VFD-besturing maakt het gebruik van een speciale converter mogelijk om de bedrijfsmodi van de elektromotor flexibel te wijzigen: starten, stoppen, accelereren, remmen, de rotatiesnelheid wijzigen.
Het veranderen van de frequentie van de voedingsspanning leidt tot een verandering in de hoeksnelheid van het magnetische veld van de stator. Wanneer de frequentie afneemt, neemt het motortoerental af en neemt de slip toe.
Het werkingsprincipe van de frequentieomvormer van de omvormer
Het belangrijkste nadeel van asynchrone motoren is de complexiteit van snelheidsregeling op traditionele manieren: door de voedingsspanning te wijzigen en extra weerstanden in het wikkelingscircuit te introduceren. Perfecter is de frequentieaandrijving van de elektromotor. Tot voor kort waren converters duur, maar door de komst van IGBT-transistoren en microprocessorbesturingssystemen konden buitenlandse fabrikanten betaalbare apparaten maken. Meestperfect nu zijn statische frequentieomvormers.
Hoeksnelheid van het magnetische veld van de stator ω0 veranderingen in verhouding tot de frequentie ƒ1 volgens de formule:
ω0=2π׃1/p, waar p het aantal paren polen is.
De methode zorgt voor een soepele snelheidsregeling. In dit geval neemt de glijsnelheid van de motor niet toe.
Om hoge energieprestaties van de motor te krijgen - efficiëntie, arbeidsfactor en overbelastingscapaciteit, samen met de frequentie, wijzigt u de voedingsspanning volgens bepaalde afhankelijkheden:
- constant belastingskoppel – U1/ ƒ1=const;
- fan karakter van laadmoment - U1/ ƒ12=const;
- Laadkoppel omgekeerd evenredig met de snelheid - U1/√ ƒ1=const.
Deze functies worden geïmplementeerd met behulp van een omvormer die gelijktijdig de frequentie en spanning op de motorstator verandert. Elektriciteit wordt bespaard door regeling met behulp van de noodzakelijke technologische parameter: pompdruk, ventilatorprestaties, toevoersnelheid van de machine, enz. In dit geval veranderen de parameters soepel.
Methoden voor frequentieregeling van asynchrone en synchrone elektromotoren
In een frequentiegeregelde aandrijving op basis van asynchrone motoren met een kooirotor worden twee besturingsmethoden gebruikt: scalair en vector. In het eerste geval veranderen ze tegelijkertijdamplitude en frequentie van de voedingsspanning.
Dit is nodig om de prestaties van de motor te behouden, meestal een constante verhouding van het maximale koppel tot het moment van weerstand op de as. Hierdoor blijven efficiëntie en arbeidsfactor ongewijzigd over het gehele rotatiebereik.
Vectorregeling bestaat uit de gelijktijdige verandering van de amplitude en fase van de stroom op de stator.
De frequentieomvormer van de synchrone motor werkt alleen bij kleine belastingen, waarbij de groei boven de toegestane waarden de synchroniciteit kan worden verbroken.
Voordelen van frequentieomvormer
Frequentieregeling heeft een hele reeks voordelen ten opzichte van andere methoden.
- Automatisering van de motor en productieprocessen.
- Soft start die typische fouten elimineert die optreden tijdens het accelereren van de motor. Verbetering van de betrouwbaarheid van de frequentieomvormer en apparatuur door overbelasting te verminderen.
- Verbeter de algehele zuinigheid en prestaties van de schijf.
- Creëren van een constante snelheid van de elektromotor, ongeacht de aard van de belasting, wat belangrijk is tijdens transiënten. Het gebruik van feedback maakt het mogelijk om een constant motortoerental te behouden onder verschillende storende invloeden, met name bij variabele belastingen.
- Converters kunnen eenvoudig worden geïntegreerd in bestaande technische systemen zonder noemenswaardige wijziging en stopzetting van technologische processen. Het vermogensbereik is groot, maar met hun toenameprijzen stijgen aanzienlijk.
- De mogelijkheid om variators, versnellingsbakken, gashendels en andere regelapparatuur te verlaten of het bereik van hun toepassing uit te breiden. Dit resulteert in aanzienlijke energiebesparingen.
- Beperking van de schadelijke effecten van transiënten op procesapparatuur, zoals waterslag of verhoogde vloeistofdruk in pijpleidingen, terwijl het verbruik 's nachts wordt verminderd.
Flaws
Zoals alle omvormers zijn chastotniki bronnen van interferentie. Ze moeten filters installeren.
De kosten van merken zijn hoog. Het neemt aanzienlijk toe met een toename van het vermogen van de apparaten.
Frequentie-instelling voor het transporteren van vloeistoffen
In faciliteiten waar water en andere vloeistoffen worden gepompt, wordt de stroomregeling meestal gedaan met behulp van schuifafsluiters en kleppen. Een veelbelovende richting is momenteel het gebruik van een frequentieregelaar van een pomp of een ventilator die hun schoepen in beweging zet.
Het gebruik van een frequentieomvormer als alternatief voor de smoorklep geeft een energiebesparend effect tot 75%. De klep, die de vloeistofstroom tegenhoudt, verricht geen nuttig werk. Tegelijkertijd neemt het verlies van energie en materie voor het transport ervan toe.
De frequentieregelaar maakt het mogelijk om een constante druk bij de verbruiker te handhaven wanneer de vloeistofstroom verandert. Van de druksensor wordt een signaal naar de aandrijving gestuurd, die het motortoerental verandert en daardoor regeltomwentelingen, met behoud van het ingestelde debiet.
Pompeenheden worden bestuurd door hun prestaties te veranderen. Het stroomverbruik van de pomp is in de kubieke afhankelijkheid van het vermogen of de rotatiesnelheid van het wiel. Als het toerental 2 keer wordt verlaagd, da alt het pompvermogen 8 keer. De aanwezigheid van een dagelijks schema van waterverbruik stelt u in staat om de energiebesparing voor deze periode te bepalen, als u de frequentieomvormer bestuurt. Hierdoor is het mogelijk om het pompstation te automatiseren en zo de waterdruk in de netten te optimaliseren.
Bediening van ventilatie- en airconditioningsystemen
Maximale luchtstroom in ventilatiesystemen is niet altijd nodig. De bedrijfsomstandigheden kunnen een vermindering van de prestaties vereisen. Traditioneel wordt hiervoor throttling toegepast, wanneer de wielsnelheid constant blijft. Het is handiger om de luchtstroomsnelheid te wijzigen vanwege de frequentiegeregelde aandrijving, wanneer seizoens- en klimatologische omstandigheden veranderen, het vrijkomen van warmte, vocht, dampen en schadelijke gassen.
Energiebesparing in ventilatie- en airconditioningsystemen wordt niet lager bereikt dan in pompstations, aangezien het stroomverbruik van asrotatie in de kubieke afhankelijkheid van omwentelingen is.
Frequentieomvormerapparaat
Moderne frequentieomvormer is gerangschikt volgens het schema met dubbele omvormer. Het bestaat uit een gelijkrichter en een pulsomvormer met een besturingssysteem.
NaDoor de netspanning te corrigeren, wordt het signaal afgevlakt door een filter en naar een inverter met zes transistorschakelaars gevoerd, die elk zijn aangesloten op de statorwikkelingen van een asynchrone elektromotor. De unit zet het gelijkgerichte signaal om in een driefasig signaal met de vereiste frequentie en amplitude. De power IGBT's in de uitgangstrappen hebben een hoge schakelfrequentie en zorgen voor een heldere, vervormingsvrije blokgolf. Door de filtereigenschappen van de motorwikkelingen blijft de vorm van de stroomcurve aan hun uitgang sinusvormig.
Methoden van signaalamplitudecontrole
De uitgangsspanning wordt op twee manieren geregeld:
- Amplitude - verandering in spanningswaarde.
- Pulsbreedtemodulatie is een methode om een gepulseerd signaal om te zetten, waarbij de duur verandert, maar de frequentie ongewijzigd blijft. Hier hangt het vermogen af van de pulsbreedte.
De tweede methode wordt het vaakst gebruikt in verband met de ontwikkeling van microprocessortechnologie. Moderne omvormers worden gemaakt met behulp van GTO- of IGBT-transistors.
Capaciteit en toepassing van converters
De frequentieomvormer heeft veel mogelijkheden.
- Regel de frequentie van de driefasige voedingsspanning van nul tot 400 Hz.
- Versnelling of vertraging van de elektromotor vanaf 0,01 sec. tot 50 min. volgens een bepaalde wet van tijd (meestal lineair). Tijdens acceleratie is niet alleen een afname, maar ook een toename tot 150% van de dynamische en startkoppels mogelijk.
- De motor omkeren met de gegeven rem- en acceleratiemodi naar de gewenstesnelheid in de andere richting.
- Omvormers hebben een configureerbare elektronische beveiliging tegen kortsluiting, overbelasting, aardlek en open motorkabels.
- De digitale displays van de converters geven gegevens weer over hun parameters: frequentie, voedingsspanning, snelheid, stroom, enz.
- V/f-karakteristieken worden afgestemd in de omvormers, afhankelijk van de motorbelastingen die vereist zijn. De functies van de daarop gebaseerde besturingssystemen worden geleverd door ingebouwde controllers.
- Voor lage frequenties is het belangrijk om vectorbesturing te gebruiken, waarmee u met het volledige koppel van de motor kunt werken, een constante snelheid kunt behouden wanneer belastingen veranderen en het koppel op de as kunt regelen. De frequentieregelaar werkt goed met de juiste invoer van de motorpaspoortgegevens en na succesvolle tests. Bekende producten van HYUNDAI, Sanyu, enz.
De toepassingsgebieden van converters zijn als volgt:
- pompen in warm- en koudwater- en warmtetoevoersystemen;
- slurry, zand en slurry pompen van concentrators;
- transportsystemen: transportbanden, roltafels en andere middelen;
- mixers, molens, brekers, extruders, dispensers, feeders;
- centrifuges;
- liften;
- metallurgische apparatuur;
- boorapparatuur;
- elektrische aandrijvingen van werktuigmachines;
- graafmachines en kraanuitrusting, manipulatormechanismen.
Fabrikanten van frequentieomvormers, beoordelingen
De binnenlandse fabrikant is al begonnen met het produceren van producten die qua kwaliteit en prijs geschikt zijn voor gebruikers. Het voordeel is de mogelijkheid om snel het juiste apparaat te krijgen, evenals gedetailleerd advies over het instellen.
Bedrijf "Effectieve systemen" produceert serieproducten en proefbatches van apparatuur. Producten worden gebruikt voor huishoudelijk gebruik, in het midden- en kleinbedrijf en in de industrie. De fabrikant van Vesper produceert zeven series converters, waaronder multifunctionele converters die geschikt zijn voor de meeste industriële mechanismen.
Het Deense bedrijf Danfoss is de leider in de productie van chastotnikov. De producten worden gebruikt in ventilatie-, airconditioning-, watervoorzienings- en verwarmingssystemen. Het Finse bedrijf Vacon, onderdeel van het Deense bedrijf, maakt modulaire ontwerpen waaruit je zonder onnodige onderdelen de benodigde apparaten in elkaar kunt zetten, wat onderdelen bespaart. Ook bekend zijn omvormers van het internationale concern ABB, gebruikt in de industrie en in het dagelijks leven.
Afgaande op de beoordelingen kunnen goedkope binnenlandse converters worden gebruikt om eenvoudige typische problemen op te lossen, terwijl complexe problemen een merk met veel meer instellingen nodig hebben.
Conclusie
De frequentieomvormer bestuurt de elektromotor door de frequentie en amplitude van de voedingsspanning te wijzigen, terwijl deze wordt beschermd tegen storingen: overbelasting, kortsluiting, onderbrekingen in het voedingsnetwerk. Dergelijke elektrische actuatoren vervullen drie hoofdfuncties,gerelateerd aan acceleratie, vertraging en motorsnelheid. Dit verbetert de efficiëntie van apparatuur op veel technologische gebieden.
