Dodávatelia energetických spätnoväzobných jednotiek pripomínajú, že história používania frekvenčných meničov v Číne trvá viac ako 30 rokov. S neustálym pokrokom technológií sa rozsah používania frekvenčných meničov začal rozširovať do viacerých oblastí a veľkosť trhu sa rok čo rok rozširuje. V súčasnosti existuje viac ako 140 domácich a zahraničných značiek frekvenčných meničov a po celej krajine sú rozmiestnení aj noví výrobcovia a distribútori frekvenčných meničov. Hoci medzi domácimi a dovážanými frekvenčnými meničmi stále existuje určitý rozdiel vo výkone, s rýchlym rozvojom vedy a techniky v Číne nie je tento rozdiel neprekonateľný. Zároveň, vďaka integrite domáceho priemyselného reťazca, existuje veľký potenciál pre efektivitu výroby a výrobné náklady domácich frekvenčných meničov.
Systém pohonu s premenlivou frekvenciou sa skladá z frekvenčného meniča, ktorý dosahuje alebo prekonáva výkon systému regulácie otáčok jednosmerným prúdom. Frekvenčný menič má výhody malých rozmerov, nízkej hlučnosti, nízkych nákladov a jednoduchej údržby asynchrónnych motorov, čo výrazne zjednodušuje výrobný proces a znižuje počiatočné investičné náklady. Vo všeobecnosti môže rozumné používanie frekvenčných meničov zlepšiť produktivitu práce, kvalitu výrobkov a automatizáciu zariadení a zároveň šetriť energiu a znižovať výrobné náklady.
1, Klasifikácia, princíp činnosti a štruktúra nízkonapäťových frekvenčných meničov
1. Klasifikácia nízkonapäťových frekvenčných meničov
Existujú rôzne štandardy pre klasifikáciu frekvenčných meničov. Pohony s premenlivou frekvenciou možno rozdeliť na všeobecné frekvenčné meniče a špeciálne frekvenčné meniče. Podľa princípu činnosti možno frekvenčné meniče rozdeliť na frekvenčné meniče AC-AC a frekvenčné meniče AC-DC-AC, pričom frekvenčné meniče AC-DC-AC možno rozdeliť aj na prúdové a napäťové frekvenčné meniče podľa pracovného režimu hlavného obvodu. Okrem toho, z hľadiska smeru vývoja technológie frekvenčných meničov, možno ich rozdeliť na frekvenčné meniče VVVF, vektorové frekvenčné meniče, frekvenčné meniče s priamym riadením krútiaceho momentu atď.
2. Frekvenčný menič s nízkonapäťovým princípom fungovania
Frekvenčné meniče vo všeobecnosti používajú režim priameho kríženia. Nízkonapäťové frekvenčné meniče sa široko používajú vďaka svojej vyspelej technológii, nízkym nákladom a jednoduchej údržbe. Princíp činnosti frekvenčného meniča spočíva v jednoduchom prevode striedavého prúdu na elektrický prúd s nastaviteľnou frekvenciou. Podľa vzorca pre synchrónnu rýchlosť N=60f/p pre striedavé motory (kde N je synchrónna rýchlosť motora, f je sieťová frekvencia a p je počet pólov motora) je možné rýchlosť striedavého motora meniť zmenou frekvencie. Frekvenčný menič je vyvinutý na základe tohto princípu.
3. Štruktúra nízkonapäťového frekvenčného meniča
Zloženie hlavného obvodu frekvenčného meniča:
Typ napätia: Napätie sa prevádza z frekvenčného meniča jednosmerného prúdu na striedavý prúd a filtrom obvodu je kondenzátor.
Typ prúdu: Napájací zdroj sa mení z jednosmerného na striedavý frekvenčný menič a filter obvodu je induktor.
Frekvenčný menič sa skladá hlavne z nasledujúcich štyroch častí:
(1) Usmerňovače: V súčasnosti sa široko používajú diódové meniče, ktoré dokážu premieňať sieťovú frekvenciu na jednosmerný prúd a môžu tiež tvoriť reverzibilné meniče. Vďaka reverzibilnému smeru napájania sa môžu regenerovať a pracovať.
(2) Obvod s plochou vlnou: Jednosmerné napätie usmernené usmerňovačom má pulzujúce napätie, ktoré je 6-krát vyššie ako frekvencia zdroja napájania. Na potlačenie kolísania napätia sú potrebné kondenzátory a cievky, ktoré absorbujú pulzujúce napätie (t. j. prúd). Ak je kapacita zariadenia malá a existuje nadmerná kapacita, je možné priamo použiť vyhladzovací obvod.
(3) Invertor: Invertor premieňa jednosmerný prúd na striedavý prúd, čím v pevne stanovenom čase získa trojfázový výstup.
(4) Riadiaci obvod: Zabezpečuje obvod riadenia signálu pre hlavný obvod napájania asynchrónneho motora. Vrátane obvodu napätia a frekvencie, obvodu detekcie prúdu a napätia hlavného obvodu, obvodu detekcie otáčok motora, budicieho obvodu operačného obvodu, ktorý dokáže zosilniť riadiace signály, a ochranného obvodu motora a meniča.
2. Výber typov nízkonapäťových meničov
1. Prehľad výberu typu nízkonapäťového meniča
V súčasnosti si väčšina používateľov vyberá na základe pokynov alebo výberovej príručky od výrobcu meniča. Výrobca frekvenčného meniča vo všeobecnosti uvádza menovitý prúd frekvenčného meniča, ktorý sa môže zhodovať s menovitým výkonom a kapacitou motora. Parametre dostupných motorov poskytuje výrobca na základe výrobných alebo národných štandardov pre motory a nemôžu skutočne odrážať nosnosť frekvenčného meniča. Preto by sa pri výbere frekvenčného meniča mal ako referenčný bod brať princíp, že menovitý prúd motora nepresahuje menovitý prúd frekvenčného meniča. Okrem toho by sa pri výbere frekvenčného meniča malo rozumieť aj procesným podmienkam a príslušným parametrom motora a venovať pozornosť typu a prevádzkovým charakteristikám motora.
(1) Výber menovitého prúdu frekvenčného meniča. Podľa konštrukčných špecifikácií musí byť menovitý prúd frekvenčného meniča pre zaistenie bezpečnej a spoľahlivej prevádzky frekvenčného meniča väčší ako menovitý prúd záťaže (motora), najmä pri motoroch s často sa meniacimi charakteristikami záťaže. Podľa skúseností je menovitý prúd frekvenčného meniča viac ako 1,05-násobok menovitého prúdu motora.
(2) Výber menovitého napätia pre frekvenčné meniče. Menovité napätie frekvenčného meniča sa volí na základe napätia na vstupnej zbernici frekvenčného meniča. V zásade by menovité napätie frekvenčného meniča malo byť konzistentné so vstupným napätím. Ak je vstupné napätie príliš vysoké, frekvenčný menič [3] sa poškodí.
2. Bezpečnostné opatrenia pri výbere nízkonapäťových frekvenčných meničov
(1) Prispôsobte typ záťaže frekvenčnému meniču.
Zaťaženie v petrochemickom priemysle zahŕňa najmä čerpadlá a ventilátory. Čerpadlá sa delia na vodné čerpadlá, olejové čerpadlá, aditívne čerpadlá, dávkovacie čerpadlá, zdvíhacie čerpadlá, miešacie čerpadlá a premývacie čerpadlá. Z nich zdvíhacie čerpadlá, miešacie čerpadlá a premývacie čerpadlá sú väčšinou vysokovýkonné, zatiaľ čo zvyšok tvoria konvenčné záťaže. Ventilátory sa delia na vzduchom chladené ventilátory, ventilátory s indukčným saním kotla, axiálne ventilátory, vzduchové kompresory atď. Keď sa spustí vzduchový chladiaci ventilátor a ventilátor s indukčným saním kotla, oba predstavujú vysoké záťaže, všeobecne považované za ťažké záťaže, a zvyšok sú konvenčné záťaže. Pri výbere frekvenčného meniča by sa mal výber zakladať na vlastnostiach záťaže. Ak je typ záťaže nejasný alebo sa môže meniť za rôznych procesných podmienok, odporúča sa zvoliť frekvenčný menič na základe vysokej záťaže, aby sa predišlo nezrovnalostiam pri výbere.
(2) Frekvenčný menič ovplyvňujú podmienky prostredia.
Frekvenčné meniče zvyčajne vyžadujú vyššie teploty a vlhkosť okolia. Ak je teplota okolia nižšia ako 30 stupňov Celzia, relatívna vlhkosť je nižšia ako 80 % a nadmorská výška je nižšia ako 100 metrov, frekvenčný menič pracuje bezpečne pri menovitom prúde. Ak teplota okolia prekročí 40 ℃, skutočná kapacita a prúd frekvenčného meniča sa budú so zvyšujúcou sa teplotou okolia postupne znižovať. Ak relatívna vlhkosť prostredia prekročí 90 %, môže dôjsť ku kondenzácii, ktorá spôsobí skraty vo vnútorných komponentoch frekvenčného meniča. Ak nadmorská výška presiahne 100 metrov, výstupný výkon frekvenčného meniča sa zníži. Okrem toho by sa frekvenčné meniče nemali používať v prašnom prostredí.
(3) Výber voliteľných komponentov pre frekvenčné meniče.
Nesprávny výber voliteľných komponentov pre frekvenčné meniče môže viesť k vysokej poruchovosti, najmä pri výbere filtrov a tlmiviek.
3、 Praktické využitie nízkonapäťového frekvenčného meniča
1. Primárne pripojenie nízkonapäťového frekvenčného meniča
Vzhľadom na významný vplyv montážnych polôh stýkačov, filtrov a tlmiviek v primárnom okruhu na frekvenčný menič sa v nasledujúcom texte zameriame na analýzu týchto troch zariadení.
(1) Stýkač
Existujú dva hlavné spôsoby pripojenia stýkačov: inštalácia na zadnú stranu tela meniča a inštalácia na prednú stranu tela meniča. Stýkač je nainštalovaný na zadnej strane tela meniča a jeho výhodou je, že menič nemá časté nárazy pri častom štartovaní motora. Nevýhodou je dlhý čas nabíjania frekvenčného meniča a dochádza k strate výkonu. Stýkač je nainštalovaný na prednej strane tela meniča a jeho výhodou je, že úplne vypne napájanie, keď je motor v pohotovostnom režime bez straty výkonu. Nevýhodou je, že časté štartovanie motora spôsobuje časté nabíjacie šoky frekvenčného meniča, čo ovplyvňuje životnosť komponentov frekvenčného meniča.
Stručne povedané, ak sa motor spúšťa zriedkavo, stýkač je možné nainštalovať na prednú a zadnú stranu tela meniča, ale je vhodnejšie ho nainštalovať na zadnú stranu tela meniča. Ak sa motor spúšťa často, odporúča sa nainštalovať stýkač na zadnú stranu tela meniča.
(2) Filter
Vstupný filter sa používa hlavne na filtrovanie elektrickej siete, potlačenie harmonických vplyvov elektrickej siete na frekvenčný menič a potlačenie harmonických generovaných usmerňovaním frekvenčného meniča, ktoré sa vracajú späť do elektrickej siete. Výstupný filter optimalizuje frekvenčný menič, filtruje harmonické a robí výstupný priebeh viac sínusovým.
(3) Reaktor
Vstupná tlmivka dokáže potlačiť harmonické na strane siete a chrániť usmerňovací mostík; Ak výstupný kábel frekvenčného meniča prekročí špecifikovanú dĺžku (vo všeobecnosti povolenú dĺžku kábla 250 m), mala by sa zvoliť výstupná tlmivka.
2. Inštalačné prostredie pre nízkonapäťový frekvenčný menič
Experimenty ukázali, že poruchovosť frekvenčných meničov sa výrazne zvyšuje v náročných prostrediach, najmä ak sú citlivé na teplotu, vlhkosť a prach. Preto je pri výbere inštalačného prostredia potrebné zvoliť prostredie s kontrolovateľnou teplotou, vlhkosťou a nízkou prašnosťou.
(1) Teplota prostredia
V praxi sa zistilo, že frekvenčné meniče sú vhodné na prácu v prostredí s teplotami nižšími alebo rovnými 35 stupňom Celzia, inak čím vyššia je teplota, tým nižšia je zaťažiteľnosť frekvenčného meniča.
(2) Vlhkosť prostredia
Keď je okolitá vlhkosť vysoká, menič je náchylný na kondenzáciu vo vnútri, čo môže ľahko spôsobiť skrat. Preto musíme kontrolovať vlhkosť prostredia pre frekvenčný menič.
(3) Prašné prostredie
Frekvenčné meniče by sa mali používať čo najviac v prašnom prostredí, pretože hromadenie prachu môže spôsobiť skraty a poškodenie elektronických súčiastok frekvenčného meniča.
4. Bežné poruchy a riešenia nízkonapäťových frekvenčných meničov
1. Nedá sa spustiť
Dôvod: Je to spôsobené nadmernou rotačnou zotrvačnosťou alebo krútiacim momentom záťaže.
Riešenie: Zvýšte primerane rozbehovú frekvenciu a krútiaci moment a skontrolujte nastavenia ochrany.
2. Vypnutie pri prepätí
Dôvod: Spôsobené vysokým napätím napájania alebo krátkym časom zjazdu.
Riešenie: Skontrolujte, či je prevádzkový stav normálny.
3. Preťaženie
Dôvod: Preťažiteľnosť nízkonapäťového meniča je relatívne nízka alebo sú nastavenia parametrov motora neprimerané.
Riešenie: Skontrolujte interný obvod detekcie prúdu a nastavenia parametrov frekvenčného meniča.