Princíp činnosti frekvenčného meniča a kritériá jeho výberu pre užívateľa

Stručný popis účelu, princípu činnosti a kritérií pre výber frekvenčného meniča ako riadiaceho zariadenia pre asynchrónny elektromotor.

Indukčný motor vo veveričke dnes je to najmasívnejšie a najspoľahlivejšie zariadenie na ovládanie rôznych strojov a mechanizmov. Ale každá medaila má aj odvrátenú stranu.

Dve hlavné nevýhody indukčného motora sú nemožnosť jednoduchého regulácia otáčok rotora, veľmi veľký štartovací prúd — päť, sedemkrát nominálny. Ak sa používajú iba mechanické ovládacie zariadenia, tieto nevýhody vedú k veľkým stratám energie a rázovému mechanickému zaťaženiu. To má mimoriadne negatívny vplyv na životnosť zariadenia.

Frekvenčný menič

Výsledkom výskumu v tomto smere sa zrodila nová trieda zariadení, ktorá umožňuje riešiť tieto problémy nie mechanicky, ale elektronicky.

Frekvenčný menič s riadením šírky impulzu (PE s PWM) znižuje nábehové prúdy 4-5 krát. Poskytuje hladký štart indukčného motora a riadi pohon podľa daného pomeru napätie / frekvencia.

Frekvenčný menič poskytuje úsporu energie až 50 %. Je možné umožniť spätnú väzbu medzi susednými zariadeniami, t.j. samonastavovacie zariadenie pre danú úlohu a meniace sa prevádzkové podmienky celého systému.

Princíp činnosti frekvenčného meniča

Frekvenčný menič PWM je menič s dvojitou konverziou… Najprv sa sieťové napätie 220 alebo 380 V usmerní vstupným diódovým mostíkom, potom sa vyhladí a prefiltruje pomocou kondenzátorov.

Toto je prvá fáza transformácie. V druhom stupni z konštantného napätia pomocou riadiacich mikroobvodov a výstupného mostíka IGBT spínačesa vytvorí PWM sekvencia s určitou frekvenciou a pracovným cyklom. Na výstupe frekvenčného meniča sa vydávajú pakety obdĺžnikových impulzov, ktoré sa však v dôsledku indukčnosti statorových vinutí indukčného motora integrujú a nakoniec sa premenia na napätie blízke sínusoide.

Mechanické charakteristiky asynchrónneho elektromotora s frekvenčnou reguláciou otáčok: a — schéma zapojenia; b — charakteristiky pre zaťaženie s konštantným statickým momentom odporu; c — charakteristiky zaťaženia ventilátora; d — statické charakteristiky záťažového momentu, nepriamo úmerné uhlovej rýchlosti otáčania.

Typický obvod na zapnutie frekvenčného meniča Príklad zapojenia elektrických vedení (káblov) v obvode frekvenčného meniča

Kritériá pre výber frekvenčných meničov

Výber vlastností Každý výrobca sa snaží získať konkurenčnú výhodu na trhu. Prvým pravidlom na zvýšenie predaja je nízka cena. Preto sa výrobca snaží do svojho produktu zahrnúť len nevyhnutné funkcie. A ostatné sú ponúkané ako možnosti. Pred kúpou frekvenčného meniča sa rozhodnite, aké funkcie potrebujete. Vyplatí sa vybrať zariadenie, ktoré má väčšinu potrebných funkcií v základnej verzii.

Spôsobom ovládania

Ihneď vyraďte tie meniče, ktoré nevyhovujú z hľadiska výkonu, typu výkonu, preťaženia atď. Podľa typu manažmentu sa musíte rozhodnúť, čo si vybrať, skalárne alebo vektorové riadenie.

Väčšina moderných frekvenčných meničov implementuje vektorové riadenie, ale takéto frekvenčné meniče sú drahšie ako skalárne frekvenčné meniče.

Vektorové riadenie umožňuje presnejšie riadenie znížením statickej chyby. Skalárny režim podporuje len konštantný pomer medzi výstupným napätím a výstupnou frekvenciou, ale napríklad pre ventilátory je to úplne postačujúce.

Od svojho vzniku sa vektorové riadenie stalo mimoriadne populárnou stratégiou riadenia indukčných motorov. V súčasnosti väčšina frekvenčných meničov implementuje vektorové riadenie alebo dokonca bezsenzorové vektorové riadenie (tento trend sa vyskytuje u frekvenčných meničov, ktoré pôvodne implementovali skalárne riadenie a nemajú svorky na pripojenie snímača rýchlosti).

Základný princíp vektorového riadenia spočíva v samostatnej nezávislej regulácii magnetizačného prúdu motora a kvadratúrneho prúdu, ktorému je úmerný mechanický krútiaci moment hriadeľa. Magnetizačný prúd určuje hodnotu väzby rotora s nulovým tokom a udržiava sa konštantný.

Keď sa rýchlosť stabilizuje, kvadratúrna požadovaná hodnota prúdu sa generuje pomocou samostatného PI regulátora, ktorého vstupom je nesúlad medzi požadovanými a nameranými otáčkami motora. Kvadratúrny prúd je teda vždy nastavený na minimálnu úroveň, aby sa zabezpečil dostatočný mechanický krútiaci moment na udržanie nastavenej rýchlosti. Preto má vektorové riadenie vysokú energetickú účinnosť.

Cez moc

Ak je výkon zariadenia približne rovnaký, vyberte meniče od rovnakej spoločnosti s kapacitou podľa výkonu maximálneho zaťaženia. Tým sa zabezpečí zameniteľnosť a zjednoduší sa údržba zariadení. Odporúča sa, aby sa servisné stredisko vybraného frekvenčného meniča nachádzalo vo vašom meste.

Cez sieťové napätie

Vždy vyberajte menič s čo najširším rozsahom napätia, a to dole aj hore. Faktom je, že pre lokálne siete môže samotné slovo štandard vyvolať iba smiech cez slzy. Ak nízke napätie s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobí zastavenie frekvenčného meniča, potom môže zvýšené napätie spôsobiť výbuch sieťových elektrolytických kondenzátorov a zlyhanie vstupu zariadenia.

Podľa rozsahu nastavenia frekvencie

Horná hranica pre reguláciu frekvencie je dôležitá pri použití motorov s vysokými menovitými prevádzkovými frekvenciami, ako sú brúsky (1000 Hz alebo viac).Uistite sa, že frekvenčný rozsah vyhovuje vašim potrebám. Spodná hranica definuje rozsah riadenia rýchlosti pohonu. Štandard je 1:10. Ak potrebujete širší rozsah, zvoľte len vektorové riadenie, parametre pohonu si vyžiadajte od výrobcu. Ani deklarovaná hranica 0 Hz nezaručuje stabilnú prevádzku pohonu.

Podľa počtu riadiacich vstupov

Diskrétne vstupy sú potrebné na zadávanie riadiacich príkazov (štart, zastavenie, spätný chod, zastavenie atď.). Analógové vstupy sú potrebné pre signály spätnej väzby (nastavenie a nastavenie pohonu počas prevádzky). Digitálne vstupy sú potrebné na vstup vysokofrekvenčných signálov z digitálnych snímačov rýchlosti a polohy (kódovačov). Počet vstupov nemôže byť nikdy príliš veľký, ale čím viac vstupov, tým je systém zložitejší a drahší.

Podľa počtu výstupných signálov

Diskrétne výstupy slúžia na výstup signálov pre rôzne udalosti (alarm, prehriatie, vstupné napätie nad alebo pod úrovňou, chybový signál atď.). Analógové výstupy sa používajú na zostavenie komplexných systémov spätnej väzby. Odporúčania pre výber sú podobné ako v predchádzajúcom odseku.

Riadiaca zbernica

Zariadenie, ktorým budete frekvenčný menič ovládať, musí mať rovnakú zbernicu a počet vstupov/výstupov ako zvolený frekvenčný menič. Nechajte priestor pre vstupy a výstupy pre budúce aktualizácie.

V záruke

Záručná doba vám nepriamo umožňuje vyhodnotiť spoľahlivosť frekvenčného meniča. Prirodzene, mali by ste si vybrať frekvenčný menič s dlhodobým plánom.Niektorí výrobcovia špecificky poskytujú prípady poškodenia, na ktoré sa nevzťahuje záruka. Vždy si pozorne prečítajte dokumentáciu a vyhľadajte online recenzie modelov zariadení a výrobcov. To vám pomôže urobiť správnu voľbu. Nešetrite peniazmi za kvalitné služby a školenia personálu.

Frekvenčný menič na stojane

Kapacita preťaženia

Ako prvé priblíženie by mal byť výkon frekvenčného meniča zvolený o 10-15% vyšší ako výkon motora. Prúd meniča by mal byť vyšší ako menovitý prúd motora a mierne vyšší ako prúd možných preťažení.

V popise konkrétneho mechanizmu sú zvyčajne uvedené preťažené prúdy a trvanie ich toku. Prečítajte si dokumentáciu! To vás bude baviť a možno predídete poškodeniu zariadenia v budúcnosti. Ak sa pohon vyznačuje aj nárazovým (špičkovým) zaťažením (zaťaženie 2-3 sekundy), potom je potrebné zvoliť menič pre špičkový prúd. Vezmite si znova 10% maržu.
Pozri tiež na túto tému: Frekvenčné meniče VLT AQUA Drive pre čerpacie jednotky