محول التردد للمحرك الكهربائي
الجوانب الفنية لاستخدام محولات التردد
في الوقت الحاضر ، أصبح المحرك التعريفي الجهاز الرئيسي في معظم المحركات الكهربائية. على نحو متزايد ، يتم استخدام محول التردد للتحكم - عاكس مع تنظيم PWM. يعطي هذا التحكم العديد من المزايا ، ولكنه يخلق أيضًا بعض المشكلات عند اختيار حلول فنية معينة. دعنا نحاول فهمها بمزيد من التفصيل.
جهاز محولات التردد
أتاح تطوير وإنتاج مجموعة واسعة من وحدات IGBT للترانزستور القوية ذات الجهد العالي إمكانية تنفيذ مفاتيح طاقة متعددة الأطوار يتم التحكم فيها مباشرة عن طريق الإشارات الرقمية. جعلت مرافق الحوسبة القابلة للبرمجة من الممكن إنشاء تسلسلات رقمية عند مدخلات التبديل التي توفر الإشارات التحكم في التردد للمحركات الكهربائية غير المتزامنة... أتاح التطوير والإنتاج الضخم لوحدات التحكم الدقيقة أحادية الشريحة مع موارد الحوسبة الكبيرة الانتقال إلى محركات المؤازرة باستخدام وحدات التحكم الرقمية.
يتم تنفيذ محولات تردد الطاقة ، كقاعدة عامة ، وفقًا لمخطط يحتوي على مقوم يعتمد على الثنائيات القوية أو ترانزستورات الطاقة وعاكس (مفتاح متحكم به) يعتمد على ترانزستورات IGBT المحولة بواسطة الثنائيات (الشكل 1).
أرز. 1. دائرة تحويل التردد
تعمل مرحلة الإدخال على تصحيح جهد الشبكة الجيبية المزود ، والذي يعمل كمصدر طاقة للعاكس المتحكم فيه ، بعد التسوية باستخدام مرشح سعوي حثي ، والذي يولد إشارة باستخدام تعديل النبض، والتي تولد تيارات جيبية في لفات الجزء الثابت مع معلمات توفر وضع التشغيل الضروري للمحرك الكهربائي.
يتم التحكم الرقمي في محول الطاقة باستخدام أجهزة وبرمجيات المعالجات الدقيقة المطابقة للمهام المطروحة. تولد وحدة الحوسبة إشارات تحكم لـ 52 وحدة في الوقت الفعلي وتعالج أيضًا الإشارات من أنظمة القياس التي تتحكم في تشغيل محرك الأقراص.
يتم دمج إمدادات الطاقة وأجهزة الكمبيوتر في منتج صناعي مصمم هيكليًا يسمى محول التردد.
هناك نوعان رئيسيان من محولات التردد المستخدمة في المعدات الصناعية:
-
محولات خاصة لأنواع معينة من المعدات.
-
تم تصميم محولات التردد العالمية للتحكم متعدد الوظائف في تشغيل AM في أوضاع يحددها المستخدم.
يمكن ضبط وإدارة أوضاع تشغيل محول التردد باستخدام لوحة التحكم المجهزة بشاشة للإشارة إلى المعلومات المدخلة.للتحكم البسيط في التردد القياسي ، يمكنك استخدام مجموعة من الوظائف المنطقية البسيطة المتوفرة في إعدادات المصنع لوحدة التحكم ووحدة التحكم PID المدمجة.
لتنفيذ أوضاع تحكم أكثر تعقيدًا باستخدام إشارات مستشعر التغذية المرتدة ، من الضروري تطوير هيكل ACS وخوارزمية ليتم برمجتها باستخدام كمبيوتر خارجي متصل.
تنتج معظم الشركات المصنعة مجموعة من محولات التردد التي تختلف في خصائص المدخلات والمخرجات الكهربائية والطاقة والتصميم والمعلمات الأخرى. يمكن استخدام عناصر خارجية إضافية للتوصيل بأجهزة خارجية (أنابيب ، محرك): بادئ مغناطيسي ، محولات ، إختناقات.
أنواع إشارات التحكم
من الضروري التمييز بين أنواع الإشارات المختلفة واستخدام كابل منفصل لكل منها. يمكن أن تؤثر أنواع مختلفة من الإشارات على بعضها البعض. في الممارسة العملية ، هذا الفصل شائع ، على سبيل المثال كبل من مقياس الضغط يمكن توصيله مباشرة بمحول التردد.
في التين. يوضح الشكل 2 الطريقة الموصى بها لتوصيل محول التردد في وجود دوائر مختلفة وإشارات تحكم.
أرز. 2. مثال على توصيل دوائر الطاقة ودوائر التحكم لمحول التردد
يمكن تمييز الأنواع التالية من الإشارات:
-
الإشارات التناظرية - الجهد أو التيار (0 ... 10 فولت ، 0/4 ... 20 مللي أمبير) ، تتغير قيمتها ببطء أو نادرًا ، وعادة ما تكون هذه إشارات تحكم أو قياس ؛
-
الجهد المنفصل أو الإشارات الحالية (0 ... 10 فولت ، 0/4 ... 20 مللي أمبير) ، والتي يمكن أن تأخذ قيمتين فقط نادرًا ما تتغيران (عالية أو منخفضة) ؛
-
الرقمية (البيانات) - إشارات الجهد (0 ... 5 فولت ، 0 ... 10 فولت) التي تتغير بسرعة وبتردد عالٍ ، عادةً ما تكون هذه إشارات من المنافذ RS232 ، RS485 ، إلخ ؛
-
قد تشتمل ملامسات المرحل - المرحل (0 ... 220 فولت تيار متردد) على التيارات الحثية اعتمادًا على الحمل المتصل (المرحلات الخارجية ، والمصابيح ، والصمامات ، والمكابح ، وما إلى ذلك).
اختيار قوة محول التردد
تحتوي الأجهزة الحقيقية على العديد من الجوانب التي يمكن أن تؤدي إلى زيادة الحمل الحالي على الجهاز ، على سبيل المثال أثناء بدء التشغيل. من حيث المبدأ ، يتيح لك استخدام محرك التردد تقليل الأحمال الحالية والميكانيكية بسبب البداية الناعمة. على سبيل المثال ، يتم تقليل تيار البدء من 600٪ إلى 100-150٪ من التيار المقدر.
قم بالقيادة بسرعة منخفضة
يجب أن نتذكر أنه على الرغم من أن محول التردد يوفر بسهولة تنظيم سرعة 10: 1 عندما يعمل المحرك بسرعات منخفضة ، فقد لا تكون قوة المروحة الخاصة به كافية. مراقبة درجة حرارة المحرك وتوفير التهوية القسرية.
التوافق الكهرومغناطيسي
يتم تشغيله بواسطة مولد للطوارئ
تسمح البداية الناعمة التي يوفرها محول التردد بتقليل الطاقة المطلوبة للمولد. نظرًا لأنه مع مثل هذه البداية ، ينخفض التيار بمقدار 4-6 مرات ، يمكن تقليل طاقة المولد بعدد مماثل من المرات. ولكن لا يزال من الضروري تثبيت الموصل بين المولد والمحرك ، ويتم التحكم فيه بواسطة خرج الترحيل لمحرك التردد. هذا يحمي محول التردد من الجهد الزائد الخطير.
توريد محول ثلاثي الطور من شبكة أحادية الطور
يمكن تشغيل محولات التردد ثلاثية الطور من شبكة أحادية الطور ، ولكن يجب ألا يتجاوز تيار إخراجها 50٪ من الشبكة المصنفة.
وفر الطاقة والمال
تأتي المدخرات من عدة أسباب: أولاً ، بسبب النمو جيب التمام فاي لقيم 0.98 ، أي يتم استخدام الحد الأقصى من الطاقة للقيام بعمل مفيد ، ويتم إهدار الحد الأدنى. ثانيًا ، يتم الحصول على معامل قريب من هذا في جميع أوضاع تشغيل المحرك.
بدون محول التردد ، يكون للمحركات غير المتزامنة عند التحميل المنخفض قيمة جيب التمام من 0.3-0.4. ثالثًا ، ليست هناك حاجة لإجراء تعديلات ميكانيكية إضافية (مخمدات ، خنق ، صمامات ، مكابح ، إلخ) ، كل شيء يتم إلكترونيًا. مع جهاز التحكم هذا ، يمكن أن يصل التوفير إلى 50٪.
مزامنة أجهزة متعددة
حماية الشبكة ضد التوافقيات الأعلى
لمزيد من الحماية ، بالإضافة إلى الكابلات القصيرة المحمية ، يتم استخدام خنق الخط والمكثفات الجانبية. خنقبالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحد من تدفق التيار عند تشغيله.
اختيار فئة الحماية المناسبة
يعد تبديد الحرارة الموثوق به ضروريًا للتشغيل السلس لمحرك التردد. إذا تم استخدام فئات حماية عالية ، على سبيل المثال IP 54 وما فوق ، فمن الصعب أو المكلف تحقيق مثل هذا التبديد الحراري. لذلك ، من الممكن استخدام خزانة منفصلة بدرجة عالية من الحماية ، حيث يمكن تركيب وحدات من فئة أدنى ويمكن إجراء التهوية والتبريد بشكل عام.
اتصال متوازي للمحركات الكهربائية بمحول تردد واحد
لتقليل التكاليف ، يمكن استخدام محول تردد واحد للتحكم في العديد من المحركات الكهربائية. يجب اختيار قوتها بهامش 10-15٪ من إجمالي الطاقة لجميع المحركات الكهربائية. عند القيام بذلك ، من الضروري تقليل طول كبلات المحرك إلى الحد الأدنى ومن المرغوب فيه للغاية تثبيت خنق المحرك.
لا تسمح معظم محولات التردد بإيقاف تشغيل المحركات أو توصيلها عبر الموصلات أثناء تشغيل محرك التردد. يتم ذلك فقط من خلال أمر الإيقاف على الجهاز.
ضبط وظيفة التحكم
من أجل تحقيق أقصى أداء للمحرك الكهربائي ، مثل: عامل الطاقة ، والكفاءة ، وسعة التحميل الزائد ، وتنظيم النعومة ، والمتانة ، من الضروري اختيار النسبة بين التغيير في تردد التشغيل والجهد الناتج للتردد بشكل صحيح محول.
تعتمد وظيفة تغيير الجهد على طبيعة عزم الدوران للحمل. في عزم الدوران الثابت ، يجب التحكم في جهد الجزء الثابت للمحرك بما يتناسب مع التردد (التحكم القياسي U / F = const). بالنسبة للمروحة ، على سبيل المثال ، هناك نسبة أخرى هي U / F * F = const. إذا قمنا بزيادة التردد بمقدار مرتين ، فيجب أن يزداد الجهد بمقدار 4 (التحكم في القوة الموجهة). هناك أجهزة ذات وظائف تحكم أكثر تعقيدًا.
مزايا استخدام محرك متغير السرعة مع محول تردد
بالإضافة إلى زيادة الكفاءة وتوفير الطاقة ، يتيح لك هذا المحرك الكهربائي الحصول على صفات قيادة جديدة. ينعكس هذا في رفض الأجهزة الميكانيكية الإضافية التي تخلق خسائر وتقلل من موثوقية الأنظمة: الفرامل ، وامتصاص الصدمات ، والصمامات ، والصمامات ، وصمامات التحكم ، وما إلى ذلك. الكبح ، على سبيل المثال ، يمكن أن يتم عن طريق عكس المجال الكهرومغناطيسي في الجزء الثابت للمحرك. من خلال تغيير العلاقة الوظيفية فقط بين التردد والجهد ، نحصل على محرك مختلف دون تغيير أي شيء في الميكانيكا.
قراءة الوثائق
وتجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن محولات التردد متشابهة مع بعضها البعض ، وبعد إتقان أحدهما ، فمن السهل التعامل مع الآخر ، ومع ذلك ، من الضروري قراءة الوثائق بعناية. يفرض بعض المصنّعين قيودًا على استخدام منتجاتهم ، وفي حالة انتهاك هذه القيود ، يقومون بإزالة المنتج من الضمان.
قد تكون مهتمًا بـ: محرك كهربائي متغير كوسيلة لتوفير الطاقة