VFD-kontroll gör det möjligt att använda en speciell omvandlare för att flexibelt ändra elmotorns driftlägen: start, stopp, accelerera, bromsa, ändra rotationshastigheten.
Ändring av matningsspänningens frekvens leder till en förändring av statorns magnetfälts vinkelhastighet. När frekvensen minskar minskar motorvarvtalet och slirningen ökar.
Principen för driften av drivfrekvensomformaren
Den största nackdelen med asynkronmotorer är komplexiteten hos hastighetskontroll på traditionella sätt: genom att ändra matningsspänningen och införa ytterligare motstånd i lindningskretsen. Mer perfekt är elmotorns frekvensdrift. Tills nyligen var omvandlare dyra, men tillkomsten av IGBT-transistorer och mikroprocessorkontrollsystem gjorde det möjligt för utländska tillverkare att skapa prisvärda enheter. Mestperfekta nu är statiska frekvensomvandlare.
Vinkelhastigheten för statorns magnetfält ω0 ändras i proportion till frekvensen ƒ1enligt formeln:
ω0=2π׃1/p, där p är antalet polpar.
Metoden ger smidig hastighetskontroll. I detta fall ökar inte motorns glidhastighet.
För att få hög energiprestanda hos motorn - effektivitet, effektfaktor och överbelastningskapacitet, tillsammans med frekvensen, ändra matningsspänningen enligt vissa beroenden:
- konstant belastningsmoment – U1/ ƒ1=const;
- fläktkaraktär för laddningsmoment - U1/ ƒ12=const;
- Belastningsmoment omvänt proportionell mot hastighet - U1/√ ƒ1=konstant.
Dessa funktioner implementeras med en omvandlare som samtidigt ändrar frekvensen och spänningen på motorns stator. El sparas tack vare reglering med hjälp av den nödvändiga tekniska parametern: pumptryck, fläktprestanda, maskinens matningshastighet, etc. I detta fall ändras parametrarna smidigt.
Metoder för frekvensstyrning av asynkrona och synkrona elmotorer
I en frekvensstyrd frekvensomriktare baserad på asynkronmotorer med en squirrel-cage-rotor används två styrmetoder - skalär och vektor. I det första fallet ändras de samtidigtamplitud och frekvens för matningsspänningen.
Detta är nödvändigt för att bibehålla motorns prestanda, oftast ett konstant förhållande mellan dess maximala vridmoment och motståndsmomentet på axeln. Som ett resultat förblir effektiviteten och effektfaktorn oförändrade över hela rotationsintervallet.
Vektorreglering består i den samtidiga förändringen av amplituden och fasen för strömmen på statorn.
Frekvensdriften hos motorn av synkrontyp fungerar endast vid små belastningar, vars tillväxt över de tillåtna värdena kan bryta synkronismen.
Frekvensdriftens fördelar
Frekvenskontroll har en rad fördelar jämfört med andra metoder.
- Automatisering av motorn och produktionsprocesser.
- Mjukstart som eliminerar typiska fel som uppstår under motoracceleration. Förbättra tillförlitligheten hos frekvensomformaren och utrustningen genom att minska överbelastningar.
- Förbättra den totala drivekonomin och prestandan.
- Skapande av en konstant hastighet på elmotorn oavsett belastningens karaktär, vilket är viktigt under transienter. Användningen av återkoppling gör det möjligt att upprätthålla ett konstant motorvarvtal under olika störande påverkan, särskilt under varierande belastningar.
- Omvandlare integreras enkelt i befintliga tekniska system utan betydande förändringar och stopp av tekniska processer. Effektområdet är stort, men med deras ökningpriserna stiger avsevärt.
- Förmågan att överge variatorer, växellådor, gasreglage och annan kontrollutrustning eller utöka användningsområdet. Detta resulterar i betydande energibesparingar.
- Eliminering av de skadliga effekterna av transienter på processutrustning, såsom vattenslag eller ökat vätsketryck i rörledningar samtidigt som förbrukningen minskar på natten.
Flaws
Som alla växelriktare är chastotniki källor till störningar. De måste installera filter.
Kostnaden för varumärken är hög. Den ökar avsevärt med en ökning av kraften hos enheterna.
Frekvensjustering för transport av vätskor
I anläggningar där vatten och andra vätskor pumpas sker flödesreglering mestadels med hjälp av slussventiler och ventiler. För närvarande är en lovande riktning användningen av en frekvensomvandlare av en pump eller en fläkt som sätter deras blad i rörelse.
Användningen av en frekvensomformare som ett alternativ till gasspjällsventilen ger en energibesparande effekt på upp till 75 %. Ventilen, som håller tillbaka flödet av vätska, utför inte användbart arbete. Samtidigt ökar förlusten av energi och materia för dess transport.
Frekvensomformaren gör det möjligt att hålla ett konstant tryck hos konsumenten när vätskeflödet ändras. Från trycksensorn skickas en signal till drevet som ändrar motorvarvtalet och därigenom reglerar detvarv och bibehåller den inställda flödeshastigheten.
Pumpenheter styrs genom att ändra deras prestanda. Pumpens strömförbrukning är kubiskt beroende av hjulets prestanda eller rotationshastighet. Om hastigheten sänks med 2 gånger kommer pumpens prestanda att sjunka med 8 gånger. Närvaron av ett dagligt schema för vattenförbrukning gör att du kan bestämma energibesparingarna för denna period om du kontrollerar frekvensomformaren. På grund av det är det möjligt att automatisera pumpstationen och därigenom optimera vattentrycket i nätverken.
Drift av ventilations- och luftkonditioneringssystem
Maxim alt luftflöde i ventilationssystem behövs inte alltid. Driftförhållandena kan kräva en minskning av prestanda. Traditionellt används strypning för detta, när hjulhastigheten förblir konstant. Det är bekvämare att ändra luftflödet på grund av den frekvensstyrda drivningen, när säsongs- och klimatförhållanden förändras, utsläpp av värme, fukt, ångor och skadliga gaser.
Energibesparingar i ventilations- och luftkonditioneringssystem uppnås inte mindre än i pumpstationer, eftersom effektförbrukningen för axelrotation är i kubikberoende av varvtal.
Frekvensomvandlarenhet
Modern frekvensomformare är anordnad enligt dubbelomvandlarschemat. Den består av en likriktare och en pulsväxelriktare med ett styrsystem.
Efterlikriktar nätspänningen, utjämnas signalen av ett filter och matas till en växelriktare med sex transistoromkopplare, där var och en av dem är ansluten till statorlindningarna på en asynkron elektrisk motor. Enheten omvandlar den likriktade signalen till en trefassignal med önskad frekvens och amplitud. Effekt-IGBT:erna i slutstegen har en hög switchfrekvens och ger en skarp, distorsionsfri fyrkantvåg. På grund av motorlindningarnas filtreringsegenskaper förblir formen på strömkurvan vid deras utgång sinusformad.
Metoder för signalamplitudkontroll
Utspänningen regleras på två sätt:
- Amplitud – förändring i spänningsvärde.
- Pulsbreddsmodulering är en metod för att omvandla en pulsad signal, där dess varaktighet ändras, men frekvensen förblir oförändrad. Här beror effekten på pulsbredden.
Den andra metoden används oftast i samband med utvecklingen av mikroprocessorteknik. Moderna växelriktare tillverkas med antingen GTO- eller IGBT-avstängningstransistorer.
Förmåga och tillämpning av omvandlare
Frekvensomformaren har många möjligheter.
- Reglera frekvensen för trefasmatningsspänningen från noll till 400 Hz.
- Acceleration eller retardation av elmotorn från 0,01 sek. upp till 50 min. enligt en given tidslag (vanligtvis linjär). Under acceleration är inte bara en minskning utan också en ökning med upp till 150 % av dynamiska och startmoment möjlig.
- Reversera motorn med de givna broms- och accelerationslägena till önskat lägehastighet åt andra hållet.
- Växelriktare har konfigurerbart elektroniskt skydd mot kortslutning, överbelastning, jordläckage och öppna motorkraftledningar.
- Omvandlarnas digitala displayer visar data om sina parametrar: frekvens, matningsspänning, hastighet, ström, etc.
- V/f-karakteristika ställs in i omvandlarna beroende på vilken motorbelastning som krävs. Funktionerna hos styrsystem baserade på dem tillhandahålls av inbyggda styrenheter.
- För låga frekvenser är det viktigt att använda vektorstyrning, vilket gör att du kan arbeta med motorns fulla vridmoment, bibehålla ett konstant varvtal när belastningar ändras och kontrollera vridmomentet på axeln. Frekvensomriktaren fungerar bra med korrekt inmatning av motorpassdata och efter framgångsrik testning. Kända produkter från HYUNDAI, Sanyu, etc.
Användningsområdena för omvandlare är följande:
- pumpar i varmt och kallt vatten och värmeförsörjningssystem;
- slurry-, sand- och slurrypumpar av koncentratorer;
- transportsystem: transportörer, rullbord och andra medel;
- blandare, kvarnar, krossar, extruders, dispensrar, matare;
- centrifuger;
- hissar;
- metallurgisk utrustning;
- borrutrustning;
- elektriska drivningar av verktygsmaskiner;
- grävmaskin och kranutrustning, manipulatormekanismer.
Tillverkare av frekvensomvandlare, recensioner
Den inhemska tillverkaren har redan börjat producera produkter som lämpar sig för användare när det gäller kvalitet och pris. Fördelen är möjligheten att snabbt få rätt enhet, samt detaljerade råd om installation.
Företaget "Effektiva system" producerar serieprodukter och pilotsatser av utrustning. Produkter används för hushållsbruk, i småföretag och i industrin. Vesper-tillverkaren tillverkar sju serier av omvandlare, bland vilka det finns multifunktionella omvandlare som lämpar sig för de flesta industriella mekanismer.
Det danska företaget Danfoss är ledande inom tillverkning av chastotnikov. Dess produkter används i ventilation, luftkonditionering, vattenförsörjning och värmesystem. Det finska företaget Vacon, som är en del av det danska företaget, producerar modulära konstruktioner från vilka du kan montera de nödvändiga enheterna utan onödiga delar, vilket sparar på komponenter. Också kända är omvandlare från det internationella företaget ABB, som används i industrin och i vardagen.
Att döma av recensionerna kan billiga inhemska omvandlare användas för att lösa enkla typiska problem, medan komplexa behöver ett varumärke med mycket fler inställningar.
Slutsats
Frekvensomformaren styr elmotorn genom att ändra frekvensen och amplituden på matningsspänningen, samtidigt som den skyddas från funktionsfel: överbelastningar, kortslutningar, avbrott i matningsnätet. Sådana elektriska ställdon utför tre huvudfunktioner,relaterat till acceleration, retardation och motorhastighet. Detta förbättrar utrustningens effektivitet inom många teknikområden.
