Įvairiose situacijose gali prireikti pradinės srovės dažnį konvertuoti į srovę su reguliuojamo dažnio įtampa. To reikia, pavyzdžiui, eksploatuojant asinchroninius variklius, norint pakeisti jų sukimosi greitį. Šiame straipsnyje bus aptarta dažnio keitiklio paskirtis ir veikimo principas.
Turinys
Kas yra dažnio keitiklis
Dažnio keitiklis (FC) yra elektrinis prietaisas, kuris paverčia ir sklandžiai reguliuoja vienfazę arba trifazę kintamąją srovę, kurios dažnis yra 50 Hz, į panašaus tipo srovę, kurios dažnis yra nuo 1 iki 800 Hz. Tokie įrenginiai plačiai naudojami įvairių asinchroninių elektros mašinų darbui valdyti, pavyzdžiui, keisti jų sukimosi dažnį. Taip pat yra įrenginių, skirtų naudoti pramoniniuose aukštos įtampos tinkluose.
Paprasti keitikliai reguliuoja dažnį ir įtampą pagal V/f charakteristiką, sudėtingi įrenginiai naudoja vektorinį valdymą.
Dažnio keitiklis yra techniškai sudėtingas įrenginys ir susideda ne tik iš dažnio keitiklio, bet ir turi apsaugą nuo viršsrovių, viršįtampių ir trumpojo jungimo. Taip pat tokia įranga gali turėti droselį, kad pagerintų bangos formą, ir filtrus, kad sumažintų įvairius elektromagnetinius trukdžius. Yra elektroniniai keitikliai, taip pat elektrinių mašinų įtaisai.
Dažnio keitiklio veikimo principas
Elektroninį keitiklį sudaro keli pagrindiniai komponentai: lygintuvas, filtras, mikroprocesorius ir keitiklis.
Lygintuvas turi krūvą diodų arba tiristorių, kurie ištaiso pradinę srovę keitiklio įėjime. Diodiniai inverteriai pasižymi visišku bangavimo nebuvimu, jie yra nebrangūs, bet kartu ir patikimi įrenginiai. Tiristorių pagrindu veikiantys keitikliai sukuria galimybę srovei tekėti abiem kryptimis ir grąžina elektros energiją į tinklą, kai variklis stabdomas.
Filtras naudojamas tiristoriniuose įrenginiuose, siekiant sumažinti arba panaikinti įtampos pulsaciją. Išlyginimas atliekamas naudojant talpinius arba indukcinius-talpinius filtrus.
Mikroprocesorius – yra keitiklio valdymo ir analizės grandis. Jis priima ir apdoroja signalus iš jutiklių, o tai leidžia reguliuoti išėjimo signalą iš dažnio keitiklio su įmontuotu PID valdikliu.Taip pat šis sistemos komponentas fiksuoja ir saugo įvykių duomenis, registruoja ir apsaugo įrenginį nuo perkrovų, trumpųjų jungimų, analizuoja darbo režimą ir išjungia įrenginį esant avariniam darbui.
inverteris įtampa ir srovė naudojami elektros mašinoms valdyti, tai yra sklandžiai valdyti srovės dažnį. Toks prietaisas sukuria „gryną sinuso“ išvestį, todėl jį galima naudoti daugelyje pramonės šakų.
Elektroninio dažnio keitiklio (keitiklio) veikimo principas susideda iš šių darbo etapų:
- Įvesties sinusinė kintamoji vienfazė arba trifazė srovė yra ištaisyta diodiniu tilteliu arba tiristoriais;
- Specialių filtrų (kondensatorių) pagalba signalas filtruojamas siekiant sumažinti arba panaikinti įtampos raibuliavimą;
- Įtampa paverčiama trifaze banga su tam tikrais parametrais naudojant mikroschemą ir tranzistoriaus tiltelį;
- Inverterio išvestyje stačiakampiai impulsai paverčiami sinusine įtampa su nurodytais parametrais.
Dažnio keitiklių tipai
Yra keletas dažnio keitiklių tipų, kurie šiuo metu yra labiausiai paplitę gamybai ir naudojimui:
Elektromašininiai (elektroindukcijos) keitikliai: naudojami tais atvejais, kai neįmanoma arba netikslinga naudoti elektroninius FC. Struktūriškai tokie įtaisai yra asinchroniniai varikliai su faziniu rotoriumi, kurie veikia generatoriaus-keitiklio režimu.
Šie įrenginiai yra skaliariniu būdu valdomi keitikliai. Šio įrenginio išvestyje sukuriama tam tikros amplitudės ir dažnio įtampa, skirta palaikyti tam tikrą magnetinį srautą statoriaus apvijose.Jie naudojami tais atvejais, kai nereikia palaikyti rotoriaus sukimosi greičio priklausomai nuo apkrovos (siurbliai, ventiliatoriai ir kita įranga).
Elektroniniai keitikliai: plačiai naudojamas visomis darbo sąlygomis įvairiai įrangai. Tokie įtaisai yra vektoriniai, jie automatiškai apskaičiuoja statoriaus ir rotoriaus magnetinių laukų sąveiką ir užtikrina pastovią rotoriaus sukimosi dažnio reikšmę, nepriklausomai nuo apkrovos.
- Ciklokonverteriai;
- Cikloinverteriai;
- Inverteris su tarpine nuolatinės srovės jungtimi:
- Srovės šaltinio dažnio keitiklis;
- Įtampos šaltinio dažnio keitiklis (su amplitudės arba impulso pločio moduliacija).
Pagal apimtį įranga gali būti:
- įrangai, kurios galia iki 315 kW;
- vektoriniai keitikliai galiai iki 500 kW;
- Sprogimui atsparūs įtaisai, skirti naudoti sprogioje ir dulkėtoje aplinkoje;
- ant elektros variklių montuojami dažnio keitikliai;
Kiekvienas dažnio keitiklio tipas turi tam tikrų privalumų ir trūkumų, yra pritaikytas įvairiai įrangai ir apkrovoms bei darbo sąlygoms.
Dažnio keitiklis gali būti valdomas rankiniu būdu arba išoriškai. Rankinis valdymas atliekamas iš keitiklio valdymo pulto, kuris gali reguliuoti greitį arba sustabdyti veikimą. Išorinis valdymas vykdomas naudojant automatines valdymo sistemas (APCS), kurios gali valdyti visus įrenginio parametrus ir leidžia perjungti schemą arba veikimo režimą (per FC arba aplinkkelį).Taip pat išorinis valdymas leidžia programuoti keitiklio darbą priklausomai nuo darbo sąlygų, apkrovos, laiko, kas leidžia dirbti automatiniu režimu.
Kodėl elektros varikliui gali prireikti dažnio keitiklio?
Dažnio keitiklių naudojimas leidžia sumažinti elektros sąnaudas, variklių ir įrangos nusidėvėjimo išlaidas. Jie gali būti naudojami pigiems varikliams su voverės narveliais, o tai sumažina gamybos sąnaudas.
Daugelis elektros variklių veikia dažnai keičiant darbo režimus (dažnai įsijungia ir sustabdo, keičiasi apkrova). Dažnio keitikliai leidžia sklandžiai užvesti variklį ir sumažinti maksimalų paleidimo momentą bei įrangos įkaitimą. Tai svarbu, pavyzdžiui, kėlimo mašinose ir leidžia sumažinti neigiamą staigių paleidimų poveikį, taip pat pašalinti krovinio siūbavimą ir trūkčiojimus sustojus.
Inverterio pagalba galite sklandžiai reguliuoti orapūtių, siurblių darbą ir leidžia automatizuoti technologinius procesus (naudojami katilinėse, kasyboje, naftos ir naftos perdirbimo sektoriuose, vandentiekiuose ir kitose įmonėse).
Dažnio keitiklių naudojimas konvejeriuose, konvejeriuose, liftuose leidžia pailginti jų komponentų tarnavimo laiką, nes sumažina trūkčiojimus, smūgius ir kitus neigiamus veiksnius paleidžiant ir stabdant įrangą. Jie gali sklandžiai padidinti ir sumažinti variklio sūkius, atlikti atbulinį judėjimą, o tai svarbu daugeliui didelio tikslumo pramoninės įrangos.
Dažnio keitiklių pranašumai:
- Energijos sąnaudų mažinimas: mažinant paleidimo sroves ir reguliuojant variklio galią pagal apkrovą;
- Įrangos patikimumo ir ilgaamžiškumo didinimas: leidžia pailginti tarnavimo laiką ir pailginti laikotarpį nuo vieno techninio aptarnavimo iki kito;
- Leidžia diegti išorinį įrangos valdymą ir valdymą iš nuotolinių kompiuterių įrenginių bei galimybę integruotis į automatikos sistemas;
- Dažnio keitikliai gali veikti bet kokia apkrovos galia (nuo vieno kilovato iki dešimčių megavatų);
- Specialių komponentų buvimas dažnio keitiklių sudėtyje leidžia apsisaugoti nuo perkrovų, fazių gedimo ir trumpojo jungimo, taip pat užtikrinti saugų įrangos veikimą ir išjungimą avarijos atveju.
Žinoma, pažvelgus į tokį privalumų sąrašą, gali kilti klausimas, kodėl gi jų nepanaudojus visiems įmonės varikliams? Atsakymas čia yra akivaizdus, deja, tačiau tai yra didelė chastotnikovo kaina, jų montavimas ir reguliavimas. Ne kiekviena įmonė gali sau leisti šias išlaidas.
Panašūs straipsniai:
