Teoria reglementării frecvenței a fost dezvoltată în anii 30 ai secolului trecut. Cu toate acestea, numai ultimii 20 de ani au devenit folosiți în mod activ în lume, iar în țările CSI experiența de funcționare extinsă a acestor dispozitive este de aproximativ 10 ani. unitate O astfel de frecvență câștig controlată DC conduce posibilă implementarea unui nou element de bază, tranzistoare IGBT și anume relativ ieftine (Insulated Gate Bipolar Transistor - izolate poarta tranzistor bipolar) calculat pentru curenți de până la câteva kiloamperes, tensiunea la mai multe kilovolts și au o frecvență de comutare 30 kHz și mai mare.
Pentru o mai bună înțelegere a principiilor care stau la baza sistemelor electronice de control al vitezei, reamintim dispozitivul unui motor de inducție cu un rotor cu colivie - cel mai frecvent utilizat tip de motor electric. Este suficient să spunem că cantitatea totală de energie electrică utilizată pentru a conduce toate unitățile cu motoare asincrone reprezintă mai mult de 50% din totalul energiei electrice consumate. Un astfel de motor are un stator staționar cu bobine care formează poli și un rotor mobil scurtcircuitat. Când se aplică tensiunile trifazate la înfășurările statorice ale tensiunii trifazate, curenții de stator, deplasați relativ unul de altul cu 120 de grade, formează câmpul magnetic rotativ al statorului. Acest câmp induce curenții în rotor care generează câmpul propriu al rotorului, care se rotește sincron cu câmpul statorului și formează un flux rotativ comun al motorului. Ca urmare a interacțiunii curenților rotorului cu fluxul magnetic, apar forțele mecanice care acționează asupra conductorilor rotorului și momentul electromagnetic rotativ. Pentru a crea un cuplu, este necesar ca câmpul statorului să se rotească la o viteză mai mare decât viteza rotorului. Această diferență în viteza de rotație se numește alunecare.
Turația rotorului motorului de inducție poate fi controlată prin variația frecvenței tensiunii de alimentare, amplitudinea tensiunii, numărul de perechi de poli stator.
Din punct de vedere matematic, principiul metodei de frecvență pentru reglarea vitezei unui motor de inducție poate fi exprimat prin formula:
f1 - frecvența tensiunii de alimentare
ωo este viteza unghiulară a fluxului magnetic al starterului
P este numărul de perechi de poli.
Această metodă asigură un control rapid al vitezei pe o gamă largă, iar caracteristicile mecanice au o rigiditate ridicată.
Controlul vitezei nu este însoțit de o creștere a alunecării motorului de inducție, deci pierderile de putere în timpul reglării sunt mici.
Pentru înaltă performanță energetică a motorului asincron - factorul de putere, eficiență, capacitate de suprasarcină - trebuie să fie în același timp, modificările de frecvență și tensiunea de alimentare.
O schemă structurată.
Există două tipuri principale de convertoare de frecvență: cu cuplaj direct și cu un circuit intermediar DC. În primul caz, tensiunea de ieșire a formei sinusoidale este formată din secțiunile sinusoidului tensiunii de intrare convertite. În acest caz, valoarea maximă a frecvenței de ieșire nu poate fi, în principiu, egală cu frecvența rețelei de alimentare. Frecvența la ieșirea convertorului de acest tip este de obicei în domeniul de la 0 la 25-33 Hz. Prima metodă, datorită naturii sale limitate, a fost înlocuită cu convertoare de frecvență cu un circuit intermediar DC, bazat pe invertoare de tensiune.
Schema structurală a unui astfel de convertor este prezentată în Fig.
tensiune de curent alternativ convertit de redresor cu diode, și apoi netezit circuitul intermediar filtru inductor-condensator. În final, etapa de ieșire a invertorului care se face de obicei pe baza IGBT-module efectuează conversia inversă de la DC la AC, oferind un semnal de ieșire cu valorile necesare ale tensiunii și frecvenței. Invertorii folosiți cel mai frecvent sunt modulația lățimii pulsului de înaltă frecvență (PWM). În acest caz, ieșirea convertorului este o serie de impulsuri de tensiune de amplitudine constantă și o durată variabilă, care este o sarcină inductivă, care este o înfășurare statorică generează curenți de undă sinusoidală.
Schema tipică a treptelor de putere a invertorului bazată pe IGBT.
Tipuri de sarcini.
Cerințele pentru acționarea electrică sunt determinate de intervalul de viteze solicitate și de tipul de sarcină. Relația dintre viteza de rotație și momentul rezistenței nu este aceeași pentru sarcini de diferite tipuri:
Metode de management.
În funcție de natura sarcinii convertizorului de frecvență oferă diferite moduri de control a motorului, de punere în aplicare o relație specială între viteza de rotație a motorului și tensiunea de ieșire.
Legea variației tensiunii depinde de natura momentului de încărcare Mc. Cu un moment de sarcină constant Ms = const, tensiunea pe stator trebuie ajustată proporțional cu frecvența:
Modul cu dependența liniară între tensiunea și frecvența protozoare se realizează prin convertizoare de frecvență pentru a asigura un cuplu cu sarcină constantă și este utilizat pentru a controla un motor sincron sau motoare conectate în paralel. Cu toate acestea, pe măsură ce frecvența scade, pornind de la o anumită valoare, cuplul maxim al motorului începe să scadă. Pentru a mări cuplul la convertizoare de frecvență joasă prevăzute pentru îmbunătățirea funcției valorii inițiale a tensiunii de ieșire, care este utilizat pentru a compensa căderea sarcinii cu un cuplu constant sau creșterea sarcinilor inițiale de cuplu cu un cuplu de pornire ridicat, cum ar fi un mixer industrial.
Pentru caracterul fan al momentului de încărcare, această stare are forma:
Când momentul de încărcare este invers proporțional cu viteza:
Astfel, pentru reglarea fără trepte a vitezei de rotație a arborelui asincron al motorului, convertorul de frecvență trebuie să asigure o reglare simultană a frecvenței și tensiunii pe statorul motorului de inducție.
Articole similare
-
Instalarea, principiul de funcționare și controlul regulatorului de turație
-
Dispozitivul de dezumidificare a aerului adsorbant și principiul de funcționare
Trimiteți-le prietenilor: