Frekvenční měnič je technologie, kterou je třeba ovládat při provádění elektroinstalačních prací. Použití frekvenčního měniče k ovládání motoru je běžnou metodou v elektrickém ovládání; některé také vyžadují zběhlost v jejich používání.
1.Za prvé, proč používat k řízení motoru frekvenční měnič?
Motor je indukční zátěž, která brání změně proudu a při rozběhu způsobí velkou změnu proudu.
Invertor je zařízení pro řízení elektrické energie, které využívá funkci zapnuto-vypnuto výkonových polovodičových zařízení k převodu průmyslového frekvenčního napájení na jinou frekvenci. Skládá se převážně ze dvou obvodů, jeden je hlavní obvod (modul usměrňovače, elektrolytický kondenzátor a modul měniče) a druhý je řídicí obvod (deska spínaného zdroje, deska řídicích obvodů).
Aby se snížil rozběhový proud motoru, zejména motoru s vyšším výkonem, čím větší výkon, tím větší rozběhový proud. Nadměrný rozběhový proud přinese větší zátěž pro napájecí a distribuční síť. Frekvenční měnič může vyřešit tento problém se startováním a umožnit motoru hladce se rozběhnout, aniž by způsoboval nadměrný startovací proud.
Další funkcí použití frekvenčního měniče je nastavení rychlosti motoru. V mnoha případech je nutné řídit otáčky motoru pro dosažení lepší efektivity výroby a regulace otáček frekvenčního měniče byla vždy jeho největší předností. Frekvenční měnič řídí otáčky motoru změnou frekvence napájecího zdroje.
2.Jaké jsou způsoby ovládání měniče?
Pět nejčastěji používaných metod řízení invertorových motorů je následujících:
A. Způsob řízení sinusové pulzní šířkové modulace (SPWM).
Jeho vlastnosti jsou jednoduchá struktura řídicího obvodu, nízká cena, dobrá mechanická tvrdost a může splňovat požadavky na plynulou regulaci rychlosti obecné převodovky. Byl široce používán v různých oblastech průmyslu.
Při nízkých frekvencích je však v důsledku nízkého výstupního napětí točivý moment výrazně ovlivněn úbytkem napětí odporu statoru, což snižuje maximální výstupní moment.
Navíc jeho mechanické vlastnosti nejsou tak silné jako u stejnosměrných motorů a jeho dynamická kapacita točivého momentu a výkon statické regulace rychlosti nejsou uspokojivé. Kromě toho výkon systému není vysoký, řídicí křivka se mění se zatížením, odezva točivého momentu je pomalá, míra využití točivého momentu motoru není vysoká a výkon klesá při nízkých otáčkách kvůli existenci odporu statoru a nehybnosti měniče zónový efekt a stabilita se zhoršuje. Proto lidé studovali vektorovou regulaci rychlosti s proměnnou frekvencí.
B. Metoda řízení napěťovým prostorovým vektorem (SVPWM).
Je založen na celkovém generačním efektu třífázového průběhu s cílem přiblížit se ideální kruhové trajektorii rotujícího magnetického pole vzduchové mezery motoru, generovat třífázový modulační průběh najednou a ovládat jej způsobem vepsaného mnohoúhelníku aproximujícího kružnici.
Po praktickém použití došlo k jeho vylepšení, tedy zavedení frekvenční kompenzace pro odstranění chyby řízení otáček; odhad amplitudy toku prostřednictvím zpětné vazby pro eliminaci vlivu odporu statoru při nízkých otáčkách; uzavření výstupní napěťové a proudové smyčky pro zlepšení dynamické přesnosti a stability. Existuje však mnoho vazeb řídicího obvodu a není zavedeno žádné nastavení točivého momentu, takže výkon systému nebyl zásadně zlepšen.
C. Metoda vektorového řízení (VC).
Podstatou je, aby byl střídavý motor ekvivalentní stejnosměrnému motoru a nezávisle řídil rychlost a magnetické pole. Řízením toku rotoru se statorový proud rozkládá, aby se získal točivý moment a složky magnetického pole, a transformace souřadnic se používá k dosažení ortogonálního nebo odděleného řízení. Zavedení metody vektorového řízení má epochální význam. Avšak v praktických aplikacích, protože je obtížné přesně pozorovat tok rotoru, jsou charakteristiky systému značně ovlivněny parametry motoru a transformace vektorové rotace použitá v ekvivalentním procesu řízení stejnosměrného motoru je poměrně složitá, což ztěžuje skutečné kontrolní efekt pro dosažení ideálního výsledku analýzy.
D. Metoda přímého řízení točivého momentu (DTC).
V roce 1985 profesor DePenbrock z Ruhrské univerzity v Německu poprvé navrhl technologii přímého řízení točivého momentu frekvenční konverze. Tato technologie do značné míry vyřešila nedostatky výše uvedeného vektorového řízení a byla rychle vyvinuta s novými nápady na ovládání, stručnou a jasnou strukturou systému a vynikajícím dynamickým a statickým výkonem.
V současné době je tato technologie úspěšně aplikována na vysokovýkonnou střídavou přenosovou trakci elektrických lokomotiv. Přímé řízení momentu přímo analyzuje matematický model střídavých motorů v souřadnicovém systému statoru a řídí magnetický tok a moment motoru. Nepotřebuje přirovnávat střídavé motory ke stejnosměrným motorům, čímž odpadá mnoho složitých výpočtů při transformaci vektorové rotace; nepotřebuje napodobovat řízení stejnosměrných motorů, ani nemusí zjednodušovat matematický model střídavých motorů pro odpojování.
E. Maticová metoda řízení AC-AC
Převod frekvence VVVF, převod frekvence vektorového řízení a převod frekvence přímého řízení točivého momentu jsou všechny typy převodu frekvence AC-DC-AC. Jejich společnými nevýhodami jsou nízký vstupní účiník, velký harmonický proud, velký akumulační kondenzátor potřebný pro stejnosměrný obvod a regenerativní energie nemůže být přiváděna zpět do elektrické sítě, to znamená, že nemůže pracovat ve čtyřech kvadrantech.
Z tohoto důvodu vznikla maticová frekvenční konverze AC-AC. Protože maticová frekvenční konverze AC-AC eliminuje meziobvod stejnosměrného proudu, eliminuje velký a drahý elektrolytický kondenzátor. Může dosáhnout účiníku 1, sinusového vstupního proudu a může pracovat ve čtyřech kvadrantech a systém má vysokou hustotu výkonu. Ačkoli tato technologie ještě není zralá, stále přitahuje mnoho vědců k provádění hloubkového výzkumu. Jeho podstatou není nepřímo řídit proud, magnetický tok a další veličiny, ale přímo využívat točivý moment jako řízenou veličinu k jeho dosažení.
3.Jak frekvenční měnič řídí motor? Jak jsou ti dva propojeni?
Zapojení měniče pro ovládání motoru je poměrně jednoduché, podobně jako zapojení stykače, se třemi hlavními silovými vedeními vstupem a výstupem do motoru, ale nastavení je složitější a způsoby ovládání měniče jsou také jiný.
Za prvé, pro svorku invertoru, ačkoli existuje mnoho značek a různých způsobů zapojení, se svorky vodičů u většiny měničů příliš neliší. Obecně se dělí na vstupy spínače vpřed a vzad, které se používají k ovládání spouštění motoru vpřed a vzad. Zpětnovazební svorky se používají ke zpětné vazbě provozního stavu motoru,včetně provozní frekvence, rychlosti, poruchového stavu atd.
Pro ovládání nastavení rychlosti používají některé frekvenční měniče potenciometry, některé přímo tlačítka, které se všechny ovládají pomocí fyzické kabeláže. Dalším způsobem je použití komunikační sítě. Mnoho frekvenčních měničů nyní podporuje řízení komunikace. Komunikační linka může být použita pro ovládání startu a stopu, otáčení vpřed a vzad, nastavení rychlosti atd. motoru. Zároveň jsou prostřednictvím komunikace přenášeny také zpětnovazební informace.
4.Co se stane s výstupním momentem motoru, když se změní jeho otáčky (frekvence)?
Startovací moment a maximální moment při pohonu frekvenčním měničem jsou menší než při přímém pohonu napájecím zdrojem.
Motor má velký startovací a akcelerační dopad při napájení ze zdroje, ale tyto dopady jsou slabší, když je napájen frekvenčním měničem. Přímý start s napájecím zdrojem bude generovat velký startovací proud. Při použití frekvenčního měniče se výstupní napětí a frekvence frekvenčního měniče postupně přidávají k motoru, takže startovací proud motoru a náraz jsou menší. Obvykle se točivý moment generovaný motorem snižuje se snižující se frekvencí (snižují se otáčky). Skutečná data redukce budou vysvětlena v některých příručkách frekvenčních měničů.
Obvyklý motor je navržen a vyroben pro napětí 50 Hz a jeho jmenovitý moment je také uveden v tomto rozsahu napětí. Proto se regulace otáček pod jmenovitou frekvenci nazývá regulace otáček konstantního momentu. (T=Te, P<=Pe)
Když je výstupní frekvence frekvenčního měniče vyšší než 50 Hz, točivý moment generovaný motorem klesá lineárně nepřímo úměrně frekvenci.
Když motor běží na frekvenci vyšší než 50 Hz, je třeba zvážit velikost zatížení motoru, aby se zabránilo nedostatečnému výstupnímu momentu motoru.
Například točivý moment generovaný motorem při 100 Hz je snížen na přibližně 1/2 točivého momentu generovaného při 50 Hz.
Proto se regulace otáček nad jmenovitou frekvenci nazývá regulace otáček konstantního výkonu. (P=Ue*Ie).
5.Aplikace frekvenčního měniče nad 50Hz
Pro konkrétní motor jsou jeho jmenovité napětí a jmenovitý proud konstantní.
Pokud jsou například jmenovité hodnoty měniče i motoru obě: 15kW/380V/30A, motor může pracovat nad 50Hz.
Při rychlosti 50Hz je výstupní napětí měniče 380V a proud 30A. V tomto okamžiku, pokud je výstupní frekvence zvýšena na 60Hz, maximální výstupní napětí a proud měniče může být pouze 380V/30A. Je zřejmé, že výstupní výkon zůstává nezměněn, proto tomu říkáme regulace otáček konstantního výkonu.
Jaký je točivý moment v tuto chvíli?
Protože P=wT(w; úhlová rychlost, T: moment), protože P zůstává nezměněno a w se zvyšuje, moment se odpovídajícím způsobem sníží.
Můžeme se na to podívat i z jiného úhlu:
Napětí statoru motoru je U=E+I*R (I je proud, R je elektronický odpor a E je indukovaný potenciál).
Je vidět, že když se nemění U a já, nemění se ani E.
A E=k*f*X (k: konstanta; f: frekvence; X: magnetický tok), takže když se f změní z 50–>60Hz, X se odpovídajícím způsobem sníží.
Pro motor T=K*I*X (K: konstanta; I: proud; X: magnetický tok), takže točivý moment T se bude snižovat, když se magnetický tok X snižuje.
Současně, když je menší než 50 Hz, protože I*R je velmi malý, když se U/f=E/f nemění, je magnetický tok (X) konstantní. Točivý moment T je úměrný proudu. To je důvod, proč se nadproudová kapacita měniče obvykle používá k popisu jeho přetížitelnosti (momentu) a nazývá se regulace otáček konstantního momentu (jmenovitý proud zůstává nezměněn –>maximální moment zůstává nezměněn)
Závěr: Když výstupní frekvence měniče vzroste nad 50 Hz, výstupní moment motoru se sníží.
6.Další faktory související s výstupním momentem
Kapacita generování a odvodu tepla určují výstupní proudovou kapacitu střídače, čímž ovlivňují kapacitu výstupního momentu střídače.
1. Nosná frekvence: Jmenovitý proud vyznačený na měniči je obecně hodnota, která může zajistit nepřetržitý výstup při nejvyšší nosné frekvenci a nejvyšší okolní teplotě. Snížení nosné frekvence neovlivní proud motoru. Vývin tepla komponent se však sníží.
2. Okolní teplota: Stejně jako hodnota proudu ochrany měniče se nezvýší, když je okolní teplota detekována jako relativně nízká.
3. Nadmořská výška: Nárůst nadmořské výšky má dopad na odvod tepla a izolační výkon. Obecně může být ignorována pod 1000 m a kapacita může být snížena o 5% na každých 1000 metrů výše.
7.Jaká je vhodná frekvence pro frekvenční měnič pro řízení motoru?
Ve výše uvedeném shrnutí jsme se naučili, proč se měnič používá k řízení motoru, a také jsme pochopili, jak měnič řídí motor. Měnič řídí motor, což lze shrnout následovně:
Za prvé, měnič řídí spouštěcí napětí a frekvenci motoru pro dosažení hladkého startu a hladkého zastavení;
Za druhé, měnič se používá k nastavení rychlosti motoru a rychlost motoru se upravuje změnou frekvence.
Motor s permanentním magnetem Anhui Mingtengprodukty jsou řízeny invertorem. V rozsahu zátěže 25%-120% mají vyšší účinnost a širší provozní rozsah než asynchronní motory stejných specifikací a mají významné účinky na úsporu energie.
Naši profesionální technici vyberou vhodnější měnič podle konkrétních pracovních podmínek a skutečných potřeb zákazníků pro dosažení lepšího ovládání motoru a maximalizaci výkonu motoru. Kromě toho může naše oddělení technických služeb na dálku vést zákazníky k instalaci a ladění měniče a realizovat všestranné sledování a servis před a po prodeji.
Copyright: Tento článek je přetiskem veřejného čísla WeChat „Technické školení“, původní odkaz https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Tento článek nereprezentuje názory naší společnosti. Pokud máte jiné názory nebo pohledy, opravte nás!
Čas odeslání: září 09-2024