VFD valdymas leidžia naudojant specialų keitiklį lanksčiai keisti elektros variklio darbo režimus: užvesti, sustabdyti, įsibėgėti, stabdyti, keisti sukimosi greitį.
Pakeitus maitinimo įtampos dažnį, pasikeičia statoriaus magnetinio lauko kampinis greitis. Kai dažnis mažėja, variklio greitis mažėja, o slydimas didėja.
Pavaros dažnio keitiklio veikimo principas
Pagrindinis asinchroninių variklių trūkumas yra greičio reguliavimo sudėtingumas tradiciniais būdais: keičiant maitinimo įtampą ir į apvijų grandinę įvedant papildomas varžas. Tobulesnė yra elektros variklio dažnio pavara. Dar visai neseniai keitikliai buvo brangūs, tačiau atsiradę IGBT tranzistoriai ir mikroprocesorių valdymo sistemos leido užsienio gamintojams sukurti įperkamus įrenginius. Daugumadabar tobuli statiniai dažnio keitikliai.
Statoriaus magnetinio lauko kampinis greitis ω0 kinta proporcingai dažniui ƒ1 pagal formulę:
ω0=2π׃1/p, kur p yra polių porų skaičius.
Šis metodas užtikrina sklandų greičio valdymą. Tokiu atveju variklio slydimo greitis nepadidėja.
Norėdami gauti aukštą variklio energetinį efektyvumą – efektyvumą, galios koeficientą ir perkrovos pajėgumą, kartu su dažniu, pakeiskite maitinimo įtampą pagal tam tikras priklausomybes:
- pastovios apkrovos sukimo momentas – U1/ ƒ1=const;
- ventiliatoriaus apkrovos momento pobūdis - U1/ ƒ12=const;
- Apkrovos sukimo momentas atvirkščiai proporcingas greičiui - U1/√ ƒ1=konst.
Šios funkcijos įgyvendinamos naudojant keitiklį, kuris vienu metu keičia variklio statoriaus dažnį ir įtampą. Elektra sutaupoma dėl reguliavimo naudojant reikiamą technologinį parametrą: siurblio slėgį, ventiliatoriaus našumą, mašinos padavimo greitį ir kt. Tokiu atveju parametrai keičiasi sklandžiai.
Asinchroninių ir sinchroninių elektros variklių dažnio valdymo metodai
Dažniu valdomoje pavaroje, pagrįstoje asinchroniniais varikliais su voverės narvelio rotoriumi, naudojami du valdymo metodai – skaliarinis ir vektorinis. Pirmuoju atveju jie keičiasi vienu metumaitinimo įtampos amplitudė ir dažnis.
Tai būtina norint išlaikyti variklio našumą, dažniausiai pastovų maksimalaus sukimo momento ir veleno pasipriešinimo momento santykį. Dėl to efektyvumas ir galios koeficientas nesikeičia visame sukimosi diapazone.
Vektoriaus reguliavimas yra tuo pačiu metu keičiama statoriaus srovės amplitudė ir fazė.
Sinchroninio tipo variklio dažnio pavara veikia tik esant mažoms apkrovoms, kurioms augant virš leistinų verčių, gali nutrūkti sinchronizmas.
Dažnio pavaros pranašumai
Dažnio valdymas turi daugybę pranašumų, palyginti su kitais metodais.
- Variklio ir gamybos procesų automatizavimas.
- Švelnus paleidimas, kuris pašalina tipines klaidas, atsirandančias variklio įsibėgėjimo metu. Dažnio pavaros ir įrangos patikimumo gerinimas mažinant perkrovas.
- Pagerinkite bendrą važiavimo ekonomiškumą ir našumą.
- Elektros variklio pastovaus greičio sukūrimas, neatsižvelgiant į apkrovos pobūdį, o tai svarbu pereinamųjų procesų metu. Naudojant grįžtamąjį ryšį, galima išlaikyti pastovų variklio greitį esant įvairiems trikdžiams poveikiams, ypač esant kintamoms apkrovoms.
- Konverteriai lengvai integruojami į esamas technines sistemas be didelių pakeitimų ir technologinių procesų sustabdymo. Galios diapazonas yra didelis, tačiau jų padidėjimaskainos labai kyla.
- Galimybė atsisakyti variatorių, pavarų dėžių, droselių ir kitos valdymo įrangos arba išplėsti jų taikymo sritį. Taip sutaupoma daug energijos.
- Pašalinamas žalingas pereinamųjų procesų poveikis proceso įrangai, pvz., vandens plaktukas arba padidėjęs skysčio slėgis vamzdynuose, kartu sumažinant jo suvartojimą naktį.
Defektai
Kaip ir visi keitikliai, chastotniki yra trikdžių š altiniai. Jiems reikia įdiegti filtrus.
Prekių ženklų kaina yra didelė. Jis žymiai padidėja padidėjus įrenginių galiai.
Skysčių transportavimo dažnio reguliavimas
Įrenginiuose, kuriuose siurbiamas vanduo ir kiti skysčiai, srauto valdymas dažniausiai atliekamas naudojant sklendes ir vožtuvus. Šiuo metu daug žadanti kryptis yra siurblio arba ventiliatoriaus dažnio pavaros naudojimas, kuris paleidžia jų mentes.
Dažnio keitiklio naudojimas kaip alternatyva droselio sklendei suteikia energijos taupymo efektą iki 75%. Vožtuvas, stabdantis skysčio srautą, neatlieka naudingo darbo. Tuo pačiu metu didėja energijos ir medžiagos praradimas jai transportuoti.
Dažnio pavara leidžia palaikyti pastovų vartotojo slėgį, kai keičiasi skysčio srautas. Iš slėgio jutiklio į pavarą siunčiamas signalas, kuris keičia variklio greitį ir taip jį reguliuojaapsisukimų, išlaikant nustatytą srautą.
Siurbimo įrenginiai valdomi keičiant jų veikimą. Siurblio energijos suvartojimas priklauso nuo rato našumo arba sukimosi greičio. Jei greitis sumažinamas 2 kartus, siurblio našumas sumažės 8 kartus. Kasdienis vandens suvartojimo grafikas leidžia nustatyti šio laikotarpio energijos taupymą, jei valdote dažnio pavarą. Dėl to galima automatizuoti siurblinę ir taip optimizuoti vandens slėgį tinkluose.
Vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų eksploatavimas
Maksimalus oro srautas vėdinimo sistemose ne visada reikalingas. Darbo sąlygomis gali reikėti sumažinti našumą. Tradiciškai tam naudojamas droselis, kai rato greitis išlieka pastovus. Oro srautą patogiau keisti dėl dažnio valdomos pavaros, kai pasikeičia sezoninės ir klimato sąlygos, išsiskiria šiluma, drėgmė, garai ir kenksmingos dujos.
Vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemose sutaupoma ne mažiau energijos nei siurblinėse, nes veleno sukimosi energijos sąnaudos priklauso nuo apsisukimų kubinėje masėje.
Dažnio keitiklio įrenginys
Šiuolaikinė dažnio pavara įrengta pagal dvigubo keitiklio schemą. Jį sudaro lygintuvas ir impulsų keitiklis su valdymo sistema.
Poištaisius tinklo įtampą, signalas išlyginamas filtru ir tiekiamas į keitiklį su šešiais tranzistoriniais jungikliais, kur kiekvienas iš jų yra prijungtas prie asinchroninio elektros variklio statoriaus apvijų. Įrenginys ištaisytą signalą paverčia reikiamo dažnio ir amplitudės trifaziu signalu. Galios IGBT išėjimo stadijose turi aukštą perjungimo dažnį ir užtikrina aiškią kvadratinę bangą be iškraipymų. Dėl variklio apvijų filtravimo savybių srovės kreivės forma jų išėjime išlieka sinusoidinė.
Signalo amplitudės valdymo metodai
Išėjimo įtampa reguliuojama dviem būdais:
- Amplitudė – įtampos vertės pokytis.
- Impulso pločio moduliacija – impulsinio signalo konvertavimo būdas, kai jo trukmė kinta, bet dažnis nesikeičia. Čia galia priklauso nuo impulso pločio.
Antrasis metodas dažniausiai naudojamas mikroprocesorių technologijos plėtrai. Šiuolaikiniai keitikliai gaminami naudojant GTO arba IGBT išjungimo tranzistorius.
Konverterių galimybės ir pritaikymas
Dažnio pavara turi daug galimybių.
- Reguliuokite trifazės maitinimo įtampos dažnį nuo nulio iki 400 Hz.
- Elektros variklio pagreitis arba lėtėjimas nuo 0,01 sek. iki 50 min. pagal duotą laiko dėsnį (dažniausiai tiesinį). Greitėjimo metu galimas ne tik dinaminio ir paleidimo momento sumažėjimas, bet ir padidėjimas iki 150 %.
- Variklio atbulinės eigos keitimas nurodytais stabdymo ir greitėjimo režimais iki pageidaujamogreitis kita kryptimi.
- Inverteriai turi konfigūruojamą elektroninę apsaugą nuo trumpojo jungimo, perkrovų, įžeminimo nuotėkio ir atvirų variklio maitinimo linijų.
- Skaitmeniniuose keitiklių ekranuose rodomi jų parametrų duomenys: dažnis, maitinimo įtampa, greitis, srovė ir kt.
- V/f charakteristikos sureguliuojamos keitikliuose, atsižvelgiant į tai, kokios variklio apkrovos reikalingos. Jomis pagrįstų valdymo sistemų funkcijas užtikrina įmontuoti valdikliai.
- Žemiems dažniams svarbu naudoti vektorinį valdymą, kuris leidžia dirbti visu variklio sukimo momentu, išlaikyti pastovų greitį kintant apkrovoms ir valdyti veleno sukimo momentą. Kintamo dažnio pavara gerai veikia tinkamai įvedus variklio paso duomenis ir po sėkmingo bandymo. Žinomi produktai iš HYUNDAI, Sanyu ir kt.
Konverterių taikymo sritys yra šios:
- siurbliai karšto ir š alto vandens bei šilumos tiekimo sistemose;
- koncentratorių srutų, smėlio ir srutų siurbliai;
- transportavimo sistemos: konvejeriai, ritininiai stalai ir kitos priemonės;
- maišytuvai, malūnai, trupintuvai, ekstruderiai, dozatoriai, tiektuvai;
- centrifugos;
- liftai;
- metalurginė įranga;
- gręžimo įranga;
- staklių elektrinės pavaros;
- ekskavatorių ir kranų įranga, manipuliatorių mechanizmai.
Dažnio keitiklių gamintojai, apžvalgos
Vietinis gamintojas jau pradėjo gaminti produktus, tinkamus vartotojams pagal kokybę ir kainą. Privalumas yra galimybė greitai gauti reikiamą įrenginį, taip pat išsamūs patarimai dėl nustatymo.
Įmonė "Efektyvios sistemos" gamina serijinius produktus ir bandomąsias įrangos partijas. Produktai naudojami buitiniam naudojimui, smulkaus verslo ir pramonės reikmėms. Vesper gamintojas gamina septynias keitiklių serijas, tarp kurių yra daugiafunkcinių keitiklių, tinkančių daugumai pramoninių mechanizmų.
Danijos įmonė Danfoss yra chastotnikovo gamybos lyderė. Jos gaminiai naudojami vėdinimo, oro kondicionavimo, vandens tiekimo ir šildymo sistemose. Danijos įmonei priklausanti Suomijos kompanija „Vacon“gamina modulines konstrukcijas, iš kurių be nereikalingų dalių galima surinkti reikiamus įrenginius, taip taupant komponentus. Taip pat žinomi tarptautinio koncerno ABB keitikliai, naudojami pramonėje ir kasdieniame gyvenime.
Sprendžiant iš apžvalgų, pigūs buitiniai keitikliai gali būti naudojami paprastoms tipinėms problemoms išspręsti, o sudėtingoms reikia prekės ženklo su daug daugiau nustatymų.
Išvada
Dažnio pavara valdo elektros variklį, keisdama maitinimo įtampos dažnį ir amplitudę, kartu apsaugodama jį nuo gedimų: perkrovų, trumpųjų jungimų, maitinimo tinklo pertrūkių. Tokios elektrinės pavaros atlieka tris pagrindines funkcijas:susiję su pagreičiu, lėtėjimu ir variklio greičiu. Tai pagerina įrangos efektyvumą daugelyje technologijų sričių.
