Σε διάφορες καταστάσεις, μπορεί να είναι απαραίτητο να μετατραπεί η συχνότητα του αρχικού ρεύματος σε ρεύμα με ρυθμιζόμενη τάση συχνότητας. Αυτό απαιτείται, για παράδειγμα, κατά τη λειτουργία ασύγχρονων κινητήρων για αλλαγή της ταχύτητας περιστροφής τους. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει τον σκοπό και την αρχή λειτουργίας του μετατροπέα συχνότητας.
Περιεχόμενο
Τι είναι ο μετατροπέας συχνότητας
Ο μετατροπέας συχνότητας (FC) είναι μια ηλεκτρική συσκευή που μετατρέπει και ρυθμίζει ομαλά μονοφασικό ή τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα με συχνότητα 50 Hz σε παρόμοιο τύπο ρεύματος με συχνότητα από 1 έως 800 Hz. Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται ευρέως για τον έλεγχο της λειτουργίας διαφόρων ασύγχρονων ηλεκτρικών μηχανών, για παράδειγμα, για την αλλαγή της συχνότητας περιστροφής τους. Υπάρχουν επίσης συσκευές για χρήση σε βιομηχανικά δίκτυα υψηλής τάσης.
Οι απλοί μετατροπείς ρυθμίζουν τη συχνότητα και την τάση σύμφωνα με το χαρακτηριστικό V/f, οι σύνθετες συσκευές χρησιμοποιούν διανυσματικό έλεγχο.
Ο μετατροπέας συχνότητας είναι μια τεχνικά πολύπλοκη συσκευή και αποτελείται όχι μόνο από έναν μετατροπέα συχνότητας, αλλά έχει επίσης προστασία από υπερένταση, υπέρταση και βραχυκύκλωμα. Επίσης, τέτοιος εξοπλισμός μπορεί να διαθέτει τσοκ για τη βελτίωση της κυματομορφής και φίλτρα για τη μείωση των διαφόρων ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών. Υπάρχουν ηλεκτρονικοί μετατροπείς, καθώς και συσκευές ηλεκτρικών μηχανημάτων.
Η αρχή λειτουργίας του μετατροπέα συχνότητας
Ένας ηλεκτρονικός μετατροπέας αποτελείται από πολλά κύρια εξαρτήματα: έναν ανορθωτή, ένα φίλτρο, έναν μικροεπεξεργαστή και έναν μετατροπέα.
Ανορθωτής έχει ένα σωρό διόδους ή θυρίστορ που διορθώνουν το αρχικό ρεύμα στην είσοδο του μετατροπέα. Οι μετατροπείς διόδου χαρακτηρίζονται από πλήρη απουσία κυματισμών, είναι φθηνές, αλλά ταυτόχρονα αξιόπιστες συσκευές. Οι μετατροπείς που βασίζονται σε θυρίστορ δημιουργούν τη δυνατότητα ροής ρεύματος και προς τις δύο κατευθύνσεις και επιτρέπουν την επιστροφή ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο όταν ο κινητήρας φρενάρει.
Φίλτρο χρησιμοποιείται σε συσκευές θυρίστορ για τη μείωση ή την εξάλειψη των κυματισμών τάσης. Η εξομάλυνση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας χωρητικά ή επαγωγικά-χωρητικά φίλτρα.
Μικροεπεξεργαστής – είναι ένας σύνδεσμος ελέγχου και ανάλυσης του μετατροπέα. Λαμβάνει και επεξεργάζεται σήματα από αισθητήρες, γεγονός που σας επιτρέπει να προσαρμόσετε το σήμα εξόδου από τον μετατροπέα συχνότητας με έναν ενσωματωμένο ελεγκτή PID.Επίσης, αυτό το στοιχείο συστήματος καταγράφει και αποθηκεύει δεδομένα συμβάντων, καταγράφει και προστατεύει τη συσκευή από υπερφορτώσεις, βραχυκυκλώματα, αναλύει τον τρόπο λειτουργίας και απενεργοποιεί τη συσκευή σε περίπτωση έκτακτης λειτουργίας.
αντιστροφέας Η τάση και το ρεύμα χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των ηλεκτρικών μηχανών, δηλαδή για τον ομαλό έλεγχο της συχνότητας του ρεύματος. Μια τέτοια συσκευή παράγει μια έξοδο "καθαρού ημιτονοειδούς", η οποία της επιτρέπει να χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες.
Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτρονικού μετατροπέα συχνότητας (inverter) συνίσταται στα ακόλουθα στάδια εργασίας:
- Το ημιτονοειδές εναλλασσόμενο μονοφασικό ή τριφασικό ρεύμα εισόδου διορθώνεται με γέφυρα διόδου ή θυρίστορ.
- Με τη βοήθεια ειδικών φίλτρων (πυκνωτών), το σήμα φιλτράρεται για τη μείωση ή την εξάλειψη των κυματισμών τάσης.
- Η τάση μετατρέπεται σε τριφασικό κύμα με ορισμένες παραμέτρους χρησιμοποιώντας ένα μικροκύκλωμα και μια γέφυρα τρανζίστορ.
- Στην έξοδο του μετατροπέα, οι ορθογώνιοι παλμοί μετατρέπονται σε ημιτονοειδή τάση με καθορισμένες παραμέτρους.
Τύποι μετατροπέων συχνότητας
Υπάρχουν διάφοροι τύποι μετατροπέων συχνότητας, οι οποίοι είναι σήμερα οι πιο συνηθισμένοι για παραγωγή και χρήση:
Μετατροπείς ηλεκτρομηχανής (ηλεκτροεπαγωγής): χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου είναι αδύνατη ή ακατάλληλη η χρήση ηλεκτρονικών FC. Δομικά, τέτοιες συσκευές είναι ασύγχρονοι κινητήρες με ρότορα φάσης, οι οποίοι λειτουργούν στη λειτουργία γεννήτριας-μετατροπέα.
Αυτές οι συσκευές είναι βαθμωτοί ελεγχόμενοι μετατροπείς. Στην έξοδο αυτής της συσκευής, δημιουργείται μια τάση δεδομένου πλάτους και συχνότητας για τη διατήρηση μιας ορισμένης μαγνητικής ροής στις περιελίξεις του στάτη.Χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις που δεν είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η ταχύτητα του ρότορα ανάλογα με το φορτίο (αντλίες, ανεμιστήρες και άλλος εξοπλισμός).
Ηλεκτρονικοί μετατροπείς: χρησιμοποιείται ευρέως σε όλες τις συνθήκες εργασίας για διάφορους εξοπλισμούς. Τέτοιες συσκευές είναι διανυσματικές, υπολογίζουν αυτόματα την αλληλεπίδραση των μαγνητικών πεδίων του στάτορα και του ρότορα και παρέχουν μια σταθερή τιμή της ταχύτητας του ρότορα ανεξάρτητα από το φορτίο.
- Κυκλομετατροπείς;
- Κυκλομετατροπείς;
- Μετατροπέας με ενδιάμεση σύνδεση DC:
- Μετατροπέας συχνότητας της πηγής ρεύματος.
- Μετατροπέας συχνότητας της πηγής τάσης (με διαμόρφωση πλάτους ή πλάτους παλμού).
Ανάλογα με το πεδίο εφαρμογής, ο εξοπλισμός μπορεί να είναι:
- για εξοπλισμό με ισχύ έως 315 kW.
- διανυσματικοί μετατροπείς για ισχύ έως 500 kW.
- Αντιεκρηκτικές συσκευές για χρήση σε εκρηκτικά και σκονισμένα περιβάλλοντα.
- μετατροπείς συχνότητας τοποθετημένοι σε ηλεκτρικούς κινητήρες.
Κάθε τύπος μετατροπέα συχνότητας έχει ορισμένα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και μπορεί να εφαρμοστεί σε διαφορετικό εξοπλισμό και φορτία, καθώς και σε συνθήκες εργασίας.
Ο μετατροπέας συχνότητας μπορεί να ελεγχθεί χειροκίνητα ή εξωτερικά. Ο χειροκίνητος έλεγχος πραγματοποιείται από τον πίνακα ελέγχου του μετατροπέα, ο οποίος μπορεί να ρυθμίσει την ταχύτητα ή να σταματήσει τη λειτουργία. Ο εξωτερικός έλεγχος πραγματοποιείται με τη χρήση συστημάτων αυτόματου ελέγχου (APCS), τα οποία μπορούν να ελέγξουν όλες τις παραμέτρους της συσκευής και να σας επιτρέψουν να αλλάξετε το σχήμα ή τον τρόπο λειτουργίας (μέσω FC ή bypass).Επίσης, ο εξωτερικός έλεγχος σας επιτρέπει να προγραμματίσετε τη λειτουργία του μετατροπέα ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας, το φορτίο, το χρόνο, που σας επιτρέπει να εργάζεστε σε αυτόματη λειτουργία.
Γιατί μπορεί ένας ηλεκτροκινητήρας να χρειάζεται μετατροπέα συχνότητας;
Η χρήση μετατροπέων συχνότητας καθιστά δυνατή τη μείωση του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας, του κόστους απόσβεσης κινητήρων και εξοπλισμού. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για φθηνούς κινητήρες σκίουρου-κλουβιού, γεγονός που μειώνει το κόστος παραγωγής.
Πολλοί ηλεκτροκινητήρες λειτουργούν σε συνθήκες συχνής αλλαγής των τρόπων λειτουργίας (συχνές εκκινήσεις και στάσεις, αλλαγή φορτίου). Οι μετατροπείς συχνότητας σάς επιτρέπουν να εκκινήσετε ομαλά τον κινητήρα και να μειώσετε τη μέγιστη ροπή εκκίνησης και θέρμανση του εξοπλισμού. Αυτό είναι σημαντικό, για παράδειγμα, στις ανυψωτικές μηχανές και σας επιτρέπει να μειώσετε τον αρνητικό αντίκτυπο των ξαφνικών εκκινήσεων, καθώς και να εξαλείψετε την αιώρηση του φορτίου και τα τραντάγματα όταν σταματάτε.
Με τη βοήθεια του μετατροπέα, μπορείτε να ρυθμίσετε ομαλά τη λειτουργία των ανεμιστήρες, τις αντλίες και σας επιτρέπει να αυτοματοποιήσετε τις τεχνολογικές διαδικασίες (που χρησιμοποιούνται σε λεβητοστάσια, εξόρυξη, στους τομείς πετρελαίου και διύλισης πετρελαίου, σε υδραυλικά έργα και άλλες επιχειρήσεις).
Η χρήση μετατροπέων συχνότητας σε μεταφορείς, μεταφορείς, ανελκυστήρες σάς επιτρέπει να αυξήσετε τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων τους, καθώς μειώνει τα χτυπήματα, τους κραδασμούς και άλλους αρνητικούς παράγοντες κατά την εκκίνηση και τη διακοπή του εξοπλισμού. Μπορούν να αυξάνουν και να μειώνουν ομαλά τις στροφές του κινητήρα, να εκτελούν αντίστροφη κίνηση, η οποία είναι σημαντική για έναν μεγάλο αριθμό βιομηχανικού εξοπλισμού υψηλής ακρίβειας.
Πλεονεκτήματα των μετατροπέων συχνότητας:
- Μείωση του ενεργειακού κόστους: με μείωση των ρευμάτων εκκίνησης και προσαρμογή της ισχύος του κινητήρα με βάση το φορτίο.
- Αύξηση της αξιοπιστίας και της ανθεκτικότητας του εξοπλισμού: σας επιτρέπει να παρατείνετε τη διάρκεια ζωής και να αυξήσετε την περίοδο από τη μία τεχνική υπηρεσία στην άλλη.
- Σας επιτρέπει να εφαρμόζετε εξωτερικό έλεγχο και διαχείριση εξοπλισμού από απομακρυσμένες συσκευές υπολογιστών και τη δυνατότητα ενσωμάτωσης σε συστήματα αυτοματισμού.
- Οι μετατροπείς συχνότητας μπορούν να λειτουργήσουν με οποιαδήποτε ισχύ φορτίου (από ένα κιλοβάτ έως δεκάδες μεγαβάτ).
- Η παρουσία ειδικών εξαρτημάτων στη σύνθεση των μετατροπέων συχνότητας σάς επιτρέπει να προστατεύσετε από υπερφόρτωση, αστοχία φάσης και βραχυκύκλωμα, καθώς και να εξασφαλίσετε ασφαλή λειτουργία και απενεργοποίηση του εξοπλισμού σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.
Φυσικά, κοιτάζοντας μια τέτοια λίστα πλεονεκτημάτων, θα μπορούσε κανείς να αναρωτηθεί γιατί να μην τα χρησιμοποιήσετε για όλους τους κινητήρες της επιχείρησης; Η απάντηση εδώ είναι προφανής, δυστυχώς, αλλά αυτό είναι το υψηλό κόστος του chastotnikov, η εγκατάσταση και η προσαρμογή τους. Δεν μπορεί κάθε επιχείρηση να αντέξει αυτά τα έξοδα.
Παρόμοια άρθρα:
