Taajuusmuuttaja on tekniikka, joka tulee hallita sähkötöitä tehtäessä. Taajuusmuuttajan käyttö moottorin ohjaamiseen on yleinen menetelmä sähköisessä ohjauksessa; Jotkut vaativat myös niiden käyttötaitoa.
1. Ensinnäkin, miksi käyttää taajuusmuuttajaa moottorin ohjaamiseen?
Moottori on induktiivinen kuorma, joka estää virran muutosta ja aiheuttaa suuren muutoksen virrassa käynnistyksen yhteydessä.
Invertteri on sähköenergian ohjauslaite, joka käyttää tehopuolijohdelaitteiden on-off-toimintoa muuntaakseen teollisuuden taajuusteholähteen toiselle taajuudelle. Se koostuu pääasiassa kahdesta piiristä, joista toinen on pääpiiri (tasasuuntaajamoduuli, elektrolyyttikondensaattori ja invertterimoduuli) ja toinen on ohjauspiiri (kytkentävirtalähdekortti, ohjauspiirilevy).
Moottorin, erityisesti suuremmalla teholla, käynnistysvirran pienentämiseksi mitä suurempi teho, sitä suurempi käynnistysvirta. Liiallinen käynnistysvirta lisää tehonsyöttö- ja jakeluverkkoa. Taajuusmuuttaja voi ratkaista tämän käynnistysongelman ja antaa moottorin käynnistyä tasaisesti aiheuttamatta liiallista käynnistysvirtaa.
Toinen taajuusmuuttajan käytön toiminto on säätää moottorin nopeutta. Monissa tapauksissa on tarpeen säätää moottorin nopeutta paremman tuotantotehokkuuden saavuttamiseksi, ja taajuusmuuttajan nopeuden säätö on aina ollut sen suurin kohokohta. Taajuusmuuttaja ohjaa moottorin nopeutta muuttamalla virtalähteen taajuutta.
2. Mitkä ovat invertterin ohjausmenetelmät?
Viisi yleisintä vaihtosuuntaajan ohjausmoottoreiden menetelmää ovat seuraavat:
A. Sinimuotoisen pulssin leveysmodulaation (SPWM) ohjausmenetelmä
Sen ominaisuudet ovat yksinkertainen ohjauspiirin rakenne, alhaiset kustannukset, hyvä mekaaninen kovuus ja voivat täyttää yleisen voimansiirron sujuvan nopeuden säätövaatimukset. Sitä on käytetty laajasti teollisuuden eri aloilla.
Kuitenkin matalilla taajuuksilla, alhaisen lähtöjännitteen vuoksi, vääntömomentti vaikuttaa merkittävästi staattorin resistanssin jännitehäviöön, mikä vähentää maksimilähtömomenttia.
Lisäksi sen mekaaniset ominaisuudet eivät ole yhtä vahvoja kuin tasavirtamoottoreilla, ja sen dynaaminen vääntömomenttikapasiteetti ja staattisen nopeuden säätö eivät ole tyydyttäviä. Lisäksi järjestelmän suorituskyky ei ole korkea, ohjauskäyrä muuttuu kuorman mukana, vääntömomenttivaste on hidas, moottorin vääntömomentin käyttöaste ei ole korkea ja suorituskyky heikkenee alhaisella nopeudella staattorin vastuksen ja invertterin kuolleen vuoksi. vyöhykevaikutus, ja vakaus heikkenee. Siksi ihmiset ovat tutkineet vektoriohjauksen muuttuvan taajuuden nopeuden säätöä.
B. Jännitetilavektorin (SVPWM) ohjausmenetelmä
Se perustuu kolmivaiheisen aaltomuodon yleiseen generointivaikutukseen, jonka tarkoituksena on lähestyä moottorin ilmavälin ihanteellista pyöreän pyörivän magneettikentän liikerataa, generoida kolmivaiheinen modulaatioaaltomuoto kerrallaan ja ohjata sitä tavalla. ympyrää approksimoivasta piirretystä polygonista.
Käytännön käytön jälkeen sitä on parannettu, eli käyttöön on otettu taajuuskompensointi nopeudensäädön virheen poistamiseksi; arvioida vuon amplitudi takaisinkytkennän avulla staattorin vastuksen vaikutuksen eliminoimiseksi alhaisella nopeudella; lähtöjännitteen ja virtasilmukan sulkeminen dynaamisen tarkkuuden ja vakauden parantamiseksi. Ohjauspiirilinkkejä on kuitenkin monia, eikä vääntömomentin säätöä ole otettu käyttöön, joten järjestelmän suorituskyky ei ole olennaisesti parantunut.
C. Vektoriohjausmenetelmä (VC).
Tavoitteena on tehdä AC-moottorista DC-moottoria vastaava ja ohjata itsenäisesti nopeutta ja magneettikenttää. Roottorin vuota ohjaamalla staattorivirta hajotetaan vääntömomentin ja magneettikentän komponenttien saamiseksi ja koordinaattimuunnoksen avulla saavutetaan ortogonaalinen tai irrotettu ohjaus. Vektoriohjausmenetelmän käyttöönotolla on käänteentekevä merkitys. Kuitenkin käytännön sovelluksissa, koska roottorin vuota on vaikea tarkkailla tarkasti, moottorin parametrit vaikuttavat suuresti järjestelmän ominaisuuksiin, ja vastaavassa tasavirtamoottorin ohjausprosessissa käytetty vektorin kiertomuunnos on suhteellisen monimutkainen, mikä vaikeuttaa todellista toimintaa. ohjausvaikutus ihanteellisen analyysituloksen saavuttamiseksi.
D. Suora momentinsäätö (DTC) -menetelmä
Vuonna 1985 professori DePenbrock Ruhrin yliopistosta Saksasta ehdotti ensimmäisen kerran suoran vääntömomentin ohjauksen taajuusmuunnostekniikkaa. Tämä tekniikka on suurelta osin ratkaissut edellä mainitun vektoriohjauksen puutteet, ja sitä on kehitetty nopeasti uusilla ohjausideoilla, ytimekkäällä ja selkeällä järjestelmärakenteella sekä erinomaisella dynaamisella ja staattisella suorituskyvyllä.
Tällä hetkellä tätä tekniikkaa on menestyksekkäästi sovellettu sähkövetureiden suuritehoiseen AC-siirtovoimaan. Suora vääntömomentin ohjaus analysoi suoraan staattorin koordinaatistossa olevien AC-moottoreiden matemaattisen mallin ja ohjaa moottorin magneettivuoa ja vääntömomenttia. Sen ei tarvitse rinnastaa AC-moottoreita tasavirtamoottoreihin, mikä eliminoi monia monimutkaisia laskelmia vektorin kiertomuunnoksessa; sen ei tarvitse jäljitellä DC-moottoreiden ohjausta, eikä sen tarvitse yksinkertaistaa AC-moottoreiden matemaattista mallia erotusta varten.
E. Matriisi AC-AC ohjausmenetelmä
VVVF-taajuusmuunnos, vektoriohjauksen taajuuden muunnos ja suora vääntömomentin ohjauksen taajuuden muunnos ovat kaikki AC-DC-AC-taajuusmuunnoksia. Niiden yhteisiä haittapuolia ovat alhainen syöttötehokerroin, suuri harmoninen virta, tasavirtapiiriin vaadittava suuri energian varastointikondensaattori, eikä regeneratiivista energiaa voida syöttää takaisin sähköverkkoon, eli se ei voi toimia neljässä kvadrantissa.
Tästä syystä matriisi AC-AC taajuusmuunnos syntyi. Koska matriisin AC-AC taajuusmuunnos eliminoi välitason tasapiirin, se eliminoi suuren ja kalliin elektrolyyttikondensaattorin. Se voi saavuttaa tehokertoimen 1, sinimuotoisen tulovirran ja voi toimia neljässä kvadrantissa, ja järjestelmällä on korkea tehotiheys. Vaikka tämä tekniikka ei ole vielä kypsä, se houkuttelee silti monia tutkijoita tekemään syvällistä tutkimusta. Sen ydin ei ole epäsuorasti ohjata virtaa, magneettivuoa ja muita suureita, vaan käyttää suoraan vääntömomenttia ohjattavana suurena sen saavuttamiseksi.
3.Kuinka taajuusmuuttaja ohjaa moottoria? Miten nämä kaksi on kytketty yhteen?
Taajuusmuuttajan johdotus moottorin ohjaamiseksi on suhteellisen yksinkertainen, samanlainen kuin kontaktorin johdotus, jossa kolme päävirtajohtoa tulee sisään ja sieltä lähtee moottoriin, mutta asetukset ovat monimutkaisempia, ja vaihtosuuntaajan ohjaustavat ovat myös eri.
Ensinnäkin invertteriliittimelle, vaikka on olemassa monia merkkejä ja erilaisia kytkentätapoja, useimpien invertterien johdotusliittimet eivät eroa paljon toisistaan. Yleensä jaettu eteen- ja taaksepäinkytkimien tuloihin, joita käytetään ohjaamaan moottorin eteen- ja taaksepäin käynnistystä. Takaisinkytkentäliittimiä käytetään antamaan palautetta moottorin toimintatilasta,mukaan lukien toimintataajuus, nopeus, vikatila jne.
Jotkin taajuusmuuttajat käyttävät nopeuden säätöön potentiometrejä, toiset suoraan painikkeita, joita kaikkia ohjataan fyysisen johdotuksen kautta. Toinen tapa on käyttää viestintäverkkoa. Monet taajuusmuuttajat tukevat nyt tiedonsiirron ohjausta. Tiedonsiirtolinjaa voidaan käyttää ohjaamaan moottorin käynnistystä ja pysäytystä, pyörimistä eteen- ja taaksepäin, nopeuden säätöä jne. Samalla palautetietoa välitetään myös viestinnän kautta.
4. Mitä tapahtuu moottorin lähtömomentille, kun sen pyörimisnopeus (taajuus) muuttuu?
Taajuusmuuttajalla käytettäessä käynnistysmomentti ja maksimivääntömomentti ovat pienemmät kuin suoraan virtalähteestä käytettäessä.
Moottorilla on suuri käynnistys- ja kiihdytysvaikutus, kun se saa virtaa virtalähteestä, mutta nämä vaikutukset ovat heikompia taajuusmuuttajalla. Suora käynnistys virtalähteestä tuottaa suuren käynnistysvirran. Taajuusmuuttajaa käytettäessä taajuusmuuttajan lähtöjännite ja taajuus lisätään vähitellen moottoriin, jolloin moottorin käynnistysvirta ja isku ovat pienempiä. Yleensä moottorin tuottama vääntömomentti pienenee taajuuden pienentyessä (nopeus pienenee). Varsinaiset vähennyksen tiedot selitetään joissakin taajuusmuuttajan käsikirjoissa.
Tavallinen moottori on suunniteltu ja valmistettu 50 Hz jännitteelle, ja sen nimellismomentti on myös annettu tällä jännitealueella. Siksi nimellistaajuuden alapuolella tapahtuvaa nopeuden säätöä kutsutaan vakiomomenttinopeuden säätelyksi. (T=Te, P<=Pe)
Kun taajuusmuuttajan lähtötaajuus on suurempi kuin 50 Hz, moottorin tuottama vääntömomentti pienenee lineaarisessa suhteessa kääntäen verrannollinen taajuuteen.
Kun moottori käy taajuudella, joka on suurempi kuin 50 Hz, moottorin kuormituksen koko on otettava huomioon, jotta vältytään riittämättömältä moottorin ulostulomomentilta.
Esimerkiksi 100 Hz:n moottorin tuottama vääntömomentti pienenee noin puoleen 50 Hz:n vääntömomentista.
Siksi nimellistaajuuden ylittävää nopeuden säätöä kutsutaan vakiotehonopeuden säädöksi. (P=Ue*Ie).
5. Taajuusmuuttajan käyttö yli 50 Hz
Tietyn moottorin nimellisjännite ja nimellisvirta ovat vakioita.
Esimerkiksi jos invertterin ja moottorin nimellisarvot ovat molemmat: 15kW/380V/30A, moottori voi toimia yli 50Hz.
Kun nopeus on 50Hz, invertterin lähtöjännite on 380V ja virta 30A. Tällä hetkellä, jos lähtötaajuus nostetaan 60 Hz:iin, invertterin suurin lähtöjännite ja virta voi olla vain 380V/30A. Ilmeisesti lähtöteho pysyy ennallaan, joten kutsumme sitä vakiotehon nopeuden säätelyksi.
Millainen vääntömomentti on tällä hetkellä?
Koska P = wT(w; kulmanopeus, T: vääntömomentti), koska P pysyy muuttumattomana ja w kasvaa, vääntömomentti pienenee vastaavasti.
Voimme katsoa asiaa myös toisesta näkökulmasta:
Moottorin staattorijännite on U=E+I*R (I on virta, R on elektronivastus ja E on indusoitu potentiaali).
Voidaan nähdä, että kun U ja minä eivät muutu, ei myöskään E muutu.
Ja E=k*f*X (k: vakio; f: taajuus; X: magneettivuo), joten kun f muuttuu arvosta 50–>60 Hz, X pienenee vastaavasti.
Moottorille T=K*I*X (K: vakio; I: virta; X: magneettivuo), joten vääntömomentti T pienenee magneettivuon X pienentyessä.
Samaan aikaan, kun se on alle 50 Hz, koska I*R on hyvin pieni, kun U/f=E/f ei muutu, magneettivuo (X) on vakio. Vääntömomentti T on verrannollinen virtaan. Tästä syystä taajuusmuuttajan ylivirtakapasiteettia käytetään yleensä kuvaamaan sen ylikuormituskykyä (vääntömomentti), ja sitä kutsutaan vakiomomenttinopeuden säätelyksi (nimellisvirta pysyy ennallaan –>maksimi vääntömomentti pysyy ennallaan)
Johtopäätös: Kun invertterin lähtötaajuus nousee yli 50 Hz:stä, moottorin lähtömomentti pienenee.
6.Muut lähtömomenttiin liittyvät tekijät
Lämmöntuotto ja lämmönpoistokyky määräävät invertterin lähtövirtakapasiteetin, mikä vaikuttaa vaihtosuuntaajan lähtömomenttikapasiteettiin.
1. Kantoaaltotaajuus: Invertteriin merkitty nimellisvirta on yleensä arvo, joka voi varmistaa jatkuvan lähdön korkeimmalla kantoaaltotaajuudella ja korkeimmalla ympäristön lämpötilalla. Kantoaallon taajuuden pienentäminen ei vaikuta moottorin virtaan. Komponenttien lämmöntuotto kuitenkin vähenee.
2. Ympäristön lämpötila: Aivan kuten invertterin suojavirran arvoa ei nosteta, kun ympäristön lämpötila havaitaan suhteellisen alhaiseksi.
3. Korkeus: Korkeuden nousulla on vaikutusta lämmönpoistoon ja eristyskykyyn. Yleensä se voidaan jättää huomiotta alle 1000 metrin korkeudessa ja kapasiteettia voidaan vähentää 5 % jokaista 1000 metriä kohti.
7. Mikä on sopiva taajuus taajuusmuuttajalle moottorin ohjaamiseen?
Yllä olevasta yhteenvedosta olemme oppineet, miksi invertteriä käytetään moottorin ohjaamiseen, ja myös ymmärtänyt, kuinka invertteri ohjaa moottoria. Invertteri ohjaa moottoria, joka voidaan tiivistää seuraavasti:
Ensinnäkin invertteri ohjaa moottorin käynnistysjännitettä ja taajuutta tasaisen käynnistyksen ja tasaisen pysäytyksen saavuttamiseksi;
Toiseksi invertteriä käytetään moottorin nopeuden säätämiseen, ja moottorin nopeutta säädetään muuttamalla taajuutta.
Anhui Mingtengin kestomagneettimoottorituotteita ohjaa invertteri. Kuorma-alueella 25–120 % niillä on korkeampi hyötysuhde ja laajempi toiminta-alue kuin samojen eritelmien asynkronimoottoreilla, ja niillä on merkittäviä energiansäästövaikutuksia.
Ammattiteknikkomme valitsevat sopivamman invertterin erityisten työolosuhteiden ja asiakkaiden todellisten tarpeiden mukaan saavuttaakseen paremman moottorin hallinnan ja maksimoidakseen moottorin suorituskyvyn. Lisäksi tekninen palveluosastomme voi etäohjata asiakkaita asentamaan ja korjaamaan invertterin sekä toteuttamaan monipuolisen seurannan ja huollon ennen ja jälkeen myyntiä.
Tekijänoikeus: Tämä artikkeli on uusintapainos WeChatin julkisesta numerosta "Tekninen koulutus", alkuperäinen linkki https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Tämä artikkeli ei edusta yrityksemme näkemyksiä. Jos sinulla on erilaisia mielipiteitä tai näkemyksiä, oikaise meitä!
Postitusaika: 9.9.2024