Постачальники обладнання для роботи з перетворювачами частоти нагадують, що перетворювачі частоти сьогодні широко використовуються в промисловому виробництві. Обладнання, кероване перетворювачами частоти, може значно заощаджувати енергію, що сприяє успіху багатьох промислових виробників.
Для досягнення таких функцій, як плавне паркування, плавний пуск, безступінчасте регулювання швидкості або спеціальних вимог щодо збільшення або зменшення швидкості, у сучасних асинхронних двигунах потрібен пристрій регулювання швидкості, який називається перетворювачем частоти. Головна схема пристрою використовує ланцюги змінного-постійного-змінного струму з робочою частотою 0-400 Гц. Вихідна напруга низьковольтного універсального перетворювача частоти становить 380-460 В, а вихідна потужність - 0,37-400 кВт.
Виберіть розумний перетворювач частоти
Проблеми, що виникають під час використання перетворювачів частоти, такі як ненормальна робота, вихід обладнання з ладу тощо, що призводять до зупинки виробництва та непотрібних економічних втрат, часто спричинені неправильним вибором та встановленням перетворювачів частоти. Тому необхідно вибрати економічний та практичний перетворювач частоти, який може краще відповідати основним умовам та вимогам виробництва та процесу.
Як основний рушійний об'єкт перетворювача частоти, двигун слід вибирати відповідно до робочих параметрів двигуна під час вибору типу перетворювача частоти.
(1) Узгодження напруги: Номінальна напруга перетворювача частоти відповідає напрузі навантаження двигуна.
(2) Узгодження струму: Потужність перетворювача частоти залежить від номінального струму, який безперервно видається перетворювачем частоти. Вибираючи перетворювач частоти для двигунів, що потребують регулювання швидкості, необхідно вибрати перетворювач частоти з безперервним номінальним струмом, більшим за номінальний струм двигуна під час роботи з номінальними параметрами, та з кількісним запасом; Для загальних перетворювачів частоти з більш ніж 4 полюсами вибір не може базуватися на потужності двигуна, а на стандарті перевірки струму посадки двигуна; Навіть якщо навантаження на двигун відносно невелике, а струм менший за номінальний струм перетворювача частоти, вибраний перетворювач частоти не може мати занадто малу потужність порівняно з двигуном.
(3) Підбір потужності: Залежно від різних характеристик навантаження двигуна, існують різні вимоги до вибору потужності перетворювача частоти.
Спосіб керування перетворювачем частоти
Основні методи керування перетворювачами частоти наразі включають наступне.
(1) Перше покоління використовувало керування U/f=C, також відоме як метод керування синусоїдально-широтною модуляцією (SPWM). Його характеристики включають просту структуру схеми керування, низьку вартість, добрі механічні властивості та твердість, що може задовольнити вимоги плавного регулювання швидкості для загальних трансмісій. Однак цей метод керування зменшує максимальний вихідний крутний момент на низьких частотах через нижчу вихідну напругу, що призводить до зниження стабільності на низьких швидкостях. Його характеристика полягає в тому, що без пристрою зворотного зв'язку коефіцієнт швидкостей ni менше 1/40, а зі зворотним зв'язком ni=1/60. Підходить для загальних вентиляторів та насосів.
(2) Друге покоління використовує метод векторного керування простором напруги (метод траєкторії магнітного потоку), також відомий як метод керування SVPWM. Він базується на загальному ефекті генерації трифазних сигналів, одночасно генеруючи трифазні модуляційні сигнали та керуючи ними шляхом обрізання полігонів приблизно до кіл. Щоб усунути вплив опору статора на низьких швидкостях, вихідна напруга та струм мають замкнутий контур для покращення динамічної точності та стабільності. Його характеристики: відсутність пристрою зворотного зв'язку, коефіцієнт швидкостей ni=1/100, підходить для регулювання швидкості в загальній промисловості.
(3) Третє покоління використовує метод векторного керування (ВК). Практика векторного керування регулюванням швидкості зі змінною частотою по суті прирівнює двигун змінного струму до двигуна постійного струму та незалежно контролює компоненти швидкості та магнітного поля. Керуючи магнітним потоком ротора та розкладаючи струм статора на дві компоненти: крутний момент та магнітне поле, можна досягти ортогонального або роз'єднаного керування за допомогою перетворення координат. Його характеристики: коефіцієнт швидкостей ni=1/100 без зворотного зв'язку, ni=1/1000 зі зворотним зв'язком та пусковий момент 150% при нульовій швидкості. Видно, що цей метод застосовний до всіх типів керування швидкістю, а за наявності зворотного зв'язку він підходить для високоточних механізмів керування передачею.
(4) Метод прямого керування крутним моментом (DTC). Пряме керування крутним моментом (DTC) – це ще один високопродуктивний режим керування швидкістю зі змінною частотою, який відрізняється від векторного керування (VC). Дані про магнітний потік та крутний момент отримують за допомогою моделей моделювання магнітного потоку та моделей електромагнітного крутного моменту, порівнюють їх із заданими значеннями для генерації сигналів стану порівняння гістерезису, а потім перемикають стан перемикача за допомогою логічного керування для досягнення постійного керування магнітним потоком та електромагнітним керуванням крутним моментом. Він не вимагає імітації керування двигуном постійного струму, і ця технологія була успішно застосована в приводі змінного струму тягових електролокомотивів. Її характеристики: без пристрою зворотного зв'язку, коефіцієнт швидкостей ni=1/100, зі зворотним зв'язком ni=1/1000, а пусковий крутний момент може досягати від 150% до 200% при нульовій швидкості. Підходить для пуску у важких умовах та великих навантажень з постійними коливаннями крутного моменту.
Вимоги до середовища встановлення
(1) Температура навколишнього середовища: Температура навколишнього середовища перетворювача частоти стосується температури поблизу поперечного перерізу перетворювача частоти. Оскільки перетворювачі частоти в основному складаються з потужних силових електронних пристроїв, які дуже чутливі до температур, термін служби та надійність перетворювачів частоти значною мірою залежать від температури, зазвичай коливаючись від -10 ℃ до +40 ℃. Крім того, необхідно враховувати тепловіддачу самого перетворювача частоти та екстремальні ситуації, які можуть виникнути в навколишньому середовищі, і зазвичай потрібен певний запас щодо температури.
(2) Вологість навколишнього середовища: Перетворювач частоти потребує відносної вологості навколишнього середовища не більше 90% (без конденсації на поверхні).
(3) Вібрація та удари: Під час встановлення та експлуатації перетворювача частоти слід звертати увагу на уникнення вібрації та ударів. Щоб уникнути паяних з'єднань та нещільних деталей внутрішніх компонентів перетворювача частоти, це може призвести до поганого електричного контакту або навіть серйозних несправностей, таких як коротке замикання. Тому зазвичай потрібно, щоб вібраційне прискорення місця встановлення було обмежене значенням нижче 0,6g, а в спеціальних місцях можна використовувати сейсмостійкі заходи, такі як амортизуюча гума.
(4) Місце встановлення: Максимально допустимий вихідний струм та напруга перетворювача частоти залежать від його тепловідданої здатності. Коли висота над рівнем моря перевищує 1000 м, тепловіддана здатність перетворювача частоти зменшується, тому перетворювач частоти, як правило, потрібно встановлювати на висоті нижче 1000 м.
(5) Загальні вимоги до місця встановлення перетворювача частоти: відсутність корозії, легкозаймистих або вибухонебезпечних газів чи рідин; відсутність пилу, плаваючих волокон та металевих частинок; уникнення прямих сонячних променів; відсутність електромагнітних перешкод.
Дослідження регулювання швидкості зі змінною частотою наразі є найактивнішою та практично цінною роботою в галузі дослідження електропередачі. Потенціал галузі перетворювачів частоти величезний, оскільки вона широко використовується в таких галузях, як кондиціонування повітря, ліфти, металургія та машинобудування. Двигуни зі змінною частотою та відповідні їм перетворювачі частоти швидко розвиватимуться.