتاژ را برای دستیابی به ولتاژ بالا دو برابر کنند. مبدلهای فرکانس عمدتاً برای راهاندازی بار (مانند موتورهای الکتریکی) استفاده میشوند و به ندرت برای تبدیل فرکانس قدرت استفاده میشوند. کارکردهای مبدلهای فرکانس به خود تبدیل فرکانس محدود نمیشود و کارکردهای اضافی زیادی مانند حفاظتهای مختلف نیز وجود دارد. اگر از مبدلهای فرکانس برای دستیابی به توان تبدیل فرکانس استفاده شود، از نظر اقتصادی توصیه نمیشود. توصیه میشود از مدارهای تبدیل فرکانس دیگری استفاده شود.
آیا میتوان فرکانس مبدل را روی ۱ هرتز تنظیم کرد و برای استفاده تا چند هرتز میتوان آن را تنظیم کرد؟
اگر مبدل فرکانس در یک موتور آسنکرون AC معمولی استفاده شود، وقتی مبدل فرکانس روی ۱ هرتز تنظیم میشود، در حال حاضر به DC نزدیک شده است، که مطلقاً مجاز نیست. موتور با حداکثر جریان در محدوده مبدل فرکانس کار میکند و موتور گرمای شدیدی تولید میکند که احتمالاً باعث سوختن موتور میشود.
اگر فرکانس کارکرد از ۵۰ هرتز بیشتر شود، تلفات آهن موتور افزایش مییابد که این نیز برای موتور مضر است. به طور کلی، بهتر است از ۶۰ هرتز تجاوز نکند (تجاوز از آن در مدت زمان کوتاه مجاز است)، در غیر این صورت بر عمر مفید موتور نیز تأثیر خواهد گذاشت.
اصل کار مقاومت تنظیم فرکانس در مبدل فرکانس چیست؟ چرا تنظیم مقاومت میتواند فرکانس را تغییر دهد؟
مقاومت تنظیم فرکانس مبدل فرکانس برای تقسیم متناسب ولتاژ مرجع 10 ولت مبدل فرکانس و سپس ارسال آن به برد کنترل اصلی مبدل فرکانس استفاده میشود. برد کنترل اصلی مبدل فرکانس سپس تبدیل آنالوگ به دیجیتال را روی ولتاژ ارسالی توسط مقاومت انجام میدهد تا دادهها را بخواند و سپس آن را به مقدار متناسبی از فرکانس نامی تبدیل میکند تا فرکانس جریان را در خروجی نشان دهد. بنابراین، تنظیم مقدار مقاومت میتواند فرکانس مبدل فرکانس را تنظیم کند.
۱۱. آیا مبدل فرکانس میتواند جریان موتور را جدا کند؟
آیا میتوان تبدیل فرکانس را جدا کرد؟ من نمیتوانم! اما تا زمانی که فرکانس خروجی f و سرعت سنکرون n1 نرخ لغزش را در محدوده پایدار یا نرخ لغزش نامی Se نگه دارند، معادل جدا کردن جریان موتور است، زیرا ضریب توان روتور اکنون ۱ است و جریان روتور جریان گشتاوری است که همه باید آن را جدا و کنترل کنند! مبدل فرکانس یک دستگاه کنترل سرعت برای موتورهای آسنکرون است و نمیتواند هیچ کنترلی فراتر از مشخصات مکانیکی موتورهای آسنکرون انجام دهد.
چرا هنگام راه اندازی موتور القایی جریان زیاد است؟ آیا جریان پس از راه اندازی کاهش می یابد؟
وقتی یک موتور القایی در حالت خاموش است، از دیدگاه الکترومغناطیسی، مانند یک ترانسفورماتور عمل میکند. سیمپیچ استاتور متصل به منبع تغذیه معادل سیمپیچ اولیه ترانسفورماتور است و سیمپیچ روتور در یک مدار بسته معادل سیمپیچ ثانویه ترانسفورماتور است که اتصال کوتاه شده است. هیچ اتصال الکتریکی بین سیمپیچ استاتور و سیمپیچ روتور وجود ندارد، فقط اتصال مغناطیسی وجود دارد. شار مغناطیسی از استاتور، شکاف هوایی و هسته روتور عبور میکند تا یک مدار بسته تشکیل دهد. در لحظه بسته شدن، روتور به دلیل اینرسی هنوز شروع به چرخش نکرده است و میدان مغناطیسی دوار، سیمپیچ روتور را با حداکثر سرعت برش - سرعت سنکرون - قطع میکند و باعث میشود سیمپیچ روتور بالاترین پتانسیل ممکن را القا کند. بنابراین، جریان زیادی از هادی روتور عبور میکند که انرژی مغناطیسی را برای خنثی کردن میدان مغناطیسی استاتور تولید میکند، درست مانند شار مغناطیسی ثانویه یک ترانسفورماتور که باید با شار مغناطیسی اولیه خنثی کند.
برای حفظ شار مغناطیسی اولیه که با ولتاژ منبع تغذیه سازگار است، استاتور به طور خودکار جریان را افزایش میدهد. چون جریان روتور در این زمان بسیار زیاد است، جریان استاتور نیز به طور قابل توجهی افزایش مییابد، حتی تا ۴-۷ برابر جریان نامی، که دلیل جریان راه اندازی بالا است.
چرا جریان پس از راه اندازی کم است: با افزایش سرعت موتور، سرعتی که میدان مغناطیسی استاتور هادی روتور را قطع میکند کاهش مییابد، پتانسیل القایی در هادی روتور کاهش مییابد و جریان در هادی روتور نیز کاهش مییابد. بنابراین، بخشی از جریان استاتور که برای جبران شار مغناطیسی تولید شده توسط جریان روتور استفاده میشود نیز کاهش مییابد، بنابراین جریان استاتور از بزرگ به کوچک کاهش مییابد تا زمانی که به حالت عادی برگردد.
تأثیر فرکانس حامل بر مبدلهای فرکانس و موتورها چیست؟
فرکانس حامل بر جریان خروجی مبدل فرکانس تأثیر میگذارد:
(1) هرچه فرکانس کاری بالاتر باشد، چرخه کاری موج ولتاژ بزرگتر است، اجزای هارمونیک مرتبه بالای جریان کوچکتر هستند، یعنی فرکانس حامل بالاتر است و شکل موج جریان هموارتر است.
(2) هرچه فرکانس حامل بالاتر باشد، جریان خروجی مجاز مبدل فرکانس کمتر است.
(3) هرچه فرکانس حامل بالاتر باشد، امپدانس خازن سیمکشی کوچکتر است (زیرا Xc=1/2 π fC) و جریان نشتی ناشی از پالسهای فرکانس بالا بیشتر است.
تأثیر فرکانس حامل بر موتورها:
هرچه فرکانس حامل بالاتر باشد، لرزش موتور کمتر، صدای کارکرد کمتر و گرمای تولید شده توسط موتور کمتر است. اما هرچه فرکانس حامل بالاتر باشد، فرکانس جریان هارمونیک بیشتر، اثر پوستی استاتور موتور شدیدتر، تلفات موتور بیشتر و توان خروجی کمتر میشود.
چرا نمیتوان از مبدل فرکانس به عنوان منبع تغذیه مبدل فرکانس استفاده کرد؟
کل مدار یک منبع تغذیه فرکانس متغیر از بخشهای AC DC، AC و فیلتر تشکیل شده است، بنابراین شکل موجهای ولتاژ و جریان خروجی آن، امواج سینوسی خالص هستند که بسیار نزدیک به یک منبع تغذیه AC ایدهآل هستند. این منبع تغذیه میتواند ولتاژ و فرکانس شبکه هر کشوری در جهان را تولید کند.
و مبدل فرکانس از مدارهایی مانند جریان مستقیم AC و AC (موج مدوله شده) تشکیل شده است و نام استاندارد برای مبدل فرکانس باید کنترل کننده سرعت مبدل فرکانس باشد. شکل موج ولتاژ خروجی آن یک موج مربعی پالس با اجزای هارمونیکی زیادی است. ولتاژ و فرکانس به طور متناسب همزمان تغییر می کنند و نمی توان آنها را جداگانه تنظیم کرد، که الزامات منبع تغذیه AC را برآورده نمی کند. در اصل، نمی توان از آن به عنوان منبع تغذیه استفاده کرد و عموماً فقط برای تنظیم سرعت موتورهای آسنکرون سه فاز استفاده می شود.
چرا افزایش دمای موتور هنگام استفاده از مبدل فرکانس بیشتر از فرکانس برق است؟
از آنجا که شکل موج خروجی مبدل فرکانس سینوسی نیست، بلکه یک موج اعوجاج یافته است، جریان موتور در گشتاور نامی حدود 10٪ بیشتر از جریان در فرکانس قدرت است، بنابراین افزایش دما کمی بیشتر از افزایش دما در فرکانس قدرت است.
نکته دیگر این است که وقتی سرعت موتور کاهش مییابد، سرعت فن خنککننده موتور کافی نیست و افزایش دمای موتور بیشتر خواهد بود.