Sagedusmuundur on tehnoloogia, mida tuleks elektritööde tegemisel omandada. Sagedusmuunduri kasutamine mootori juhtimiseks on elektrijuhtimises levinud meetod; mõned nõuavad ka nende kasutamise oskust.
1. Esiteks, miks kasutada mootori juhtimiseks sagedusmuundurit?
Mootor on induktiivne koormus, mis takistab voolu muutumist ja tekitab käivitamisel suure voolumuutuse.
Inverter on elektrienergia juhtimisseade, mis kasutab võimsuspooljuhtseadmete sisse-väljalülitusfunktsiooni tööstusliku sagedusega toiteallika teiseks sageduseks muutmiseks. See koosneb peamiselt kahest vooluringist: üks on peamine vooluring (alaldi moodul, elektrolüütkondensaator ja inverter moodul) ja teine on juhtimisahel (lülitustoiteallika plaat, juhtplaat).
Mootori käivitusvoolu vähendamiseks, eriti suurema võimsusega mootorite puhul, on suurem võimsus ja suurem käivitusvool. Liigne käivitusvool koormab toiteallikat ja jaotusvõrku rohkem. Sagedusmuundur saab selle käivitusprobleemi lahendada ja võimaldada mootoril sujuvalt käivituda ilma liigset käivitusvoolu tekitamata.
Sagedusmuunduri teine funktsioon on mootori kiiruse reguleerimine. Paljudel juhtudel on vaja mootori kiirust reguleerida, et saavutada parem tootmistõhusus, ja sagedusmuunduri kiiruse reguleerimine on alati olnud selle suurim esiletõstmine. Sagedusmuundur juhib mootori kiirust toiteallika sagedust muutes.
2. Millised on inverteri juhtimismeetodid?
Viis kõige sagedamini kasutatavat inverteri juhtimismootorite meetodit on järgmised:
A. Sinusoidaalse impulsi laiuse modulatsiooni (SPWM) juhtimismeetod
Selle omaduste hulka kuuluvad lihtne juhtimisahela struktuur, madal hind, hea mehaaniline kõvadus ja see vastab üldise käigukasti sujuva kiiruse reguleerimise nõuetele. Seda on laialdaselt kasutatud erinevates tööstusharudes.
Madalatel sagedustel mõjutab madala väljundpinge tõttu pöördemomenti oluliselt staatori takistuse pingelang, mis vähendab maksimaalset väljundpöördemomenti.
Lisaks ei ole selle mehaanilised omadused nii tugevad kui alalisvoolumootoritel ning dünaamiline pöördemomendi võimekus ja staatiline kiiruse reguleerimise jõudlus ei ole rahuldavad. Lisaks ei ole süsteemi jõudlus kõrge, juhtimiskõver muutub koormusega, pöördemomendi reaktsioon on aeglane, mootori pöördemomendi kasutusmäär ei ole kõrge ning jõudlus väheneb madalatel kiirustel staatori takistuse ja inverteri surnud tsooni efekti tõttu ning stabiilsus halveneb. Seetõttu on inimesed uurinud vektorjuhtimisega muutuva sagedusega kiiruse reguleerimist.
B. Pingeruumi vektori (SVPWM) juhtimismeetod
See põhineb kolmefaasilise lainekuju üldisel genereerimisefektil, mille eesmärk on läheneda mootori õhupilu ideaalsele ringikujulisele pöörlevale magnetvälja trajektoorile, genereerides korraga kolmefaasilise modulatsioonilainekuju ja juhtides seda ringile lähendava hulknurga kujul.
Pärast praktilist kasutamist on seda täiustatud, st kiiruse reguleerimise vea kõrvaldamiseks on sisse viidud sageduskompensatsioon; tagasiside abil hinnatud voolu amplituudi, et kõrvaldada staatori takistuse mõju madalal kiirusel; väljundpinge ja vooluahela sulgemine dünaamilise täpsuse ja stabiilsuse parandamiseks. Siiski on palju juhtimisahela ühendusi ja pöördemomendi reguleerimist pole sisse viidud, seega pole süsteemi jõudlust oluliselt parandatud.
C. Vektorjuhtimise (VC) meetod
Põhiolemus seisneb vahelduvvoolumootori muutmises alalisvoolumootoriga samaväärseks ning kiiruse ja magnetvälja sõltumatuks juhtimiseks. Rootori voo juhtimise abil lagundatakse staatori vool, et saada pöördemomendi ja magnetvälja komponendid, ning koordinaatmuundlust kasutatakse ortogonaalse või lahtisidunud juhtimise saavutamiseks. Vektorjuhtimismeetodi kasutuselevõtt on epohhiloova tähtsusega. Praktikas on aga rootori voo täpse jälgimise tõttu süsteemi omadusi oluliselt mõjutanud mootori parameetrid ning samaväärse alalisvoolumootori juhtimisprotsessis kasutatav vektori pöörlemise teisendus on suhteliselt keeruline, mistõttu on tegeliku juhtimisefekti jaoks ideaalse analüüsi tulemuse saavutamine keeruline.
D. Otsese pöördemomendi juhtimise (DTC) meetod
1985. aastal pakkus Ruhri ülikooli professor DePenbrock Saksamaal esmakordselt välja otsese pöördemomendi juhtimise sagedusmuundamise tehnoloogia. See tehnoloogia on suures osas lahendanud eespool nimetatud vektorjuhtimise puudused ning seda on kiiresti arendatud uudsete juhtimisideede, lühikese ja selge süsteemistruktuuri ning suurepärase dünaamilise ja staatilise jõudlusega.
Praegu on seda tehnoloogiat edukalt rakendatud elektrivedurite suure võimsusega vahelduvvoolu jõuülekande veojõul. Otsene pöördemomendi juhtimine analüüsib otse vahelduvvoolumootorite matemaatilist mudelit staatori koordinaatsüsteemis ning juhib mootori magnetvoogu ja pöördemomenti. See ei pea vahelduvvoolumootoreid alalisvoolumootoritega võrdsustama, mis välistab paljud keerulised arvutused vektori pöörlemise teisendamisel; see ei pea jäljendama alalisvoolumootorite juhtimist ega lihtsustama vahelduvvoolumootorite matemaatilist mudelit lahtisidumise jaoks.
E. Maatriks-AC-AC juhtimismeetod
VVVF-sagedusmuundamine, vektorjuhtimisega sageduse muundamine ja otsese pöördemomendi juhtimisega sageduse muundamine on kõik vahelduvvoolu-alalisvoolu-vahelduvvoolu sageduse muundamise tüübid. Nende ühisteks puudusteks on madal sisendvõimsustegur, suur harmooniline vool, alalisvooluahela jaoks vajalik suur energiasalvestuskondensaator ning regeneratiivse energia tagasijuhtimine elektrivõrku, st see ei saa töötada neljas kvadrandis.
Sel põhjusel tekkiski maatriks-vahelduvvoolu-vahelduvvoolu sagedusmuundamine. Kuna maatriks-vahelduvvoolu-vahelduvvoolu sagedusmuundamine kõrvaldab vahepealse alalisvooluühenduse, kõrvaldab see ka suure ja kalli elektrolüütkondensaatori vajaduse. See võimaldab saavutada võimsusteguri 1, sinusoidaalse sisendvoolu ja töötada neljas kvadrandis ning süsteemil on suur võimsustihedus. Kuigi see tehnoloogia pole veel küps, meelitab see siiski paljusid teadlasi põhjalike uuringute läbiviimiseks. Selle põhiolemus ei ole voolu, magnetvoo ja muude suuruste kaudne juhtimine, vaid pöördemomendi otsene kasutamine kontrollitava suurusena selle saavutamiseks.
3. Kuidas sagedusmuundur mootorit juhib? Kuidas need kaks omavahel ühendatud on?
Mootori juhtimiseks mõeldud inverteri juhtmestik on suhteliselt lihtne, sarnane kontaktori juhtmestikuga, kus mootorisse siseneb ja seejärel väljub kolm peamist toiteliini, kuid seadistused on keerukamad ja inverteri juhtimise viisid on samuti erinevad.
Esiteks, inverteri klemmide puhul, kuigi kaubamärke ja ühendusviise on palju, ei erine enamiku inverterite ühendusklemmid palju. Üldiselt jagunevad need edasi- ja tagasikäigu lüliti sisenditeks, mida kasutatakse mootori edasi- ja tagasikäigu käivitamise juhtimiseks. Tagasiside klemme kasutatakse mootori tööoleku tagasisidestamiseks.sealhulgas töösagedus, kiirus, rikkeolek jne.
Kiiruse seadistamiseks kasutavad mõned sagedusmuundurid potentsiomeetreid, mõned otse nuppe, mida kõiki juhitakse füüsilise juhtmestiku kaudu. Teine võimalus on kasutada sidevõrku. Paljud sagedusmuundurid toetavad nüüd sidejuhtimist. Sideliini saab kasutada mootori käivitamise ja seiskamise, edasi-tagasi pöörlemise, kiiruse reguleerimise jms juhtimiseks. Samal ajal edastatakse side kaudu ka tagasisideteavet.
4. Mis juhtub mootori väljundmomendiga, kui selle pöörlemiskiirus (sagedus) muutub?
Sagedusmuunduri abil töötades on käivitusmoment ja maksimaalne pöördemoment väiksemad kui otse toiteallikast töötades.
Toiteallikast toidetuna on mootoril suur käivitus- ja kiirendusmõju, kuid sagedusmuundurist toidetuna on need mõjud nõrgemad. Otsekäivitus toiteallikast tekitab suure käivitusvoolu. Sagedusmuunduri kasutamisel lisatakse mootorile järk-järgult sagedusmuunduri väljundpinget ja sagedust, mistõttu on mootori käivitusvool ja löök väiksemad. Tavaliselt väheneb mootori tekitatud pöördemoment sageduse (kiiruse) vähenedes. Vähendamise tegelikke andmeid selgitatakse mõnes sagedusmuunduri käsiraamatus.
Tavaline mootor on projekteeritud ja toodetud 50 Hz pingele ning selle nimipöördemoment on samuti antud selles pingevahemikus. Seetõttu nimetatakse kiiruse reguleerimist alla nimisageduse konstantse pöördemomendiga kiiruse reguleerimiseks. (T = Te, P < = Pe)
Kui sagedusmuunduri väljundsagedus on suurem kui 50 Hz, väheneb mootori tekitatud pöördemoment lineaarses seoses sagedusega pöördvõrdeliselt.
Kui mootor töötab sagedusel üle 50 Hz, tuleb ebapiisava mootori väljundmomendi vältimiseks arvestada mootori koormuse suurusega.
Näiteks mootori tekitatud pöördemoment sagedusel 100 Hz väheneb umbes pooleni pöördemomendist, mis tekib sagedusel 50 Hz.
Seega nimetatakse kiiruse reguleerimist nimisagedusest kõrgemal konstantse võimsusega kiiruse reguleerimiseks (P=Ue*Ie).
5. Sagedusmuunduri rakendamine üle 50 Hz
Konkreetse mootori puhul on selle nimipinge ja nimivool konstantsed.
Näiteks kui nii inverteri kui ka mootori nimiväärtused on: 15 kW/380 V/30 A, võib mootor töötada sagedusel üle 50 Hz.
Kui kiirus on 50 Hz, on inverteri väljundpinge 380 V ja voolutugevus 30 A. Kui väljundsagedust suurendatakse 60 Hz-ni, saab inverteri maksimaalne väljundpinge ja -vool olla ainult 380 V/30 A. Ilmselgelt jääb väljundvõimsus muutumatuks, seega nimetame seda konstantse võimsuse ja kiiruse reguleerimiseks.
Milline on pöördemoment sel hetkel?
Kuna P=wT(w; nurkkiirus, T: pöördemoment), siis kuna P jääb muutumatuks ja w suureneb, siis pöördemoment vastavalt väheneb.
Võime seda vaadata ka teisest küljest:
Mootori staatori pinge on U=E+I*R (I on vool, R on elektrooniline takistus ja E on indutseeritud potentsiaal).
On näha, et kui U ja I ei muutu, siis ka E ei muutu.
Ja E=k*f*X (k: konstant; f: sagedus; X: magnetvoog), seega kui f muutub vahemikus 50–>60 Hz, väheneb X vastavalt.
Mootori puhul T=K*I*X (K: konstant; I: vool; X: magnetvoog), seega pöördemoment T väheneb koos magnetvoo X vähenemisega.
Samal ajal, kui see on alla 50 Hz, kuna I*R on väga väike ja U/f=E/f ei muutu, on magnetvoog (X) konstantne. Pöördemoment T on võrdeline vooluga. Seetõttu kasutatakse inverteri ülekoormustaluvuse (pöördemomendi) taluvuse kirjeldamiseks tavaliselt selle ülekoormus- (pöördemomendi-) taluvuse kirjeldamiseks ja seda nimetatakse konstantse pöördemomendi kiiruse reguleerimiseks (nimivool jääb muutumatuks –> maksimaalne pöördemoment jääb muutumatuks).
Järeldus: Kui muunduri väljundsagedus tõuseb üle 50 Hz, siis mootori väljundmoment väheneb.
6. Muud väljundmomendiga seotud tegurid
Soojuse tekitamine ja soojuse hajumine määravad inverteri väljundvoolu mahutavuse, mõjutades seega inverteri väljundmomendi mahtuvust.
1. Kandesagedus: Inverteril märgitud nimivool on üldiselt väärtus, mis tagab pideva väljundi kõrgeimal kandesagedusel ja kõrgeimal ümbritseva õhu temperatuuril. Kandesageduse vähendamine ei mõjuta mootori voolu. Küll aga väheneb komponentide soojuse teke.
2. Ümbritseva õhu temperatuur: Nii nagu inverteri kaitsevoolu väärtust ei suurendata, kui ümbritseva õhu temperatuur tuvastatakse suhteliselt madalaks.
3. Kõrgus merepinnast: Kõrguse suurenemine mõjutab soojuse hajumist ja isolatsiooniomadusi. Üldiselt võib seda alla 1000 m kõrgusel ignoreerida ja mahtuvust vähendada 5% iga 1000 meetri kohta üle selle.
7. Milline on sagedusmuunduri jaoks sobiv sagedus mootori juhtimiseks?
Ülaltoodud kokkuvõttes oleme õppinud, miks inverterit mootori juhtimiseks kasutatakse, ja mõistnud ka seda, kuidas inverter mootorit juhib. Inverter juhib mootorit, mida saab kokku võtta järgmiselt:
Esiteks kontrollib inverter mootori käivituspinget ja -sagedust, et saavutada sujuv käivitus ja sujuv seiskamine;
Teiseks, inverterit kasutatakse mootori kiiruse reguleerimiseks ja mootori kiirust reguleeritakse sageduse muutmise teel.
Anhui Mingtengi püsimagnetmootorTooteid juhib inverter. Koormusvahemikus 25–120% on neil suurem efektiivsus ja laiem tööulatus kui sama spetsifikatsiooniga asünkroonmootoritel ning need pakuvad märkimisväärset energiasäästu.
Meie professionaalsed tehnikud valivad sobivaima inverteri vastavalt konkreetsetele töötingimustele ja klientide tegelikele vajadustele, et saavutada mootori parem juhtimine ja mootori jõudluse maksimeerimine. Lisaks saab meie tehnilise teeninduse osakond kliente inverteri paigaldamisel ja silumisel eemalt juhendada ning pakkuda igakülgset järelteenindust ja müügieelset ja -järgset teenindust.
Autoriõigus: See artikkel on WeChati avaliku numbri „Tehniline koolitus” kordustrükk, algne link https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
See artikkel ei esinda meie ettevõtte seisukohti. Kui teil on teistsuguseid arvamusi või seisukohti, palun parandage meid!
Postituse aeg: 09.09.2024