Dažnio keitiklis yra technologija, kurią reikia įvaldyti atliekant elektros darbus. Dažnio keitiklio naudojimas varikliui valdyti yra įprastas elektrinio valdymo metodas; kai kuriems taip pat reikia mokėti juos naudoti.
1.Visų pirma, kodėl varikliui valdyti naudoti dažnio keitiklį?
Variklis yra indukcinė apkrova, kuri trukdo keisti srovę ir paleidžiant sukels didelį srovės pokytį.
Inverteris yra elektros energijos valdymo įtaisas, kuris naudoja galios puslaidininkinių įtaisų įjungimo-išjungimo funkciją, kad pramoninio dažnio maitinimo šaltinį paverstų kitu dažniu. Jį daugiausia sudaro dvi grandinės, viena yra pagrindinė grandinė (lygintuvo modulis, elektrolitinis kondensatorius ir keitiklio modulis), o kita yra valdymo grandinė (perjungimo maitinimo plokštė, valdymo plokštė).
Siekiant sumažinti variklio, ypač didesnio galingumo variklio, paleidimo srovę, kuo didesnė galia, tuo didesnė paleidimo srovė. Per didelė paleidimo srovė padidins elektros tiekimo ir paskirstymo tinklo naštą. Dažnio keitiklis gali išspręsti šią paleidimo problemą ir leisti varikliui užvesti sklandžiai nesukeliant per didelės paleidimo srovės.
Kita dažnio keitiklio naudojimo funkcija yra reguliuoti variklio greitį. Daugeliu atvejų būtina reguliuoti variklio greitį, kad būtų užtikrintas geresnis gamybos efektyvumas, o dažnio keitiklio greičio reguliavimas visada buvo didžiausias jo akcentas. Dažnio keitiklis valdo variklio greitį keisdamas maitinimo dažnį.
2. Kokie yra keitiklio valdymo metodai?
Penki dažniausiai naudojami keitiklio valdymo variklių metodai yra šie:
A. Sinusoidinio impulso pločio moduliavimo (SPWM) valdymo metodas
Jo charakteristikos yra paprasta valdymo grandinės struktūra, maža kaina, geras mechaninis kietumas ir gali atitikti sklandaus greičio reguliavimo reikalavimus bendrajai transmisijai. Jis buvo plačiai naudojamas įvairiose pramonės srityse.
Tačiau esant žemiems dažniams dėl žemos išėjimo įtampos sukimo momentą labai veikia statoriaus varžos įtampos kritimas, dėl to sumažėja didžiausias išėjimo sukimo momentas.
Be to, jo mechaninės charakteristikos nėra tokios stiprios kaip nuolatinės srovės variklių, o dinaminis sukimo momento pajėgumas ir statinio greičio reguliavimo charakteristikos nėra patenkinamos. Be to, sistemos našumas nėra didelis, valdymo kreivė keičiasi su apkrova, sukimo momento atsakas yra lėtas, variklio sukimo momento panaudojimo greitis nėra didelis, o našumas mažėja esant mažam greičiui dėl statoriaus pasipriešinimo ir keitiklio negyvos. zonos efektas, o stabilumas pablogėja. Todėl žmonės studijavo vektorinio valdymo kintamo dažnio greičio reguliavimą.
B. Įtampos erdvės vektoriaus (SVPWM) valdymo metodas
Jis pagrįstas bendru trifazės bangos formos generavimo efektu, siekiant priartėti prie idealios variklio oro tarpo apskrito besisukančio magnetinio lauko trajektorijos, vienu metu generuoti trifazės moduliacijos bangos formą ir valdyti ją taip. įbrėžto daugiakampio, artimo apskritimui.
Po praktinio naudojimo jis buvo patobulintas, tai yra, įvedamas dažnio kompensavimas, siekiant pašalinti greičio valdymo klaidą; srauto amplitudės įvertinimas per grįžtamąjį ryšį, kad būtų pašalinta statoriaus varžos įtaka esant mažam greičiui; išėjimo įtampos ir srovės kilpos uždarymas, siekiant pagerinti dinaminį tikslumą ir stabilumą. Tačiau yra daug valdymo grandinių jungčių, o sukimo momento reguliavimas neįvestas, todėl sistemos veikimas iš esmės nepagerėjo.
C. Vektorinio valdymo (VC) metodas
Esmė yra padaryti kintamosios srovės variklį lygiaverčiu nuolatinės srovės varikliui ir nepriklausomai valdyti greitį ir magnetinį lauką. Reguliuojant rotoriaus srautą, statoriaus srovė išskaidoma, kad būtų gaunami sukimo momento ir magnetinio lauko komponentai, o koordinačių transformacija naudojama ortogoniniam arba atsietam valdymui pasiekti. Vektorinio valdymo metodo įdiegimas turi epochinę reikšmę. Tačiau praktikoje, kadangi rotoriaus srautą sunku tiksliai stebėti, sistemos charakteristikas labai veikia variklio parametrai, o vektoriaus sukimosi transformacija, naudojama lygiaverčiame nuolatinės srovės variklio valdymo procese, yra gana sudėtinga, todėl ją sunku atlikti. kontrolės efektą, kad būtų pasiektas idealus analizės rezultatas.
D. Tiesioginio sukimo momento valdymo (DTC) metodas
1985 m. Vokietijos Rūro universiteto profesorius DePenbrockas pirmą kartą pasiūlė tiesioginio sukimo momento valdymo dažnio konvertavimo technologiją. Ši technologija iš esmės išsprendė aukščiau paminėto vektorinio valdymo trūkumus ir buvo sparčiai plėtojama pasitelkiant naujas valdymo idėjas, glaustą ir aiškią sistemos struktūrą bei puikų dinaminį ir statinį veikimą.
Šiuo metu ši technologija sėkmingai pritaikyta didelės galios kintamosios srovės perdavimo traukai elektrinių lokomotyvų. Tiesioginis sukimo momento valdymas tiesiogiai analizuoja kintamosios srovės variklių matematinį modelį statoriaus koordinačių sistemoje ir valdo variklio magnetinį srautą bei sukimo momentą. Nereikia prilyginti kintamosios srovės variklių su nuolatinės srovės varikliais, taip pašalinant daugybę sudėtingų skaičiavimų vektoriaus sukimosi transformacijoje; nereikia imituoti nuolatinės srovės variklių valdymo, taip pat nereikia supaprastinti kintamosios srovės variklių matematinio modelio atjungimui.
E. Matricos AC-AC valdymo metodas
VVVF dažnio keitimas, vektorinio valdymo dažnio keitimas ir tiesioginis sukimo momento valdymo dažnio keitimas yra visų tipų AC-DC-AC dažnio keitimas. Jų bendri trūkumai yra mažas įėjimo galios koeficientas, didelė harmoninė srovė, didelis energijos kaupimo kondensatorius, reikalingas nuolatinės srovės grandinei, o regeneracinė energija negali būti grąžinama į elektros tinklą, tai yra, ji negali veikti keturiuose kvadrantuose.
Dėl šios priežasties atsirado matricos AC-AC dažnio konvertavimas. Kadangi matricos kintamosios srovės ir kintamosios srovės dažnio konvertavimas pašalina tarpinę nuolatinės srovės grandį, tai pašalina didelį ir brangų elektrolitinį kondensatorių. Jis gali pasiekti 1 galios koeficientą, sinusoidinę įėjimo srovę ir gali veikti keturiuose kvadrantuose, o sistema turi didelį galios tankį. Nors ši technologija dar nėra subrendusi, ji vis dar pritraukia daugybę mokslininkų atlikti nuodugnius tyrimus. Jo esmė yra ne netiesiogiai valdyti srovę, magnetinį srautą ir kitus dydžius, o tiesiogiai naudoti sukimo momentą kaip kontroliuojamą dydį tam pasiekti.
3.Kaip dažnio keitiklis valdo variklį? Kaip abu laidai sujungti?
Inverterio, skirto varikliui valdyti, laidai yra gana paprasti, panašūs į kontaktoriaus laidus, trys pagrindinės maitinimo linijos įeina ir išeina į variklį, tačiau nustatymai yra sudėtingesni, o keitiklio valdymo būdai taip pat yra skirtinga.
Visų pirma, keitiklio gnybtams, nors yra daug prekių ženklų ir skirtingų laidų prijungimo būdų, daugumos keitiklių laidų gnybtai mažai skiriasi. Paprastai skirstomi į priekinės ir atbulinės eigos jungiklių įvestis, naudojami variklio paleidimui į priekį ir atgal valdyti. Grįžtamojo ryšio gnybtai naudojami variklio veikimo būsenai pateikti,įskaitant veikimo dažnį, greitį, gedimo būseną ir kt.
Greičio nustatymo valdymui kai kurie dažnio keitikliai naudoja potenciometrus, o kai kurie – tiesiogiai mygtukus, kurie visi valdomi per fizinius laidus. Kitas būdas yra naudoti ryšių tinklą. Daugelis dažnio keitiklių dabar palaiko ryšio valdymą. Ryšio linija galima valdyti variklio paleidimą ir sustabdymą, sukimąsi pirmyn ir atgal, greičio reguliavimą ir kt. Tuo pačiu metu grįžtamojo ryšio informacija taip pat perduodama bendraujant.
4.Kas atsitinka su variklio išėjimo momentu, kai pasikeičia jo sukimosi greitis (dažnis)?
Pradinis sukimo momentas ir didžiausias sukimo momentas, kai varomas dažnio keitiklis, yra mažesni nei varomų tiesiogiai iš maitinimo šaltinio.
Variklis turi didelį paleidimo ir pagreičio poveikį, kai maitinamas iš maitinimo šaltinio, tačiau šis poveikis yra silpnesnis, kai maitinamas dažnio keitikliu. Tiesioginis paleidimas nuo maitinimo šaltinio generuos didelę paleidimo srovę. Kai naudojamas dažnio keitiklis, dažnio keitiklio išėjimo įtampa ir dažnis palaipsniui pridedami prie variklio, todėl variklio paleidimo srovė ir smūgis yra mažesni. Paprastai variklio sukuriamas sukimo momentas mažėja, kai dažnis mažėja (greičiai mažėja). Tikrieji sumažinimo duomenys bus paaiškinti kai kuriuose dažnio keitiklių vadovuose.
Įprastas variklis yra suprojektuotas ir pagamintas 50 Hz įtampai, o jo vardinis sukimo momentas taip pat pateikiamas šiame įtampos diapazone. Todėl greičio reguliavimas žemiau vardinio dažnio vadinamas pastovaus sukimo momento greičio reguliavimu. (T = Te, P < = Pe)
Kai dažnio keitiklio išėjimo dažnis yra didesnis nei 50 Hz, variklio sukuriamas sukimo momentas mažėja tiesiniu ryšiu, atvirkščiai proporcingai dažniui.
Kai variklis veikia didesniu nei 50 Hz dažniu, reikia atsižvelgti į variklio apkrovos dydį, kad būtų išvengta nepakankamo variklio išėjimo sukimo momento.
Pavyzdžiui, variklio sukuriamas 100 Hz sukimo momentas sumažinamas iki maždaug 1/2 sukimo momento, sukuriamo esant 50 Hz.
Todėl greičio reguliavimas virš vardinio dažnio vadinamas pastovios galios greičio reguliavimu. (P=Ue*Ie).
5.Dažnio keitiklio taikymas virš 50Hz
Konkrečiam varikliui jo vardinė įtampa ir vardinė srovė yra pastovios.
Pavyzdžiui, jei vardinės keitiklio ir variklio vertės yra: 15kW/380V/30A, variklis gali veikti virš 50Hz.
Kai greitis yra 50 Hz, keitiklio išėjimo įtampa yra 380 V, o srovė - 30 A. Šiuo metu, padidinus išėjimo dažnį iki 60Hz, maksimali keitiklio išėjimo įtampa ir srovė gali būti tik 380V/30A. Akivaizdu, kad išėjimo galia išlieka nepakitusi, todėl tai vadiname pastovios galios greičio reguliavimu.
Koks yra sukimo momentas šiuo metu?
Kadangi P = wT(w; kampinis greitis, T: sukimo momentas), kadangi P nesikeičia, o w didėja, sukimo momentas atitinkamai sumažės.
Taip pat galime pažvelgti kitu kampu:
Variklio statoriaus įtampa U=E+I*R (I – srovė, R – elektroninė varža, o E – indukuotas potencialas).
Matyti, kad kai U ir aš nesikeičia, nesikeičia ir E.
Ir E=k*f*X (k: pastovus; f: dažnis; X: magnetinis srautas), todėl f pasikeitus nuo 50–>60Hz, X atitinkamai sumažės.
Varikliui T=K*I*X (K: pastovus; I: srovė; X: magnetinis srautas), todėl sukimo momentas T sumažės mažėjant magnetiniam srautui X.
Tuo pačiu metu, kai jis mažesnis nei 50Hz, kadangi I*R yra labai mažas, kai U/f=E/f nesikeičia, magnetinis srautas (X) yra pastovus. Sukimo momentas T yra proporcingas srovei. Štai kodėl jo perkrovos (sukimo momento) galiai apibūdinti dažniausiai naudojama keitiklio viršsrovė, kuri vadinama pastovaus sukimo momento greičio reguliavimu (vardinė srovė nesikeičia –>maksimalus sukimo momentas nesikeičia).
Išvada: Kai keitiklio išėjimo dažnis padidėja nuo 50 Hz, variklio išėjimo sukimo momentas sumažės.
6. Kiti veiksniai, susiję su išėjimo sukimo momentu
Šilumos generavimo ir šilumos išsklaidymo pajėgumas lemia keitiklio išėjimo srovės galingumą, taip paveikdamas keitiklio išėjimo sukimo momento galią.
1. Nešiklio dažnis: ant keitiklio pažymėta vardinė srovė paprastai yra ta vertė, kuri gali užtikrinti nepertraukiamą išėjimą esant aukščiausiam nešiklio dažniui ir aukščiausiai aplinkos temperatūrai. Nešlio dažnio sumažinimas neturės įtakos variklio srovei. Tačiau komponentų šilumos gamyba sumažės.
2. Aplinkos temperatūra: kaip ir keitiklio apsaugos srovės vertė nebus padidinta, kai nustatoma, kad aplinkos temperatūra yra santykinai žema.
3. Aukštis virš jūros lygio: Padidėjęs aukštis turi įtakos šilumos sklaidai ir izoliacijos našumui. Paprastai žemiau 1000 m jo galima nepaisyti, o pajėgumą galima sumažinti 5 % kas 1000 metrų aukščiau.
7. Koks yra tinkamas dažnio keitiklio dažnis varikliui valdyti?
Aukščiau pateiktoje santraukoje sužinojome, kodėl keitiklis naudojamas varikliui valdyti, taip pat supratome, kaip keitiklis valdo variklį. Inverteris valdo variklį, kurį galima apibendrinti taip:
Pirma, keitiklis kontroliuoja variklio paleidimo įtampą ir dažnį, kad būtų pasiektas sklandus paleidimas ir sklandus sustabdymas;
Antra, keitiklis naudojamas variklio greičiui reguliuoti, o variklio greitis reguliuojamas keičiant dažnį.
Anhui Mingteng nuolatinio magneto variklisgaminius valdo keitiklis. 25–120% apkrovos diapazone jie turi didesnį efektyvumą ir platesnį veikimo diapazoną nei tų pačių specifikacijų asinchroniniai varikliai ir turi didelį energijos taupymo poveikį.
Mūsų profesionalūs technikai parinks tinkamesnį keitiklį, atsižvelgdami į konkrečias darbo sąlygas ir faktinius klientų poreikius, kad būtų galima geriau valdyti variklį ir maksimaliai padidinti variklio našumą. Be to, mūsų techninio aptarnavimo skyrius gali nuotoliniu būdu padėti klientams įdiegti ir derinti keitiklį bei atlikti visapusišką stebėjimą ir aptarnavimą prieš ir po pardavimo.
Autorių teisės: šis straipsnis yra „WeChat“ viešo numerio „Techninis mokymas“, originali nuoroda https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA.
Šis straipsnis neatspindi mūsų įmonės požiūrio. Jei turite skirtingų nuomonių ar požiūrių, pataisykite mus!
Paskelbimo laikas: 2024-09-09