Frekvenčný menič je technológia, ktorú je potrebné ovládať pri vykonávaní elektroinštalačných prác. Použitie frekvenčného meniča na ovládanie motora je bežnou metódou v elektrickom ovládaní; niektoré vyžadujú aj odbornosť v ich používaní.
1.Po prvé, prečo používať frekvenčný menič na ovládanie motora?
Motor je indukčná záťaž, ktorá bráni zmene prúdu a pri štartovaní spôsobí veľkú zmenu prúdu.
Invertor je zariadenie na riadenie elektrickej energie, ktoré využíva funkciu zapnutia a vypnutia výkonových polovodičových zariadení na premenu priemyselného frekvenčného napájacieho zdroja na inú frekvenciu. Skladá sa hlavne z dvoch obvodov, jeden je hlavný obvod (modul usmerňovača, elektrolytický kondenzátor a invertorový modul) a druhý je riadiaci obvod (doska spínacieho zdroja, doska riadiacich obvodov).
Aby sa znížil rozbehový prúd motora, najmä motora s vyšším výkonom, čím väčší výkon, tým väčší rozbehový prúd. Nadmerný rozbehový prúd prinesie väčšiu záťaž pre napájaciu a distribučnú sieť. Frekvenčný menič môže vyriešiť tento problém so štartovaním a umožniť hladké spustenie motora bez toho, aby spôsobil nadmerný štartovací prúd.
Ďalšou funkciou použitia frekvenčného meniča je nastavenie rýchlosti motora. V mnohých prípadoch je potrebné regulovať otáčky motora, aby sa dosiahla lepšia efektivita výroby a regulácia otáčok frekvenčným meničom bola vždy jeho najväčším vrcholom. Frekvenčný menič riadi otáčky motora zmenou frekvencie napájacieho zdroja.
2.Aké sú metódy riadenia meniča?
Päť najčastejšie používaných metód riadenia invertorových motorov je nasledujúcich:
A. Metóda riadenia sínusovej modulácie šírky impulzu (SPWM).
Jeho vlastnosti sú jednoduchá štruktúra riadiaceho obvodu, nízka cena, dobrá mechanická tvrdosť a môže spĺňať požiadavky na hladkú reguláciu rýchlosti všeobecnej prevodovky. Je široko používaný v rôznych oblastiach priemyslu.
Pri nízkych frekvenciách je však krútiaci moment v dôsledku nízkeho výstupného napätia výrazne ovplyvnený poklesom napätia odporu statora, čo znižuje maximálny výstupný krútiaci moment.
Navyše, jeho mechanické vlastnosti nie sú také silné ako u jednosmerných motorov a jeho dynamická kapacita krútiaceho momentu a výkon statickej regulácie rýchlosti nie sú uspokojivé. Okrem toho výkon systému nie je vysoký, krivka riadenia sa mení so záťažou, odozva krútiaceho momentu je pomalá, miera využitia krútiaceho momentu motora nie je vysoká a výkon klesá pri nízkych otáčkach v dôsledku existencie odporu statora a mŕtveho meniča. zónový efekt a stabilita sa zhoršuje. Preto ľudia študovali vektorovú reguláciu rýchlosti s premenlivou frekvenciou.
B. Metóda riadenia napäťového priestorového vektora (SVPWM).
Je založená na celkovom generačnom efekte trojfázového tvaru vlny s cieľom priblížiť sa ideálnej kruhovej trajektórii rotujúceho magnetického poľa vzduchovej medzery motora, súčasne generovať trojfázovú modulačnú vlnu a riadiť ju spôsobom vpísaného mnohouholníka aproximujúceho kružnicu.
Po praktickom použití došlo k jeho zlepšeniu, teda zavedením frekvenčnej kompenzácie na odstránenie chyby riadenia rýchlosti; odhad amplitúdy toku prostredníctvom spätnej väzby, aby sa eliminoval vplyv odporu statora pri nízkych otáčkach; uzavretie výstupného napätia a prúdovej slučky na zlepšenie dynamickej presnosti a stability. Existuje však veľa prepojení riadiaceho obvodu a nie je zavedená žiadna úprava krútiaceho momentu, takže výkon systému sa zásadne nezlepšil.
C. Metóda vektorového riadenia (VC).
Podstatou je urobiť striedavý motor ekvivalentný jednosmernému motoru a nezávisle riadiť rýchlosť a magnetické pole. Riadením toku rotora sa statorový prúd rozkladá, aby sa získali zložky krútiaceho momentu a magnetického poľa, a transformácia súradníc sa používa na dosiahnutie ortogonálneho alebo oddeleného riadenia. Zavedenie metódy vektorového riadenia má epochálny význam. Avšak v praktických aplikáciách, keďže je ťažké presne pozorovať tok rotora, charakteristiky systému sú značne ovplyvnené parametrami motora a transformácia vektorovej rotácie použitá v ekvivalentnom procese riadenia jednosmerného motora je relatívne zložitá, čo sťažuje skutočné kontrolný efekt na dosiahnutie ideálneho výsledku analýzy.
D. Metóda priameho riadenia krútiaceho momentu (DTC).
V roku 1985 profesor DePenbrock z Ruhrskej univerzity v Nemecku prvýkrát navrhol technológiu konverzie frekvencie priameho riadenia krútiaceho momentu. Táto technológia do značnej miery vyriešila nedostatky vyššie uvedeného vektorového riadenia a bola rýchlo vyvinutá s novými nápadmi na ovládanie, stručnou a jasnou štruktúrou systému a vynikajúcim dynamickým a statickým výkonom.
V súčasnosti sa táto technológia úspešne aplikuje na vysokovýkonnú striedavú prenosovú trakciu elektrických rušňov. Priame riadenie krútiaceho momentu priamo analyzuje matematický model striedavých motorov v súradnicovom systéme statora a riadi magnetický tok a krútiaci moment motora. Nie je potrebné prirovnávať striedavé motory k jednosmerným motorom, čím sa eliminuje mnoho zložitých výpočtov pri transformácii vektorovej rotácie; nepotrebuje napodobňovať riadenie jednosmerných motorov a ani zjednodušovať matematický model striedavých motorov na odpájanie.
E. Maticová metóda riadenia AC-AC
Konverzia frekvencie VVVF, konverzia frekvencie vektorového riadenia a konverzia frekvencie priameho riadenia krútiaceho momentu sú všetky typy konverzie frekvencie AC-DC-AC. Ich spoločnými nevýhodami sú nízky vstupný účinník, veľký harmonický prúd, veľký akumulačný kondenzátor potrebný pre jednosmerný obvod a regeneratívna energia nemôže byť dodávaná späť do elektrickej siete, to znamená, že nemôže fungovať v štyroch kvadrantoch.
Z tohto dôvodu vznikla matricová frekvenčná konverzia AC-AC. Pretože maticová frekvenčná konverzia AC-AC eliminuje medzičlánok DC, eliminuje veľký a drahý elektrolytický kondenzátor. Môže dosiahnuť účinník 1, sínusový vstupný prúd a môže pracovať v štyroch kvadrantoch a systém má vysokú hustotu výkonu. Hoci táto technológia ešte nie je zrelá, stále priťahuje mnohých vedcov, aby viedli hĺbkový výskum. Jeho podstatou nie je nepriamo riadiť prúd, magnetický tok a iné veličiny, ale priamo využívať krútiaci moment ako riadenú veličinu na jeho dosiahnutie.
3.Ako frekvenčný menič riadi motor? Ako sú tieto dve veci prepojené?
Zapojenie meniča na ovládanie motora je pomerne jednoduché, podobne ako zapojenie stýkača, s tromi hlavnými silovými vedeniami, ktoré vstupujú a potom vystupujú do motora, ale nastavenia sú komplikovanejšie a spôsoby ovládania meniča sú tiež rôzne.
Po prvé, pre svorku meniča, hoci existuje veľa značiek a rôznych spôsobov zapojenia, svorky vodičov väčšiny meničov sa príliš nelíšia. Všeobecne rozdelené na vstupy prepínača vpred a vzad, ktoré sa používajú na ovládanie spustenia motora vpred a vzad. Spätnoväzbové svorky sa používajú na spätnú väzbu o prevádzkovom stave motora,vrátane prevádzkovej frekvencie, rýchlosti, poruchového stavu atď.
Na ovládanie nastavenia rýchlosti používajú niektoré frekvenčné meniče potenciometre, niektoré priamo tlačidlá, pričom všetky sa ovládajú cez fyzické vedenie. Ďalším spôsobom je použitie komunikačnej siete. Mnoho frekvenčných meničov teraz podporuje riadenie komunikácie. Komunikačnú linku je možné použiť na ovládanie spustenia a zastavenia, otáčania vpred a vzad, nastavovania rýchlosti atď. Zároveň sa prostredníctvom komunikácie prenášajú aj spätnoväzbové informácie.
4.Čo sa stane s výstupným krútiacim momentom motora, keď sa zmení jeho rýchlosť otáčania (frekvencie)?
Počiatočný krútiaci moment a maximálny krútiaci moment pri pohone frekvenčným meničom sú menšie ako pri priamom pohone napájacím zdrojom.
Motor má pri napájaní zo zdroja veľký vplyv na rozbeh a zrýchlenie, ale pri napájaní z frekvenčného meniča sú tieto vplyvy slabšie. Priame spustenie pomocou napájacieho zdroja bude generovať veľký štartovací prúd. Pri použití frekvenčného meniča sa výstupné napätie a frekvencia frekvenčného meniča postupne pridávajú k motoru, takže štartovací prúd motora a náraz sú menšie. Zvyčajne sa krútiaci moment generovaný motorom znižuje so znižujúcou sa frekvenciou (klesajúcou rýchlosťou). Skutočné údaje redukcie budú vysvetlené v niektorých príručkách frekvenčných meničov.
Bežný motor je navrhnutý a vyrobený pre napätie 50 Hz a jeho menovitý krútiaci moment je tiež daný v tomto rozsahu napätia. Preto sa regulácia otáčok pod menovitou frekvenciou nazýva regulácia otáčok konštantného krútiaceho momentu. (T=Te, P<=Pe)
Keď je výstupná frekvencia frekvenčného meniča väčšia ako 50 Hz, krútiaci moment generovaný motorom klesá lineárne nepriamo úmerne k frekvencii.
Keď motor beží s frekvenciou vyššou ako 50 Hz, je potrebné zvážiť veľkosť zaťaženia motora, aby sa zabránilo nedostatočnému výstupnému momentu motora.
Napríklad krútiaci moment generovaný motorom pri 100 Hz sa zníži na približne 1/2 krútiaceho momentu generovaného pri 50 Hz.
Preto sa regulácia otáčok nad menovitou frekvenciou nazýva regulácia otáčok konštantného výkonu. (P=Ue*Ie).
5.Aplikácia frekvenčného meniča nad 50Hz
Pre konkrétny motor sú jeho menovité napätie a menovitý prúd konštantné.
Napríklad, ak sú menovité hodnoty meniča a motora obidve: 15kW/380V/30A, motor môže pracovať nad 50Hz.
Pri rýchlosti 50Hz je výstupné napätie meniča 380V a prúd 30A. V tomto čase, ak sa výstupná frekvencia zvýši na 60Hz, maximálne výstupné napätie a prúd meniča môže byť len 380V/30A. Je zrejmé, že výstupný výkon zostáva nezmenený, preto to nazývame regulácia rýchlosti konštantného výkonu.
Aký je krútiaci moment v tomto čase?
Pretože P=wT(w; uhlová rýchlosť, T: krútiaci moment), keďže P zostáva nezmenené a w sa zvyšuje, krútiaci moment sa zodpovedajúcim spôsobom zníži.
Môžeme sa na to pozrieť aj z iného uhla:
Napätie statora motora je U=E+I*R (I je prúd, R je elektronický odpor a E je indukovaný potenciál).
Je vidieť, že keď sa nezmení U a ja, nezmení sa ani E.
A E=k*f*X (k: konštanta; f: frekvencia; X: magnetický tok), takže keď sa f zmení z 50–>60 Hz, X sa zodpovedajúcim spôsobom zníži.
Pre motor je T=K*I*X (K: konštanta; I: prúd; X: magnetický tok), takže krútiaci moment T sa zníži, keď sa magnetický tok X zníži.
Súčasne, keď je menej ako 50 Hz, pretože I*R je veľmi malé, keď sa U/f=E/f nemení, magnetický tok (X) je konštantný. Krútiaci moment T je úmerný prúdu. To je dôvod, prečo sa nadprúdová kapacita meniča zvyčajne používa na opis jeho preťaženia (momentu) a nazýva sa to regulácia rýchlosti konštantného krútiaceho momentu (menovitý prúd zostáva nezmenený -> maximálny krútiaci moment zostáva nezmenený)
Záver: Keď sa výstupná frekvencia meniča zvýši nad 50 Hz, výstupný krútiaci moment motora sa zníži.
6. Ďalšie faktory súvisiace s výstupným krútiacim momentom
Kapacita generovania a odvodu tepla určuje kapacitu výstupného prúdu meniča, čím ovplyvňuje kapacitu výstupného krútiaceho momentu meniča.
1. Nosná frekvencia: Menovitý prúd vyznačený na meniči je vo všeobecnosti hodnota, ktorá môže zabezpečiť nepretržitý výstup pri najvyššej nosnej frekvencii a najvyššej okolitej teplote. Zníženie nosnej frekvencie neovplyvní prúd motora. Vývin tepla komponentov sa však zníži.
2. Teplota okolia: Rovnako ako hodnota prúdu ochrany meniča sa nezvýši, keď sa zistí, že teplota okolia je relatívne nízka.
3. Nadmorská výška: Nárast nadmorskej výšky má vplyv na odvod tepla a izolačný výkon. Vo všeobecnosti sa môže ignorovať pod 1000 m a kapacita sa môže znížiť o 5% na každých 1000 metrov vyššie.
7.Aká je vhodná frekvencia pre frekvenčný menič na riadenie motora?
Vo vyššie uvedenom zhrnutí sme sa dozvedeli, prečo sa menič používa na ovládanie motora, a tiež sme pochopili, ako menič riadi motor. Menič riadi motor, čo možno zhrnúť takto:
Po prvé, menič riadi štartovacie napätie a frekvenciu motora, aby sa dosiahol hladký štart a hladké zastavenie;
Po druhé, menič sa používa na nastavenie rýchlosti motora a rýchlosť motora sa nastavuje zmenou frekvencie.
Motor s permanentným magnetom Anhui Mingtengprodukty sú riadené invertorom. V rozsahu zaťaženia 25%-120% majú vyššiu účinnosť a širší prevádzkový rozsah ako asynchrónne motory rovnakých špecifikácií a majú významné účinky na úsporu energie.
Naši profesionálni technici vyberú vhodnejší menič podľa konkrétnych pracovných podmienok a skutočných potrieb zákazníkov, aby sa dosiahlo lepšie ovládanie motora a maximalizoval výkon motora. Okrem toho môže naše oddelenie technického servisu na diaľku viesť zákazníkov k inštalácii a ladeniu meniča a realizovať všestranné sledovanie a servis pred a po predaji.
Copyright: Tento článok je pretlačou verejného čísla WeChat „Technické školenie“, pôvodný odkaz https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Tento článok nereprezentuje názory našej spoločnosti. Ak máte iné názory alebo názory, opravte nás!
Čas odoslania: september 09-2024