Пераўтваральнік частаты — гэта тэхналогія, якую неабходна авалодаць пры выкананні электрамантажных работ. Выкарыстанне пераўтваральніка частаты для кіравання рухавіком — распаўсюджаны метад у электрычным кіраванні; некаторыя з іх таксама патрабуюць навыкаў іх выкарыстання.
1. Па-першае, навошта выкарыстоўваць пераўтваральнік частаты для кіравання рухавіком?
Рухавік з'яўляецца індуктыўнай нагрузкай, якая перашкаджае змене току і прыводзіць да значнай змены току пры запуску.
Інвертар — гэта прылада кіравання электрычнай энергіяй, якая выкарыстоўвае функцыю ўключэння-выключэння сілавых паўправадніковых прылад для пераўтварэння прамысловай частаты крыніцы харчавання ў іншую частату. Яна ў асноўным складаецца з двух ланцугоў: асноўны ланцуг (выпрамляльны модуль, электралітычны кандэнсатар і інвертарны модуль), а другі — ланцуг кіравання (імпульсная плата крыніцы харчавання, плата кіравання).
Каб паменшыць пускавы ток рухавіка, асабліва рухавіка з большай магутнасцю, чым большая магутнасць, тым большы пускавы ток. Празмерны пускавы ток прывядзе да большай нагрузкі на электрасетку і размеркавальную сетку. Пераўтваральнік частаты можа вырашыць гэтую праблему запуску і дазволіць рухавіку запускацца плаўна, не выклікаючы празмернага пускавога току.
Яшчэ адна функцыя выкарыстання пераўтваральніка частоты - рэгуляванне хуткасці рухавіка. У многіх выпадках неабходна кантраляваць хуткасць рухавіка для дасягнення большай эфектыўнасці вытворчасці, і рэгуляванне хуткасці з дапамогай пераўтваральніка частоты заўсёды было яго найбольшай перавагай. Пераўтваральнік частоты рэгулюе хуткасць рухавіка, змяняючы частату крыніцы харчавання.
2. Якія метады кіравання інвертарам?
Пяць найбольш распаўсюджаных метадаў кіравання інвертарнымі рухавікамі наступныя:
A. Метад кіравання сінусоіднай шырынйна-імпульснай мадуляцыяй (ШШІМ)
Яго характарыстыкі - простая структура схемы кіравання, нізкі кошт, добрая механічная трываласць і магчымасць задавальняць патрабаванні да плаўнага рэгулявання хуткасці агульнай трансмісіі. Ён шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці.
Аднак на нізкіх частотах з-за нізкага выходнага напружання крутоўны момант істотна залежыць ад падзення напружання на супраціўленні статара, што зніжае максімальны выходны крутоўны момант.
Акрамя таго, яго механічныя характарыстыкі не такія моцныя, як у рухавікоў пастаяннага току, а дынамічны крутоўны момант і статычная хуткасць рэгулявання не здавальняючыя. Акрамя таго, прадукцыйнасць сістэмы невысокая, крывая кіравання змяняецца ў залежнасці ад нагрузкі, рэакцыя крутоўнага моманту павольная, каэфіцыент выкарыстання крутоўнага моманту рухавіка невысокі, а прадукцыйнасць зніжаецца на нізкай хуткасці з-за наяўнасці супраціўлення статара і эфекту мёртвай зоны інвертара, што пагаршае стабільнасць. Таму вывучаецца вектарнае кіраванне хуткасцю са зменнай частатой.
B. Метад кіравання вектарам прасторы напружання (SVPWM)
Ён заснаваны на агульным эфекце генерацыі трохфазнай формы хвалі з мэтай набліжэння да ідэальнай кругавой траекторыі кручэння магнітнага поля паветранага зазору рухавіка, генерацыі трохфазнай мадуляцыйнай формы хвалі за раз і кіравання ёю ў выглядзе ўпісанага шматкутніка, які апраксімуе акружнасць.
Пасля практычнага выкарыстання яна была ўдасканалена, а менавіта: уведзена частасная кампенсацыя для ліквідацыі памылкі рэгулявання хуткасці; ацэнка амплітуды патоку праз зваротную сувязь для ліквідацыі ўплыву супраціўлення статара на нізкай хуткасці; замыканне выходнага напружання і контуру току для паляпшэння дынамічнай дакладнасці і стабільнасці. Аднак ёсць шмат звёнаў схемы кіравання, і рэгуляванне крутоўнага моманту не ўведзена, таму прадукцыйнасць сістэмы не была істотна палепшана.
C. Метад вектарнага кантролю (ВК)
Сутнасць заключаецца ў тым, каб зрабіць рухавік пераменнага току эквівалентным рухавіку пастаяннага току і незалежна кіраваць хуткасцю і магнітным полем. Кіруючы патокам ротара, ток статара раскладаецца для атрымання кампанентаў крутоўнага моманту і магнітнага поля, а пераўтварэнне каардынат выкарыстоўваецца для дасягнення артаганальнага або развязанага кіравання. Увядзенне метаду вектарнага кіравання мае эпахальнае значэнне. Аднак на практыцы, паколькі паток ротара цяжка дакладна назіраць, характарыстыкі сістэмы значна залежаць ад параметраў рухавіка, а пераўтварэнне вектарнага кручэння, якое выкарыстоўваецца ў эквівалентным працэсе кіравання рухавіком пастаяннага току, з'яўляецца адносна складаным, што ўскладняе дасягненне ідэальнага выніку аналізу фактычнага эфекту кіравання.
D. Метад непасрэднага кіравання крутоўным момантам (DTC)
У 1985 годзе прафесар Дэпенброк з Рурскага ўніверсітэта ў Германіі ўпершыню прапанаваў тэхналогію пераўтварэння частаты з прамым кіраваннем крутоўным момантам. Гэтая тэхналогія ў значнай ступені вырашыла недахопы вышэйзгаданага вектарнага кіравання і хутка развівалася дзякуючы новым ідэям кіравання, лаканічнай і зразумелай структуры сістэмы, а таксама выдатным дынамічным і статычным характарыстыкам.
У цяперашні час гэтая тэхналогія паспяхова ўжываецца для магутнай цягі электравозаў пераменнага току. Прамое кіраванне крутоўным момантам непасрэдна аналізуе матэматычную мадэль рухавікоў пераменнага току ў сістэме каардынат статара і кіруе магнітным патокам і крутоўным момантам рухавіка. Пры гэтым не трэба прыраўноўваць рухавікі пераменнага току да рухавікоў пастаяннага току, што выключае многія складаныя разлікі пры пераўтварэнні вектарнага кручэння; не трэба імітаваць кіраванне рухавікамі пастаяннага току, а таксама не трэба спрашчаць матэматычную мадэль рухавікоў пераменнага току для развязкі.
E. Матрычны метад кіравання пераменным токам
Пераўтварэнне частаты з пераменным токам у пастаянны і пастаянна-пераменны ток (AC-DC-AC) — гэта тыпы пераўтварэння частаты з пераменным токам у пастаянны і пастаянна-пераменны ток. Іх агульнымі недахопамі з'яўляюцца нізкі каэфіцыент магутнасці на ўваходзе, вялікі гармонічны ток, вялікі кандэнсатар для назапашвання энергіі, неабходны для ланцуга пастаяннага току, і немагчымасць рэкуператыўнай энергіі вяртаць у электрасетку, гэта значыць, яна не можа працаваць у чатырох квадрантах.
Па гэтай прычыне з'явілася матрычнае пераўтварэнне частаты пераменнага току ў пераменны. Паколькі матрычнае пераўтварэнне частаты пераменнага току ў пераменны выключае прамежкавую сувязь пастаяннага току, яно ліквідуе вялікі і дарагі электралітычны кандэнсатар. Яно можа дасягнуць каэфіцыента магутнасці 1, сінусаідальнага ўваходнага току і можа працаваць у чатырох квадрантах, а сістэма мае высокую шчыльнасць магутнасці. Нягледзячы на тое, што гэтая тэхналогія яшчэ не дасягнула сталасці, яна ўсё яшчэ прыцягвае многіх навукоўцаў да правядзення паглыбленых даследаванняў. Яе сутнасць заключаецца не ў ускосным кіраванні токам, магнітным патокам і іншымі велічынямі, а ў непасрэдным выкарыстанні крутоўнага моманту ў якасці кіраванай велічыні для дасягнення гэтага.
3. Як пераўтваральнік частаты кіруе рухавіком? Як яны злучаны паміж сабой?
Падключэнне інвертара для кіравання рухавіком адносна простае, падобна падключэнню кантактара, з трыма асноўнымі лініямі харчавання, якія ўваходзяць і адыходзяць да рухавіка, але налады больш складаныя, і спосабы кіравання інвертарам таксама адрозніваюцца.
Па-першае, што тычыцца тэрмінала інвертара, нягледзячы на тое, што існуе мноства марак і розных спосабаў падключэння, тэрміналы падключэння большасці інвертараў мала чым адрозніваюцца. Звычайна яны падзяляюцца на ўваходы перамыкачоў прамога і рэверснага кручэння, якія выкарыстоўваюцца для кіравання запускам рухавіка прамым і рэверсным кручэннем. Клеммы зваротнай сувязі выкарыстоўваюцца для зваротнай сувязі па працоўным стане рухавіка.у тым ліку рабочая частата, хуткасць, стан няспраўнасці і г.д.
Для кіравання хуткасцю некаторыя пераўтваральнікі частаты выкарыстоўваюць патэнцыяметры, некаторыя — непасрэдна кнопкі, і ўсё гэта кіруецца праз фізічную праводку. Іншы спосаб — выкарыстоўваць сетку сувязі. Многія пераўтваральнікі частаты цяпер падтрымліваюць кіраванне праз сувязь. Лінію сувязі можна выкарыстоўваць для кіравання запускам і прыпынкам, кручэннем наперад і назад, рэгуляваннем хуткасці і г.д. рухавіка. У той жа час праз сувязь перадаецца і інфармацыя зваротнай сувязі.
4. Што адбываецца з выходным момантам рухавіка пры змене яго хуткасці кручэння (частаты)?
Пачатковы і максімальны крутоўны момант пры кіраванні ад пераўтваральніка частаты меншыя, чым пры кіраванні непасрэдна ад крыніцы харчавання.
Рухавік мае вялікі ўплыў на пуск і разгон пры харчаванні ад крыніцы харчавання, але гэты ўплыў слабейшы пры харчаванні ад пераўтваральніка частаты. Прамы пуск ад крыніцы харчавання будзе генераваць вялікі пускавы ток. Пры выкарыстанні пераўтваральніка частаты выходнае напружанне і частата пераўтваральніка частаты паступова дадаюцца да рухавіка, таму пускавы ток рухавіка і ўплыў памяншаюцца. Звычайна круцільны момант, які ствараецца рухавіком, памяншаецца са зніжэннем частаты (зніжэннем хуткасці). Фактычныя дадзеныя зніжэння будуць растлумачаны ў некаторых інструкцыях па эксплуатацыі пераўтваральніка частаты.
Звычайны рухавік распрацаваны і выраблены для напружання 50 Гц, і яго намінальны крутоўны момант таксама зададзены ў гэтым дыяпазоне напружання. Таму рэгуляванне хуткасці ніжэй за намінальную частату называецца рэгуляваннем хуткасці з пастаянным крутоўным момантам. (T=Te, P<=Pe)
Калі выходная частата пераўтваральніка частоты перавышае 50 Гц, крутоўны момант, які ствараецца рухавіком, памяншаецца лінейна, адваротна прапарцыянальна частаце.
Калі рухавік працуе з частатой больш за 50 Гц, неабходна ўлічваць памер нагрузкі рухавіка, каб пазбегнуць недастатковага крутоўнага моманту на выхадзе рухавіка.
Напрыклад, крутоўны момант, які ствараецца рухавіком пры 100 Гц, памяншаецца прыкладна да паловы крутоўнага моманту, які ствараецца пры 50 Гц.
Такім чынам, рэгуляванне хуткасці вышэй за намінальную частату называецца рэгуляваннем хуткасці пры пастаяннай магутнасці. (P=Ue*Ie).
5. Прымяненне пераўтваральніка частаты вышэй за 50 Гц
Для канкрэтнага рухавіка яго намінальнае напружанне і намінальны ток пастаянныя.
Напрыклад, калі намінальныя значэнні інвертара і рухавіка складаюць: 15 кВт/380 В/30 А, рухавік можа працаваць пры частаце вышэй за 50 Гц.
Пры хуткасці 50 Гц выходнае напружанне інвертара складае 380 В, а ток — 30 А. У гэты час, калі выходная частата павялічваецца да 60 Гц, максімальнае выходнае напружанне і ток інвертара могуць складаць толькі 380 В/30 А. Відавочна, што выходная магутнасць застаецца нязменнай, таму мы называем гэта рэгуляваннем хуткасці з пастаяннай магутнасцю.
Які крутоўны момант у гэты час?
Паколькі P=wT(w; вуглавая хуткасць, T: крутоўны момант), то, паколькі P застаецца нязменным, а w павялічваецца, крутоўны момант адпаведна паменшыцца.
Мы таксама можам паглядзець на гэта з іншага боку:
Напружанне статара рухавіка складае U=E+I*R (I — сіла току, R — электроннае супраціўленне, а E — індукаваны патэнцыял).
Можна заўважыць, што калі U і I не змяняюцца, E таксама не змяняецца.
І E=k*f*X (k: пастаянная; f: частата; X: магнітны паток), таму, калі f змяняецца з 50 да 60 Гц, X адпаведна памяншаецца.
Для рухавіка T=K*I*X (K: пастаянная; I: ток; X: магнітны паток), таму крутоўны момант T будзе памяншацца са памяншэннем магнітнага патоку X.
У той жа час, калі частата меншая за 50 Гц, паколькі I*R вельмі малы, і U/f=E/f не змяняецца, магнітны паток (X) з'яўляецца пастаянным. Крутоўны момант T прапарцыйны току. Вось чаму перагрузачная здольнасць інвертара звычайна выкарыстоўваецца для апісання яго перагрузачнай здольнасці (крутоўнага моманту), і гэта называецца рэгуляваннем хуткасці з пастаянным крутоўным момантам (намінальны ток застаецца нязменным -> максімальны крутоўны момант застаецца нязменным).
Выснова: Калі выходная частата інвертара павялічваецца вышэй за 50 Гц, выходны крутоўны момант рухавіка памяншаецца.
6. Іншыя фактары, звязаныя з выходным крутоўным момантам
Цеплавыпрацоўка і цеплааддача вызначаюць выходны ток інвертара, што ўплывае на яго крутоўны момант.
1. Апорная частата: Намінальны ток, пазначаны на інвертары, звычайна з'яўляецца значэннем, якое можа забяспечыць бесперапынную выхадную магутнасць пры найвышэйшай апорнай частаце і найвышэйшай тэмпературы навакольнага асяроддзя. Зніжэнне апорнай частаты не паўплывае на ток рухавіка. Аднак нагрэў кампанентаў зменшыцца.
2. Тэмпература навакольнага асяроддзя: Гэтак жа, як і значэнне току абароны інвертара, не будзе павялічвацца, калі тэмпература навакольнага асяроддзя будзе адносна нізкай.
3. Вышыня над узроўнем мора: Павелічэнне вышыні над узроўнем мора ўплывае на цеплааддачу і характарыстыкі ізаляцыі. Як правіла, гэтым можна занядбаць на вышыні ніжэй за 1000 м, а магутнасць можа змяншацца на 5% на кожныя 1000 метраў вышэй.
7. Якая частата падыходзіць для пераўтваральніка частаты для кіравання рухавіком?
У прыведзеным вышэй рэзюмэ мы даведаліся, чаму інвертар выкарыстоўваецца для кіравання рухавіком, а таксама зразумелі, як інвертар кіруе рухавіком. Інвертар кіруе рухавіком, што можна коратка апісаць наступным чынам:
Па-першае, інвертар кіруе пускавым напружаннем і частатой рухавіка, каб дасягнуць плыўнага запуску і плыўнага прыпынку;
Па-другое, інвертар выкарыстоўваецца для рэгулявання хуткасці рухавіка, а хуткасць рухавіка рэгулюецца шляхам змены частаты.
Рухавік з пастаяннымі магнітамі кампаніі Anhui MingtengПрадукты кіруюцца інвертарам. У дыяпазоне нагрузкі 25%-120% яны маюць больш высокую эфектыўнасць і шырэйшы працоўны дыяпазон, чым асінхронныя рухавікі з такімі ж характарыстыкамі, а таксама значна зберагаюць энергію.
Нашы прафесійныя тэхнікі падбяруць найбольш прыдатны інвертар у залежнасці ад канкрэтных умоў працы і рэальных патрэб кліентаў, каб дасягнуць лепшага кантролю над рухавіком і максімальна павялічыць яго прадукцыйнасць. Акрамя таго, наш аддзел тэхнічнага абслугоўвання можа дыстанцыйна дапамагчы кліентам усталяваць і адладзіць інвертар, а таксама забяспечыць усебаковае абслугоўванне да і пасля продажу.
Аўтарскае права: Гэты артыкул з'яўляецца перадрукам публічнага нумара WeChat «Тэхнічная падрыхтоўка», арыгінальная спасылка https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Гэты артыкул не адлюстроўвае погляды нашай кампаніі. Калі ў вас ёсць іншыя меркаванні ці погляды, калі ласка, папраўце нас!
Час публікацыі: 9 верасня 2024 г.