Konvertuesi i frekuencës është një teknologji që duhet të zotërohet kur kryhen punime elektrike. Përdorimi i konvertuesit të frekuencës për të kontrolluar motorin është një metodë e zakonshme në kontrollin elektrik; disa prej tyre kërkojnë gjithashtu aftësi në përdorimin e tyre.
1. Para së gjithash, pse të përdoret një konvertues frekuence për të kontrolluar një motor?
Motori është një ngarkesë induktive, e cila pengon ndryshimin e rrymës dhe do të prodhojë një ndryshim të madh në rrymë gjatë ndezjes.
Invertori është një pajisje kontrolli e energjisë elektrike që përdor funksionin e ndezjes-fikjes së pajisjeve gjysmëpërçuese të energjisë për të konvertuar furnizimin me energji të frekuencës industriale në një frekuencë tjetër. Ai përbëhet kryesisht nga dy qarqe, njëri është qarku kryesor (moduli i ndreqësit, kondensatori elektrolitik dhe moduli i invertorit), dhe tjetri është qarku i kontrollit (pllaka e furnizimit me energji ndërprerëse, pllaka e qarkut të kontrollit).
Për të zvogëluar rrymën e nisjes së motorit, veçanërisht motorit me fuqi më të lartë, sa më e madhe të jetë fuqia, aq më e madhe është rryma e nisjes. Rryma e tepërt e nisjes do të sjellë një ngarkesë më të madhe në rrjetin e furnizimit me energji dhe të shpërndarjes. Konvertuesi i frekuencës mund ta zgjidhë këtë problem të nisjes dhe të lejojë që motori të niset pa probleme pa shkaktuar rrymë të tepërt nisjeje.
Një funksion tjetër i përdorimit të një konvertori frekuence është rregullimi i shpejtësisë së motorit. Në shumë raste, është e nevojshme të kontrollohet shpejtësia e motorit për të arritur efikasitet më të mirë prodhimi, dhe rregullimi i shpejtësisë së konvertorit të frekuencës ka qenë gjithmonë pika e tij kryesore. Konvertori i frekuencës kontrollon shpejtësinë e motorit duke ndryshuar frekuencën e furnizimit me energji.
2. Cilat janë metodat e kontrollit të inverterit?
Pesë metodat më të përdorura të motorëve të kontrollit me inverter janë si më poshtë:
A. Metoda e kontrollit të Modulimit të Gjerësisë së Pulsit Sinusoidal (SPWM)
Karakteristikat e tij janë struktura e thjeshtë e qarkut të kontrollit, kostoja e ulët, fortësia e mirë mekanike dhe përmbushja e kërkesave të rregullimit të qetë të shpejtësisë së transmetimit të përgjithshëm. Është përdorur gjerësisht në fusha të ndryshme të industrisë.
Megjithatë, në frekuenca të ulëta, për shkak të tensionit të ulët të daljes, çift rrotullues ndikohet ndjeshëm nga rënia e tensionit të rezistencës së statorit, gjë që zvogëlon çift rrotulluesin maksimal të daljes.
Përveç kësaj, karakteristikat e tij mekanike nuk janë aq të forta sa ato të motorëve DC, dhe kapaciteti i tij dinamik i çift rrotullues dhe performanca e rregullimit statik të shpejtësisë nuk janë të kënaqshme. Përveç kësaj, performanca e sistemit nuk është e lartë, kurba e kontrollit ndryshon me ngarkesën, përgjigja e çift rrotullues është e ngadaltë, shkalla e shfrytëzimit të çift rrotullues të motorit nuk është e lartë dhe performanca zvogëlohet në shpejtësi të ulët për shkak të ekzistencës së rezistencës së statorit dhe efektit të zonës së vdekur të inverterit, dhe stabiliteti përkeqësohet. Prandaj, njerëzit kanë studiuar rregullimin e shpejtësisë së frekuencës së ndryshueshme të kontrollit vektorial.
B. Metoda e Kontrollit të Vektorit Hapësinor të Tensionit (SVPWM)
Bazohet në efektin e përgjithshëm të gjenerimit të formës së valës trefazore, me qëllim afrimin e trajektores ideale të fushës magnetike rrotulluese rrethore të boshllëkut të ajrit të motorit, duke gjeneruar një formë vale modulimi trefazore në të njëjtën kohë dhe duke e kontrolluar atë në formën e një poligoni të brendashkruar që përafron rrethin.
Pas përdorimit praktik, është përmirësuar, domethënë, duke futur kompensimin e frekuencës për të eliminuar gabimin e kontrollit të shpejtësisë; duke vlerësuar amplitudën e fluksit përmes reagimit për të eliminuar ndikimin e rezistencës së statorit në shpejtësi të ulët; duke mbyllur qarkun e tensionit dhe rrymës së daljes për të përmirësuar saktësinë dhe stabilitetin dinamik. Megjithatë, ka shumë lidhje të qarkut të kontrollit dhe nuk është futur asnjë rregullim i momentit rrotullues, kështu që performanca e sistemit nuk është përmirësuar në thelb.
C. Metoda e kontrollit të vektorit (VC)
Thelbi është që motori AC të bëhet ekuivalent me një motor DC, dhe të kontrollojë në mënyrë të pavarur shpejtësinë dhe fushën magnetike. Duke kontrolluar fluksin e rotorit, rryma e statorit zbërthehet për të marrë komponentët e çift rrotullues dhe fushës magnetike, dhe transformimi koordinativ përdoret për të arritur kontrollin ortogonal ose të shkëputur. Futja e metodës së kontrollit vektorial ka rëndësi epokale. Megjithatë, në aplikimet praktike, meqenëse fluksi i rotorit është i vështirë për t'u vëzhguar me saktësi, karakteristikat e sistemit ndikohen shumë nga parametrat e motorit, dhe transformimi i rrotullimit vektorial i përdorur në procesin ekuivalent të kontrollit të motorit DC është relativisht kompleks, duke e bërë të vështirë që efekti i kontrollit aktual të arrijë rezultatin ideal të analizës.
D. Metoda e Kontrollit të Drejtpërdrejtë të Momentit të Rrotullimit (DTC)
Në vitin 1985, Profesor DePenbrock i Universitetit të Ruhr-it në Gjermani propozoi për herë të parë teknologjinë e konvertimit të frekuencës së kontrollit të drejtpërdrejtë të çift rrotullues. Kjo teknologji ka zgjidhur kryesisht mangësitë e kontrollit vektorial të lartpërmendur dhe është zhvilluar me shpejtësi me ide të reja kontrolli, strukturë të sistemit koncize dhe të qartë, si dhe performancë të shkëlqyer dinamike dhe statike.
Aktualisht, kjo teknologji është aplikuar me sukses në tërheqjen me transmetim AC me fuqi të lartë të lokomotivave elektrike. Kontrolli i drejtpërdrejtë i çift rrotullues analizon drejtpërdrejt modelin matematik të motorëve AC në sistemin koordinativ të statorit dhe kontrollon fluksin magnetik dhe çift rrotulluesin e motorit. Nuk ka nevojë të barazojë motorët AC me motorët DC, duke eliminuar kështu shumë llogaritje komplekse në transformimin e rrotullimit vektorial; nuk ka nevojë të imitojë kontrollin e motorëve DC, as nuk ka nevojë të thjeshtojë modelin matematik të motorëve AC për shkëputje.
E. Metoda e kontrollit matricor AC-AC
Konvertimi i frekuencës VVVF, konvertimi i frekuencës së kontrollit vektorial dhe konvertimi i frekuencës së kontrollit të drejtpërdrejtë të çift rrotullues janë të gjitha llojet e konvertimit të frekuencës AC-DC-AC. Disavantazhet e tyre të zakonshme janë faktori i ulët i fuqisë hyrëse, rryma e madhe harmonike, kondensatori i madh i ruajtjes së energjisë i nevojshëm për qarkun DC dhe energjia rigjeneruese nuk mund të kthehet përsëri në rrjetin elektrik, domethënë, nuk mund të funksionojë në katër kuadrantë.
Për këtë arsye, lindi konvertimi i frekuencës matricore AC-AC. Meqenëse konvertimi i frekuencës matricore AC-AC eliminon lidhjen e ndërmjetme DC, ai eliminon kondensatorin e madh dhe të shtrenjtë elektrolitik. Mund të arrijë një faktor fuqie prej 1, një rrymë hyrëse sinusoidale dhe mund të funksionojë në katër kuadrantë, dhe sistemi ka një dendësi të lartë fuqie. Edhe pse kjo teknologji nuk është ende e pjekur, ajo ende tërheq shumë studiues për të kryer kërkime të thelluara. Thelbi i saj nuk është të kontrollojë indirekt rrymën, fluksin magnetik dhe madhësi të tjera, por të përdorë drejtpërdrejt çift rrotullues si madhësi të kontrolluar për ta arritur atë.
3. Si e kontrollon një konvertues frekuence një motor? Si lidhen të dy së bashku?
Lidhja e invertorit për të kontrolluar motorin është relativisht e thjeshtë, e ngjashme me lidhjen e kontaktorit, me tre linja kryesore të energjisë që hyjnë dhe pastaj dalin në motor, por cilësimet janë më të ndërlikuara, dhe mënyrat për të kontrolluar invertorin janë gjithashtu të ndryshme.
Para së gjithash, për terminalin e invertorit, megjithëse ka shumë marka dhe metoda të ndryshme instalimesh elektrike, terminalet e instalimeve elektrike të shumicës së invertorëve nuk janë shumë të ndryshme. Në përgjithësi ndahen në hyrje të çelësit përpara dhe prapa, të përdorura për të kontrolluar ndezjen përpara dhe prapa të motorit. Terminalet e reagimit përdoren për të dhënë reagime mbi gjendjen e funksionimit të motorit,duke përfshirë frekuencën e funksionimit, shpejtësinë, statusin e defektit, etj.
Për kontrollin e vendosjes së shpejtësisë, disa konvertorë frekuencash përdorin potenciometra, disa përdorin butona direkt, të cilët kontrollohen të gjithë nëpërmjet instalimeve elektrike fizike. Një mënyrë tjetër është përdorimi i një rrjeti komunikimi. Shumë konvertorë frekuencash tani mbështesin kontrollin e komunikimit. Linja e komunikimit mund të përdoret për të kontrolluar nisjen dhe ndalimin, rrotullimin përpara dhe prapa, rregullimin e shpejtësisë, etj. të motorit. Në të njëjtën kohë, informacioni i reagimit transmetohet gjithashtu nëpërmjet komunikimit.
4. Çfarë ndodh me çift rrotulluesin dalës të një motori kur ndryshon shpejtësia (frekuenca) e tij e rrotullimit?
Momenti fillestar dhe momenti maksimal kur vihen në lëvizje nga një konvertues frekuence janë më të vogla sesa kur vihen në lëvizje direkt nga një furnizim me energji elektrike.
Motori ka një ndikim të madh në ndezje dhe përshpejtim kur furnizohet me energji nga një furnizim me energji, por këto ndikime janë më të dobëta kur furnizohet me energji nga një konvertues frekuence. Nisja direkte me një furnizim me energji do të gjenerojë një rrymë të madhe ndezjeje. Kur përdoret një konvertues frekuence, tensioni i daljes dhe frekuenca e konvertuesit të frekuencës shtohen gradualisht në motor, kështu që rryma e ndezjes së motorit dhe impakti janë më të vogla. Zakonisht, çift rrotullues i gjeneruar nga motori zvogëlohet ndërsa frekuenca zvogëlohet (shpejtësia zvogëlohet). Të dhënat aktuale të reduktimit do të shpjegohen në disa manuale të konvertuesve të frekuencës.
Motori i zakonshëm është projektuar dhe prodhuar për një tension prej 50Hz, dhe çift rrotullues i tij nominal jepet gjithashtu brenda këtij diapazoni tensioni. Prandaj, rregullimi i shpejtësisë nën frekuencën nominale quhet rregullim i shpejtësisë së çift rrotullues konstant. (T=Te, P<=Pe)
Kur frekuenca e daljes së konvertuesit të frekuencës është më e madhe se 50Hz, çift rrotullues i gjeneruar nga motori zvogëlohet në një marrëdhënie lineare në përpjesëtim të zhdrejtë me frekuencën.
Kur motori punon me një frekuencë më të madhe se 50Hz, duhet të merret në konsideratë madhësia e ngarkesës së motorit për të parandaluar çift rrotullues të pamjaftueshëm të daljes së motorit.
Për shembull, çift rrotullues i gjeneruar nga motori në 100Hz reduktohet në rreth 1/2 të çift rrotullues të gjeneruar në 50Hz.
Prandaj, rregullimi i shpejtësisë mbi frekuencën nominale quhet rregullim konstant i shpejtësisë së fuqisë. (P=Ue*Ie).
5. Zbatimi i konvertuesit të frekuencës mbi 50Hz
Për një motor specifik, tensioni dhe rryma e tij e vlerësuar janë konstante.
Për shembull, nëse vlerat e vlerësuara të invertorit dhe motorit janë të dyja: 15kW/380V/30A, motori mund të funksionojë mbi 50Hz.
Kur shpejtësia është 50Hz, tensioni i daljes së invertorit është 380V dhe rryma është 30A. Në këtë kohë, nëse frekuenca e daljes rritet në 60Hz, tensioni dhe rryma maksimale e daljes së invertorit mund të jenë vetëm 380V/30A. Natyrisht, fuqia e daljes mbetet e pandryshuar, prandaj e quajmë rregullim konstant të shpejtësisë së fuqisë.
Si është momenti rrotullues në këtë kohë?
Meqenëse P=wT(w; shpejtësia këndore, T: çift rrotullues), meqenëse P mbetet i pandryshuar dhe w rritet, çift rrotullues do të ulet në përputhje me rrethanat.
Mund ta shohim edhe nga një këndvështrim tjetër:
Tensioni i statorit të motorit është U=E+I*R (I është rryma, R është rezistenca elektronike dhe E është potenciali i induktuar).
Mund të shihet se kur U dhe I nuk ndryshojnë, as E nuk ndryshon.
Dhe E=k*f*X (k: konstante; f: frekuencë; X: fluks magnetik), kështu që kur f ndryshon nga 50–>60Hz, X do të ulet në përputhje me rrethanat.
Për motorin, T=K*I*X (K: konstante; I: rrymë; X: fluks magnetik), kështu që momenti rrotullues T do të ulet ndërsa fluksi magnetik X zvogëlohet.
Në të njëjtën kohë, kur është më pak se 50Hz, meqenëse I*R është shumë i vogël, kur U/f=E/f nuk ndryshon, fluksi magnetik (X) është konstant. Momenti rrotullues T është proporcional me rrymën. Kjo është arsyeja pse kapaciteti i mbingarkesës së invertorit zakonisht përdoret për të përshkruar kapacitetin e tij të mbingarkesës (momentit rrotullues), dhe quhet rregullim konstant i shpejtësisë së momentit rrotullues (rryma e vlerësuar mbetet e pandryshuar -> momenti rrotullues maksimal mbetet i pandryshuar)
Përfundim: Kur frekuenca e daljes së inverterit rritet mbi 50Hz, çift rrotullues i daljes së motorit do të ulet.
6. Faktorë të tjerë që lidhen me çift rrotulluesin e daljes
Kapaciteti i gjenerimit dhe shpërndarjes së nxehtësisë përcaktojnë kapacitetin e rrymës dalëse të inverterit, duke ndikuar kështu në kapacitetin e çift rrotullues dalës të inverterit.
1. Frekuenca e bartësit: Rryma e vlerësuar e shënuar në inverter është përgjithësisht vlera që mund të sigurojë prodhim të vazhdueshëm në frekuencën më të lartë të bartësit dhe temperaturën më të lartë të ambientit. Ulja e frekuencës së bartësit nuk do të ndikojë në rrymën e motorit. Megjithatë, gjenerimi i nxehtësisë nga komponentët do të reduktohet.
2. Temperatura e ambientit: Ashtu si vlera e rrymës së mbrojtjes së inverterit nuk do të rritet kur temperatura e ambientit zbulohet të jetë relativisht e ulët.
3. Lartësia: Rritja e lartësisë ka ndikim në shpërndarjen e nxehtësisë dhe performancën e izolimit. Në përgjithësi, mund të injorohet nën 1000 m, dhe kapaciteti mund të reduktohet me 5% për çdo 1000 metra mbi të.
7. Cila është frekuenca e përshtatshme për një konvertues frekuence për të kontrolluar një motor?
Në përmbledhjen e mësipërme, kemi mësuar pse përdoret invertori për të kontrolluar motorin, dhe gjithashtu kemi kuptuar se si e kontrollon invertori motorin. Invertori kontrollon motorin, gjë që mund të përmblidhet si më poshtë:
Së pari, invertori kontrollon tensionin dhe frekuencën e nisjes së motorit për të arritur nisje dhe ndalje të qetë;
Së dyti, inverteri përdoret për të rregulluar shpejtësinë e motorit, dhe shpejtësia e motorit rregullohet duke ndryshuar frekuencën.
Motori me magnet të përhershëm i Anhui MingtengProduktet kontrollohen nga inverteri. Brenda diapazonit të ngarkesës 25%-120%, ato kanë efikasitet më të lartë dhe diapazon më të gjerë operimi sesa motorët asinkronë me të njëjtat specifikime, dhe kanë efekte të konsiderueshme në kursimin e energjisë.
Teknikët tanë profesionistë do të zgjedhin një inverter më të përshtatshëm sipas kushteve specifike të punës dhe nevojave aktuale të klientëve për të arritur një kontroll më të mirë të motorit dhe për të maksimizuar performancën e motorit. Përveç kësaj, departamenti ynë i shërbimit teknik mund t'i udhëzojë klientët nga distanca për instalimin dhe debugimin e inverterit, si dhe të realizojë ndjekje dhe shërbim të gjithanshëm para dhe pas shitjes.
Të drejtat e autorit: Ky artikull është një ribotim i numrit publik të WeChat "Trajnim teknik", lidhja origjinale https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Ky artikull nuk përfaqëson pikëpamjet e kompanisë sonë. Nëse keni mendime ose pikëpamje të ndryshme, ju lutemi na korrigjoni!
Koha e postimit: 09 shtator 2024