ความถี่: คำอธิบายและบทวิจารณ์

2024 ผู้เขียน: Aaron Duncan | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-01 20:18

การควบคุม VFD อนุญาตให้ใช้ตัวแปลงพิเศษเพื่อเปลี่ยนโหมดการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าได้อย่างยืดหยุ่น: เริ่ม หยุด เร่งความเร็ว เบรก เปลี่ยนความเร็วการหมุน

การเปลี่ยนความถี่ของแรงดันไฟฟ้านำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความเร็วเชิงมุมของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ เมื่อความถี่ลดลง ความเร็วของมอเตอร์จะลดลงและสลิปจะเพิ่มขึ้น

หลักการทำงานของตัวแปลงความถี่ไดรฟ์

ข้อเสียเปรียบหลักของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสคือความซับซ้อนของการควบคุมความเร็วในรูปแบบดั้งเดิม: โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายและแนะนำความต้านทานเพิ่มเติมในวงจรคดเคี้ยว สมบูรณ์แบบยิ่งขึ้นคือไดรฟ์ความถี่ของมอเตอร์ไฟฟ้า จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ คอนเวอร์เตอร์มีราคาแพง แต่การถือกำเนิดของทรานซิสเตอร์ IGBT และระบบควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์ ทำให้ผู้ผลิตจากต่างประเทศสามารถสร้างอุปกรณ์ที่มีราคาจับต้องได้ ที่สุดสมบูรณ์แบบตอนนี้คือตัวแปลงความถี่คงที่

ความเร็วเชิงมุมของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ ω₀ การเปลี่ยนแปลงในสัดส่วนของความถี่ ƒ_{1 ตามสูตร:}

ω₀=2π׃_{1/p, โดยที่ p คือจำนวนคู่ของเสา}

วิธีการนี้ให้การควบคุมความเร็วที่ราบรื่น ในกรณีนี้ ความเร็วเลื่อนของมอเตอร์ไม่เพิ่มขึ้น

เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพพลังงานสูงของเครื่องยนต์ - ประสิทธิภาพ ตัวประกอบกำลัง และความจุเกิน ร่วมกับความถี่ เปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายตามการขึ้นต่อกันบางประการ:

• แรงบิดโหลดคงที่ – U₁/ ƒ_1=const;
• แฟนตัวละครของโมเมนต์โหลด - U₁/ ƒ₁^2=const;
• แรงบิดโหลดแปรผกผันกับความเร็ว - U₁/√ ƒ_1=const.

ฟังก์ชั่นเหล่านี้ใช้งานโดยใช้ตัวแปลงที่เปลี่ยนความถี่และแรงดันไฟฟ้าบนสเตเตอร์ของมอเตอร์ไปพร้อม ๆ กัน การประหยัดพลังงานไฟฟ้าเป็นไปตามระเบียบข้อบังคับโดยใช้พารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีที่จำเป็น เช่น แรงดันปั๊ม ประสิทธิภาพของพัดลม ความเร็วในการป้อนของเครื่องจักร ฯลฯ ในกรณีนี้ พารามิเตอร์จะเปลี่ยนอย่างราบรื่น

วิธีการควบคุมความถี่ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสและแบบซิงโครนัส

ในไดรฟ์ที่ควบคุมด้วยความถี่ซึ่งใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์กรงกระรอก ใช้วิธีการควบคุมสองวิธี - สเกลาร์และเวกเตอร์ กรณีแรกเปลี่ยนพร้อมกันแอมพลิจูดและความถี่ของแรงดันไฟฟ้า

นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาประสิทธิภาพของมอเตอร์ ส่วนใหญ่มักจะเป็นอัตราส่วนคงที่ของแรงบิดสูงสุดต่อโมเมนต์ความต้านทานบนเพลา ด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพและตัวประกอบกำลังจึงไม่เปลี่ยนแปลงตลอดช่วงการหมุนทั้งหมด

กฎเวกเตอร์ประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดและเฟสของกระแสบนสเตเตอร์พร้อมกัน

การขับความถี่ของมอเตอร์แบบซิงโครนัสทำงานเฉพาะกับโหลดขนาดเล็กเท่านั้น โดยมีการเติบโตที่สูงกว่าค่าที่อนุญาต การซิงโครไนซ์อาจเสียหาย

ข้อดีของไดรฟ์ความถี่

การควบคุมความถี่มีข้อดีมากมายกว่าวิธีอื่นๆ

1. ระบบอัตโนมัติของเครื่องยนต์และกระบวนการผลิต
2. ซอฟต์สตาร์ทที่ขจัดข้อผิดพลาดทั่วไปที่เกิดขึ้นระหว่างการเร่งเครื่องยนต์ ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของไดรฟ์ความถี่และอุปกรณ์โดยลดการโอเวอร์โหลด
3. ปรับปรุงการขับเคลื่อนโดยรวมและประสิทธิภาพ
4. การสร้างความเร็วคงที่ของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยไม่คำนึงถึงลักษณะของโหลด ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในช่วงชั่วคราว การใช้ข้อเสนอแนะทำให้สามารถรักษาความเร็วของมอเตอร์ให้คงที่ภายใต้อิทธิพลที่รบกวนต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้ภาระที่แปรผัน
5. ตัวแปลงสามารถรวมเข้ากับระบบทางเทคนิคที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงและหยุดกระบวนการทางเทคโนโลยีอย่างมีนัยสำคัญ ช่วงกำลังมีขนาดใหญ่ แต่เพิ่มขึ้นราคากำลังเพิ่มขึ้นอย่างมาก
6. ความสามารถในการละทิ้งตัวแปร กระปุกเกียร์ คันเร่ง และอุปกรณ์ควบคุมอื่นๆ หรือขยายขอบเขตการใช้งาน ส่งผลให้ประหยัดพลังงานได้มาก
7. การขจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายของสภาวะชั่วครู่ต่ออุปกรณ์ในกระบวนการผลิต เช่น ค้อนน้ำ หรือแรงดันของเหลวที่เพิ่มขึ้นในท่อพร้อมทั้งลดการบริโภคในตอนกลางคืน

ข้อบกพร่อง

เช่นเดียวกับอินเวอร์เตอร์ทั้งหมด chastotniki เป็นแหล่งของสัญญาณรบกวน พวกเขาจำเป็นต้องติดตั้งตัวกรอง

ต้นทุนของแบรนด์ก็สูง จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อพลังของอุปกรณ์เพิ่มขึ้น

ปรับความถี่ในการขนส่งของเหลว

ในโรงงานที่มีการสูบน้ำและของเหลวอื่นๆ การควบคุมการไหลส่วนใหญ่ทำได้โดยใช้วาล์วประตูและวาล์ว ในปัจจุบัน ทิศทางที่มีแนวโน้มดีคือการใช้ไดรฟ์ความถี่ของปั๊มหรือพัดลมที่ทำให้ใบพัดเคลื่อนที่

การใช้ตัวแปลงความถี่แทนวาล์วปีกผีเสื้อช่วยให้ประหยัดพลังงานได้ถึง 75% วาล์วที่กักเก็บการไหลของของเหลวไม่ทำงานที่เป็นประโยชน์ ในขณะเดียวกัน การสูญเสียพลังงานและสสารในการขนส่งก็เพิ่มขึ้น

การขับความถี่ทำให้สามารถรักษาแรงดันที่ผู้บริโภคให้คงที่เมื่อการไหลของของเหลวเปลี่ยนแปลง จากเซ็นเซอร์ความดันจะส่งสัญญาณไปยังไดรฟ์ซึ่งจะเปลี่ยนความเร็วของเครื่องยนต์และควบคุมมันหมุนรอบ รักษาอัตราการไหลที่ตั้งไว้

เครื่องสูบน้ำถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนประสิทธิภาพการทำงาน การใช้พลังงานของปั๊มอยู่ในลูกบาศก์ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพหรือความเร็วของการหมุนของล้อ หากความเร็วลดลง 2 เท่า ประสิทธิภาพของปั๊มจะลดลง 8 เท่า การมีตารางการใช้น้ำในแต่ละวันทำให้คุณสามารถระบุการประหยัดพลังงานสำหรับช่วงเวลานี้ได้ หากคุณควบคุมไดรฟ์ความถี่ ด้วยเหตุนี้จึงทำให้สถานีสูบน้ำเป็นอัตโนมัติและด้วยเหตุนี้จึงปรับแรงดันน้ำในเครือข่ายให้เหมาะสม

การทำงานของระบบระบายอากาศและปรับอากาศ

กระแสลมสูงสุดในระบบระบายอากาศไม่จำเป็นเสมอไป สภาพการทำงานอาจต้องลดประสิทธิภาพการทำงาน ตามเนื้อผ้าจะใช้การควบคุมปริมาณเมื่อความเร็วล้อคงที่ สะดวกกว่าในการเปลี่ยนอัตราการไหลของอากาศเนื่องจากการขับที่ควบคุมด้วยความถี่ เมื่อสภาพอากาศเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลและสภาพอากาศ การปล่อยความร้อน ความชื้น ไอระเหย และก๊าซที่เป็นอันตราย

การประหยัดพลังงานในระบบระบายอากาศและระบบปรับอากาศนั้นทำได้ไม่ต่ำกว่าในสถานีสูบน้ำ เนื่องจากการใช้พลังงานของการหมุนเพลาอยู่ในลูกบาศก์ขึ้นอยู่กับรอบหมุน

อุปกรณ์แปลงความถี่

ไดรฟ์ความถี่สมัยใหม่จัดเรียงตามรูปแบบตัวแปลงคู่ ประกอบด้วยเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าและพัลส์อินเวอร์เตอร์พร้อมระบบควบคุม

หลังการแก้ไขแรงดันไฟหลักสัญญาณจะถูกทำให้เรียบโดยตัวกรองและป้อนไปยังอินเวอร์เตอร์ที่มีสวิตช์ทรานซิสเตอร์หกตัวซึ่งแต่ละตัวเชื่อมต่อกับขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส หน่วยแปลงสัญญาณที่แก้ไขเป็นสัญญาณสามเฟสของความถี่และแอมพลิจูดที่ต้องการ IGBT กำลังไฟฟ้าในสเตจเอาต์พุตมีความถี่สวิตชิ่งสูงและให้คลื่นสี่เหลี่ยมที่คมชัดและไม่ผิดเพี้ยน เนื่องจากคุณสมบัติการกรองของขดลวดมอเตอร์ รูปร่างของเส้นโค้งปัจจุบันที่เอาต์พุตยังคงเป็นไซน์

วิธีการควบคุมแอมพลิจูดของสัญญาณ

แรงดันไฟขาออกถูกควบคุมโดยสองวิธี:

1. แอมพลิจูด - การเปลี่ยนแปลงของค่าแรงดันไฟ
2. การมอดูเลตความกว้างพัลส์เป็นวิธีการแปลงสัญญาณพัลซิ่งซึ่งระยะเวลาจะเปลี่ยนแปลง แต่ความถี่ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง พลังขึ้นอยู่กับความกว้างพัลส์

วิธีที่สองมักใช้กับการพัฒนาเทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ อินเวอร์เตอร์สมัยใหม่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบปิด GTO หรือ IGBT

ความสามารถและการใช้งานตัวแปลง

การขับความถี่มีความเป็นไปได้มากมาย

1. ควบคุมความถี่ของแรงดันไฟสามเฟสจากศูนย์ถึง 400 Hz.
2. การเร่งหรือลดความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้าตั้งแต่ 0.01 วินาที นานถึง 50 นาที ตามกฎของเวลาที่กำหนด (โดยปกติจะเป็นเส้นตรง) ในระหว่างการเร่งความเร็ว ไม่เพียงแต่ลดลง แต่ยังเพิ่มไดนามิกและแรงบิดเริ่มต้นได้ถึง 150%
3. การกลับเครื่องยนต์ด้วยโหมดการเบรกและการเร่งความเร็วที่กำหนดไปยังที่ต้องการความเร็วในอีกทางหนึ่ง
4. อินเวอร์เตอร์มีคุณสมบัติการป้องกันทางอิเล็กทรอนิกส์ที่กำหนดค่าได้จากการลัดวงจร การโอเวอร์โหลด การรั่วของดิน และสายไฟของมอเตอร์แบบเปิด
5. จอแสดงผลดิจิตอลของตัวแปลงแสดงข้อมูลพารามิเตอร์: ความถี่ แรงดันไฟจ่าย ความเร็ว กระแส ฯลฯ
6. V/f คุณลักษณะจะถูกปรับในคอนเวอร์เตอร์โดยขึ้นอยู่กับว่าต้องการโหลดมอเตอร์แบบใด ฟังก์ชันของระบบควบคุมที่อิงตามนั้นมาจากคอนโทรลเลอร์ในตัว
7. สำหรับความถี่ต่ำ สิ่งสำคัญคือต้องใช้การควบคุมเวกเตอร์ ซึ่งจะช่วยให้คุณทำงานกับแรงบิดสูงสุดของมอเตอร์ รักษาความเร็วคงที่เมื่อโหลดเปลี่ยน และควบคุมแรงบิดบนเพลา ไดรฟ์ความถี่ผันแปรทำงานได้ดีกับข้อมูลที่ถูกต้องของข้อมูลพาสปอร์ตของมอเตอร์และหลังจากการทดสอบสำเร็จ สินค้าดังจาก HYUNDAI, Sanyu และอื่นๆ

ขอบเขตการใช้งานตัวแปลงมีดังนี้:

• ปั๊มในน้ำร้อนและเย็นและระบบจ่ายความร้อน
• ปั๊มสารละลาย ทราย และสารละลายของหัวผสม;
• ระบบขนส่ง: สายพานลำเลียง โต๊ะลูกกลิ้ง และวิธีอื่นๆ
• เครื่องผสม โรงสี เครื่องบด เครื่องอัดรีด เครื่องจ่าย เครื่องป้อน
• หมุนเหวี่ยง;
• ลิฟท์;
• อุปกรณ์โลหะ;
• อุปกรณ์เจาะ;
• เครื่องมือขับเคลื่อนไฟฟ้า
• รถขุดและรถเครน กลไกจัดการ

ผู้ผลิตตัวแปลงความถี่ รีวิว

ผู้ผลิตในประเทศได้เริ่มผลิตสินค้าที่เหมาะกับผู้ใช้แล้วทั้งในด้านคุณภาพและราคา ข้อดีคือสามารถรับอุปกรณ์ที่เหมาะสมได้อย่างรวดเร็ว พร้อมคำแนะนำโดยละเอียดในการตั้งค่า

บริษัท "ระบบที่มีประสิทธิภาพ" ผลิตผลิตภัณฑ์อนุกรมและชุดอุปกรณ์นำร่อง ผลิตภัณฑ์ใช้สำหรับใช้ในบ้าน ในธุรกิจขนาดเล็กและในอุตสาหกรรม ผู้ผลิตเวสเปอร์ผลิตคอนเวอร์เตอร์เจ็ดชุด โดยในจำนวนนี้มีคอนเวอร์เตอร์แบบมัลติฟังก์ชั่นที่เหมาะสมกับกลไกทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่

Danfoss บริษัทเดนมาร์กเป็นผู้นำในการผลิต chastotnikov ผลิตภัณฑ์ของบริษัทใช้ในระบบระบายอากาศ เครื่องปรับอากาศ น้ำประปา และระบบทำความร้อน Vacon บริษัทสัญชาติฟินแลนด์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของบริษัทเดนมาร์ก ผลิตการออกแบบโมดูลาร์ ซึ่งคุณสามารถประกอบอุปกรณ์ที่จำเป็นได้โดยไม่ต้องใช้ชิ้นส่วนที่ไม่จำเป็น ซึ่งช่วยประหยัดส่วนประกอบ หรือที่รู้จักคือผู้เปลี่ยนข้อกังวลระหว่างประเทศ ABB ใช้ในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน

ดูจากรีวิวแล้ว ตัวแปลงในประเทศราคาถูกสามารถใช้เพื่อแก้ปัญหาทั่วไปง่ายๆ ได้ ในขณะที่ตัวที่ซับซ้อนต้องการแบรนด์ที่มีการตั้งค่ามากกว่านี้

สรุป

ไดรฟ์ความถี่จะควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนความถี่และแอมพลิจูดของแรงดันไฟที่จ่ายไป พร้อมปกป้องจากการทำงานผิดพลาด: โอเวอร์โหลด ไฟฟ้าลัดวงจร เบรกเกอร์ในเครือข่ายอุปทาน แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวทำหน้าที่หลักสามประการที่เกี่ยวข้องกับการเร่งความเร็ว การชะลอตัว และความเร็วของมอเตอร์ สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ในด้านเทคโนโลยีต่างๆ