Funktionsprincipen för frekvensomformaren och kriterierna för dess val för användaren

En kort beskrivning av syfte, funktionsprincip och kriterier för att välja en frekvensomformare som styrenhet för en asynkron elmotor.

Induktionsmotor för ekorrbur idag är det den mest massiva och pålitliga enheten för att styra olika maskiner och mekanismer. Men varje medalj har en baksida.

De två största nackdelarna med induktionsmotorn är omöjligheten av enkel rotorhastighetskontroll, mycket stor startström — fem, sju gånger den nominella. Om endast mekaniska styranordningar används leder dessa nackdelar till stora energiförluster och stötmekaniska belastningar. Detta har en extremt negativ effekt på utrustningens livslängd.

Frekvensomvandlare

Som ett resultat av forskning i denna riktning föddes en ny klass av enheter, som gör det möjligt att lösa dessa problem inte mekaniskt utan elektroniskt.

Frekvensomvandlare med pulsbreddskontroll (PE med PWM) reducerar inkopplingsströmmar med 4-5 gånger. Den ger en mjuk start av induktionsmotorn och styr frekvensomriktaren enligt ett givet spännings-/frekvensförhållande.

Frekvensomformaren ger energibesparingar på upp till 50 %. Det blir möjligt att tillåta återkoppling mellan angränsande enheter, d.v.s. självjusterande utrustning för uppgiften och ändra driftsförhållandena för hela systemet.

Funktionsprincipen för frekvensomformaren

PWM-frekvensomvandlaren är dubbel omvandlare… Först likriktas nätspänningen 220 eller 380 V av ingångsdiodbryggan, sedan utjämnas och filtreras den med kondensatorer.

Detta är det första steget i omvandlingen. I det andra steget, från konstant spänning, med hjälp av styrmikrokretsar och en utgångsbrygga IGBT-omkopplare, bildas en PWM-sekvens med en viss frekvens och arbetscykel. Vid utgången av frekvensomformaren utges paket med rektangulära pulser, men på grund av induktansen hos induktionsmotorns statorlindningar integreras de och förvandlas slutligen till en spänning nära en sinusform.

Mekaniska egenskaper hos en asynkron elektrisk motor med frekvensreglering av hastighet: a — Anslutningsschema; b — egenskaper för en last med ett konstant statiskt motståndsmoment. c — Fläktlastegenskaper. d — Statiska lastvridmomentegenskaper, omvänt proportionell mot rotationsvinkelhastigheten.

En typisk krets för att slå på en frekvensomformare Ett exempel på anslutning av kraftledningar (kablar) i en frekvensomformarkrets

Kriterier för val av frekvensomformare

Funktionsval Varje tillverkare försöker få en konkurrensfördel på marknaden. Den första tumregeln för att öka försäljningen är ett lågt pris. Därför strävar tillverkaren efter att endast inkludera de nödvändiga funktionerna i sin produkt. Och resten erbjuds som tillval. Bestäm vilka funktioner du behöver innan du köper en frekvensomformare. Det är värt att välja den enhet som har de flesta nödvändiga funktionerna i grundversionen.

Genom kontrollmetoden

Kassera omedelbart de omvandlare som inte är lämpliga vad gäller effekt, prestandatyp, överbelastningskapacitet etc. Beroende på vilken typ av ledning du måste bestämma vad du ska välja, skalär eller vektorkontroll.

De flesta moderna frekvensomvandlare implementerar vektorstyrning, men sådana frekvensomriktare är dyrare än skalära frekvensomriktare.

Vektorkontroll möjliggör mer exakt kontroll genom att minska statiska fel. Skalärt läge stödjer bara ett konstant förhållande mellan utspänningen och utfrekvensen, men för till exempel fläktar är detta helt tillräckligt.

Sedan starten har vektorstyrning blivit en extremt populär styrstrategi för induktionsmotorer. För närvarande implementerar de flesta frekvensomvandlare vektorstyrning eller till och med sensorlös vektorstyrning (denna trend finns i frekvensomvandlare som ursprungligen implementerar skalär styrning och inte har terminaler för anslutning av en hastighetssensor).

Den grundläggande principen för vektorstyrning består i separat oberoende reglering av motorns magnetiseringsström och kvadraturströmmen, mot vilken axelns mekaniska vridmoment är proportionellt. Magnetiseringsströmmen bestämmer värdet på rotorns nollflödeslänk och hålls konstant.

När varvtalet stabiliseras genereras kvadraturströmbörvärdet med hjälp av en separat PI-regulator vars ingång är diskrepansen mellan önskat och uppmätt motorvarvtal. Sålunda är kvadraturströmmen alltid inställd på miniminivån för att tillhandahålla tillräckligt mekaniskt vridmoment för att bibehålla den inställda hastigheten. Därför har vektorstyrning hög energieffektivitet.

Genom makt

Om kraften på utrustningen är ungefär densamma, välj sedan omriktare från samma företag med en kapacitet enligt effekten av den maximala belastningen. Detta kommer att säkerställa utbytbarhet och förenkla utrustningsunderhåll. Det rekommenderas att servicecentret för den valda frekvensomformaren finns i din stad.

Via nätspänning

Välj alltid en omvandlare med bredast möjliga spänningsområde, både nedåt och uppåt. Faktum är att för lokala nätverk kan själva ordet standard bara få fram skratt genom tårar. Om den låga spänningen med största sannolikhet kommer att få frekvensomformaren att stanna, kan den ökade spänningen göra att nätelektrolytkondensatorerna exploderar och enhetens ingång misslyckas.

Efter frekvensjusteringsområde

Den övre gränsen för frekvensreglering är viktig vid användning av motorer med höga märkfrekvenser, såsom slipmaskiner (1000 Hz eller mer).Se till att frekvensområdet passar dina behov. Den nedre gränsen definierar körhastighetskontrollområdet. Standarden är 1:10. Om du behöver ett bredare utbud, välj endast vektorstyrning, fråga tillverkaren om frekvensomriktarparametrarna. Inte ens den påstådda gränsen på 0 Hz garanterar en stabil drift av frekvensomriktaren.

Med antalet kontrollingångar

Diskreta ingångar krävs för att mata in kontrollkommandon (start, stopp, backning, stopp, etc.). Analoga ingångar krävs för återkopplingssignaler (inställning och inställning av frekvensomriktaren under drift). Digitala ingångar krävs för att mata in högfrekventa signaler från digitala hastighets- och positionssensorer (kodare). Antalet ingångar kan aldrig bli för stort, men ju fler ingångar, desto mer komplext kan systemet byggas och desto dyrare är det.

Med antalet utsignaler

Diskreta utgångar används för att mata ut signaler för olika händelser (larm, överhettning, inspänning över eller under nivå, felsignal, etc.). Analoga utgångar används för att bygga komplexa återkopplingssystem. Urvalsrekommendationer liknar föregående stycke.

Styrbuss

Utrustningen som du ska styra frekvensomformaren med måste ha samma buss och antal in-/utgångar som den valda frekvensomformaren. Lämna lite utrymme för ingångar och utgångar för framtida uppgraderingar.

Under garanti

Garantiperioden låter dig indirekt utvärdera tillförlitligheten hos frekvensomformaren. Naturligtvis bör du välja en frekvensomformare med en långsiktig plan.Vissa tillverkare tillhandahåller specifikt fall av skador som inte täcks av garantin. Läs alltid dokumentationen noggrant och sök på nätet efter recensioner av utrustningsmodeller och tillverkare. Detta kommer att hjälpa dig att göra rätt val. Spara inte pengar för kvalitetsservice och personalutbildning.

Frekvensomvandlare på stativet

Överbelastningskapacitet

Som en första uppskattning bör frekvensomformarens effekt väljas 10-15 % mer än motoreffekten. Omvandlarens ström bör vara högre än motorns märkström och något högre än strömmen för eventuella överbelastningar.

I beskrivningen av en viss mekanism anges vanligtvis överbelastningsströmmarna och varaktigheten av deras flöde. Läs dokumentationen! Detta kommer att hålla dig underhållen och eventuellt förhindra skador på utrustningen i framtiden. Om frekvensomriktaren också kännetecknas av stötbelastningar (topplaster) (lastar i 2-3 sekunder), är det nödvändigt att välja en omvandlare för toppströmmen. Ta 10% marginal igen.
Se även om detta ämne: VLT AQUA Drive frekvensomriktare för pumpenheter