В различни ситуации може да се наложи преобразуване на честотата на първоначалния ток в ток с регулирано честотно напрежение. Това се изисква например при работа с асинхронни двигатели за промяна на скоростта им на въртене. Тази статия ще обсъди целта и принципа на работа на честотния преобразувател.
Съдържание
Какво е честотен преобразувател
Честотен преобразувател (FC) е електрическо устройство, което преобразува и плавно регулира еднофазен или трифазен променлив ток с честота 50 Hz в подобен тип ток с честота от 1 до 800 Hz. Такива устройства се използват широко за управление на работата на различни асинхронни електрически машини, например за промяна на честотата на тяхното въртене. Има и устройства за използване в промишлени мрежи с високо напрежение.
Простите преобразуватели регулират честотата и напрежението според V/f характеристиката, сложните устройства използват векторно управление.
Честотният преобразувател е технически сложно устройство и се състои не само от честотен преобразувател, но има и защита срещу свръхток, пренапрежение и късо съединение. Също така, такова оборудване може да има дросел за подобряване на формата на вълната и филтри за намаляване на различни електромагнитни смущения. Има електронни преобразуватели, както и електрически машинни устройства.
Принципът на работа на честотния преобразувател
Електронният преобразувател се състои от няколко основни компонента: токоизправител, филтър, микропроцесор и инвертор.
Токоизправител има куп диоди или тиристори, които коригират първоначалния ток на входа на преобразувателя. Диодните инвертори се характеризират с пълна липса на вълни, те са евтини, но в същото време надеждни устройства. Тиристорните преобразуватели създават възможност за протичане на тока и в двете посоки и позволяват връщането на електрическа енергия към мрежата при спиране на двигателя.
Филтрирайте използвани в тиристорни устройства за намаляване или премахване на пулсациите на напрежението. Изглаждането се извършва с помощта на капацитивни или индуктивно-капацитивни филтри.
Микропроцесор – е контролна и анализираща връзка на преобразувателя. Той получава и обработва сигнали от сензори, което ви позволява да регулирате изходния сигнал от честотния преобразувател с вграден PID контролер.Също така, този системен компонент записва и съхранява данни за събития, регистрира и защитава устройството от претоварвания, къси съединения, анализира режима на работа и изключва устройството в случай на аварийна работа.
инвертор напрежението и тока се използват за управление на електрически машини, тоест за плавно управление на честотата на тока. Такова устройство произвежда "чист синус" изход, което позволява да се използва в много индустрии.
Принципът на работа на електронния честотен преобразувател (инвертор) се състои в следните етапи на работа:
- Входящият синусоидален променлив еднофазен или трифазен ток се изправя от диоден мост или тиристори;
- С помощта на специални филтри (кондензатори) сигналът се филтрира за намаляване или премахване на вълните на напрежението;
- Напрежението се преобразува в трифазна вълна с определени параметри с помощта на микросхема и транзисторен мост;
- На изхода на инвертора правоъгълните импулси се преобразуват в синусоидално напрежение с определени параметри.
Видове честотни преобразуватели
Има няколко вида честотни преобразуватели, които в момента са най-разпространени за производство и употреба:
Електромашинни (електроиндукционни) преобразуватели: се използват в случаите, когато е невъзможно или неподходящо да се използват електронни FC. Конструктивно такива устройства са асинхронни двигатели с фазов ротор, които работят в режим генератор-преобразувател.
Тези устройства са скаларно управлявани преобразуватели. На изхода на това устройство се създава напрежение с дадена амплитуда и честота, за да се поддържа определен магнитен поток в намотките на статора.Използват се в случаите, когато не е необходимо да се поддържа скоростта на ротора в зависимост от натоварването (помпи, вентилатори и друго оборудване).
Електронни преобразуватели: широко използван при всякакви условия на работа за различно оборудване. Такива устройства са векторни, те автоматично изчисляват взаимодействието на магнитните полета на статора и ротора и осигуряват постоянна стойност на скоростта на ротора, независимо от натоварването.
- Циклопреобразуватели;
- Циклоинвертори;
- Инвертор с междинна DC връзка:
- Честотен преобразувател на източник на ток;
- Честотен преобразувател на източника на напрежение (с амплитудна или широчинно-импулсна модулация).
По обхват оборудването може да бъде:
- за оборудване с мощност до 315 kW;
- векторни преобразуватели за мощност до 500 kW;
- Взривозащитени устройства за използване в експлозивни и прашни среди;
- честотни преобразуватели, монтирани на електрически двигатели;
Всеки тип честотен преобразувател има определени предимства и недостатъци, и е приложим за различно оборудване и натоварвания, както и условия на работа.
Честотният преобразувател може да се управлява ръчно или външно. Ръчното управление се осъществява от контролния панел на инвертора, който може да регулира скоростта или да спре работата. Външното управление се осъществява с помощта на системи за автоматично управление (APCS), които могат да контролират всички параметри на устройството и ви позволяват да превключвате схемата или режима на работа (чрез FC или байпас).Също така външното управление ви позволява да програмирате работата на преобразувателя в зависимост от работните условия, натоварване, време, което ви позволява да работите в автоматичен режим.
Защо електрическият двигател може да се нуждае от честотен преобразувател?
Използването на честотни преобразуватели дава възможност да се намалят разходите за електроенергия, разходите за амортизация на двигатели и оборудване. Могат да се използват за евтини двигатели с катерица, което намалява производствените разходи.
Много електродвигатели работят в условия на честа смяна на режимите на работа (чести стартирания и спирания, промяна на натоварването). Честотните преобразуватели ви позволяват плавно да стартирате двигателя и да намалите максималния стартов въртящ момент и нагряването на оборудването. Това е важно, например, при подемните машини и ви позволява да намалите отрицателното въздействие от внезапните стартирания, както и да премахнете люлеенето на товара и ритъците при спиране.
С помощта на инвертора можете плавно да регулирате работата на вентилаторите, помпите и ви позволява да автоматизирате технологичните процеси (използвани в котелни, в минното дело, в нефтопреработката и нефтопреработката, във водопроводите и други предприятия).
Използването на честотни преобразуватели в конвейери, конвейери, асансьори ви позволява да увеличите експлоатационния живот на техните компоненти, тъй като намаляват тръпките, ударите и други негативни фактори при стартиране и спиране на оборудването. Те могат плавно да увеличават и намаляват оборотите на двигателя, да извършват движение на заден ход, което е важно за голям брой високопрецизно промишлено оборудване.
Предимства на честотните преобразуватели:
- Намаляване на разходите за енергия: чрез намаляване на пусковите токове и регулиране на мощността на двигателя според натоварването;
- Увеличаване на надеждността и издръжливостта на оборудването: ви позволява да удължите експлоатационния живот и да увеличите периода от една техническа услуга до друга;
- Позволява ви да реализирате външен контрол и управление на оборудването от отдалечени компютърни устройства и възможност за интегриране в системи за автоматизация;
- Честотните преобразуватели могат да работят с всяка мощност на натоварване (от един киловат до десетки мегавата);
- Наличието на специални компоненти в състава на честотните преобразуватели ви позволява да се предпазите от претоварване, прекъсване на фазите и късо съединение, както и да осигурите безопасна работа и изключване на оборудването в случай на авария.
Разбира се, разглеждайки такъв списък с предимства, човек може да се чуди защо да не ги използва за всички двигатели в предприятието? Отговорът тук е очевиден, уви, но това е високата цена на chastotnikov, тяхната инсталация и настройка. Не всеки бизнес може да си позволи тези разходи.
Подобни статии:
