خانه / دکوراسیون داخلی/ روش های اساسی کنترل درایو الکتریکی فرکانس.

روش های اساسی کنترل یک درایو الکتریکی فرکانس

شرح:

یک مبدل فرکانس همراه با یک موتور الکتریکی ناهمزمان به شما امکان می دهد یک درایو الکتریکی DC را جایگزین کنید. سیستم های کنترل سرعت موتور DC بسیار ساده هستند، اما نقطه ضعف چنین درایو الکتریکی موتور الکتریکی است. گران و غیر قابل اعتماد است. در حین کار، برس ها جرقه می زنند و کموتاتور تحت تاثیر فرسایش الکتریکی فرسوده می شود، چنین موتور الکتریکی را نمی توان در محیط های گرد و غبار و انفجاری استفاده کرد.

موتورهای الکتریکی ناهمزمان از بسیاری جهات نسبت به موتورهای DC برتری دارند: از نظر طراحی ساده و قابل اعتماد هستند، زیرا دارای کنتاکت متحرک نیستند. ابعاد، وزن و هزینه کمتری نسبت به موتورهای DC برای همان قدرت دارند. ساخت و کارکرد موتورهای آسنکرون آسان است.

نقطه ضعف اصلی موتورهای الکتریکی ناهمزمان دشواری تنظیم سرعت آنها با استفاده از روش های سنتی (تغییر ولتاژ تغذیه، وارد کردن مقاومت های اضافی به مدار سیم پیچ) است.

کنترل یک موتور الکتریکی ناهمزمان در حالت فرکانس تا همین اواخر مشکل بزرگی بود، اگرچه تئوری کنترل فرکانس در دهه 30 توسعه یافت. توسعه درایوهای فرکانس متغیر به دلیل هزینه بالای مبدل های فرکانس با مشکل مواجه شده است. ظهور مدارهای قدرت با ترانزیستورهای IGBT و توسعه سیستم های کنترل ریزپردازنده با کارایی بالا به شرکت های مختلف در اروپا، ایالات متحده آمریکا و ژاپن این امکان را داده است تا مبدل های فرکانس مدرن را با قیمتی مقرون به صرفه ایجاد کنند.

مشخص است که سرعت چرخش محرک ها را می توان با استفاده از دستگاه های مختلفی کنترل کرد: متغیرهای مکانیکی، کوپلینگ های هیدرولیک، مقاومت هایی که علاوه بر این در استاتور یا روتور قرار می گیرند، مبدل های فرکانس الکترومکانیکی، مبدل های فرکانس استاتیک.

استفاده از چهار دستگاه اول کنترل سرعت با کیفیت بالا را ارائه نمی دهد، غیراقتصادی است و نیاز به هزینه های نصب و بهره برداری بالایی دارد.
مبدل های فرکانس استاتیک پیشرفته ترین دستگاه های کنترل درایو ناهمزمان در حال حاضر هستند.

اصل روش فرکانس کنترل سرعت یک موتور ناهمزمان این است که با تغییر فرکانس f1ولتاژ منبع تغذیه، مطابق با بیان ممکن است

بدون تغییر تعداد جفت قطب p، سرعت زاویه ای میدان مغناطیسی استاتور را تغییر دهید.

این روش کنترل سرعت صاف را در محدوده وسیعی فراهم می کند و مشخصات مکانیکیاستحکام بالایی دارند.

تنظیم سرعت با افزایش لغزش موتور ناهمزمان همراه نیست، بنابراین تلفات توان در هنگام تنظیم اندک است.

برای به دست آوردن عملکرد انرژی بالا یک موتور ناهمزمان - عوامل قدرت، اقدام مفید، ظرفیت اضافه بار - لازم است ولتاژ تامین شده را همزمان با فرکانس تغییر دهید.

قانون تغییر ولتاژ به ماهیت گشتاور بار بستگی دارد ام‌اس. در گشتاور بار ثابت Mc=constولتاژ استاتور باید متناسب با فرکانس تنظیم شود :

برای ماهیت فن گشتاور بار، این حالت به شکل زیر است:

با گشتاور بار که نسبت معکوس با سرعت دارد:

بنابراین، برای تنظیم یکنواخت بدون پله سرعت شفت یک موتور الکتریکی ناهمزمان، مبدل فرکانس باید تنظیم همزمان فرکانس و ولتاژ را در استاتور موتور ناهمزمان ارائه دهد.

مزایای استفاده از درایو الکتریکی قابل تنظیم در فرآیندهای تکنولوژیکی

استفاده از یک درایو الکتریکی کنترل شده، صرفه جویی در انرژی را تضمین می کند و امکان به دست آوردن کیفیت های جدیدی از سیستم ها و اشیاء را فراهم می کند. صرفه جویی قابل توجهی در انرژی با تنظیم هر پارامتر تکنولوژیکی حاصل می شود. اگر نوار نقاله یا نوار نقاله است، می توانید سرعت حرکت آن را تنظیم کنید. اگر پمپ یا فن باشد، می توانید فشار را حفظ کنید یا عملکرد را تنظیم کنید. اگر این یک ماشین ابزار است، می توانید به آرامی سرعت تغذیه یا حرکت اصلی را تنظیم کنید.

یک اثر اقتصادی ویژه از استفاده از مبدل های فرکانس ناشی از استفاده از تنظیم فرکانس در تاسیساتی است که مایعات را حمل می کنند. تا به حال، رایج ترین راه برای تنظیم عملکرد چنین اجسامی استفاده از شیرهای دروازه یا شیرهای کنترلی است، اما امروزه کنترل فرکانس موتورهای ناهمزمان، به عنوان مثال، پروانه یک واحد پمپاژ یا فن، در دسترس است.

وعده تنظیم فرکانس به وضوح از شکل 1 قابل مشاهده است

بنابراین، هنگام دریچه گاز، جریان ماده ای که توسط یک دروازه یا دریچه مهار می شود کار مفید. استفاده از یک درایو الکتریکی قابل تنظیم پمپ یا فن به شما امکان می دهد فشار یا سرعت جریان مورد نیاز را تنظیم کنید که نه تنها باعث صرفه جویی در انرژی می شود، بلکه تلفات ماده حمل شده را نیز کاهش می دهد.

ساختار مبدل فرکانس

اکثر مبدل های فرکانس مدرن با استفاده از یک طرح تبدیل دوگانه ساخته می شوند. آنها از بخش های اصلی زیر تشکیل شده اند: یک پیوند DC (یکسو کننده کنترل نشده)، یک اینورتر پالس قدرت و یک سیستم کنترل.

لینک DC از یک یکسو کننده کنترل نشده و یک فیلتر تشکیل شده است. ولتاژ متناوب شبکه تغذیه به ولتاژ جریان مستقیم تبدیل می شود.

اینورتر پالس سه فاز قدرت از شش کلید ترانزیستوری تشکیل شده است. هر سیم پیچ موتور الکتریکی از طریق یک کلید مربوطه به پایانه های مثبت و منفی یکسو کننده متصل می شود. اینورتر ولتاژ اصلاح شده را به یک ولتاژ متناوب سه فاز با فرکانس و دامنه مورد نیاز تبدیل می کند که به سیم پیچ های استاتور موتور الکتریکی اعمال می شود.

در مراحل خروجی اینورتر از ترانزیستورهای قدرت IGBT به عنوان سوئیچ استفاده می شود. در مقایسه با تریستورها، فرکانس سوئیچینگ بالاتری دارند که به آنها امکان می دهد سیگنال خروجی سینوسی با حداقل اعوجاج تولید کنند.

اصل عملکرد مبدل فرکانس

مبدل فرکانس متشکل از یکسو کننده توان دیود کنترل نشده B، یک اینورتر مستقل، یک سیستم کنترل PWM، یک سیستم کنترل خودکار، یک خفه Lв و یک خازن فیلتر Cv است (شکل 2). تنظیم فرکانس خروجی فوات و ولتاژ Uout به دلیل کنترل پهنای پالس فرکانس بالا در اینورتر انجام می شود.

کنترل عرض پالس با یک دوره مدولاسیون مشخص می شود که در آن سیم پیچ استاتور موتور الکتریکی به طور متناوب به قطب های مثبت و منفی یکسو کننده متصل می شود.

مدت زمان این حالت ها در دوره PWM بر اساس یک قانون سینوسی تعدیل می شود. در فرکانس های کلاک PWM بالا (معمولاً 2...15 کیلوهرتز)، در سیم پیچ موتور الکتریکی، به دلیل خاصیت فیلتر کنندگی، جریان های سینوسی جریان دارند.

تنظیم سرعت با افزایش لغزش موتور ناهمزمان همراه نیست، بنابراین تلفات توان در هنگام تنظیم اندک است. برای به دست آوردن عملکرد انرژی بالای یک موتور ناهمزمان - ضرایب قدرت، راندمان، ظرفیت اضافه بار - لازم است ولتاژ ورودی را همزمان با فرکانس تغییر دهید.

ساختار مبدل فرکانس

مدرن ترین مبدل های فرکانسبا استفاده از یک طرح تبدیل دوگانه ساخته شده است. ولتاژ سینوسی ورودی با دامنه و فرکانس ثابت در پیوند DC B تصحیح می شود و توسط یک فیلتر متشکل از یک چوک صاف می شود. Lvو خازن Cv را فیلتر کنید و سپس دوباره توسط اینورتر تبدیل شود AINبه ولتاژ متناوب فرکانس و دامنه متغیر. تنظیم فرکانس خروجی مبارزه کردن. و ولتاژ Uout به دلیل کنترل پهنای پالس فرکانس بالا در اینورتر انجام می شود. کنترل عرض پالس با یک دوره مدولاسیون مشخص می شود که در آن سیم پیچ استاتور موتور الکتریکی به طور متناوب به قطب های مثبت و منفی یکسو کننده متصل می شود.

مدت زمان اتصال هر سیم پیچ در دوره تکرار پالس طبق یک قانون سینوسی مدوله می شود. بیشترین عرض پالس در وسط نیم چرخه ارائه می شود و به سمت ابتدا و انتهای نیم چرخه کاهش می یابد. بنابراین، سیستم کنترل سیستم کنترل، مدولاسیون عرض پالس (PWM) ولتاژ اعمال شده به سیم‌پیچ‌های موتور را فراهم می‌کند. دامنه و فرکانس ولتاژ توسط پارامترهای تابع سینوسی تعدیل‌کننده تعیین می‌شود. بنابراین، یک ولتاژ متناوب سه فاز با فرکانس و دامنه متغیر در خروجی مبدل فرکانس تشکیل می شود.

ما همیشه از دیدن شرکای قدیمی خود خوشحالیم و مشتاقانه منتظر شرکای جدید هستیم.

ارسال به تمام مناطق روسیه!

کنترل فرکانس سرعت زاویه ای چرخش درایو الکتریکی با موتور آسنکروندر حال حاضر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا اجازه می دهد تا سرعت روتور را به آرامی در یک محدوده وسیع تغییر دهید، هم بالاتر و هم پایین تر از مقادیر اسمی.

مبدل‌های فرکانس دستگاه‌های مدرن و با تکنولوژی بالا با محدوده کنترل بزرگ و طیف وسیعی از عملکردها برای کنترل موتورهای ناهمزمان هستند. بالاترین کیفیتو قابلیت اطمینان استفاده از آنها را در صنایع مختلف برای کنترل درایو پمپ ها، فن ها، نوار نقاله ها و غیره ممکن می سازد.

مبدل های فرکانس با توجه به ولتاژ تغذیه به تک فاز و سه فاز و با توجه به طراحی آنها به ماشین های الکتریکی دوار و استاتیک تقسیم می شوند. در مبدل های ماشین های الکتریکی فرکانس متغیر از طریق استفاده از ماشین های الکتریکی معمولی یا خاص به دست می آید. تغییر فرکانس جریان تغذیه با استفاده از عناصر الکتریکی که حرکت نمی کنند به دست می آید.

مبدل های فرکانس برای شبکه تک فازبه شما امکان می دهد درایو الکتریکی را برای تجهیزات تولیدی با قدرت تا 7.5 کیلو وات تهیه کنید. یکی از ویژگی های طراحی مبدل های تک فاز مدرن این است که یک فاز با ولتاژ 220 ولت در ورودی و سه فاز با مقدار ولتاژ یکسان در خروجی وجود دارد که امکان اتصال الکتروموتورهای سه فاز را بدون نیاز به دستگاه فراهم می کند. استفاده از خازن

مبدل های فرکانس تغذیه شده توسط شبکه سه فاز 380 ولت در محدوده توان 0.75 تا 630 کیلو وات موجود است. بسته به سطح قدرت، دستگاه ها در جعبه های پلیمری و فلزی ترکیبی ساخته می شوند.

محبوب ترین استراتژی کنترل برای موتورهای الکتریکی ناهمزمان، کنترل برداری است. در حال حاضر، اکثر مبدل های فرکانس، کنترل برداری یا حتی کنترل برداری بدون سنسور را اجرا می کنند (این روند در مبدل های فرکانس که در ابتدا کنترل اسکالر را اجرا می کنند و ترمینال هایی برای اتصال سنسور سرعت ندارند، دیده می شود).

مبدل های فرکانس بر اساس نوع بار در خروجی، بر اساس نوع طراحی تقسیم می شوند:

برای درایوهای پمپ و فن؛

برای درایو الکتریکی صنعتی عمومی؛

به عنوان بخشی از موتورهای الکتریکی که با اضافه بار کار می کنند استفاده می شود.

مبدل های فرکانس مدرن طیف متنوعی از ویژگی های کاربردیبه عنوان مثال کنترل دستی و اتوماتیک سرعت و جهت چرخش موتور و همچنین روی تابلوی کنترل را داشته باشد. مجهز به قابلیت تنظیم محدوده فرکانس خروجی از 0 تا 800 هرتز.

مبدل ها می توانند به طور خودکار یک موتور ناهمزمان را با استفاده از سیگنال های حسگرهای محیطی کنترل کنند و درایو الکتریکی را طبق یک الگوریتم زمان بندی مشخص فعال کنند. پشتیبانی از توابع برای بازیابی خودکار حالت عملکرد در صورت قطع برق کوتاه مدت. فرآیندهای گذرا را از طریق کنترل از راه دور کنترل کنید و از موتورهای الکتریکی در برابر بار اضافی محافظت کنید.

رابطه بین سرعت زاویه ای چرخش و فرکانس جریان تغذیه از معادله به دست می آید

ω o = 2πf 1 / p

هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه U1 ثابت می ماند و فرکانس تغییر می کند، شار مغناطیسی موتور ناهمزمان تغییر می کند. علاوه بر این، برای بهترین استفادهسیستم مغناطیسی، هنگامی که فرکانس تغذیه کاهش می یابد، لازم است که ولتاژ را به طور متناسب کاهش دهید، در غیر این صورت جریان مغناطیسی و تلفات در فولاد به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

به طور مشابه، هنگامی که فرکانس تغذیه افزایش می یابد، ولتاژ باید به طور متناسب افزایش یابد تا شار مغناطیسی ثابت بماند، زیرا در غیر این صورت (در یک گشتاور ثابت روی شفت) این امر منجر به افزایش جریان روتور و بارگذاری بیش از حد سیم پیچ های آن با جریان می شود. ، و کاهش در حداکثر گشتاور.

قانون منطقی تنظیم ولتاژ به ماهیت لحظه مقاومت بستگی دارد.

در یک گشتاور بار استاتیکی ثابت (Mс = const)، ولتاژ باید متناسب با فرکانس آن U1/f1 = const تنظیم شود. برای ماهیت فن بار، نسبت به شکل U1/f 2 1 = const است.

در گشتاور بار متناسب با سرعت U1/ √ f1= ثابت

شکل های زیر یک نمودار اتصال ساده و مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان با کنترل فرکانس سرعت زاویه ای را نشان می دهد.

موتور آسنکرون از موتور اصلی به تقریباً صفر پایین می آید.

هنگامی که فرکانس شبکه تغذیه تغییر می کند، حد بالایی سرعت چرخش یک موتور ناهمزمان به آن بستگی دارد. ویژگی های مکانیکیبه خصوص از آنجایی که در فرکانس های بالاتر، موتور ناهمزمان نامی با عملکرد انرژی بهتری نسبت به فرکانس های پایین تر عمل می کند. بنابراین، در صورت استفاده از گیربکس در سیستم محرک، این کنترل فرکانس موتور باید نه تنها به سمت پایین، بلکه به سمت بالا از نقطه اسمی تا حداکثر سرعت چرخش مجاز تحت شرایط انجام شود. قدرت مکانیکیروتور

هنگامی که سرعت موتور بالاتر از مقدار مشخص شده در گذرنامه آن افزایش می یابد، فرکانس منبع تغذیه نباید بیش از 1.5 - 2 برابر از فرکانس نامی تجاوز کند.

روش فرکانس امیدوارکننده ترین روش برای تنظیم یک موتور ناهمزمان با روتور قفس سنجابی است. تلفات برق در این روش تنظیم اندک است، زیرا با افزایش همراه نیست. مشخصات مکانیکی حاصل بسیار سفت و سخت است.

در حال حاضر، موتور الکتریکی ناهمزمان به وسیله اصلی در اکثر درایوهای الکتریکی تبدیل شده است. به طور فزاینده ای از یک اینورتر با کنترل PWM برای کنترل آن استفاده می شود. چنین مدیریتی مزایای زیادی را فراهم می کند، اما در انتخاب راه حل های فنی خاص مشکلاتی را نیز ایجاد می کند. بیایید سعی کنیم آنها را با جزئیات بیشتری درک کنیم.

دستگاه مبدل فرکانس

توسعه و تولید طیف گسترده‌ای از ماژول‌های IGBT ترانزیستوری با ولتاژ بالا، امکان پیاده‌سازی کلیدهای برق چند فازی را که مستقیماً توسط سیگنال‌های دیجیتال کنترل می‌شوند را ممکن ساخته است. ابزارهای محاسباتی قابل برنامه ریزی تولید توالی های عددی را در ورودی سوئیچ هایی که سیگنال ها را ارائه می دهند، ممکن می سازد. توسعه و تولید انبوه میکروکنترلرهای تک تراشه با منابع محاسباتی بزرگ، امکان حرکت به سمت درایوهای الکتریکی سروو با کنترلرهای دیجیتال را فراهم کرده است.

مبدل های فرکانس قدرت، به عنوان یک قاعده، بر اساس مداری که حاوی یکسو کننده با استفاده از دیودها یا ترانزیستورهای قدرتمند قدرت و یک اینورتر (سوئیچ کنترل شده) با استفاده از ترانزیستورهای IGBT شنت شده توسط دیودها اجرا می شود (شکل 1).

برنج. 1. طرح مبدل فرکانس

مرحله ورودی، ولتاژ شبکه سینوسی عرضه شده را تصحیح می کند، که پس از صاف کردن با کمک یک فیلتر القایی-خازنی، به عنوان منبع تغذیه برای یک اینورتر کنترل شده عمل می کند که تحت عمل فرمان های کنترل دیجیتال، سیگنال c را تولید می کند. جریان های سینوسی در سیم پیچ های استاتور با پارامترهایی ایجاد می کند که حالت کار مورد نیاز موتور الکتریکی را تضمین می کند.

کنترل دیجیتال مبدل قدرت با استفاده از سخت افزار ریزپردازنده و نرم افزار مربوط به وظایف تعیین شده انجام می شود. دستگاه محاسباتی سیگنال های کنترلی را برای 52 ماژول در زمان واقعی تولید می کند و همچنین سیگنال های سیستم های اندازه گیری را که عملکرد درایو را کنترل می کنند پردازش می کند.

دستگاه های قدرت و امکانات محاسباتی کنترلی به عنوان بخشی از طراحی ساختاری ترکیب شده اند محصول صنعتی، مبدل فرکانس نامیده می شود.

که در تجهیزات صنعتیدو نوع اصلی مبدل فرکانس استفاده می شود:

مبدل های مارک برای انواع خاص تجهیزات.

مبدل های فرکانس جهانی برای کنترل چند منظوره عملکرد IM در حالت های مشخص شده توسط کاربر طراحی شده اند.

نصب و کنترل حالت های عملکرد مبدل فرکانس را می توان با استفاده از کنترل پنل مجهز به صفحه نمایش اطلاعات وارد شده انجام داد. در یک نسخه ساده از کنترل فرکانس اسکالر، می توانید از مجموعه ای از توابع منطقی ساده موجود در تنظیمات کارخانه کنترلر و یک کنترلر PID داخلی استفاده کنید.

برای پیاده سازی حالت های کنترل پیچیده تر با استفاده از سیگنال های سنسورها بازخوردلازم است ساختار ACS و الگوریتم ایجاد شود، که باید با استفاده از یک کامپیوتر خارجی متصل برنامه ریزی شود.

اکثر تولید کنندگان طیف وسیعی از مبدل های فرکانس را تولید می کنند که در ورودی و خروجی متفاوت است مشخصات الکتریکی، قدرت، طراحی و سایر پارامترها. برای اتصال به تجهیزات خارجی (منبع تغذیه، موتور)، می توان از عناصر خارجی اضافی استفاده کرد: استارت مغناطیسی، ترانسفورماتور، چوک.

انواع سیگنال های کنترلی

باید بین انواع مختلف سیگنال ها تمایز قائل شد و برای هر کدام از آنها از کابل جداگانه استفاده کرد. انواع مختلف سیگنال ها می توانند بر یکدیگر تأثیر بگذارند. در عمل، چنین جدایی اغلب اتفاق می افتد، به عنوان مثال، کابل از را می توان مستقیما به مبدل فرکانس متصل کرد.

برنج. 2. نمونه اتصال مدارهای قدرت و مدارهای کنترل مبدل فرکانس

انواع سیگنال های زیر را می توان تشخیص داد:

آنالوگ - سیگنال های ولتاژ یا جریان (0...10 ولت، 0/4...20 میلی آمپر)، که مقدار آنها به آرامی یا به ندرت تغییر می کند، معمولا این سیگنال های کنترل یا اندازه گیری هستند.

سیگنال های ولتاژ یا جریان گسسته (0...10 ولت، 0/4...20 میلی آمپر)، که می تواند تنها دو مقدار به ندرت تغییر کند (بالا یا کم).

دیجیتال (داده) - سیگنال های ولتاژ (0...5 ولت، 0...10 ولت)، که به سرعت و با فرکانس بالا تغییر می کنند، معمولا این سیگنال ها از پورت های RS232، RS485 و غیره هستند.

رله - کنتاکت های رله (0...220 ولت AC) می توانند جریان های القایی را بسته به بار متصل (رله های خارجی، لامپ ها، سوپاپ ها، ترمزها و غیره) روشن کنند.

انتخاب توان مبدل فرکانس

هنگام انتخاب قدرت مبدل فرکانس، لازم است نه تنها بر اساس قدرت موتور الکتریکی، بلکه بر اساس جریان نامی و ولتاژ مبدل و موتور نیز قرار گیرد. واقعیت این است که قدرت مشخص شده مبدل فرکانس فقط برای عملکرد آن با موتور الکتریکی ناهمزمان 4 قطبی استاندارد در کاربردهای استاندارد اعمال می شود.

درایوهای واقعی جنبه های زیادی دارند که می تواند باعث افزایش بار فعلی درایو شود، به عنوان مثال در هنگام راه اندازی. به طور کلی استفاده از درایو فرکانس امکان کاهش بارهای جریان و مکانیکی ناشی از شروع نرم. به عنوان مثال، جریان شروع از 600٪ به 100-150٪ از مقدار نامی کاهش می یابد.

عملکرد رانندگی با سرعت کاهش یافته

باید به خاطر داشت که اگرچه مبدل فرکانس به راحتی کنترل سرعت 10:1 را فراهم می کند، اما زمانی که موتور در سرعت های پایین کار می کند، ممکن است قدرت فن خود کافی نباشد. نظارت بر دمای موتور و تهویه اجباری ضروری است.

سازگاری الکترومغناطیسی

از آنجایی که مبدل فرکانس منبع قدرتمندی از هارمونیک های فرکانس بالا است، برای اتصال موتورها باید از کابل محافظ استفاده شود. حداقل طول. چنین کابلی باید در فاصله حداقل 100 میلی متر از سایر کابل ها گذاشته شود. این تداخل را به حداقل می رساند. در صورت نیاز به عبور کابل ها، عبور با زاویه 90 درجه انجام می شود.

برق از ژنراتور اضطراری

شروع نرم، که توسط مبدل فرکانس ارائه می شود، به شما امکان کاهش می دهد قدرت مورد نیازژنراتور از آنجایی که با چنین شروعی جریان 4-6 بار کاهش می یابد، قدرت ژنراتور را می توان به تعداد مشابهی کاهش داد. اما با این وجود، باید یک کنتاکتور بین ژنراتور و درایو نصب شود که از خروجی رله درایو فرکانس کنترل می شود. این مبدل فرکانس را از اضافه ولتاژهای خطرناک محافظت می کند.

منبع تغذیه مبدل سه فاز از شبکه تک فاز

مبدل های فرکانس سه فاز می توانند از یک شبکه تک فاز تغذیه شوند، اما جریان خروجی آنها نباید از 50 درصد جریان نامی تجاوز کند.

صرفه جویی در انرژی و پول

پس انداز به دلایل مختلفی رخ می دهد. اولاً، به دلیل رشد به مقادیر 0.98، یعنی. حداکثر توان برای انجام کار مفید استفاده می شود، حداقل آن به تلفات می رسد. ثانیاً، ضریب نزدیک به این در تمام حالت های کار موتور به دست می آید.

بدون مبدل فرکانس، موتورهای ناهمزمان در بارهای کم دارای فی کسینوس 0.3-0.4 هستند. ثالثاً نیازی به تنظیمات مکانیکی اضافی (فلپ، دریچه گاز، سوپاپ، ترمز و ...) نیست، همه چیز به صورت الکترونیکی انجام می شود. با چنین دستگاه کنترلی، پس انداز می تواند به 50٪ برسد.

همگام سازی چندین دستگاه

با توجه به ورودی های کنترلی اضافی درایو فرکانس، امکان همگام سازی فرآیندها در نوار نقاله یا تنظیم نسبت تغییرات در برخی مقادیر بسته به مقدار دیگر وجود دارد. برای مثال، سرعت چرخش دوک ماشین را به سرعت تغذیه کاتر وابسته کنید. فرآیند بهینه خواهد شد زیرا هنگامی که بار بر روی کاتر افزایش می یابد، تغذیه کاهش می یابد و بالعکس.

محافظت از شبکه در برابر هارمونیک های بالاتر

برای حفاظت اضافیعلاوه بر کابل های محافظ کوتاه، از چوک های خط و خازن های شنت استفاده می شود. علاوه بر این، افزایش جریان را هنگام روشن شدن محدود می کند.

انتخاب کلاس حفاظتی مناسب

برای عملکرد بدون مشکل یک درایو فرکانس، یک هیت سینک قابل اعتماد مورد نیاز است. اگر از کلاس های حفاظتی بالا، به عنوان مثال IP 54 و بالاتر استفاده می کنید، دستیابی به چنین اتلاف گرمایی دشوار یا گران است. بنابراین، می توانید از یک کابینت جداگانه با کلاس حفاظتی بالا استفاده کنید، که در آن می توانید ماژول هایی با کلاس پایین تر قرار دهید و اجرا کنید. تهویه عمومیو خنک کننده

اتصال موازی موتورهای الکتریکی به یک مبدل فرکانس

به منظور کاهش هزینه ها می توان از یک مبدل فرکانس برای کنترل چندین موتور الکتریکی استفاده کرد. قدرت آن باید با حاشیه 10-15 درصد انتخاب شود حداکثر قدرتتمام موتورهای الکتریکی در این صورت لازم است طول کابل های موتور را به حداقل برسانید و نصب دریچه گاز موتور بسیار توصیه می شود.

اکثر مبدل های فرکانس اجازه نمی دهند که موتورها با استفاده از کنتاکتورها در حین کارکردن درایو فرکانس قطع یا وصل شوند. این کار فقط از طریق دستور توقف درایو قابل انجام است.

تنظیم عملکرد کنترل

برای به دست آوردن حداکثر شاخص های عملکرد یک درایو الکتریکی، مانند: ضریب توان، راندمان، ظرفیت اضافه بار، کنترل صاف، دوام، باید رابطه بین تغییر فرکانس کاری و ولتاژ در خروجی مبدل فرکانس را به درستی انتخاب کنید.

تابع تغییر ولتاژ به ماهیت گشتاور بار بستگی دارد. در یک گشتاور ثابت، ولتاژ روی استاتور موتور الکتریکی باید متناسب با فرکانس تنظیم شود (تنظیم اسکالر U/F = const). برای مثال برای یک فن، نسبت دیگر U/F*F = const است. اگر فرکانس را 2 برابر افزایش دهیم، ولتاژ باید 4 افزایش یابد (تنظیم برداری). درایوهایی با عملکردهای کنترلی پیچیده تر وجود دارد.

مزایای استفاده از درایو الکتریکی قابل تنظیم با مبدل فرکانس

علاوه بر افزایش کارایی و صرفه جویی در انرژی، چنین درایو الکتریکی به شما امکان می دهد تا کیفیت های کنترل جدیدی را به دست آورید. این در امتناع اضافی بیان می شود دستگاه های مکانیکیایجاد تلفات و کاهش قابلیت اطمینان سیستم ها: ترمز، دمپر، دریچه گاز، سوپاپ، شیر کنترل و غیره. به عنوان مثال، ترمز را می توان با چرخش معکوس به دست آورد میدان الکترومغناطیسیدر استاتور موتور الکتریکی با تغییر فقط رابطه عملکردی بین فرکانس و ولتاژ، بدون تغییر چیزی در مکانیک، یک درایو متفاوت به دست می‌آوریم.

خواندن اسناد

لازم به ذکر است که اگرچه مبدل های فرکانس مشابه یکدیگر هستند و به یکی از آنها تسلط دارند، درک دیگری آسان است، با این وجود، لازم است مستندات را با دقت مطالعه کنید. برخی از تولیدکنندگان محدودیت هایی را برای استفاده از محصولات خود اعمال می کنند و در صورت تخلف، محصول را از گارانتی خارج می کنند.

موتور سه فاز ناهمزمان که در پایان قرن نوزدهم ایجاد شد، به یکی از اجزای ضروری تولید صنعتی مدرن تبدیل شده است.

برای شروع و توقف روان چنین تجهیزاتی، لازم است دستگاه خاص- مبدل فرکانس وجود مبدل برای موتورهای بزرگ با قدرت بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با کمک این دستگاه اضافیشما می توانید جریان های راه اندازی را تنظیم کنید، یعنی مقدار آنها را کنترل و محدود کنید.

اگر جریان راه اندازی را منحصراً تنظیم کنید به صورت مکانیکی، جلوگیری از اتلاف انرژی و کاهش عمر مفید تجهیزات امکان پذیر نخواهد بود. این جریان پنج تا هفت برابر بیشتر از ولتاژ نامی است که برای آن غیرقابل قبول است عملکرد عادیتجهیزات.

اصل کار یک مبدل فرکانس مدرن شامل استفاده از کنترل الکترونیکی است. آنها نه تنها یک شروع نرم را ارائه می دهند، بلکه عملکرد درایو را نیز به آرامی تنظیم می کنند و به رابطه بین ولتاژ و فرکانس کاملاً طبق یک فرمول خاص پایبند هستند.

مزیت اصلی دستگاه صرفه جویی در مصرف انرژی به طور متوسط 50 درصد است. و همچنین امکان تعدیل با در نظر گرفتن نیازهای تولیدی خاص.

این دستگاه بر اساس اصل تبدیل ولتاژ دوگانه کار می کند.

توسط یک سیستم خازن اصلاح و فیلتر می شود.
سپس کنترل الکترونیکی وارد عمل می شود - جریانی در فرکانس مشخص (برنامه ریزی شده) تولید می شود.

خروجی پالس های مستطیلی را تولید می کند که تحت تأثیر سیم پیچ استاتور موتور (القایی آن) به یک سینوسی نزدیک می شود.

هنگام انتخاب به چه چیزی توجه کنیم؟

تمرکز تولید کنندگان بر روی هزینه مبدل است. بنابراین، بسیاری از گزینه ها فقط در مدل های گران قیمت در دسترس هستند. هنگام انتخاب یک دستگاه، باید الزامات اساسی برای استفاده خاص را تعیین کنید.

کنترل می تواند برداری یا اسکالر باشد. اولی امکان تنظیم دقیق را فراهم می کند. دومی فقط از یک رابطه مشخص بین فرکانس و ولتاژ خروجی پشتیبانی می کند و فقط برای دستگاه های ساده مانند فن مناسب است.
هرچه قدرت مشخص شده بیشتر باشد، دستگاه جهانی تر خواهد بود - قابلیت تعویض تضمین می شود و تعمیر و نگهداری تجهیزات ساده می شود.
محدوده ولتاژ شبکه باید تا حد امکان گسترده باشد، که از تغییرات در هنجارهای آن محافظت می کند. تنزل رتبه به اندازه ارتقا برای دستگاه خطرناک نیست. با دومی، خازن های شبکه ممکن است منفجر شوند.
فرکانس باید به طور کامل نیازهای تولید را برآورده کند. حد پایین محدوده کنترل سرعت درایو را نشان می دهد. اگر گسترده تر مورد نیاز باشد، کنترل برداری مورد نیاز خواهد بود. در عمل، از فرکانس های 10 تا 60 هرتز استفاده می شود، کمتر تا 100 هرتز.
کنترل از طریق ورودی ها و خروجی های مختلف انجام می شود. هر چه بیشتر باشد، بهتر است. ولی مقدار زیاداتصال دهنده ها به طور قابل توجهی هزینه دستگاه را افزایش می دهند و راه اندازی آن را پیچیده می کنند.

ورودی‌های گسسته (خروجی‌ها) برای وارد کردن فرمان‌های کنترلی و پیام‌های رویداد خروجی (به عنوان مثال گرمای بیش از حد)، دیجیتال - سیگنال‌های دیجیتال ورودی (فرکانس بالا)، آنالوگ - برای سیگنال‌های بازخورد ورودی استفاده می‌شوند.

باس کنترل تجهیزات متصل باید از نظر تعداد ورودی و خروجی با قابلیت های مدار مبدل فرکانس مطابقت داشته باشد. بهتر است ذخیره کمی برای نوسازی داشته باشید.
قابلیت اضافه بار. انتخاب بهینه دستگاهی با قدرت 15 درصد بیشتر از قدرت موتور مورد استفاده است. در هر صورت باید مدارک را مطالعه کنید. تولید کنندگان تمام پارامترهای اصلی موتور را نشان می دهند. اگر بارهای اوج مهم هستند، درایوی با درجه جریان اوج 10 درصد بالاتر از تعیین شده انتخاب کنید.

مونتاژ مبدل فرکانس DIY برای یک موتور ناهمزمان

شما می توانید اینورتر یا مبدل را خودتان مونتاژ کنید. در حال حاضر دستورالعمل ها و نمودارهای زیادی برای چنین مجموعه ای در اینترنت وجود دارد.

وظیفه اصلی به دست آوردن یک مدل "مردمی" است. ارزان، قابل اعتماد و طراحی شده برای استفاده خانگی. برای کار با تجهیزات در مقیاس صنعتی، البته بهتر است به دستگاه هایی که در فروشگاه ها فروخته می شوند اولویت داده شود.
مراحل مونتاژ مدار مبدل فرکانس برای موتور الکتریکی

برای کار با سیم کشی منزل با ولتاژ 220 ولت و تک فاز. قدرت تقریبی موتور تا 1 کیلو وات.

در یک یادداشت. سیم های بلند باید مجهز به حلقه های سرکوب کننده صدا باشند.

تنظیم چرخش روتور موتور در محدوده فرکانس 1:40 قرار می گیرد. برای فرکانس های پایین، یک ولتاژ ثابت (جبران IR) مورد نیاز است.

اتصال مبدل فرکانس به موتور الکتریکی

برای سیم کشی تک فاز در 220 ولت (استفاده در خانه)، اتصال طبق نمودار "مثلث" انجام می شود. جریان خروجی نباید از 50 درصد جریان نامی تجاوز کند!

برای سیم کشی سه فاز در 380 ولت (استفاده صنعتی)، موتور به مبدل فرکانس در پیکربندی ستاره ای متصل می شود.

مبدل (یا ) دارای پایانه های مربوطه است که با حروف مشخص شده اند.

R، S، T - سیم های شبکه در اینجا متصل هستند، ترتیب مهم نیست.
U، V، W - برای روشن کردن یک موتور ناهمزمان (اگر موتور به داخل بچرخد سمت معکوس، باید هر یک از دو سیم را در این پایانه ها تعویض کنید).
یک ترمینال زمین جداگانه ارائه شده است.

برای افزایش طول عمر مبدل باید قوانین زیر را رعایت کرد:

به طور منظم داخل دستگاه را از گرد و غبار تمیز کنید (بهتر است آن را با یک کمپرسور کوچک منفجر کنید، زیرا جاروبرقی همیشه نمی تواند با کثیفی مقابله کند - گرد و غبار فشرده می شود).
قطعات را به موقع تعویض کنید. خازن های الکترولیتی برای پنج سال طراحی شده اند، فیوزها برای ده سال کارکرد. و فن های خنک کننده دو تا سه سال استفاده می کنند. کابل های داخلی باید هر شش سال یکبار تعویض شوند.
مانیتور دمای داخلی و ولتاژ باس DC.

افزایش دما منجر به خشک شدن خمیر رسانای حرارتی و از بین رفتن خازن ها می شود. در قطعات پاور درایو باید حداقل هر سه سال یک بار تعویض شود.

به شرایط عملیاتی پایبند باشید. درجه حرارت محیطنباید بیش از 40 درجه باشد. قابل قبول نیست رطوبت زیادو گرد و غبار هوا

کنترل یک موتور ناهمزمان (به عنوان مثال) یک فرآیند نسبتاً پیچیده است. مبدل های خانگی ارزان تر از آنالوگ های صنعتی هستند و برای استفاده در مصارف خانگی کاملاً مناسب هستند. اما برای مصارف صنعتی، نصب اینورترهای مونتاژ شده در کارخانه ترجیح داده می شود. فقط تکنسین های آموزش دیده می توانند چنین مدل های گران قیمتی را سرویس کنند.

درایو فرکانس متغیر

درایو فرکانس متغیر (VFD)- سیستم کنترل سرعت چرخش یک موتور الکتریکی ناهمزمان (سنکرون). از خود موتور الکتریکی و یک مبدل فرکانس تشکیل شده است.

مبدل فرکانس (مبدل فرکانس) دستگاهی است متشکل از یک یکسو کننده (پل DC) که جریان متناوب فرکانس صنعتی را به جریان مستقیم و یک اینورتر (مبدل) (گاهی اوقات با PWM) تبدیل می کند که جریان مستقیم را به جریان متناوب فرکانس مورد نیاز تبدیل می کند. و دامنه. تریستورهای خروجی (GTO) یا سلف، و برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی - یک فیلتر EMC.

کاربرد

VFD ها در سیستم های نوار نقاله، ماشین های برش، کنترل درایو میکسرها، پمپ ها، فن ها، کمپرسورها و غیره استفاده می شوند. VFD جایی پیدا کرده است کولرهای خانگی. VFD ها به طور فزاینده ای در حمل و نقل الکتریکی شهری، به ویژه در ترولی بوس ها محبوب می شوند. برنامه اجازه می دهد:

بهبود دقت کنترل
کاهش مصرف انرژی در صورت وجود بار متغیر

کاربرد مبدل های فرکانس در ایستگاه های پمپاژ

به گفته برخی، روش کلاسیک کنترل عرضه واحدهای پمپاژ شامل فشار دادن خطوط فشار و تنظیم تعداد واحدهای عملیاتی است. پارامتر فنی(به عنوان مثال، فشار در خط لوله). در این حالت، واحدهای پمپاژ بر اساس ویژگی های طراحی خاص (معمولاً رو به بالا) انتخاب می شوند و به طور مداوم در یک حالت معین با سرعت چرخش ثابت، بدون در نظر گرفتن نوسانات دبی و فشار ناشی از مصرف متغیر آب، کار می کنند. آن ها به زبان سادهحتی زمانی که نیازی به تلاش قابل توجهی نباشد، پمپ ها با میزان کارکرد تعیین شده به کار خود ادامه می دهند و در عین حال مقدار قابل توجهی برق مصرف می کنند. به عنوان مثال، در شب، زمانی که مصرف آب به شدت کاهش می یابد، این اتفاق می افتد.

تولد درایو الکتریکی متغیر باعث شد که در فناوری سیستم تغذیه به عقب برگردیم: دیگر واحد پمپاژشرایط و به طور مستقیم ویژگی های خود خطوط لوله را دیکته می کند. درایوهای الکتریکی با فرکانس متغیر با موتورهای الکتریکی ناهمزمان برای مصارف صنعتی عمومی به طور گسترده در عمل جهانی استفاده می شود. کنترل فرکانس سرعت چرخش شفت یک موتور ناهمزمان با استفاده از یک دستگاه الکترونیکی انجام می شود که معمولاً مبدل فرکانس نامیده می شود. اثر فوق با تغییر فرکانس و دامنه ولتاژ سه فاز عرضه شده به موتور الکتریکی حاصل می شود. بنابراین، تغییر پارامترهای ولتاژ تغذیه ( کنترل فرکانس، می توانید سرعت چرخش موتور را هم کمتر و هم بیشتر از سرعت اسمی کنید.

روش تبدیل فرکانس بر اساس اصل زیر است. به طور معمول، فرکانس شبکه صنعتی 50 هرتز است. به عنوان مثال، یک پمپ با یک موتور الکتریکی دو قطبی را در نظر بگیرید. در این فرکانس شبکه، سرعت چرخش موتور 3000 (50 هرتز در 60 ثانیه) دور در دقیقه است و به خروجی واحد پمپاژ فشار و عملکرد نامی می دهد (زیرا این پارامترهای اسمی آن طبق گذرنامه هستند). اگر با استفاده از مبدل فرکانس، فرکانس ولتاژ متناوب عرضه شده به آن را کاهش دهید، سرعت چرخش موتور به ترتیب کاهش می یابد و در نتیجه فشار و عملکرد واحد پمپاژ تغییر می کند. اطلاعات مربوط به فشار در شبکه با استفاده از یک سنسور فشار ویژه نصب شده در خط لوله به واحد مبدل فرکانس ارائه می شود؛ بر اساس این داده ها، مبدل بر این اساس فرکانس عرضه شده به موتور را تغییر می دهد.

مبدل فرکانس مدرن دارای طراحی جمع و جور، محفظه ضد گرد و غبار و رطوبت، و رابط کاربر پسند است که به آن اجازه می دهد تا در بیشتر موارد استفاده شود. شرایط دشوارو محیط های چالش برانگیز محدوده توان بسیار گسترده است و از 0.4 تا 500 کیلو وات یا بیشتر با منبع تغذیه استاندارد 220/380 ولت و 50-60 هرتز متغیر است. تمرین نشان می دهد که استفاده از مبدل های فرکانس در ایستگاه های پمپاژاجازه می دهد:

صرفه جویی در انرژی با تنظیم عملکرد درایو الکتریکی بسته به مصرف واقعی آب (اثر صرفه جویی 20-50٪).

کاهش مصرف آب با کاهش نشتی هنگامی که فشار در خط اصلی بیش از حد است، زمانی که مصرف آب در واقع کم است (به طور متوسط 5٪).

کاهش هزینه های پیشگیرانه و بازسازی اساسیسازه ها و تجهیزات (کل زیرساخت تامین آب)، در نتیجه سرکوب موقعیت های اضطراری ناشی از چکش آبی، که اغلب زمانی اتفاق می افتد که از یک درایو الکتریکی غیرقابل تنظیم استفاده می شود (ثابت شده است که طول عمر تجهیزات افزایش می یابد. حداقل 1.5 بار)؛

دستیابی به صرفه جویی در گرما در سیستم های تامین آب گرم با کاهش تلفات آب گرما.

در صورت لزوم فشار را بالاتر از حد طبیعی افزایش دهید.

سیستم تامین آب را به طور کامل خودکار کنید و در نتیجه بودجه را کاهش دهید دستمزدپرسنل خدماتی و وظیفه ای و از بین بردن تأثیر «عامل انسانی» بر عملکرد سیستم که این نیز مهم است. بر اساس برآورد پروژه های انجام شده، دوره بازگشت پروژه برای معرفی مبدل های فرکانس 1-2 سال است.

اتلاف انرژی در هنگام ترمز موتور

در بسیاری از تاسیسات، یک درایو الکتریکی قابل تنظیم نه تنها وظیفه تنظیم هموار گشتاور و سرعت چرخش موتور الکتریکی را بر عهده دارد، بلکه وظیفه کاهش سرعت و ترمز عناصر نصب را نیز بر عهده دارد. راه حل کلاسیکچنین وظیفه ای یک سیستم درایو با یک موتور ناهمزمان با مبدل فرکانس مجهز به یک سوئیچ ترمز با یک مقاومت ترمز است.

در همان زمان، در حالت کاهش سرعت/ترمز، موتور الکتریکی به عنوان یک ژنراتور عمل می کند و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند که در نهایت توسط مقاومت ترمز هدر می رود. تاسیسات معمولی که در آنها چرخه های شتاب با چرخه های کاهش سرعت متناوب می شوند، بالابرها، آسانسورها، سانتریفیوژها، ماشین های سیم پیچ و غیره هستند.

با این حال، در در حال حاضردر حال حاضر مبدل های فرکانس با یک بازیابی داخلی وجود دارد که به شما امکان می دهد انرژی دریافتی از موتوری که در حالت ترمز کار می کند را به شبکه برگردانید. همچنین جالب است که برای محدوده مشخصی از توان ها، هزینه نصب مبدل فرکانس با مقاومت های ترمز اغلب با هزینه نصب مبدل فرکانس با یک ریکاوراتور داخلی حتی بدون در نظر گرفتن برق ذخیره شده قابل مقایسه است.

در این حالت ، نصب تقریباً بلافاصله پس از راه اندازی شروع به "پول" می کند.

تولید کنندگان

STC "Drive Technology"، علامت تجاری "Momentum" (Chelyabinsk)

همچنین ببینید

لینک های خارجی

بنیاد ویکی مدیا 2010.

درایو فرکانس متغیر (درایو فرکانس متغیر، VFD) سیستمی برای کنترل سرعت چرخش یک موتور الکتریکی ناهمزمان (سنکرون) است. از خود موتور الکتریکی و مبدل فرکانس ... ویکی پدیا

درایو: در مکانیک، درایو (همچنین همان درایو قدرت) مجموعه ای از دستگاه هایی است که برای راندن ماشین ها طراحی شده اند. متشکل از یک موتور، سیستم انتقال و کنترل است. درایوهای گروهی (برای چندین ماشین) و... ... ویکی پدیا وجود دارد

- (به اختصار درایو الکتریکی) یک سیستم الکترومکانیکی برای راندن محرک های ماشین های کار و کنترل این حرکت به منظور پیاده سازی است. فرآیند تکنولوژیکی. درایو برقی مدرن ... ... ویکی پدیا

این اصطلاح معانی دیگری دارد، به مبدل فرکانس مراجعه کنید. این مقاله باید ویکی شده باشد. لطفا فرمتش رو طبق قوانین قالب بندی مقالات ... ویکی پدیا

برای بهبود این مقاله، توصیه می شود؟: اینترویکی را در چارچوب پروژه اینترویکی اضافه کنید. پیوندهایی به منابع معتبری که نوشته شده را تایید می کنند در قالب پاورقی بیابید و ترتیب دهید... ویکی پدیا

این مقاله باید ویکی شده باشد. لطفا فرمتش رو طبق قوانین قالب بندی مقالات ... ویکی پدیا