Frekvenciaváltó elektromos motorhoz

A frekvenciaváltók használatának műszaki vonatkozásai

Manapság az indukciós motor a legtöbb elektromos hajtás fő eszközévé vált. Egyre gyakrabban frekvenciaváltót használnak a vezérléshez - egy PWM szabályozással rendelkező invertert. Az ilyen szabályozás számos előnnyel jár, de bizonyos műszaki megoldások kiválasztásakor problémákat is okoz. Próbáljuk meg részletesebben megérteni őket.

A frekvenciaváltók eszköze

A nagy teljesítményű, nagyfeszültségű tranzisztoros IGBT modulok széles választékának fejlesztése és gyártása lehetővé tette a közvetlenül digitális jelekkel vezérelt többfázisú tápkapcsolók megvalósítását. A programozható számítástechnikai eszközök lehetővé tették a numerikus sorozatok generálását a jeleket adó kapcsolóbemeneteken aszinkron villanymotorok frekvenciaszabályozása… A nagy számítási erőforrásokkal rendelkező egychipes mikrokontrollerek fejlesztése és tömeggyártása lehetővé tette a digitális vezérlőkkel ellátott szervohajtásokra való átállást.

A teljesítményfrekvencia-átalakítókat általában egy olyan séma szerint valósítják meg, amely egy erős diódákon vagy teljesítménytranzisztorokon alapuló egyenirányítót és egy diódákkal söntött IGBT-tranzisztorokon alapuló invertert (vezérelt kapcsolót) tartalmaz (1. ábra).

Rizs. 1. Frekvenciaváltó áramkör

A bemeneti fokozat egyenirányítja a betáplált szinuszos rácsfeszültséget, amely induktív-kapacitív szűrővel történő simítás után áramforrásként szolgál a vezérelt inverter számára, amely jelet generál impulzus moduláció, amely szinuszos áramokat hoz létre az állórész tekercseiben olyan paraméterekkel, amelyek biztosítják az elektromos motor szükséges működési módját.

A teljesítményátalakító digitális vezérlése az adott feladatnak megfelelő mikroprocesszoros hardverrel és szoftverrel történik. A számítási egység valós időben állít elő vezérlőjeleket 52 modulhoz, és feldolgozza a hajtás működését vezérlő mérőrendszerek jeleit is.

A tápegységeket és a vezérlő számítógépeket egy szerkezetileg tervezett ipari termékben egyesítik, amelyet frekvenciaváltónak neveznek.

Az ipari berendezésekben használt frekvenciaváltóknak két fő típusa van:

• szabadalmaztatott konverterek meghatározott típusú berendezésekhez.

• Az univerzális frekvenciaváltók az AM működés többfunkciós vezérlésére szolgálnak a felhasználó által meghatározott üzemmódokban.

A frekvenciaváltó üzemmódjainak beállítása és kezelése a bevitt információk jelzésére szolgáló képernyővel ellátott vezérlőpanel segítségével végezhető el.Az egyszerű skalárfrekvencia szabályozáshoz a vezérlő gyári beállításaiban elérhető egyszerű logikai funkciókat és a beépített PID-szabályozót használhatja.

A visszacsatolt szenzorok jeleit használó bonyolultabb vezérlési módok megvalósításához szükséges egy ACS struktúra és egy csatlakoztatott külső számítógép segítségével programozható algoritmus kidolgozása.

A legtöbb gyártó egy sor frekvenciaváltót gyárt, amelyek különböznek a bemeneti és kimeneti elektromos jellemzőkben, teljesítményben, kialakításban és egyéb paraméterekben. A külső berendezésekhez (hálózathoz, motorhoz) további külső elemek csatlakoztathatók: mágneses indítók, transzformátorok, fojtótekercsek.

A vezérlőjelek típusai

Különbséget kell tenni a különböző jeltípusok között, és mindegyikhez külön kábelt kell használni. A különböző típusú jelek hatással lehetnek egymásra. A gyakorlatban ez az elválasztás általános, például egy kábel nyomásérzékelő közvetlenül csatlakoztatható a frekvenciaváltóhoz.

ábrán. A 2. ábra a frekvenciaváltó javasolt csatlakoztatásának módját mutatja különféle áramkörök és vezérlőjelek jelenlétében.

Rizs. 2. Példa a frekvenciaváltó tápáramköreinek és vezérlőáramköreinek csatlakoztatására

A következő típusú jelek különböztethetők meg:

• analóg - feszültség- vagy áramjelek (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), amelyek értéke lassan vagy ritkán változik, általában vezérlő vagy mérőjelek;

• diszkrét feszültség- vagy áramjelek (0…10 V, 0/4…20 mA), amelyek csak két ritkán változó értéket vehetnek fel (magas vagy alacsony);

• digitális (adatok) — gyorsan és nagy frekvencián változó feszültségjelek (0…5 V, 0…10 V), általában ezek az RS232, RS485 stb. portok jelei;

• relé – a reléérintkezők (0…220 V AC) a csatlakoztatott terheléstől függően induktív áramot tartalmazhatnak (külső relék, lámpák, szelepek, fékek stb.).

Frekvenciaváltó teljesítmény kiválasztása

A frekvenciaváltó teljesítményének megválasztásánál nem csak a villanymotor teljesítményére kell támaszkodni, hanem az átalakító és a motor névleges áramára és feszültségére is. Az a tény, hogy a frekvenciaváltó megadott teljesítménye csak a szabványos 4 pólusú aszinkron motorral való működésére vonatkozik, szabványos alkalmazásokban.

A valódi eszközöknek számos olyan aspektusa van, amely az eszköz jelenlegi terhelésének növekedését okozhatja, például indításkor. Elvileg a frekvenciaváltó használata lehetővé teszi a lágyindítás miatti áram- és mechanikai terhelések csökkentését. Például az indítóáram 600%-ról a névleges áram 100-150%-ára csökken.

Vezessen csökkentett sebességgel

Nem szabad elfelejteni, hogy bár a frekvenciaváltó könnyen 10:1 sebességszabályozást biztosít, amikor a motor alacsony fordulatszámon működik, előfordulhat, hogy a saját ventilátor teljesítménye nem elegendő. Figyelje a motor hőmérsékletét és biztosítson kényszerszellőztetést.

Elektromágneses kompatibilitás

Mivel a frekvenciaváltó a nagyfrekvenciás harmonikusok erőteljes forrása, a motorok csatlakoztatásához minimális hosszúságú árnyékolt kábelt kell használni. Az ilyen kábelt a többi kábeltől legalább 100 mm távolságra kell lefektetni.Ez minimálisra csökkenti a keresztkérdéseket. Ha kábeleket kell keresztezni, akkor a keresztezés 90 fokos szögben történik.

Egy vészgenerátor táplálja

A frekvenciaváltó által biztosított lágyindítás lehetővé teszi a generátor szükséges teljesítményének csökkentését. Mivel egy ilyen indítással az áram 4-6-szorosára csökken, akkor a generátor teljesítménye hasonló számú alkalommal csökkenthető. De a generátor és a hajtás közé még mindig be kell szerelni egy mágneskapcsolót, amelyet a frekvenciaváltó relé kimenete vezérel. Ez megvédi a frekvenciaváltót a veszélyes túlfeszültségektől.

Háromfázisú átalakító ellátása egyfázisú hálózatról

A háromfázisú frekvenciaváltók táplálhatók egyfázisú hálózatról is, de kimenő áramuk nem haladhatja meg a névleges 50%-át.

Takarítson meg energiát és pénzt

A megtakarítások több okból származnak, először is a növekedésből koszinusz phi 0,98-as értékekre, azaz a maximális teljesítményt hasznos munkára fordítják, a minimumot elpazarolják. Másodszor, ehhez közeli együtthatót kapunk minden motor üzemmódban.

Frekvenciaváltó nélkül az alacsony terhelésű aszinkron motorok koszinusz phi értéke 0,3-0,4. Harmadszor, nincs szükség további mechanikai beállításokra (lengéscsillapítók, fojtószelepek, szelepek, fékek stb.), minden elektronikusan történik. Egy ilyen vezérlőberendezéssel akár 50%-os is lehet a megtakarítás.

Több eszköz szinkronizálása

A frekvenciaváltó vezérlésére szolgáló kiegészítő bemeneteknek köszönhetően lehetőség van a szállítószalagos folyamatok szinkronizálására, vagy egyes értékek változási arányainak beállítására, másoktól függően.Például a gép orsófordulatszámát a maró előtolásától függővé tenni. A folyamat optimalizált lesz, mert a vágóterhelés növekedésével az előtolás csökken, és fordítva.

Hálózati védelem a magasabb harmonikusok ellen

A további védelem érdekében a rövid árnyékolt kábeleken kívül vonalfojtókat és bypass kondenzátorokat használnak. Gázkarezen kívül bekapcsoláskor korlátozza a bekapcsolási áramot.

A megfelelő védelmi osztály kiválasztása

A megbízható hőleadás elengedhetetlen a frekvenciaváltó zavartalan működéséhez. Magas védelmi osztályok, például IP 54 vagy magasabb védelmi osztályok alkalmazása esetén nehéz vagy költséges ilyen hőelvezetést elérni. Ezért lehetőség van egy különálló, magas védelmi fokú szekrény alkalmazására, ahol alacsonyabb osztályú modulok is beépíthetők, és általános szellőztetés, hűtés is elvégezhető.

Villanymotorok párhuzamos csatlakoztatása egy frekvenciaváltóhoz

A költségek csökkentése érdekében egy frekvenciaváltóval több villanymotor is vezérelhető. Teljesítményét úgy kell megválasztani, hogy az összes villanymotor teljes teljesítményének 10-15% -a legyen. Ennek során minimálisra kell csökkenteni a motorkábelek hosszát, és nagyon kívánatos a motorfojtó felszerelése.

A legtöbb frekvenciaváltó nem teszi lehetővé a motorok kikapcsolását vagy mágneskapcsolókon keresztüli csatlakoztatását, miközben a frekvenciaváltó működik. Ez csak az eszköz leállítási parancsával történik.

Vezérlő funkció beállítása

Az elektromos hajtás maximális teljesítményének eléréséhez, mint például: teljesítménytényező, hatásfok, túlterhelhetőség, szabályozási simaság, tartósság, helyesen kell megválasztani a működési frekvencia változása és a frekvencia kimeneti feszültsége közötti arányt. átalakító.

A feszültségváltozás funkciója a terhelés nyomatékjellegétől függ. Állandó nyomaték mellett a motor állórész feszültségét a frekvenciával arányosan kell szabályozni (skaláris szabályozás U / F = const). Például egy ventilátor esetében egy másik arány U / F * F = állandó. Ha a frekvenciát 2-szeresére növeljük, akkor a feszültség 4-szeresére nő (vektorvezérlés). Vannak bonyolultabb vezérlési funkciókkal rendelkező eszközök.

A frekvenciaváltóval ellátott változtatható sebességű hajtás használatának előnyei

A hatékonyság növelése és az energiamegtakarítás mellett az ilyen elektromos hajtás új vezetési tulajdonságokat tesz lehetővé. Ez tükröződik a veszteséget okozó és a rendszerek megbízhatóságát csökkentő további mechanikus eszközök elutasításában: fékek, lengéscsillapítók, fojtószelepek, szelepek, vezérlőszelepek stb. A fékezés például a motor állórészében lévő elektromágneses mező megfordításával történhet. Ha csak a frekvencia és a feszültség funkcionális kapcsolatát változtatjuk meg, más hajtást kapunk anélkül, hogy bármit is megváltoztatnánk a mechanikában.

A dokumentáció olvasása

Meg kell jegyezni, hogy bár a frekvenciaváltók hasonlóak egymáshoz, és az egyik elsajátítása után könnyen kezelhető a másik, azonban gondosan el kell olvasni a dokumentációt. Egyes gyártók korlátozásokat vezetnek be termékeik használatára, és ha ezeket megszegik, a terméket kivonják a garanciából.

Érdekelheti: Változtatható elektromos hajtás, mint energiamegtakarítási eszköz