Прывад частотны: апісанне і водгукі

Рэгуляванне частотным прывадам дазваляе з дапамогай спецыяльнага пераўтваральніка гнутка змяняць рэжымы працы электрарухавіка: вырабляць яго пуск, прыпынак, разгон, тармажэнне, змена хуткасці кручэння.

Змена частоты напружання харчавання прыводзіць да змены кутняй хуткасці магнітнага поля статара. Калі частата памяншаецца, хуткасць кручэння рухавіка зніжаецца, а слізгаценне павялічваецца.

Прынцып дзеяння частотнага пераўтваральніка прывада

Галоўным недахопам асінхронных рухавікоў з'яўляецца складанасць рэгулявання хуткасці традыцыйнымі спосабамі: змяненнем напружання харчавання і ўвядзеннем у ланцуг абмотак дадатковых супраціваў. Больш дасканалым з'яўляецца частотны прывад электрарухавіка. Да нядаўняга часу пераўтваральнікі каштавалі дорага, але з'яўленне IGBT-транзістараў і мікрапрацэсарных кіраўнікоў сістэм дазволіла замежным вытворцам стварыць даступныя па кошту прылады. Найбольш дасканалымі зараз з'яўляюцца статычныя пераўтваральнікі частоты.

Кутняя хуткасць магнітнага поля статара ω ₀ змяняецца прапарцыйна частаце ƒ ₁ у адпаведнасці з формулай:

ω ₀ = 2π × ƒ ₁ / p,

дзе p - лік пар палюсоў.

Спосаб забяспечвае плыўнае рэгуляванне хуткасці. Пры гэтым хуткасць слізгацення рухавіка не ўзрастае.

Каб атрымаць высокія энергетычныя паказчыкі рухавіка - ККД, каэфіцыент магутнасці і перагрузачных здольнасць, разам з частатой змяняюць напружанне харчавання па пэўных залежнасцяў:

• пастаянны момант нагрузкі - U ₁ / ƒ ₁ = const;
• вентылятарны характар моманту нагрузкі - U ₁ / ƒ ₁ ² = const;
• момант нагрузкі, назад прапарцыйны хуткасці - U ₁ / √ ƒ ₁ = const.

Гэтыя функцыі рэалізуюцца з дапамогай пераўтваральніка, адначасова які змяняе частату і напружанне на статары рухавіка. Электраэнергія эканоміцца за кошт рэгулявання з дапамогай неабходнага тэхналагічнага параметру: ціску помпы, прадукцыйнасці вентылятара, хуткасці падачы станка і інш. Пры гэтым параметры мяняюцца плаўна.

Спосабы частотнага кіравання асінхроннымі і сінхроннымі электрарухавікамі

У частотна рэгуляваным прывадзе на базе асінхронных рухавікоў з каротказамкнутым ротарам прымяняюцца два спосабу кіравання - скалярны і вектарнае. У першым выпадку адначасова змяняюцца амплітуда і частата сілкавальнай напругі.

Гэта неабходна для падтрымлівання рабочых характарыстык рухавіка, часцей за ўсё - пастаяннае стаўленне яго максімальнага моманту да моманту супраціву на вале. У выніку застаюцца нязменнымі ККД і каэфіцыент магутнасці ва ўсім дыяпазоне кручэння.

Вектарнае рэгуляванне заключаецца ў адначасовым змене амплітуды і фазы току на статары.

Частотны прывад рухавіка сінхроннага тыпу працуе толькі пры невялікіх нагрузках, пры росце якіх вышэй дапушчальных значэнняў синхронизм можа парушыцца.

Годнасці частотнага прывада

Частотнае рэгуляванне валодае цэлым спектрам пераваг у параўнанні з іншымі спосабамі.

1. Аўтаматызацыя працы рухавіка і вытворчых працэсаў.
2. Плыўны пуск, які ліквідуе тыповыя памылкі, якія ўзнікаюць пры разгоне рухавіка. Павышэнне надзейнасці прывада частотнага і абсталявання за кошт зніжэння перагрузак.
3. Павышэнне эканамічнасці работы і прадукцыйнасці прывада ў цэлым.
4. Стварэнне пастаяннай частоты кручэння электрарухавіка незалежна ад характару нагрузкі, што важна пры пераходных працэсах. Выкарыстанне зваротнай сувязі дае магчымасць падтрымліваць сталую хуткасць рухавіка пры розных ўзбурвае уздзеяннях, у прыватнасці пры зменных нагрузках.
5. Пераўтваральнікі лёгка ўбудоўваюцца ў дзейсныя тэхнічныя сістэмы без істотнай пераробкі і прыпынку тэхналагічных працэсаў. Дыяпазон магутнасцяў вялікі, але з іх павелічэннем істотна ўзрастаюць цэны.
6. Магчымасць адмовіцца ад варыятараў, рэдуктараў, дроселяў і іншай рэгулюе апаратуры або пашырыць дыяпазон іх прымянення. За кошт гэтага забяспечваецца значная эканомія электраэнергіі.
7. Ліквідацыю шкоднага дзеяння пераходных працэсаў на тэхналагічнае абсталяванне, тыпу гідраўлічных удараў або падвышанага ціску вадкасці ў трубаправодах пры зніжэнні яе спажывання ў начны час.

недахопы

Як усё інвертары, частотники з'яўляюцца крыніцамі перашкод. У іх неабходна ўсталёўваць фільтры.

Кошт брэндаў высокая. Яна значна ўзрастае пры павелічэнні магутнасці апаратаў.

Частотная рэгуляванне пры транспарціроўцы вадкасцяў

На аб'ектах, дзе вырабляецца перакачка вады і іншых вадкасцяў, рэгуляванне расходу вырабляецца большай часткай з дапамогай засавак і клапанаў. У цяперашні час перспектыўным напрамкам з'яўляецца прымяненне частотнага прывада помпы або вентылятара, які прыводзіць у рух іх лопасці.

Прымяненне частотнага пераўтваральніка як альтэрнатывы дросельнай засланкі дае энергазахавальны эфект да 75%. Засаўка, стрымліваючы паток вадкасці, не выконвае карысную працу. Пры гэтым ўзрастаюць страты энергіі і рэчывы на яго транспарціроўку.

Прывад частотны дае магчымасць падтрымліваць у спажыўца пастаяннае ціск пры змене выдатку вадкасці. Ад датчыка ціску паступае сігнал на прывад, які змяняе частату кручэння рухавіка і тым самым рэгулюе яго абароты, падтрымліваючы зададзены расход.

Кіраванне помпавых агрэгатамі вырабляецца шляхам змены іх прадукцыйнасці. Магутнасць спажывання ў помпы знаходзіцца ў кубічнай залежнасці ад прадукцыйнасці або хуткасці кручэння колы. Калі абароты паменшыць у 2 разы, прадукцыйнасць помпы упадзе ў 8 разоў. Наяўнасць сутачнага графіка спажывання вады дазваляе вызначыць эканомію электраэнергіі за гэты перыяд, калі вырабляць кіраванне частотным прывадам. За кошт яго можна аўтаматызаваць помпавую станцыю і аптымізаваць тым самым ціск вады ў сетках.

Праца сістэм вентыляцыі і кандыцыянавання паветра

Максімальны расход паветра ў вентыляцыйных сістэмах не заўсёды патрэбны. Ўмовы функцыянавання могуць запатрабаваць зніжэння прадукцыйнасці. Традыцыйна для гэтага ўжываецца дросселирование, калі частата кручэння кола застаецца сталай. Зручней змяняць выдатак паветра за кошт частотна рэгуляванага прывада, калі змяняюцца сезонныя і кліматычныя ўмовы, вылучэнне цяпла, вільгаці, пар і шкодных газаў.

Эканомія электраэнергіі ў сістэмах вентыляцыі і кандыцыянавання дасягаецца не ніжэй, чым у помпавых станцый, паколькі спажываная магутнасць кручэння вала знаходзіцца ў кубічнай залежнасці ад абарачэнняў.

Прылада частотнага пераўтваральніка

Сучасны частотны прывад уладкаваны па схеме падвойнага пераўтваральніка. Ён складаецца з выпрамніка і імпульснага інвертар з сістэмай кіравання.

Пасля выпроствання напружання сеткі сігнал згладжваецца фільтрам і паступае на інвертар з шасцю транзістарны ключамі, дзе кожны з іх падлучаны да абмотак статара асінхроннага электрарухавіка. Блок пераўтворыць выпрастаны сігнал у трохфазны патрэбнай частаты і амплітуды. Сілавыя IGBT-транзістары на выходных каскадах валодаюць высокай частатой пераключэння і забяспечваюць выразны прастакутны сігнал без скажэнняў. За кошт фільтруюць уласцівасцяў абмотак рухавіка форма крывой току на іх выхадзе застаецца сінусоіднай.

Спосабы рэгулявання амплітуды сігналу

Велічыня выхаднога напружання рэгулюецца двума метадамі:

1. Амплітудны - змена велічыні напружання.
2. Шыротным-імпульсных мадуляцыя - спосаб пераўтварэння імпульснага сігналу, пры якім змяняецца яго працягласць, а частата застаецца нязменнай. Тут магутнасць залежыць ад шырыні імпульсу.

Другі спосаб ужываецца часцей за ўсё ў сувязі з развіццём тэхнікі мікрапрацэсараў. Сучасныя інвертары вырабляюцца на аснове замыканых GTO-тырыстараў або IGBT-транзістараў.

Магчымасці і прымяненне пераўтваральнікаў

Частотны прывад валодае шматлікімі магчымасцямі.

1. Рэгуляванне частоты трохфазнага сілкавальнай напругі ад нуля да 400 Гц.
2. Разгон альбо тармажэнне электрарухавіка ад 0,01 сек. да 50 мін. па зададзеным законе ад часу (звычайна - лінейным). Пры разгоне магчыма не толькі зніжэнне, але і павелічэнне да 150% дынамічных і пускавых момантаў.
3. Рэверс рухавіка з зададзенымі рэжымамі тармажэння і разгону да патрэбнай хуткасці ў іншым накірунку.
4. У пераўтваральніках ўжываецца наладжвальная электронная абарона ад кароткіх замыканняў, перагрузак, уцечак на зямлю і абрываў ліній харчавання рухавіка.
5. На лічбавых дысплеях пераўтваральнікаў малююцца дадзеныя аб іх параметрах: частаце, напрузе сілкавання, хуткасці, токе і інш.
6. У пераўтваральніках наладжваюцца вольт-частотныя характарыстыкі ў залежнасці ад таго, якія патрабуюцца нагрузкі на рухавікі. Функцыі сістэм кіравання на іх аснове забяспечваюцца за кошт убудаваных кантролераў.
7. Для нізкіх частот важна ўжываць вектарнае кіраванне, якое дазваляе працаваць з поўным момантам рухавіка, падтрымліваць сталую хуткасць пры змене нагрузак, кантраляваць момант на вале. Частотна які рэгулюе прывад добра працуе пры правільным увядзенні пашпартных дадзеных рухавіка і пасля паспяховага правядзення яго тэставання. Вядомыя вырабы кампаній HYUNDAI, Sanyu і інш.

Вобласці ўжывання пераўтваральнікаў наступныя:

• помпы ў сістэмах гарачага і халоднага вода-і цеплазабеспячэння;
• шламовые, Пяскова і пульповые помпы абагачальных фабрык;
• сістэмы транспартавання: канвееры, рольганг і інш. сродкі;
• мешалкі, млыны, драбнілку, экструдары, дазатары, кармільцам;
• цэнтрыфугі;
• ліфты;
• металургічнае абсталяванне;
• буравое абсталяванне;
• электрапрывады станкоў;
• экскаватарна і крановой абсталяванне, механізмы маніпулятараў.

Вытворцы пераўтваральнікаў частоты, водгукі

Айчынны вытворца ўжо пачаў выконваць вырабы, прыдатныя для карыстальнікаў па якасці і цане. Перавагай з'яўляецца магчымасць хутка атрымаць патрэбны апарат, а таксама падрабязную кансультацыю па наладзе.

Кампанія "Эфектыўныя сістэмы" вырабляе серыйную прадукцыю і вопытныя партыі абсталявання. Вырабы прымяняюцца для бытавога выкарыстання, у малым бізнэсе і ў прамысловасці. Вытворца "Веспер" выпускае сем серый пераўтваральнікаў, сярод якіх ёсць шматфункцыянальныя, прыдатныя для большасці прамысловых механізмаў.

Лідэрам па вытворчасці частотников з'яўляецца дацкая кампанія Danfoss. Яе вырабы выкарыстоўваюцца ў сістэмах вентыляцыі, кондционирования, водазабеспячэння і ацяплення. Фінская кампанія Vacon, якая ўваходзіць у склад дацкай, вырабляе модульныя канструкцыі, з якіх можна скампанаваць неабходныя прылады без лішніх дэталяў, што дазваляе зэканоміць на кампанентах. Вядомыя таксама пераўтваральнікі міжнароднага канцэрна ABB, якія прымяняюцца ў прамысловасці і ў побыце.

Калі меркаваць па водгуках, для вырашэння простых тыпавых задач можна ўжываць танныя айчынныя пераўтваральнікі, а для складаных патрэбен брэнд, дзе значна больш налад.

заключэнне

Прывад частотны кіруе электрарухавікоў шляхам змены частоты і амплітуды сілкавальнай напругі, пры гэтым абараняючы яго ад няспраўнасцяў: перагрузак, кароткага замыкання, абрываў ў сілкавальнай сеткі. Падобныя электрычныя прывады выконваюць тры асноўныя функцыі, звязаныя з разгонам, тармажэннем і хуткасцю рухавікоў. Гэта дазваляе павысіць эфектыўнасць абсталявання ў многіх галінах тэхнікі.