Frekvensomformare är en teknik som bör bemästras när man utför elarbeten. Att använda frekvensomformare för att styra motorn är en vanlig metod inom elektrisk styrning; vissa kräver också kunskaper i deras användning.
1.För det första, varför använda en frekvensomformare för att styra en motor?
Motorn är en induktiv belastning, som hindrar strömändringen och kommer att ge en stor strömändring vid start.
Växelriktaren är en elektrisk energistyrningsenhet som använder på-av-funktionen för krafthalvledarenheter för att omvandla den industriella frekvensströmförsörjningen till en annan frekvens. Den består huvudsakligen av två kretsar, en är huvudkretsen (likriktarmodul, elektrolytisk kondensator och växelriktarmodul), och den andra är styrkretsen (omkopplande strömförsörjningskort, styrkretskort).
För att minska motorns startström, speciellt motorn med högre effekt, desto större effekt, desto större startström. Överdriven startström kommer att medföra en större börda för strömförsörjningen och distributionsnätet. Frekvensomformaren kan lösa detta startproblem och låta motorn starta smidigt utan att orsaka för hög startström.
En annan funktion med att använda en frekvensomformare är att justera motorns hastighet. I många fall är det nödvändigt att kontrollera motorns varvtal för att få bättre produktionseffektivitet, och frekvensomformarens hastighetsreglering har alltid varit dess största höjdpunkt. Frekvensomvandlaren styr motorhastigheten genom att ändra frekvensen på strömförsörjningen.
2. Vilka är växelriktarkontrollmetoderna?
De fem mest använda metoderna för inverterstyrmotorer är följande:
A. Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) styrmetod
Dess egenskaper är enkel styrkretsstruktur, låg kostnad, god mekanisk hårdhet och kan uppfylla de jämna hastighetsregleringskraven för allmän transmission. Det har använts i stor utsträckning inom olika områden av branschen.
Men vid låga frekvenser, på grund av den låga utspänningen, påverkas vridmomentet avsevärt av statorresistansspänningsfallet, vilket minskar det maximala utgående vridmomentet.
Dessutom är dess mekaniska egenskaper inte lika starka som DC-motorer, och dess dynamiska vridmomentkapacitet och statiska hastighetsregleringsprestanda är inte tillfredsställande. Dessutom är systemets prestanda inte hög, styrkurvan ändras med belastningen, vridmomentsvaret är långsamt, motorns vridmomentutnyttjandegrad är inte hög och prestandan minskar vid låg hastighet på grund av förekomsten av statormotstånd och växelriktaren död. zoneffekt, och stabiliteten försämras. Därför har människor studerat vektorstyrning med variabel frekvenshastighetsreglering.
B. Spänningsutrymmesvektor (SVPWM) Styrmetod
Den är baserad på den övergripande genereringseffekten av trefasvågformen, med syftet att närma sig den ideala cirkulära roterande magnetfältsbanan för motorluftgapet, generera en trefasmodulationsvågform åt gången och kontrollera den i vägen. av inskriven polygon som närmar sig cirkeln.
Efter praktisk användning har den förbättrats, det vill säga införa frekvenskompensation för att eliminera felet i hastighetskontroll; uppskatta flödesamplituden genom återkoppling för att eliminera inverkan av statorresistans vid låg hastighet; stänga utgångsspänningen och strömslingan för att förbättra dynamisk noggrannhet och stabilitet. Det finns dock många styrkretslänkar och ingen vridmomentjustering införs, så systemets prestanda har inte förbättrats i grunden.
C. Vektorstyrningsmetod (VC).
Kärnan är att göra växelströmsmotorn likvärdig med en likströmsmotor och oberoende styra hastigheten och magnetfältet. Genom att styra rotorflödet sönderdelas statorströmmen för att erhålla vridmoment och magnetfältskomponenter, och koordinattransformationen används för att uppnå ortogonal eller frikopplad styrning. Införandet av vektorkontrollmetoden är av epokgörande betydelse. Men i praktiska tillämpningar, eftersom rotorflödet är svårt att noggrant observera, påverkas systemegenskaperna kraftigt av motorparametrarna, och vektorrotationstransformationen som används i den ekvivalenta DC-motorstyrningen är relativt komplex, vilket gör det svårt för den faktiska kontrolleffekt för att uppnå det ideala analysresultatet.
D. Metod för direkt vridmomentkontroll (DTC).
1985 föreslog professor DePenbrock vid Ruhr-universitetet i Tyskland för första gången direkt vridmomentstyrning av frekvensomvandlingsteknik. Denna teknologi har till stor del löst bristerna med ovan nämnda vektorstyrning och har utvecklats snabbt med nya styridéer, kortfattad och tydlig systemstruktur och utmärkt dynamisk och statisk prestanda.
För närvarande har denna teknik framgångsrikt tillämpats på högeffekts växelströmsöverföring av elektriska lok. Direkt vridmomentkontroll analyserar direkt den matematiska modellen av AC-motorer i statorns koordinatsystem och styr motorns magnetiska flöde och vridmoment. Den behöver inte likställa växelströmsmotorer med likströmsmotorer, vilket eliminerar många komplexa beräkningar i vektorrotationstransformation; den behöver inte imitera styrningen av DC-motorer, och den behöver inte heller förenkla den matematiska modellen av AC-motorer för frånkoppling.
E. Matrix AC-AC styrmetod
VVVF-frekvensomvandling, vektorkontrollfrekvensomvandling och direkt vridmomentkontrollfrekvensomvandling är alla typer av AC-DC-AC-frekvensomvandling. Deras vanliga nackdelar är låg ineffektfaktor, stor övertonsström, stor energilagringskondensator som krävs för DC-kretsar, och regenerativ energi kan inte återföras till elnätet, det vill säga den kan inte fungera i fyra kvadranter.
Av denna anledning kom matris AC-AC frekvensomvandling till. Eftersom matris AC-AC frekvensomvandling eliminerar den mellanliggande DC-länken, eliminerar den den stora och dyra elektrolytkondensatorn. Det kan uppnå en effektfaktor på 1, en sinusformad inström och kan fungera i fyra kvadranter, och systemet har en hög effekttäthet. Även om denna teknik ännu inte är mogen, lockar den fortfarande många forskare att bedriva djupgående forskning. Dess kärna är inte att indirekt styra ström, magnetiskt flöde och andra kvantiteter, utan att direkt använda vridmoment som den kontrollerade kvantiteten för att uppnå det.
3.Hur styr en frekvensomformare en motor? Hur är de två sammankopplade?
Inverterarens ledningar för att styra motorn är relativt enkel, liknar kontaktorns ledningar, med tre huvudströmledningar som går in och sedan ut till motorn, men inställningarna är mer komplicerade, och sätten att styra växelriktaren är också olik.
Först och främst, för växelriktarterminalen, även om det finns många märken och olika ledningsmetoder, är ledningsterminalerna för de flesta växelriktare inte mycket olika. Generellt uppdelad i framåt- och backströmbrytaringångar, som används för att styra framåt- och backstarten av motorn. Återkopplingsplintar används för att återkoppla motorns driftstatus,inklusive driftfrekvens, hastighet, felstatus, etc.
För styrning av hastighetsinställning använder vissa frekvensomformare potentiometrar, andra använder knappar direkt, som alla styrs genom fysiska ledningar. Ett annat sätt är att använda ett kommunikationsnätverk. Många frekvensomformare stöder nu kommunikationsstyrning. Kommunikationsledningen kan användas för att styra start och stopp, rotation framåt och bakåt, hastighetsjustering etc. av motorn. Samtidigt överförs även feedbackinformation genom kommunikation.
4.Vad händer med motorns utgående vridmoment när dess rotationshastighet (frekvens) ändras?
Startmomentet och maximalt vridmoment när de drivs av en frekvensomformare är mindre än när de drivs direkt av en strömkälla.
Motorn har en stor start- och accelerationseffekt när den drivs av en strömkälla, men dessa effekter är svagare när den drivs av en frekvensomformare. Direktstart med strömförsörjning kommer att generera en stor startström. När en frekvensomformare används läggs utspänningen och frekvensen från frekvensomformaren gradvis till motorn, så motorns startström och påverkan blir mindre. Vanligtvis minskar vridmomentet som genereras av motorn när frekvensen minskar (hastigheten minskar). Reduktionens faktiska data kommer att förklaras i vissa frekvensomformarmanualer.
Den vanliga motorn är designad och tillverkad för en 50Hz spänning, och dess nominella vridmoment ges också inom detta spänningsområde. Därför kallas hastighetsreglering under den nominella frekvensen konstant vridmomenthastighetsreglering. (T=Te, P<=Pe)
När frekvensomformarens utfrekvens är större än 50 Hz, minskar det vridmoment som genereras av motorn i ett linjärt förhållande omvänt proportionellt mot frekvensen.
När motorn körs med en frekvens som är högre än 50 Hz, måste storleken på motorbelastningen beaktas för att förhindra otillräckligt motorns utgående vridmoment.
Till exempel reduceras vridmomentet som genereras av motorn vid 100 Hz till cirka 1/2 av vridmomentet som genereras vid 50 Hz.
Därför kallas hastighetsreglering över den nominella frekvensen konstant effekthastighetsreglering. (P=Ue*Ie).
5.Användning av frekvensomformare över 50Hz
För en specifik motor är dess märkspänning och märkström konstanta.
Till exempel, om märkvärdena för växelriktaren och motorn båda är: 15kW/380V/30A, kan motorn arbeta över 50Hz.
När hastigheten är 50Hz är växelriktarens utspänning 380V och strömmen 30A. Vid denna tidpunkt, om utgångsfrekvensen ökas till 60Hz, kan den maximala utspänningen och strömmen från omriktaren endast vara 380V/30A. Uppenbarligen förblir uteffekten oförändrad, så vi kallar det konstant effekthastighetsreglering.
Hur ser vridmomentet ut vid denna tidpunkt?
Eftersom P=wT(w; vinkelhastighet, T: vridmoment), eftersom P förblir oförändrat och w ökar, kommer vridmomentet att minska i enlighet därmed.
Vi kan också titta på det från en annan vinkel:
Motorns statorspänning är U=E+I*R (I är ström, R är elektronisk resistans och E är inducerad potential).
Det kan ses att när U och jag inte förändras så ändras inte E heller.
Och E=k*f*X (k: konstant; f: frekvens; X: magnetiskt flöde), så när f ändras från 50–>60Hz kommer X att minska i enlighet med detta.
För motorn, T=K*I*X (K: konstant; I: ström; X: magnetiskt flöde), så kommer vridmomentet T att minska när det magnetiska flödet X minskar.
Samtidigt, när den är mindre än 50Hz, eftersom I*R är mycket liten, när U/f=E/f inte ändras, är det magnetiska flödet (X) en konstant. Moment T är proportionell mot strömmen. Det är därför växelriktarens överströmskapacitet vanligtvis används för att beskriva dess överlastkapacitet (vridmoment), och det kallas konstant vridmomenthastighetsreglering (märkströmmen förblir oförändrad–>maximalt vridmoment förblir oförändrat)
Slutsats: När växelriktarens utfrekvens ökar från över 50Hz, kommer motorns utgående vridmoment att minska.
6.Andra faktorer relaterade till utgående vridmoment
Värmegenererings- och värmeavledningskapaciteten bestämmer växelriktarens utströmskapacitet, vilket påverkar växelriktarens utgående vridmomentkapacitet.
1. Bärvågsfrekvens: Den märkström som är markerad på växelriktaren är i allmänhet det värde som kan säkerställa kontinuerlig uteffekt vid den högsta bärvågsfrekvensen och den högsta omgivningstemperaturen. Att minska bärfrekvensen påverkar inte motorns ström. Emellertid kommer komponenternas värmealstring att minska.
2. Omgivningstemperatur: Precis som växelriktarskyddet kommer strömvärdet inte att ökas när omgivningstemperaturen detekteras vara relativt låg.
3. Höjd: Ökningen av höjden har en inverkan på värmeavledning och isoleringsförmåga. I allmänhet kan det ignoreras under 1000 m, och kapaciteten kan minskas med 5% för varje 1000 meter ovanför.
7. Vilken är lämplig frekvens för en frekvensomformare för att styra en motor?
I ovanstående sammanfattning har vi lärt oss varför växelriktaren används för att styra motorn, och även förstått hur växelriktaren styr motorn. Växelriktaren styr motorn, vilket kan sammanfattas enligt följande:
Först styr växelriktaren startspänningen och frekvensen för motorn för att uppnå mjuk start och mjukt stopp;
För det andra används växelriktaren för att justera motorns hastighet, och motorhastigheten justeras genom att ändra frekvensen.
Anhui Mingtengs permanentmagnetmotorprodukter styrs av växelriktaren. Inom belastningsområdet 25%-120% har de högre verkningsgrad och bredare driftområde än asynkronmotorer med samma specifikationer och har betydande energibesparande effekter.
Våra professionella tekniker kommer att välja en mer lämplig växelriktare enligt de specifika arbetsförhållandena och kundernas faktiska behov för att uppnå bättre kontroll över motorn och maximera motorns prestanda. Dessutom kan vår tekniska serviceavdelning på distans vägleda kunder att installera och felsöka växelriktaren, samt realisera allsidig uppföljning och service före och efter försäljning.
Upphovsrätt: Den här artikeln är ett omtryck av WeChats offentliga nummer "Teknisk utbildning", den ursprungliga länken https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA
Den här artikeln representerar inte vårt företags åsikter. Om du har olika åsikter eller åsikter, korrigera oss gärna!
Posttid: 2024-09-09