Sagedusmuundur elektrimootorile

Sagedusmuundurite kasutamise tehnilised aspektid

Tänapäeval on asünkroonmootorist saanud enamiku elektriajamite põhiseade. Üha enam kasutatakse juhtimiseks sagedusmuundurit – PWM regulatsiooniga inverterit. Selline juhtimine annab palju eeliseid, kuid tekitab ka probleeme teatud tehniliste lahenduste valikul. Proovime neid üksikasjalikumalt mõista.

Sagedusmuundurite seade

Laia valiku võimsate kõrgepingetransistori IGBT moodulite väljatöötamine ja tootmine võimaldas rakendada mitmefaasilisi toitelüliteid, mida juhitakse otse digitaalsete signaalidega. Programmeeritavad andmetöötlusseadmed võimaldasid genereerida numbrilisi jadasid signaale andvate lülitite sisendites asünkroonsete elektrimootorite sageduse juhtimine… Suure arvutusressurssidega ühekiibiliste mikrokontrollerite arendamine ja masstootmine võimaldas üleminekut digitaalsete kontrolleritega servoajamitele.

Toitesagedusmuundurid rakendatakse reeglina skeemi järgi, mis sisaldab võimsatel dioodidel või võimsustransistoridel põhinevat alaldit ja dioodidega šunteeritud IGBT-transistoridel põhinevat inverterit (juhitav lüliti) (joonis 1).

Riis. 1. Sagedusmuunduri ahel

Sisendaste alaldab etteantud siinusvõrgu pinge, mis pärast induktiiv-mahtuvusliku filtriga silumist toimib juhitava inverteri toiteallikana, mis genereerib signaali impulsi modulatsioon, mis genereerib staatori mähistes sinusoidseid voolusid parameetritega, mis tagavad elektrimootori vajaliku töörežiimi.

Toitemuunduri digitaalne juhtimine toimub mikroprotsessori riist- ja tarkvara abil, mis vastab antud ülesannetele. Arvutusüksus genereerib reaalajas juhtsignaale 52 mooduli jaoks ning töötleb ka ajami tööd kontrollivate mõõtesüsteemide signaale.

Toiteallikad ja juhtarvutid on ühendatud struktuurselt kavandatud tööstustooteks, mida nimetatakse sagedusmuunduriks.

Tööstusseadmetes kasutatakse kahte peamist tüüpi sagedusmuundureid:

• patenteeritud muundurid teatud tüüpi seadmete jaoks.

• universaalsed sagedusmuundurid on mõeldud AM töö multifunktsionaalseks juhtimiseks kasutaja määratud režiimides.

Sagedusmuunduri töörežiimide seadistamine ja haldamine saab teha ekraaniga varustatud juhtpaneeli abil, mis näitab sisestatud teavet.Lihtsa skalaarsageduse juhtimiseks saate kasutada lihtsate loogiliste funktsioonide komplekti, mis on saadaval kontrolleri tehaseseadetes ja sisseehitatud PID-regulaatoris.

Keerukamate juhtimisrežiimide realiseerimiseks tagasiside andurite signaale kasutades on vaja välja töötada ACS struktuur ja algoritm, mida programmeerida kasutades ühendatud välist arvutit.

Enamik tootjaid toodab erinevaid sagedusmuundureid, mis erinevad sisendi ja väljundi elektriliste omaduste, võimsuse, disaini ja muude parameetrite poolest. Väliste seadmetega (vooluvõrk, mootor) ühendamiseks saab kasutada täiendavaid väliselemente: magnetkäivitajad, trafod, drosselid.

Juhtsignaalide tüübid

On vaja eristada erinevat tüüpi signaale ja kasutada igaühe jaoks eraldi kaablit. Erinevat tüüpi signaalid võivad üksteist mõjutada. Praktikas on see eraldamine tavaline, näiteks kaabel rõhuandur saab ühendada otse sagedusmuunduriga.

Joonisel fig. 2 näitab soovitatavat viisi sagedusmuunduri ühendamiseks erinevate vooluahelate ja juhtsignaalide olemasolul.

Riis. 2. Näide sagedusmuunduri toiteahelate ja juhtahelate ühendamisest

Eristada saab järgmist tüüpi signaale:

• analoog - pinge- või voolusignaalid (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), mille väärtus muutub aeglaselt või harva, tavaliselt on need juht- või mõõtesignaalid;

• diskreetsed pinge- või voolusignaalid (0…10 V, 0/4…20 mA), mis võivad võtta ainult kaks harva muutuvat väärtust (kõrge või madal);

• digitaalsed (andmed) - pingesignaalid (0 … 5 V, 0 … 10 V), mis muutuvad kiiresti ja kõrge sagedusega, tavaliselt on need signaalid portidest RS232, RS485 jne;

• relee — relee kontaktid (0…220 V AC) võivad sõltuvalt ühendatud koormusest sisaldada induktiivvoolu (välised releed, lambid, ventiilid, pidurid jne).

Sagedusmuunduri võimsuse valik

Sagedusmuunduri võimsuse valikul tuleb lähtuda mitte ainult elektrimootori võimsusest, vaid ka muunduri ja mootori nimivooludest ja pingetest. Fakt on see, et sagedusmuunduri määratud võimsus viitab ainult selle tööle standardsetes rakendustes tavalise 4-pooluselise asünkroonmootoriga.

Päris seadmetel on palju aspekte, mis võivad põhjustada seadme praeguse koormuse suurenemist, näiteks käivitamise ajal. Põhimõtteliselt võimaldab sagedusajami kasutamine pehmest käivitamisest tingitud voolu- ja mehaanilisi koormusi vähendada. Näiteks vähendatakse käivitusvoolu 600% -lt 100-150% -ni nimivoolust.

Sõitke vähendatud kiirusega

Tuleb meeles pidada, et kuigi sagedusmuundur reguleerib kergesti 10:1 kiirust, kui mootor töötab madalatel pööretel, ei pruugi selle enda ventilaatori võimsus olla piisav. Jälgige mootori temperatuuri ja tagage sundventilatsioon.

Elektromagnetiline ühilduvus

Kuna sagedusmuundur on võimas kõrgsageduslike harmooniliste allikas, tuleks mootorite ühendamiseks kasutada minimaalse pikkusega varjestatud kaablit. Selline kaabel tuleb paigaldada teistest kaablitest vähemalt 100 mm kaugusele.See vähendab ristküsitlust. Kaablite ristumise korral tehakse ristumine 90 kraadise nurga all.

Selle toiteallikaks on avariigeneraator

Sagedusmuunduri poolt pakutav pehme käivitus võimaldab vähendada generaatori vajalikku võimsust. Kuna sellise käivitamise korral väheneb vool 4-6 korda, siis saab generaatori võimsust sama palju kordi vähendada. Kuid generaatori ja ajami vahele tuleb ikkagi paigaldada kontaktor, mida juhib sagedusajami releeväljund. See kaitseb sagedusmuundurit ohtlike liigpingete eest.

Kolmefaasilise muunduri tarnimine ühefaasilisest võrgust

Kolmefaasilisi sagedusmuundureid saab toita ühefaasilisest võrgust, kuid nende väljundvool ei tohi ületada 50% nimivoolust.

Säästa energiat ja raha

Säästud on mitmel põhjusel, esiteks kasvu tõttu koosinus phi väärtustele 0,98, s.o. maksimaalset võimsust kasutatakse kasuliku töö tegemiseks, miinimum läheb raisku. Teiseks saadakse sellele lähedane koefitsient kõigis mootori töörežiimides.

Ilma sagedusmuundurita on asünkroonmootoritel madalal koormusel koosinus phi 0,3-0,4. Kolmandaks ei ole vaja täiendavaid mehaanilisi seadistusi (siibrid, drosselklapid, klapid, pidurid jne), kõik toimub elektrooniliselt. Sellise juhtseadmega võib sääst olla kuni 50%.

Sünkroonige mitu seadet

Tänu lisasisenditele sagedusajami juhtimiseks on võimalik sünkroniseerida konveierprotsesse või määrata mõne väärtuse muutuste suhteid, olenevalt teistest.Näiteks selleks, et masina spindli pöörlemiskiirus sõltuks lõikuri ettenihkest. Protsess optimeeritakse, sest lõikuri koormuse suurenedes väheneb etteanne ja vastupidi.

Võrgu kaitse kõrgemate harmooniliste eest

Täiendavaks kaitseks kasutatakse lisaks lühikestele varjestatud kaablitele liinidrosseleid ja möödaviigukondensaatoreid. Drosselklapplisaks piirab see sisselülitamisel sisselülitusvoolu.

Õige kaitseklassi valimine

Usaldusväärne soojuse hajutamine on sagedusajami sujuvaks tööks hädavajalik. Kui kasutatakse kõrgeid kaitseklasse, näiteks IP 54 ja kõrgemaid, on sellist soojuse hajumist raske või kulukas saavutada. Seetõttu on võimalik kasutada eraldi kõrge kaitseastmega kappi, kuhu saab paigaldada madalama klassi mooduleid ning teostada üldventilatsiooni ja jahutust.

Elektrimootorite paralleelühendus ühe sagedusmuunduriga

Kulude vähendamiseks saab ühe sagedusmuunduriga juhtida mitut elektrimootorit. Selle võimsus tuleks valida 10-15% varuga kõigi elektrimootorite koguvõimsusest. Seejuures on vaja mootorikaablite pikkust minimeerida ja väga soovitav on paigaldada mootori õhuklapp.

Enamik sagedusmuundureid ei võimalda sagedusajami töötamise ajal mootoreid välja lülitada ega kontaktorite kaudu ühendada. Seda tehakse ainult seadme stop-käsuga.

Juhtimisfunktsiooni seadistus

Elektriajami maksimaalse jõudluse saavutamiseks, näiteks: võimsustegur, efektiivsus, ülekoormusvõime, reguleerimise sujuvus, vastupidavus, on vaja õigesti valida töösageduse muutumise ja sageduse väljundpinge suhe. muundur.

Pinge muutmise funktsioon sõltub koormuse pöördemomendi iseloomust. Pideva pöördemomendi korral tuleb mootori staatori pinget juhtida proportsionaalselt sagedusega (skalaarkontroll U / F = const). Näiteks ventilaatori puhul on teine ​​suhe U / F * F = konst. Kui suurendame sagedust 2 korda, peaks pinge tõusma 4 korda (vektori juhtimine). On keerukamate juhtimisfunktsioonidega seadmeid.

Muutuva kiirusega ajami kasutamise eelised koos sagedusmuunduriga

Lisaks tõhususe suurendamisele ja energia säästmisele võimaldab selline elektriajam saada uusi sõiduomadusi. See kajastub täiendavate mehaaniliste seadmete tagasilükkamises, mis tekitavad kadusid ja vähendavad süsteemide töökindlust: pidurid, amortisaatorid, drosselklapid, ventiilid, juhtventiilid jne. Pidurdamist saab teha näiteks mootori staatori elektromagnetvälja ümberpööramisega. Muutes ainult sageduse ja pinge vahelist funktsionaalset suhet, saame mehhaanikas midagi muutmata teistsuguse ajami.

Dokumentatsiooni lugemine

Tuleb märkida, et kuigi sagedusmuundurid on üksteisega sarnased ja pärast ühe omandamist on teisega lihtne hakkama saada, tuleb siiski dokumentatsiooni hoolikalt lugeda. Mõned tootjad kehtestavad oma toodete kasutamisele piiranguid ja nende rikkumise korral eemaldavad nad toote garantiist.

Teid võivad huvitada: Muutuva elektriajam kui energiasäästu vahend