VFD kontrolü, elektrik motorunun çalışma modlarını esnek bir şekilde değiştirmek için özel bir dönüştürücünün kullanılmasına izin verir: başlat, durdur, hızlandır, frenle, dönüş hızını değiştir.
Besleme voltajının frekansının değiştirilmesi, stator manyetik alanının açısal hızında bir değişikliğe yol açar. Frekans düştüğünde motor hızı düşer ve kayma artar.
Sürücü frekans dönüştürücünün çalışma prensibi
Asenkron motorların ana dezavantajı, geleneksel yollarla hız kontrolünün karmaşıklığıdır: besleme voltajını değiştirerek ve sargı devresine ek dirençler ekleyerek. Daha mükemmel olanı, elektrik motorunun frekans sürücüsüdür. Yakın zamana kadar dönüştürücüler pahalıydı, ancak IGBT transistörlerin ve mikroişlemci kontrol sistemlerinin ortaya çıkışı, yabancı üreticilerin uygun fiyatlı cihazlar oluşturmasına izin verdi. Enşimdi mükemmel, statik frekans dönüştürücüler.
Stator manyetik alanının açısal hızı ω0 frekansla orantılı olarak değişir ƒ1 formüle göre:
ω0=2π׃1/p, burada p, kutup çiftlerinin sayısıdır.
Yöntem sorunsuz hız kontrolü sağlar. Bu durumda motorun kayma hızı artmaz.
Motordan yüksek enerji performansı elde etmek için - verimlilik, güç faktörü ve aşırı yük kapasitesi, frekansla birlikte besleme voltajını belirli bağımlılıklara göre değiştirin:
- sabit yük torku – U1/ ƒ1=const;
- yük momentinin fan karakteri - U1/ ƒ12=const;
- Yük torku hız ile ters orantılı - U1/√ ƒ1=const.
Bu işlevler, motor statöründeki frekansı ve voltajı aynı anda değiştiren bir dönüştürücü kullanılarak gerçekleştirilir. Gerekli teknolojik parametre kullanılarak regülasyon sayesinde elektrik tasarrufu sağlanır: pompa basıncı, fan performansı, makine besleme hızı, vb. Bu durumda parametreler sorunsuz bir şekilde değişir.
Asenkron ve senkron elektrik motorlarının frekans kontrol yöntemleri
Sincap kafesli rotorlu asenkron motorlara dayalı frekans kontrollü bir sürücüde, iki kontrol yöntemi kullanılır - skaler ve vektör. İlk durumda, aynı anda değişirlerbesleme geriliminin genliği ve frekansı.
Bu, motorun performansını korumak için gereklidir, çoğu zaman maksimum torkunun şaft üzerindeki direnç momentine sabit bir oranıdır. Sonuç olarak, verimlilik ve güç faktörü tüm dönüş aralığı boyunca değişmeden kalır.
Vektör düzenlemesi, statordaki akımın genliğinin ve fazının aynı anda değişmesinden oluşur.
Senkron tip motorun frekans sürücüsü yalnızca küçük yüklerde çalışır, büyümesi izin verilen değerlerin üzerinde, senkronizasyon bozulabilir.
Frekans sürücüsünün avantajları
Frekans kontrolünün diğer yöntemlere göre çok çeşitli avantajları vardır.
- Motor ve üretim süreçlerinin otomasyonu.
- Motor hızlanması sırasında meydana gelen tipik hataları ortadan kaldıran yumuşak çalıştırma. Aşırı yüklenmeleri az altarak frekans sürücüsünün ve ekipmanın güvenilirliğini artırma.
- Genel sürücü ekonomisini ve performansını iyileştirin.
- Geçici olaylar sırasında önemli olan, yükün doğasından bağımsız olarak elektrik motorunun sabit bir hızının oluşturulması. Geri besleme kullanımı, çeşitli bozucu etkiler altında, özellikle değişken yükler altında sabit bir motor hızının korunmasını mümkün kılar.
- Dönüştürücüler, teknolojik süreçlerde önemli değişiklik ve durdurma olmaksızın mevcut teknik sistemlere kolayca entegre edilir. Güç aralığı geniş, ancak artışlarıylafiyatlar önemli ölçüde artıyor.
- Varyatörleri, dişli kutularını, gaz kelebeği ve diğer kontrol ekipmanlarını terk etme veya uygulama aralığını genişletme yeteneği. Bu, önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar.
- Geceleri tüketimini az altırken su darbesi veya boru hatlarında artan sıvı basıncı gibi proses ekipmanları üzerindeki geçici olayların zararlı etkilerinin ortadan kaldırılması.
Kusurlar
Tüm invertörler gibi, chastotniki de parazit kaynaklarıdır. Filtre yüklemeleri gerekiyor.
Markaların maliyeti yüksektir. Cihazların gücünün artmasıyla önemli ölçüde artar.
Sıvıların taşınması için frekans ayarı
Su ve diğer sıvıların pompalandığı tesislerde akış kontrolü çoğunlukla sürgülü vana ve vanalar yardımıyla yapılır. Şu anda umut verici bir yön, kanatlarını harekete geçiren bir pompanın veya bir fanın frekans sürücüsünün kullanılmasıdır.
Gaz kelebeğine alternatif olarak bir frekans dönüştürücünün kullanılması, %75'e varan enerji tasarrufu etkisi sağlar. Akışkan akışını engelleyen valf, faydalı bir iş yapmaz. Aynı zamanda, taşınması için enerji ve madde kaybı artar.
Frekans sürücü, akışkan akışı değiştiğinde tüketicide sabit bir basınç tutmayı mümkün kılar. Basınç sensöründen sürücüye motor devrini değiştiren ve böylece onu düzenleyen bir sinyal gönderilir.ayarlanan akış hızını koruyarak devir sayısı.
Pompalama üniteleri performansları değiştirilerek kontrol edilir. Pompanın güç tüketimi, çarkın performansına veya dönme hızına kübik bağımlılık içindedir. Devir 2 kat az altılırsa pompa performansı 8 kat düşer. Günlük bir su tüketimi programının varlığı, frekans sürücüsünü kontrol ederseniz, bu süre için enerji tasarrufunu belirlemenize olanak tanır. Bu sayede pompa istasyonunu otomatikleştirmek ve böylece şebekelerdeki su basıncını optimize etmek mümkündür.
Havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinin çalışması
Havalandırma sistemlerinde maksimum hava akışı her zaman gerekli değildir. Çalışma koşulları performansta bir düşüş gerektirebilir. Geleneksel olarak, bunun için tekerlek hızı sabit kaldığında kısma kullanılır. Mevsimsel ve iklim koşullarının değiştiği, ısı, nem, buhar ve zararlı gazların açığa çıktığı durumlarda frekans kontrollü tahrik sayesinde hava debisini değiştirmek daha uygundur.
Havalandırma ve iklimlendirme sistemlerindeki enerji tasarrufu, pompa istasyonlarındakinden daha düşük değildir, çünkü mil dönüşünün güç tüketimi devirlere göre kübik bağımlıdır.
Frekans dönüştürücü cihaz
Modern frekans sürücüsü, çift dönüştürücü şemasına göre düzenlenmiştir. Bir doğrultucu ve bir kontrol sistemine sahip bir darbe invertöründen oluşur.
Sonraşebeke voltajını doğrultarak, sinyal bir filtre tarafından yumuşatılır ve her birinin asenkron bir elektrik motorunun stator sargılarına bağlı olduğu altı transistör anahtarlı bir invertöre beslenir. Ünite, doğrultulmuş sinyali gerekli frekans ve genlikte üç fazlı bir sinyale dönüştürür. Çıkış aşamalarındaki güç IGBT'leri yüksek bir anahtarlama frekansına sahiptir ve net, distorsiyonsuz bir kare dalga sağlar. Motor sargılarının filtreleme özelliklerinden dolayı, çıkışlarındaki akım eğrisinin şekli sinüzoidal kalır.
Sinyal genliği kontrol yöntemleri
Çıkış voltajı iki yöntemle düzenlenir:
- Genlik - voltaj değerinde değişiklik.
- Darbe genişlik modülasyonu, süresinin değiştiği ancak frekansın değişmediği bir darbeli sinyali dönüştürme yöntemidir. Burada güç darbe genişliğine bağlıdır.
İkinci yöntem en sık mikroişlemci teknolojisinin gelişmesiyle bağlantılı olarak kullanılır. Modern invertörler, GTO veya IGBT kapatma transistörleri kullanılarak yapılır.
Dönüştürücülerin yeteneği ve uygulaması
Frekans sürücünün birçok olasılığı vardır.
- Üç fazlı besleme voltajının frekansını sıfırdan 400 Hz'e ayarlayın.
- Elektrik motorunun 0,01 saniyeden itibaren hızlanması veya yavaşlaması. 50 dakikaya kadar belirli bir zaman yasasına göre (genellikle doğrusal). Hızlanma sırasında yalnızca bir azalma değil, aynı zamanda dinamik ve başlangıç torklarının %150'sine kadar bir artış da mümkündür.
- Verilen frenleme ve hızlanma modlarıyla motoru istenen konuma geri döndürmediğer yönde hız.
- İnvertörler, kısa devrelere, aşırı yüklere, toprak kaçağına ve açık motor güç hatlarına karşı yapılandırılabilir elektronik korumaya sahiptir.
- Dönüştürücülerin dijital ekranları, parametreleriyle ilgili verileri görüntüler: frekans, besleme gerilimi, hız, akım, vb.
- V/f özellikleri, gerekli olan motor yüklerine bağlı olarak dönüştürücülerde ayarlanır. Onlara dayalı kontrol sistemlerinin işlevleri, yerleşik kontrolörler tarafından sağlanır.
- Düşük frekanslar için, motorun tam torku ile çalışmanıza, yükler değiştiğinde sabit bir hızı korumanıza ve şaft üzerindeki torku kontrol etmenize olanak tanıyan vektör kontrolünün kullanılması önemlidir. Değişken frekanslı sürücü, motor pasaport verilerinin doğru girişiyle ve başarılı testten sonra iyi çalışır. HYUNDAI, Sanyu, vb.'den bilinen ürünler.
Dönüştürücülerin uygulama alanları aşağıdaki gibidir:
- sıcak ve soğuk su ve ısı besleme sistemlerindeki pompalar;
- konsantratörlerin bulamaç, kum ve bulamaç pompaları;
- ulaşım sistemleri: konveyörler, makaralı masalar ve diğer araçlar;
- mikserler, değirmenler, kırıcılar, ekstrüderler, dağıtıcılar, besleyiciler;
- santrifüjler;
- asansörler;
- metalurji ekipmanı;
- sondaj ekipmanı;
- takım tezgahlarının elektrikli tahrikleri;
- ekskavatör ve vinç ekipmanları, manipülatör mekanizmaları.
Frekans dönüştürücü üreticileri, incelemeler
Yerli üretici şimdiden kullanıcılara kalite ve fiyat açısından uygun ürünler üretmeye başladı. Avantajı, doğru cihazı hızlı bir şekilde alma yeteneğinin yanı sıra kurulumla ilgili ayrıntılı tavsiyelerdir.
Şirket "Etkili sistemler", seri ürünler ve pilot ekipman grupları üretir. Ürünler evde, küçük işletmelerde ve sanayide kullanılmaktadır. Vesper üreticisi, aralarında çoğu endüstriyel mekanizmaya uygun çok işlevli dönüştürücülerin bulunduğu yedi dizi dönüştürücü üretir.
Danimarkalı şirket Danfoss, chastotnikov üretiminde liderdir. Ürünleri havalandırma, iklimlendirme, su temini ve ısıtma sistemlerinde kullanılmaktadır. Danimarkalı şirketin bir parçası olan Fin şirketi Vacon, gerekli cihazları gereksiz parçalar olmadan monte edebileceğiniz modüler tasarımlar üretiyor, bu da bileşenlerden tasarruf sağlıyor. Ayrıca, endüstride ve günlük yaşamda kullanılan uluslararası endişe yaratan ABB'nin dönüştürücüleri de bilinmektedir.
İncelemelere bakılırsa, basit tipik sorunları çözmek için ucuz yerli dönüştürücüler kullanılabilirken, karmaşık olanlar çok daha fazla ayara sahip bir markaya ihtiyaç duyar.
Sonuç
Frekans sürücü, besleme voltajının frekansını ve genliğini değiştirerek elektrik motorunu kontrol eder ve aynı zamanda arızalardan korur: aşırı yüklenmeler, kısa devreler, besleme ağındaki kesintiler. Bu tür elektrikli aktüatörler üç ana işlevi yerine getirir,hızlanma, yavaşlama ve motor hızı ile ilgilidir. Bu, teknolojinin birçok alanında ekipmanın verimliliğini artırır.
