Odabir frekvencijskog pretvarača

Pri određivanju karakteristika pretvarača frekvencije za određeno opterećenje, prvi korak je razmatranje karakteristika opterećenja. Postoje četiri različite metode izračuna potrebnih izlaznih parametara, a odabir metode ovisi o karakteristikama elektromotora.

Karakteristike opterećenja

Prije dimenzioniranja pretvarača frekvencije potrebno je napraviti razliku između dva najčešće korištena opterećenja. Karakteristike opterećenja razlikuju se jedna od druge kako slijedi:

Riža. 1. Konstantni i kvadratni moment opterećenja

Povećanjem broja okretaja centrifugalnih crpki i ventilatora potrošnja energije raste do treće snage (P = n 3).

Tipično područje rada centrifugalnih pumpi i ventilatora je između 50% i 90% brzine. Faktor opterećenja raste s kvadratom brzine, tj. od približno 30 do 80%.

Oba ova čimbenika odražavaju se na karakteristike zakretnog momenta elektromotora kojim upravlja frekvencijski pretvarač.

Slike 2 i 3 prikazuju karakteristike zakretnog momenta dviju veličina frekvencijskih pretvarača, od kojih jedna (slika 3) ima manji raspon snage od druge. Obje karakteristike zakretnog momenta postavljene su na iste karakteristike opterećenja centrifugalne pumpe.

Na sl. 2 cijeli radni raspon crpke (0-100%) unutar je nazivnih vrijednosti parametara motora. Budući da je normalno područje rada crpke 30-80%, može se odabrati pretvarač frekvencije s nižom izlaznom snagom.

Riža. 2. Frekvencijski pretvarač velike snage

Riža. 3. Frekvencijski pretvarač male snage

Ako je moment opterećenja konstantan, motor mora moći proizvesti moment veći od momenta opterećenja jer se višak momenta koristi za ubrzanje.

Za ubrzanje i osiguranje visokog početnog zakretnog momenta, na primjer u slučaju transportera s pogonskom trakom, dovoljan je kratkotrajni zakretni moment preopterećenja od 60% zakretnog momenta koji razvija pretvarač frekvencije. Moment preopterećenja također daje sustavu sposobnost da se nosi s naglim povećanjem opterećenja. Frekvencijski pretvarač koji ne dopušta nikakav moment preopterećenja mora biti odabran tako da moment ubrzanja (T B) bude unutar nazivnog momenta.

Riža. 4. Za ubrzanje se koristi moment preopterećenja

Pri određivanju karakteristika opterećenja uzimaju se u obzir četiri različita skupa specifikacija motora, što omogućuje donošenje odluka u vezi s izborom veličine snage pretvarača frekvencije.

1. Frekvencijski pretvarač može se odabrati brzo i točno na temelju struje l M koju motor troši. Ako motor nije potpuno opterećen, njegova se struja može mjeriti dok sličan sustav radi pod punim opterećenjem.

Riža. 5.

Elektromotor 7,5 kW, 3 x 400 V troši struju od 14,73 A.

Što se tiče tehničkih podataka frekvencijskog pretvarača, odabire se pretvarač čija je trajna maksimalna izlazna struja veća ili jednaka 14,73 A s konstantnom ili kvadratnom karakteristikom momenta.

Bilješka:

Ako je frekvencijski pretvarač odabran na temelju snage (metode 2-4), potrebno je usporediti izračunatu snagu i snagu navedenu u tehničkim podacima frekvencijskog pretvarača pri istom naponu. Ako se frekvencijski pretvarač izračunava na temelju struje (metoda 1), to nije potrebno jer izlazna struja frekvencijskog pretvarača utječe na druge podatke.

2. Frekvencijski pretvarač se može odabrati na temelju prividne snage S M koju troši motor i prividne snage koju daje frekvencijski pretvarač.

Riža. 6.

Primjer proračuna i odabira pretvarača frekvencije:

Elektromotor 7,5 kW, 3x400 V troši struju od 14,73 A. Sm =U x I x √3 / 1000 = 400 x 14,73 √3 / 1000 = 10,2 kVA

S obzirom na tehničke podatke frekvencijskog pretvarača, odabire se frekvencijski pretvarač čija je trajna najveća izlazna snaga veća ili jednaka 10,2 kVA s konstantnom ili kvadratnom karakteristikom momenta.

3. Frekvencijski pretvarač također se može odabrati prema snazi ​​R m koju stvara električni motor. Međutim, ova metoda je netočna, budući da se cos φ i učinkovitost η mijenjaju s opterećenjem.

Riža. 7.

Primjer proračuna snage motora

Elektromotor snage 3 kW, koji ima cos φ = 0,80 i η = 0,81, troši snagu S M = P M / (η x cos φ) = 3,0 / (0,80 x 0,81) = 4,6 kVA

Što se tiče tehničkih podataka frekvencijskog pretvarača, odabire se pretvarač čija je trajna najveća izlazna snaga veća ili jednaka 4,6 kVA s konstantnom ili kvadratnom karakteristikom momenta.

4. U praksi, nazivna snaga većine frekvencijskih pretvarača odgovara standardnoj seriji asinkronih motora. Stoga se frekvencijski pretvarači često biraju na temelju toga, što međutim može dovesti do netočnog određivanja njihovih karakteristika, osobito ako elektromotor nije potpuno opterećen.

Riža. 8.

Raspodjela struje u frekvencijskom pretvaraču (cos φ (phi) elektromotora)

Struju za magnetiziranje elektromotora dovodi kondenzator koji se nalazi u međukrugu pretvarača frekvencije. Struja magnetiziranja je jalova struja koja teče između kondenzatora i motora (slika 9).

Riža. 9. Struje u frekvencijskom pretvaraču

Iz mreže dolazi samo aktivna struja (l W). Zbog toga je izlazna struja frekvencijskog pretvarača uvijek veća od ulazne struje. Osim aktivne struje, struja I gubitak se troši iz mreže (struja gubitka).

Primjer izračuna

U praznom hodu, struja 4-polnog motora od 1,1 kW je 1,6 A. Izlazna struja priključenog pretvarača frekvencije je oko 1,6 A, a ulazna struja u praznom hodu je gotovo nula.

Proizvođači motora obično navode cos φ motora pri nazivnoj struji. S nižom vrijednošću cos φ (na primjer, u slučaju sinkronog reluktantnog motora), nazivna struja elektromotora pri istim vrijednostima snage i napona bit će veća, kao što se može vidjeti iz sljedeće jednadžbe:

I S = I W / cos φ

Ako je frekvencijski pretvarač odabran na temelju nazivne struje elektromotora (metoda 1), tada se nazivni moment elektromotora ne smanjuje.

Kondenzator spojen na stezaljke motora za kompenzaciju reaktivne struje mora se ukloniti. Zbog visoke sklopne frekvencije pretvarača frekvencije, kondenzator se ponaša kao kratki spoj i uzrokuje značajno povećanje struje motora. Pretvarač će to protumačiti kao grešku uzemljenja ili kratki spoj i isključiti se.

Kontrola brzine motora

Izlazna frekvencija pretvarača frekvencije, a time i brzina motora, upravlja se jednim ili više signala (0-10 V, 4-20 mA ili naponski impulsi). Kada se primijeni signal brzine, brzina motora se povećava i okomiti dio krivulje momenta motora pomiče se udesno (Slika 10).

Riža. 10. Odnos između upravljačkog signala i karakteristika momenta motora

Ako je moment opterećenja manji od nazivnog momenta motora, brzina će doseći traženu vrijednost. Kao što je prikazano na sl. 11, karakteristike opterećenja se sijeku sa karakteristikama momenta elektromotora u okomitom dijelu (u točki A). Ako se križanje dogodi u vodoravnom dijelu (točka B), brzina elektromotora ne može dulje vrijeme prijeći odgovarajuću vrijednost.Frekvencijski pretvarač omogućuje prekoračenje granice struje kratkog spoja bez gašenja (točka C), ali trajanje ekscesa mora biti vremenski ograničeno.

Riža. 11. Struja motora može nakratko premašiti ograničenje struje

Rampe ubrzanja i usporavanja

Karakteristika ubrzanja (rampa) pokazuje brzinu kojom se povećava brzina vrtnje i specificirana je kao vrijeme ubrzanja t acc. Ove rampe temelje se prvenstveno na nazivnoj frekvenciji motora, na primjer rampa od 5 s znači da će pretvaraču frekvencije trebati 5 sekundi da prijeđe od nule do nazivne frekvencije motora (f = 50 Hz).

Riža. 12. Vrijeme ubrzanja i usporavanja

Rampa kočenja pokazuje koliko brzo se brzina smanjuje. Specificira se u obliku vremena kočenja t dec.

Izravan prijelaz iz ubrzanja u usporavanje je moguć jer motor uvijek prati izlaznu frekvenciju pretvarača.

Ako je poznat moment tromosti vratila elektromotora, mogu se izračunati optimalna vremena ubrzanja i usporavanja.

t acc = J x (n 2 -n 1)/[(T acc – T fric) x 9,55]

tdec = J x (n 2 -n 1)/[(T acc + T fric) x 9,55]

J je moment tromosti vratila elektromotora.

T fric je moment trenja sustava.

Tass - višak (preopterećenje) momenta koji se koristi za ubrzanje.

T dec je kočni moment (kočni moment), koji se javlja kada se referentna brzina smanji.

n 1 i n 2 - brzine rotacije na frekvencijama f 1 i f 2.

Ako frekvencijski pretvarač dopušta kratkotrajni moment preopterećenja, tada se momenti ubrzanja i usporavanja postavljaju na jednaki nazivnom momentu elektromotora T. U praksi su vremena ubrzanja i usporavanja obično ista.

Primjer izračuna

J = 0,042 kgm 2, T fric = 0,05 x M N, n 1 = 500 okretaja u minuti, n 2 = 1000 okretaja u minuti, T N = 27 Nm

tacc = J x (n 2 – n 1)/ [(T ac - T fric) x 9,55] = 0,042 x (1000 - 500)/ [(27,0 - (0,05 x 27,0)) x 9,55] = 0,1 [s]

Dinamičko kočenje

Kada referentni signal brzine opadne, elektromotor djeluje kao generator i koči. Usporenje tijekom kočenja ovisi o opterećenju elektromotora.

Električni motori spojeni izravno na mrežu vraćaju snagu kočenja natrag u mrežu.

Ako motor pokreće pretvarač frekvencije, energija kočenja pohranjuje se u međukrugu pretvarača frekvencije. Ako je snaga oslobođena tijekom kočenja velika i frekvencijski pretvarač je ne može raspršiti zbog svoje konstrukcije, napon međukruga se povećava.

Napon međukruga može rasti sve dok se pretvarač frekvencije ne isključi zaštitnim sredstvima, a ponekad se opterećenje u obliku kočne jedinice i vanjskog otpornika mora spojiti na međukrug da apsorbira snagu kočenja.?

Korištenje kočionog modula i kočionog otpornika omogućuje brzo kočenje pod velikim opterećenjem. Međutim, postoje problemi povezani s grijanjem. Drugo rješenje je korištenje jedinice za regenerativno kočenje. Takvi se uređaji koriste za pretvarače frekvencije s nereguliranim ispravljačem i vraćaju energiju kočenja u opskrbnu mrežu.

U frekvencijskim pretvaračima s upravljanim ispravljačima, snaga kočenja može se vratiti u mrežu (vidi sliku 13) pomoću, na primjer, pretvarača spojenog back-to-back na ispravljač.

Riža. 13. Uključivanje kočnog modula i kočnog otpornika

Riža. 14. Back-to-back inverter

Drugi način kočenja elektromotora je kočenje istosmjernom strujom. Za stvaranje magnetskog polja u statoru, između dvije faze elektromotora primjenjuje se istosmjerni napon. Budući da energija kočenja ostaje u motoru i moguće je pregrijavanje, preporuča se istosmjerno kočenje u području niske brzine kako bi se izbjeglo prekoračenje nazivne struje motora. Obično je istosmjerno kočenje vremenski ograničeno.?

Obrnuto

Smjer vrtnje asinkronih elektromotora određen je redoslijedom faza opskrbnog napona.

Ako se dvije faze zamijene, smjer vrtnje motora će se promijeniti i on će se vrtjeti u suprotnom smjeru.

Većina elektromotora dizajnirana je tako da uzrokuje rotaciju osovine motora u smjeru kazaljke na satu ako je veza izvedena na sljedeći način:

Riža. 15. Smjer vrtnje elektromotora mijenja se promjenom redoslijeda faza

Isto pravilo odgovara redoslijedu faza na izlaznim stezaljkama većine pretvarača frekvencije.

Frekvencijski pretvarač može obrnuti motor promjenom redoslijeda faza pomoću elektronike. Unatrag se izvodi postavljanjem negativne brzine ili digitalnim ulaznim signalom. Ako se od motora zahtijeva određeni smjer vrtnje tijekom prvog puštanja u pogon, mora biti poznata tvornička postavka pretvarača frekvencije.

Budući da pretvarač frekvencije ograničava struju motora na njegovu nazivnu vrijednost, motor kojim upravlja pretvarač frekvencije može se preokrenuti češće nego motor spojen izravno na liniju.

Riža. 16. Kočni moment frekventnog pretvarača tijekom vožnje unatrag

Rampe

Svi pretvarači frekvencije imaju funkcije promjenjive brzine (rampe) kako bi se osigurao nesmetan rad. Ove rampe se mogu mijenjati, a zahvaljujući njima referentna brzina može se povećati ili smanjiti unutar određenog intervala.

Riža. 17. Podesivo vrijeme ubrzanja i usporavanja

Kut nagiba karakteristike ubrzanja/usporenja (trajanje ubrzanja/usporenja) može se postaviti tako malo da u nekim situacijama elektromotor neće moći izvršiti zadatak (neće moći ubrzati/usporiti motor unutar navedenog vrijeme).

To uzrokuje povećanje struje motora dok se ne dosegne ograničenje struje. Ako je vrijeme usporavanja (t -a) kratko, napon međukruga može porasti do takve razine da će zaštitni krug pretvarača frekvencije zaustaviti pretvarač.

Optimalno vrijeme promjene brzine može se izračunati pomoću donjih formula.

t a = J x n/[(T N -T fric)x9,55]

t -a = J x n/[(T N +T fric)x9,55]

t a - vrijeme povećanja brzine

t -a - vrijeme smanjenja brzine

n - broj okretaja

T N - nazivni moment elektromotora

T fric - moment trenja

Riža. 18. Podešavanje vremena promjene brzine

Vrijeme ubrzanja/usporavanja obično se odabire na temelju nazivne brzine motora.

Tekuća kontrola

Frekvencijski pretvarači mogu nadzirati kontrolirani proces i intervenirati u slučaju kvara.

Takav nadzor se može podijeliti u tri vrste ovisno o objektu: nadzor procesnog postrojenja, nadzor elektromotora i nadzor pretvarača frekvencije.

Kontrola ugradnje Na temelju praćenja izlazne frekvencije, izlazne struje i momenta elektromotora. Na temelju ovih parametara može se postaviti nekoliko ograničenja čije prekoračenje utječe na funkciju upravljanja. Ta ograničenja mogu biti najniža dopuštena brzina motora (minimalna frekvencija), najveća dopuštena struja (strujno ograničenje) ili najveći dopušteni moment motora (ograničenje momenta).

Frekvencijski pretvarač se može programirati, na primjer, da daje signal upozorenja, smanjuje brzinu elektromotora ili zaustavlja motor ako njegova brzina prijeđe postavljena ograničenja.

Primjer

U instalacijama koje koriste klinasti remen za povezivanje motora s ostatkom sustava, pretvarač frekvencije može se programirati da nadzire stanje ovog remena.

Budući da će izlazna frekvencija rasti brže od postavljene rampe u slučaju puknuća remena, ova se frekvencija može koristiti za upozorenje ili zaustavljanje motora u takvim situacijama.

Kontrola motora može se izvesti pomoću pretvarača frekvencije praćenjem toplinskog modela motora ili spajanjem termistora na motor. Frekvencijski pretvarač može spriječiti preopterećenje motora djelujući poput toplinskog releja. Izlazna frekvencija također sudjeluje u izračunima koje izvodi pretvarač frekvencije. Ovo osigurava da motor nije preopterećen pri malim brzinama zbog loše unutarnje ventilacije. Moderni pretvarači frekvencije također mogu zaštititi motore s prisilnim zračenjem ako struja postane previsoka.

Nadzor frekvencijskog pretvarača tradicionalno se proizvodi na način da se u slučaju prekomjerne struje pretvarač isključuje. Neki pretvarači dopuštaju kratkotrajnu prekomjernu struju. Mikroprocesor u frekvencijskom pretvaraču može istovremeno uzeti u obzir vrijednost struje motora i vrijeme njezine primjene, što osigurava da se frekvencijski pretvarač može optimalno koristiti bez preopterećenja.

Na temelju materijala iz Danfossa

Frekvencijski pretvarači olakšavaju promjenu brzine motora i čine njegov rad glatkijim. Time se povećava učinkovitost opreme i produljuje njezin vijek trajanja.

Što su frekvencijski pretvarači

Frekvencijski pretvarači su uređaji koji vam omogućuju promjenu frekvencije izlaznog napona. Ovo je neophodno kako bi se mijenjala brzina motora.

Kada je izravno spojen na mrežu, frekvencija osciliranja ostaje nepromijenjena, standardne vrijednosti su 50 ili 60 Hz. Korištenje pretvarača frekvencije omogućuje povećanje ili smanjenje rotacije rotora. Raspon mogućih promjena je od 0,5-800 Hz. Međutim, sada je većina motora dizajnirana za frekvenciju ne veću od 400 Hz.

Glavne značajke pretvarača

Moderna električna oprema su uređaji visoke tehnologije s programskom kontrolom. Elektronički sustav upravljanja odgovoran je za točnost i pouzdanost. Jedinice su prilično kompaktne i jednostavne za rukovanje.

Ovisno o mogućnosti podešavanja izlaznog napona pretvarači se dijele na upravljane i neupravljane. U prvom se parametri mogu mijenjati, u drugom se indikatori postavljaju dizajnom jedinice. Postoje i modeli u kojima se odvija automatsko podešavanje prema parametrima priključenog motora. Da biste to učinili, morate izvršiti identifikacijski početak, tijekom kojeg se automatski određuju parametri namota.

Osim mogućnosti podešavanja indikatora, postoje različite vrste upravljanja uređajem. Postoje dva od njih: skalarni i vektorski. Skalar ne daje mogućnost postavljanja preciznih postavki, on samo određuje omjer frekvencija na ulazu i izlazu. Promjenom ulaznih podataka proporcionalno se mijenjaju i konačni parametri. Vektorsko upravljanje omogućuje postavljanje točnih parametara potrebnih za određeni motor u određenoj situaciji.

Kako bi oprema radila točnije i lakše upravljala, moderna oprema opremljena je memorijskim karticama i zaslonom za prikaz informacija.

Kada koristite pretvarače, potrebno je uzeti u obzir neke nijanse. Dakle, rad motora na malim brzinama dovodi do povećanja temperature, s čime se ugrađeni ventilator možda neće moći nositi. Stoga je potrebno pratiti grijanje i po potrebi koristiti prisilno hlađenje.

Također, radni pretvarač postaje snažan izvor visokofrekventne struje. Vlastiti mikro krugovi opreme zaštićeni su od smetnji posebnim filtrima. Ali kako biste spriječili da vibracije utječu na rad drugih uređaja, morate koristiti što je moguće kraći zaštitni kabel. Udaljenost do ostalih kabela mora biti najmanje 10 cm, a ako postoji potreba za križanjem, to se mora učiniti pod kutom od 90 °.

Primjena frekvencijskih pretvarača

Frekvencijski pretvarači povezani su s opremom čiji rad uključuje promjenu brzine motora.

Takvi mehanizmi uključuju:

• ventilacijski sustavi;

  pokretne trake;

  kompresori;

  manipulatori i bageri;

• centrifuge;

  robotika, itd.

Također, frekvencijski pretvarač se koristi za sinkronizaciju rada međusobno povezanih mehanizama. Ovisnost može biti izravna i obrnuta.

Princip rada

Kako bi se osiguralo da napon koji prolazi kroz pretvarač mijenja svoje karakteristike, koristi se princip dvostruke promjene. Na ulazu se mrežni napon ispravlja pomoću diodnog mosta i filtrira kondenzatorima. Ovdje se amplituda oscilacija izglađuje, nakon čega struja teče u pretvarački dio.

Pretvorba se događa zahvaljujući tranzistorima kombiniranim na određeni način (obično ih ima 6). Spojeni su u strujni krug back-to-back. Uz njihovu pomoć postavljaju se potrebni pokazatelji frekvencije i amplitude strujnih oscilacija.

Postoje dvije vrste sustava upravljanja:

amplituda, kada su indikatori ulaznog napona regulirani;

širina impulsa (PWM), u kojoj promjene indikatora zavise od redoslijeda prebacivanja tranzistora. Određenim, strogo određenim redoslijedom, signal dolazi do pozitivnih i negativnih priključaka, što rezultira sinusoidom s jasno definiranim parametrima.

Procesom se upravlja i mijenjaju zadane karakteristike pomoću mikroprocesora. Poseban mikrokontroler šalje signal mikrokrugu. Promjene se uspoređuju s danim standardom (5 Hz). Dalje, program pomoću posebnog algoritma pretvara struju u potrebnu vrijednost. Osim toga, mikrokontroler prati temperaturu poluvodiča, štiti uređaj od pregrijavanja i naglih skokova napona.

Za zaštitu postavki od vanjskih utjecaja, kućište je pouzdano zaštićeno. Potrebno je spriječiti ne samo mehanička oštećenja (udarce, prašinu, vlagu), već i moguće međusobne smetnje koje stvaraju drugi radni uređaji. Za smanjenje radijskih smetnji i nevidljivih električnih pražnjenja koristi se poseban filtar.

Kao rezultat toga, izlaz proizvodi jasan, stabilan signal potrebne frekvencije, koji pokreće elektromotor i postavlja željenu brzinu.

Kriteriji izbora

Postoji veliki broj modela koji se razlikuju po tehničkim karakteristikama i cijeni.

Da biste napravili pravi izbor, morate uzeti u obzir:

Vlast. Morate se usredotočiti na maksimalnu energiju koju motor troši. U tom bi slučaju izvedba jedinice trebala premašiti ovu vrijednost za otprilike 10%. To će smanjiti rizik od preopterećenja, budući da će čak i pri radu s maksimalnim učinkom postojati rezervna snaga. Ako spojenu opremu karakteriziraju skokovi opterećenja, trebali biste se također usredotočiti na maksimalne pokazatelje. Kada je na pretvarač spojeno više motora, za izračun se uzima njihova ukupna snaga;

Mrežni napon. Što je veći raspon, to bolje. Istodobno, ako smanjenje napona u mreži dovede do isključivanja uređaja, tada previsoka očitanja mogu uzrokovati kvar pretvarača;

Raspon podešavanja frekvencije. Gornja granica odgovara maksimalnoj radnoj frekvenciji priključene opreme. Donja granica pokazuje raspon kontrole brzine. Standardni omjer je 1:10;

Broj ulaznih faza (jedna ili tri). Trofazni modeli instalirani su na industrijskoj opremi s ulaznom snagom od 380 volti. Jednofazni se mogu koristiti samo ako se napajaju mrežom od 220 volti. O tome ovisi i dijagram spajanja na elektromotor;

Područje primjene: U normalnim uvjetima dovoljna je standardna zaštita kućišta. Ako se uređaj koristi, na primjer, u rudarskoj industriji, bit će potreban povećani stupanj zaštite. Ova karakteristika je označena oznakom IP. Što je veći pokazatelj, to je pouzdanija oprema zaštićena;

Metoda kontrole. Jedinice vektorskog tipa su skuplje, ali omogućuju preciznije postavke. Skalarna kontrola omogućuje samo održavanje odnosa između ulaznih i izlaznih pokazatelja. Međutim, za neke vrste opreme, poput ventilatora, to je sasvim dovoljno;

Broj ulaznih i izlaznih signala. Zahvaljujući njima povećavaju se mogućnosti upravljanja i konfiguracije pretvarača. Oni su diskretni, analogni i digitalni. Diskretni ulazi omogućuju izdavanje upravljačkih naredbi (start, stop, vožnja unazad, itd.). Analogni ulazi se koriste za regulaciju i konfiguraciju jedinice tijekom rada. Digitalni ulazi se koriste za unos signala sa senzora. Diskretni izlazi daju "povratnu informaciju" od uređaja, prijavljujući kritične promjene u njegovom radu (pogreška, pregrijavanje, previsok napon, itd.). Analogni izlazi su potrebni za izgradnju složenih sustava. Što je više ulaza i izlaza, to su preciznije postavke i veća kvaliteta pretvorbe. Ali kompliciranost uređaja neizbježno utječe na cijenu;

Oprema koja zahtijeva pretvarač. Postoje markirani modeli koji su dizajnirani za određenu opremu. Postoje univerzalne jedinice za višenamjensku upotrebu.

Jamstvo i uvjeti usluge. Visokokvalitetna usluga omogućit će vam da ne brinete o performansama pretvarača, kao io opremi na koju je povezan.

Prednosti frekvencijskih pretvarača

Korištenje frekvencijskog pretvarača daje mnoge prednosti:

ušteda energije;

zaštita motora od problema povezanih s promjenama trenutnih pokazatelja (naponski udari, kratki spojevi, preopterećenja mreže itd.);

povećava se točnost kontrole brzine motora;

razlike u brzini tijekom pokretanja i kočenja su izglađene;

možete kontrolirati skupinu mehanizama;

jednostavniji sustav upravljanja;

mijenjanje postavki dok oprema radi, bez zaustavljanja;

povećanje radnog vijeka elektromotora.

Sve to pojednostavljuje upravljanje složenim mehanizmima, povećava učinkovitost, produljuje vijek trajanja opreme i u konačnici omogućuje značajne uštede u proračunu.

Stvaranje trofaznog asinkronog elektromotora dogodilo se krajem 19. stoljeća. Od tada nijedan industrijski rad nije bio moguć bez njegove upotrebe. Najznačajniji trenutak u procesu rada je glatko pokretanje i kočenje motora. Ovaj zahtjev je u potpunosti ispunjen uz pomoć pretvarača frekvencije.

Postoji nekoliko opcija za nazive generatora frekvencije za trofazni elektromotor. Konkretno, može se nazvati:

• Inverter;
• AC frekvencijski pretvarač;
• Pretvarać frekvencije;
• Pogon varijabilne frekvencije.

Inverter se koristi za pretvaranje električne energije u mehaničku. Kretanje izvedeno u ovom slučaju može se transformirati u kretanje drugog tipa.

1. "Trokut".

Dijagram je relevantan ako trebate kontrolirati jednofazni pogon. Razina snage pretvarača u krugu je do tri kilovata, a snaga se ne gubi.

1. "Zvijezda".

Metoda prikladna za spajanje stezaljki trofaznih frekventnih pretvarača napajanih industrijskim trofaznim mrežama.

Slika prikazuje dijagram spajanja za pretvarač frekvencije 8400 Vector

Za ograničenje startne struje i smanjenje startnog momenta pri pokretanju elektromotora snage veće od 5 kW koristi se sklopka zvijezda-trokut.

Kada se na stator dovodi napon, uređaj je spojen u zvijezdu. Čim brzina motora počne odgovarati nominalnoj vrijednosti, napajanje se dovodi prema krugu "trokuta". Ali ova se tehnika koristi samo kada tehničke mogućnosti dopuštaju povezivanje u dva kruga.

U kombiniranom krugu zvijezda i trokut opažaju se oštri udari struje. Prilikom prelaska na drugu vrstu veze, očitanja brzine vrtnje značajno se smanjuju. Za vraćanje prethodnog načina rada i brzine potrebno je povećati struju.

Frekvencijski generatori najaktivnije se koriste u dizajnu elektromotora s razinom snage od 0,4 - 7,5 kW.

DIY sklop pretvarača frekvencije

Istodobno s industrijskom proizvodnjom pretvarača frekvencije, sastavljanje takvog uređaja vlastitim rukama ostaje relevantno. Ovo je posebno olakšano relativnom jednostavnošću procesa. Kao rezultat rada pretvarača, jedna faza se pretvara u tri.

Korištenje elektromotora opremljenih sličnim uređajem u domaćim uvjetima ne uzrokuje dodatne poteškoće. Stoga možete sigurno krenuti s poslom.

Na slici je prikazana blok shema pretvarača frekvencije s međukrugom.

Krugovi pretvarača frekvencije korišteni tijekom sastavljanja sastoje se od ispravljačke jedinice, filterskih elemenata (odgovornih za odsijecanje komponente izmjenične struje i izgrađenih od IGBT tranzistora). Što se tiče troškova, kupnja pojedinačnih komponenti pretvarača i sama montaža je jeftinija od kupnje gotovog uređaja.

Samosastavljeni frekvencijski pretvarači mogu se koristiti u elektromotorima snage 0,1 - 0,75 kW.

Istodobno, moderni tvornički generatori frekvencije imaju proširenu funkcionalnost, poboljšane algoritme i poboljšanu kontrolu nad sigurnošću radnog procesa zbog činjenice da se u njihovoj proizvodnji koriste mikrokontroleri.

Područja primjene pretvarača:

• Strojarstvo;
• Tekstilna industrija;
• Kompleksi goriva i energije;
• Pumpe za bušotine i kanalizaciju;
• Automatizacija upravljanja procesima.

Trošak elektromotora izravno ovisi o tome je li opremljen pretvaračima.

• Ako je korisnik pogriješio sa snagom pri odabiru i pokazalo se da je previsoka, pretvarač neće moći zaštititi motor od mogućeg preopterećenja, prenapona i drugih čimbenika.
• Manja snaga neće stvoriti uvjete za dobru učinkovitost stroja. Pretvarač male snage neće moći osigurati visoku dinamiku načina rada crpne jedinice. Preopterećenja koja se povremeno pojavljuju mogu uzrokovati kvar.

Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru

Uvjeti rada uređaja značajan su čimbenik koji utječe na radni vijek elektromotora. Stoga pri odabiru morate obratiti pozornost na sljedeće čimbenike:

• ograničenja brzine rada elektromotora;
• radne granice momenta;
• priroda opterećenja;
• radni raspored.

Sve karakteristike su međusobno povezane. Dakle, opterećenje ima nekoliko vrsta i povezano je sa karakteristikama kao što su brzina, moment i početni moment. Događa se:

• funkcionalan ili se koristi za podizanje tereta, na primjer, mostna dizalica, elektromotor se može spojiti iz pretvarača;
• opterećenje prijenosom i skladištenjem energije.

Brzine vrtnje i momenta povezane su s parametrima brzine, momenta i vremena, ovise o sljedećim karakteristikama:

• konstantna vrijednost momenta;
• konstantna brzina;
• opadajući broj momenta;
• smanjenje brzine.

Priroda opterećenja ovisi o pokazateljima kao što su:

Značajke pri proračunu pretvarača frekvencije za elektromotor

Prije odabira frekvencijskog pretvarača odaberite i izračunajte frekvencijski pretvarač za elektromotor. Svakako obratite pozornost na trajanje ograničenja brzine, uključujući opetovana kratkoročna ograničenja brzine. Potrebno je uzeti u obzir trenutnu vrijednost maksimalne struje i trajanje istosmjerne struje na izlazu pretvarača.

Važno je uzeti u obzir maksimalnu i nazivnu frekvenciju. Uzima se u obzir snaga ili impendancija transformatora za distribuciju električne energije zajedno s vodičima dalekovoda ili kabelskog voda. Izvor energije također utječe na crpnu jedinicu; duljina opskrbnog voda utječe na gubitak napona. Uzimaju se u obzir mogući skokovi napona i mogući neravnoteža faza zbog neravnomjernog opterećenja, što utječe na neravnotežu faza.

Uzimaju se u obzir čimbenici kao što su mehaničko trenje, gubici vodiča i varijacije radnog ciklusa.

Izbor frekvencijskih pretvarača za crpke

Važno je pravilno izračunati pretvarač frekvencije i kombinirati ga s crpnom jedinicom. Izračun će utjecati na točan izbor pretvarača. O tome ovisi njegova učinkovitost i trajnost korištenja, kako samog pretvarača tako i cjelokupnog elektropogona (crpne jedinice).

Kako odabrati pretvarač prije kupnje

Prije odabira frekvencijskog pretvarača provjerite električnu kompatibilnost s motorom i nosivost (snagu).

Riža. broj 1. Blok dijagram rada VFD sustava.

Kada pretvarač radi, izbor se vrši ovisno o karakteristikama putovnice. Prilikom odabira uzimaju se u obzir sljedeći pokazatelji:

1. Prema putovnici, snaga pretvarača i elektromotora moraju biti jednaki. Ovaj parametar vrijedi kada se koriste motori s dva para polova (2p=4), s brzinama vrtnje do 1500 o/min, s konstantnim momentom. Također se odnosi na pretvarače koji se mogu nositi s preopterećenjem od 150% (transportne trake, pokretne trake) i za pretvarače koji rade s preopterećenjem od 120% (ventilatori, centrifugalne pumpe).
2. Nazivna struja mora biti jednaka ili veća od stalne stvarne struje koju troši motor (struja opterećenja).

Važno: struja koju troši motor mora biti manja od nazivne struje pretvarača frekvencije navedene u specifikaciji.

Vrijeme ubrzanja motora pri početnoj struji od 150% iznosi 120% za pretvarače specijalizirane za pumpne jedinice, od nazivnog pretvarača obično ne bi trebalo prelaziti 60 sekundi.

1. Ulazni napon mreže mora zadovoljiti pretvarač, mora zadržati svoju funkcionalnost čak i uz bilo kakva odstupanja napona od norme.
2. Raspon regulacije frekvencije koji pretvarač može podržati mora zadovoljiti režim velike brzine motora.
3. Prisutnost diskretnih upravljačkih ulaza neophodna je za unos različitih vrsta naredbi koje programira korisnik. Analogni su također potrebni; koriste se za unos signala zadatka i za povratnu informaciju. Digitalni ulazi također su potrebni za visokofrekventne signale koji dolaze iz enkodera ili digitalnih senzora brzine i položaja.
4. Brojni izlazni signali koriste se za stvaranje složenih sklopova za sustav crpne stanice.
5. Mogućnost operativnog upravljanja u načinu rada, to mogu biti upravljački ulazi pomoću daljinskog upravljača. Ili upravljanje preko serijske komunikacijske sabirnice preko kontrolera ili računala. Možda će to biti kombinirana kontrola.
6. Izbor pretvarača ovisi o preferiranom načinu upravljanja elektromotorom. Ovisi o odvojenom vektorskom upravljanju motorom ili skalarnom upravljanju - održavanje jednog konstantnog omjera izlaznog napona i izlazne frekvencije. Za crpne jedinice tipičnija je metoda vektorske kontrole.
7. Prema preciznijim kriterijima odabira koji određuju rad motora pri ravnomjernoj brzini. Kada pretvarač radi s jednim motorom, potrebna snaga za pokretanje izračunava se po formuli:

Riža. broj 2. Formula za izračunavanje ukupne startne snage.

Potrošnja struje motora iz pretvarača pri mrežnom naponu od 220/380 V izračunava se pomoću formule:

Riža. broj 3. Proračun mehaničkih karakteristika motora.

Važno: Vodeći se zahtjevom kako odabrati pravi frekvencijski pretvarač na temelju strujnih karakteristika, pretvarač mora biti u skladu sa svim standardima i zahtjevima, ali se standardi snage mogu zanemariti.

Riža. broj 4. Tablica nejednakosti koje se moraju poštivati ​​pri odabiru pretvarača za pogon jednog frekvencijskog pretvarača s više motora.

Prednosti korištenja frekvencijskog pretvarača

Slika br. 5. Prednosti odabira frekvencijskog pretvarača

Prednosti pretvarača frekvencije uključuju nekoliko važnih kvaliteta:

1. Smanjenje startne struje na stvarnu radnu vrijednost. Uvjeti za napajanje elektromotora izravno iz mreže i napajanje iz pretvarača su različiti. U prvom slučaju, struja pokretanja povećava se najmanje sedam puta od nazivne vrijednosti struje motora. Meki start s postupnim glatkim povećanjem frekvencije mrežnog napona motora može se smanjiti na onu koju motor troši u stacionarnom načinu rada. To se postiže podešavanjem vremena ubrzanja, a ako je potrebno ubrzati inercijski teret, pretvarač može dati veću snagu od snage motora.
2. Postoje modeli pretvarača koji su maksimalno orijentirani na rad na opterećenjima s promjenjivim momentom, naime, za crpne stanice opremljene centrifugalnim crpkama. Nazivna struja pretvarača može biti više od dva koraka veća od vrijednosti motora.
3. za pokretanje crpnih jedinica osigurava uštedu energije od najmanje 30%.

Nedostaci vektorskih pretvarača frekvencije:

1. Teško je postaviti vektorski pretvarač, potrebna je konzultacija sa stručnjakom. Uzimaju se u obzir parametri elektromotora, uključujući induktivitet.
2. Tehnologija korištenja električnog pogona mora podrazumijevati 100% točnost, samo u ovom slučaju opravdan je izbor pretvarača.
3. Prilikom odabira vektorskog pretvarača ne zaboravite se prebaciti iz skalarnog načina rada.
4. Visoki zahtjevi za točnost mjernih instrumenata i strujnih senzora, što utječe na cijenu.
5. Preporučljivo je koristiti vektorski pretvarač za određeni elektromotor.

Optimalan izbor frekvencijskog pretvarača svodi se na usklađivanje njegove funkcionalnosti s tehničkim karakteristikama elektromotora. Pravilan odabir frekvencijskog pretvarača osigurat će pouzdan i dugotrajan rad vaše električne opreme.

1. ODABIR VRSTE OPTEREĆENJA

Obično se kapacitet preopterećenja navodi kao postotak nazivne struje zajedno s najvećim dopuštenim vremenom

djelovanje ovog preopterećenja dok se ne aktivira neposredna zaštita. Dakle, da biste napravili pravi izbor, morate znati prirodu preopterećenja vašeg određenog mehanizma, a posebno: koja je razina preopterećenja, koje je njihovo trajanje i koliko često se pojavljuju. Najčešće 2 vrste opterećenja:

• s konstantnim momentom opterećenja (“PM”) u radnom području brzina (transportne trake, elevatori, ekstruderi itd.). Ovu vrstu opterećenja karakteriziraju preopterećenja do 10...50%.
• s kvadratnim momentom opterećenja ("KM") u radnom rasponu brzina (pumpe, ventilatori, kompresori s krilcima). Za ovu vrstu jedinica tipična su preopterećenja ne veća od 10%. Zbog činjenice da u jedinicama s kvadratnim momentom opterećenja nema preopterećenja, na te jedinice moguće je ugraditi pretvarače niže snage.

2. ODREĐIVANJE NAZIVNE STRUJE MOTORA I NAPONA NAPAJANJA

Određivanje nazivne struje i napona vrlo je važno pitanje. Najčešći slučaj je napajanje iz trofazne industrijske mreže od 380V, ali postoje slučajevi kada je pogon dizajniran za rad iz jednofazne mreže od 220-240V. U pravilu su takvi pogoni ograničeni na raspon snaga do 3,7 kW. Postoje i opcije za visokonaponske pogone s mogućnošću upravljanja snažnijim motorima, čija se snaga već mjeri u MW, pri relativno nižim vrijednostima struje.

Potrebno je odrediti nazivnu izlaznu struju pretvarača. Mora biti jednaka ili veća od nazivne struje motora. Ako je pretvarač frekvencije projektiran za asinkroni motor koji radi mnogo godina, preporučujemo odabir pretvarača frekvencije s namjerno višom izlaznom strujom.

3. ODABIR SNAGE

Snaga je jedan od glavnih parametara električnog pogona. Prilikom odabira generatora frekvencije, prije svega, trebali biste odrediti njegovu nosivost. U skladu s raspoloživom nazivnom snagom motora odabire se varijabilni pogon predviđen za istu snagu. I takav će izbor biti ispravan pod uvjetom da se opterećenje na osovini ne mijenja dinamički, a struja značajno ne prelazi nominalnu postavljenu vrijednost, kako za dati motor tako i za uređaj za distribuciju frekvencije. Stoga bi bilo ispravnije napraviti izbor na temelju maksimalne vrijednosti struje koju troši električni motor iz pretvarača, uzimajući u obzir sposobnost preopterećenja potonjeg.

4. OKOLIŠNI UVJETI

Prisutnost prašine i vlage određuje stupanj zaštite (IP) pretvarača: IP00 / IP20 / IP21 / IP54

Ako se frekvencijski pretvarači koriste u uvjetima visoke vlažnosti i agresivnih okruženja, preporučamo korištenje lakiranih ploča.

5. ZAHTJEVI ZA EMC (elektromagnetska kompatibilnost)

Frekvencijski pretvarači mogu biti proizvedeni s ugrađenim EMC filtrom ili zahtijevaju dodatnu kupnju ovog filtra.

6. BRZO KOČENJE

Potreba je određena prisutnošću ili odsutnošću kočionog helikoptera i kočionog otpornika. Za smanjenje brzine vrtnje elektromotora na nulu koriste se tri metode:

7. MREŽNA RAZMJENA. METODA UPRAVLJANJA MOTOROM

Za zajednički rad između elektromotora i automatskog upravljačkog sustava koriste se različiti protokoli za prijenos podataka. Komunikacijski protokol koji se najviše koristi je Modbus s RS-485 sučeljem, međutim, ovisno o korištenoj opremi, pitanje korištenja jednog ili drugog protokola specificira se za svaki konkretan slučaj. Način upravljanja pretvaračem određen je vrstom i brojem ploča sučelja frekvencijskog pretvarača. Moderni pretvarači mogu raditi u načinima "vanjskog upravljanja", kada se pretvaračem upravlja vanjskim signalima, "daljinskim upravljanjem", "kombiniranim upravljanjem" i "upravljanjem serijskim sučeljem". U suvremenoj tehnologiji najčešća su dva upravljačka (set) signala: 0-10 V i 4-20 V. Sam pretvarač frekvencije je sposoban kontrolirati brzinu vrtnje. U tu svrhu u pretvarač je ugrađen PID regulator, a moguće je priključiti i povratni senzor bilo kojeg tehnološkog parametra.