Co je to měnič kmitočtu, jak to funguje a k čemu je
Definice
Frekvenční měnič je z definice elektronický měnič výkonu pro změnu frekvence střídavého proudu. Ale v závislosti na výkonu se mění jak úroveň napětí, tak počet fází. Možná vám nebude úplně jasné, proč je takové zařízení potřeba, ale pokusíme se vám o něm říct jednoduchými slovy.
Frekvence rotace hřídele synchronních a asynchronních motorů (HELL) závisí na frekvenci rotace magnetického toku statoru a je určena vzorcem:
n = (60 * F / p) * (1-S),
kde n je počet otáček hřídele HELL, p je počet párů pólů, s je skluzu, f je frekvence střídavého proudu.
Jednoduše řečeno, rychlost rotoru závisí na frekvenci a počtu párů pólů. Počet párů pólů je určen konstrukcí cívek statoru a frekvence proudu v síti je konstantní. Proto, abychom regulovali rychlost, můžeme regulovat frekvenci pouze pomocí převodníků.
Zařízení
S ohledem na výše uvedené jsme přeformulovali odpověď na otázku, co to je:
Frekvenční měnič je elektronické zařízení pro změnu frekvence střídavého proudu, a tedy i rychlosti otáčení rotoru asynchronního (a synchronního) elektrického stroje.
Grafický symbol podle GOST 2.737-68 můžete vidět níže:
Říká se tomu elektronický, protože je založen na polovodičovém spínacím obvodu. V závislosti na funkčních vlastnostech a typu řízení se změní schéma zapojení i algoritmus provozu.
Na obrázku níže vidíte, jak je měnič kmitočtu uspořádán:
Princip činnosti měniče kmitočtu je následující:
- Síťové napětí je přiváděno do usměrňovače 1 a stává se usměrněným pulzujícím.
- V bloku 2 jsou pulzace vyhlazeny a reaktivní složka je částečně kompenzována.
- Blok 3 je skupina výkonových spínačů ovládaných řídicím systémem (4) pomocí modulace šířky pulsu (PWM). Tato konstrukce umožňuje získat na výstupu dvouúrovňové napětí regulované PWM, které se po vyhlazení přiblíží sinusové formě. V drahých modelech bylo použito tříúrovňové schéma, kde se používá více klíčů. To vám umožní dosáhnout blíž k sinusové vlnové křivce. Jako polovodičové spínače lze použít tyristory, polní efekt nebo tranzistory IGBT. Poslední dva typy jsou v poslední době nejžádanější a nejoblíbenější kvůli efektivitě, malým ztrátám a snadnosti správy.
- Pomocí PWM se vytvoří požadovaná úroveň napětí, jednoduchými slovy - takto je modulována sinusová vlna, střídavě včetně párů klíčů, formování síťové napětí.
Krátce jsme tedy popsali, jak měnič kmitočtu pro elektromotor funguje a z čeho se skládá. Používá se jako sekundární zdroj energie a řídí nejen tvar aktuální napájecí sítě, ale převádí její hodnotu a frekvenci v souladu se zadanými parametry.
Druhy chastotniků a rozsah
Metody řízení
Nastavení rychlosti může být provedeno různými způsoby, jak způsobem nastavení požadované frekvence, tak způsobem regulace. Frekvenční regulátory jsou rozděleny do dvou typů podle způsobu ovládání:
- Se skalárním ovládáním.
- S vektorovým ovládáním.
Zařízení prvního typu regulují frekvenci podle dané U / F funkce, tj. Mění se napětí spolu s frekvencí. Příklad takové závislosti napětí na frekvenci lze pozorovat níže.
Může se lišit a naprogramovat pro konkrétní zatížení, například u ventilátorů není lineární, ale připomíná větev paraboly. Tento princip činnosti udržuje magnetický tok v mezeře mezi rotorem a statorem téměř konstantní.
Prvkem skalárního řízení je jeho prevalence a relativní snadnost implementace. Používá se nejčastěji pro čerpadla, ventilátory a kompresory. Takové chastotníky se často používají, pokud je nezbytné udržovat stabilní tlak (nebo jiný parametr), může to být ponorná čerpadla pro studny, pokud vezmeme v úvahu domácí použití.
Ve výrobě je rozsah široký, například regulace tlaku ve stejných potrubích a výkon automatických ventilačních systémů. Rozsah ovládání je obvykle 1:10, jednoduše řečeno, maximální rychlost od minima se může lišit až 10krát. Vzhledem ke zvláštnostem implementace algoritmů a obvodů jsou taková zařízení obvykle levnější, což je hlavní výhoda.
Nevýhody:
- Není příliš přesná podpora rev.
- Pomalejší reakce na změnu režimu.
- Nejčastěji neexistuje způsob, jak ovládat moment na hřídeli.
- S nárůstem otáček nad jmenovitou hodnotu momentu na hřídeli motoru klesá (tj. Když zvýšíme frekvenci nad nominální 50 Hz).
To je způsobeno skutečností, že napětí na výstupu závisí na frekvenci, při jmenovité frekvenci se napětí rovná síťovému napětí a chastotnik neví, jak ho zvýšit, na grafu můžete vidět 50% rovnoměrnou část grafu. Je třeba poznamenat, že závislost momentu na frekvenci, která spadá podle zákona 1 / f, je v grafu níže zobrazena červeně a závislost výkonu na frekvenci je modrá.
Frekvenční měniče řízené vektorem mají odlišný provozní princip, zde není to jen napětí, které odpovídá křivce U / f. Vlastnosti výstupního napětí se mění v závislosti na signálech ze senzorů, takže na hřídeli je udržován určitý moment. Ale proč potřebujeme takovou kontrolní metodu? Přesnější a rychlejší nastavení jsou znaky vektorového frekvenčního měniče. To je důležité v takových mechanismech, kde je princip činnosti spojen s prudkou změnou zatížení a momentu výkonného orgánu.
Takové zatížení je typické pro soustružení a jiné typy strojů, včetně CNC. Přesnost regulace je až 1,5%, rozsah nastavení je 1: 100, pro větší přesnost u snímačů rychlosti atd. - 0,2%, respektive 1: 10000.
Na fórech existuje názor, že dnes je cenový rozdíl mezi vektorovými a skalárními chastotníky menší než dříve (15-35% v závislosti na výrobci) a hlavní rozdíl je více firmwaru než obvodů. Také si všimněte, že většina vektorových modelů podporuje skalární řízení.
Výhody:
- větší stabilita a přesnost;
- rychlejší reakce na změny zatížení a vysoký točivý moment při nízké rychlosti;
- širší rozsah regulace.
Hlavní nevýhodou je, že to stojí více než skalární.
V obou případech lze frekvenci nastavit ručně nebo pomocí senzorů, například tlakového senzoru nebo průtokoměru (pokud mluvíme o čerpadlech), potenciometru nebo kodéru.
Všechny nebo téměř všechny měniče kmitočtu mají funkci měkkého startu, která usnadňuje startování motorů z nouzových generátorů, aniž by došlo k přetížení.
Počet fází
Kromě metod odezvy se chastotníky liší také počtem fází na vstupu a výstupu. Rozlište frekvenční měniče s jednofázovým a třífázovým vstupem.
Současně může být většina třífázových modelů napájena jednou fází, ale s touto aplikací se jejich výkon snižuje na 30–50%. Důvodem je přípustné proudové zatížení diod a dalších prvků výkonových obvodů. Jednofázové modely jsou k dispozici v rozsahu výkonu až 3 kW.
Důležité! Všimněte si, že při jednofázovém připojení s napětím 220 V bude výstup 3 fáze 220 V, nikoli 380 V. To znamená, že lineární výstup bude přesně 220 V, zkrátka. V této souvislosti je třeba společné motory s vinutími navrženými pro napětí 380 / 220V zapojit do trojúhelníku a motory 127 / 220V - do hvězdy.
V síti najdete mnoho nabídek, jako je „frekvenční měnič 220 až 380“ - to je ve většině případů marketing, prodejci nazývají všechny tři fáze „380V“.
Chcete-li získat skutečný 380V z jedné fáze, musíte použít jednofázový transformátor 220/380 (pokud je vstup frekvenčního měniče navržen pro takové napětí), nebo použít specializovaný frekvenční měnič s jednofázovým vstupem a 380V třífázovým výstupem.
Samostatným a vzácnějším typem frekvenčních měničů jsou jednofázové střídače s jednofázovým výstupem 220. Jsou určeny k regulaci jednofázových motorů se spouštěním kondenzátoru. Příkladem takových zařízení jsou:
- ERMAN ER-G-220-01
- INNOVERT IDD
Schéma zapojení
Ve skutečnosti, abyste získali 3-fázový výstup z frekvenčního měniče 380 V, musíte připojit 3-fázový vstup 380 V:
Připojení chastotniku k jedné fázi je podobné, s výjimkou připojení napájecích vodičů:
Jednofázový frekvenční měnič pro motor s kondenzátorem (čerpadlo nebo ventilátor s nízkým výkonem) je připojen takto:
Jak je vidět na obrázcích, kromě napájecích vodičů a vodičů k motoru má měnič kmitočtu další svorky, senzory, tlačítka na dálkovém ovládacím panelu, sběrnice pro připojení k počítači (obvykle standard RS-485) atd.. Díky tomu je možné řídit motor pomocí tenkých vodičů signálu, což vám umožní odstranit měnič kmitočtu do elektrického panelu.
Frekvenční sledovače jsou univerzální zařízení, jejichž účelem je nejen nastavení rychlosti, ale také ochrana elektromotoru před nesprávnými provozními režimy a napájením, jakož i před přetížením. Kromě hlavní funkce zařízení realizují hladký rozběh pohonů, což snižuje opotřebení zařízení a výkonová zatížení. Princip činnosti a hloubka nastavení parametrů většiny frekvenčních měničů umožňují ušetřit elektřinu při řízení čerpadel (dříve řízení nebylo prováděno kvůli výkonu čerpadla, ale pomocí ventilů) a dalších zařízení.
To je místo, kde ukončujeme posuzování problému. Doufáme, že po přečtení článku pochopíte, co je měnič kmitočtu a proč je potřeba. Nakonec doporučujeme sledovat užitečné video na toto téma:
Určitě nevíte:
Načítám ...
