Het werkingsprincipe van de frequentieomvormer en de criteria voor de selectie ervan voor de gebruiker

Een korte beschrijving van het doel, het werkingsprincipe en de criteria voor het selecteren van een frequentieomvormer als besturingsapparaat voor een asynchrone elektromotor.

Eekhoornkooi-inductiemotor tegenwoordig is het het meest massieve en betrouwbare apparaat voor het besturen van verschillende machines en mechanismen. Maar elke medaille heeft een keerzijde.

De twee belangrijkste nadelen van de inductiemotor zijn de onmogelijkheid van eenvoudig snelheidsregeling van de rotor, zeer grote startstroom - vijf, zeven keer de nominale waarde. Als alleen mechanische besturingsapparaten worden gebruikt, leiden deze nadelen tot grote energieverliezen en schokkende mechanische belastingen. Dit heeft een zeer negatief effect op de levensduur van de apparatuur.

Frequentie omzetter

Als resultaat van onderzoek in deze richting is een nieuwe klasse apparaten geboren, die het mogelijk maakt om deze problemen niet mechanisch, maar elektronisch op te lossen.

Frequentie omzetter met pulsbreedteregeling (PE met PWM) reduceert inschakelstromen met 4-5 keer. Het zorgt voor een soepele start van de inductiemotor en regelt de aandrijving volgens een bepaalde spanning / frequentieverhouding.

De frequentieomvormer zorgt voor energiebesparingen tot wel 50%. Het wordt mogelijk om feedback toe te staan ​​tussen naburige apparaten, d.w.z. zelfaanpassende apparatuur voor de taak en het veranderen van de bedrijfsomstandigheden van het hele systeem.

Het werkingsprincipe van de frequentieomvormer

De PWM-frequentieomvormer is dubbele conversie omvormer… Eerst wordt de netspanning 220 of 380 V gelijkgericht door de ingangsdiodebrug, vervolgens afgevlakt en gefilterd met behulp van condensatoren.

Dit is de eerste fase van transformatie. In de tweede fase, van constante spanning, met behulp van besturingsmicroschakelingen en een uitgangsbrug IGBT-schakelaars, wordt een PWM-reeks met een bepaalde frequentie en duty-cycle gevormd. Aan de uitgang van de frequentieomvormer worden pakketjes rechthoekige pulsen afgegeven, maar door de inductantie van de statorwikkelingen van de inductiemotor worden ze geïntegreerd en uiteindelijk omgezet in een spanning die dicht bij een sinusoïde ligt.

Mechanische kenmerken van een asynchrone elektromotor met frequentieregeling van snelheid: a — aansluitschema; b — karakteristieken voor een belasting met een constant statisch weerstandsmoment; c — karakteristieken van de ventilatorbelasting; d - karakteristieken van het statische belastingskoppel, omgekeerd evenredig met de hoeksnelheid van de rotatie.

Een typische schakeling voor het inschakelen van een frequentieomvormer Een voorbeeld van het aansluiten van stroomleidingen (kabels) in een frequentieomvormercircuit

Criteria voor het selecteren van frequentieomvormers

Functieselectie Elke fabrikant probeert een concurrentievoordeel in de markt te behalen. De eerste vuistregel om de verkoop te verhogen is een lage prijs. Daarom streeft de fabrikant ernaar om alleen de noodzakelijke functies in zijn product op te nemen. En de rest wordt aangeboden als opties. Voordat u een frequentieomvormer koopt, moet u beslissen welke functies u nodig heeft. Het is de moeite waard om het apparaat te kiezen dat de meeste noodzakelijke functies in de basisversie heeft.

Door de controlemethode

Gooi onmiddellijk die omvormers weg die niet geschikt zijn qua vermogen, prestatietype, overbelastingscapaciteit, enz. Afhankelijk van het type management moet u beslissen wat u kiest, scalaire of vectorcontrole.

De meeste moderne frequentieomvormers implementeren vectorbesturing, maar dergelijke frequentieomvormers zijn duurder dan scalaire frequentieomvormers.

Vectorbesturing maakt nauwkeurigere besturing mogelijk door statische fouten te verminderen. Scalar-modus ondersteunt alleen een constante verhouding tussen de uitgangsspanning en de uitgangsfrequentie, maar voor bijvoorbeeld ventilatoren is dit ruim voldoende.

Sinds het begin is vectorbesturing een extreem populaire besturingsstrategie voor inductiemotoren geworden. Momenteel implementeren de meeste frequentieomvormers vectorbesturing of zelfs sensorloze vectorbesturing (deze trend is te vinden bij frequentieomvormers die oorspronkelijk scalaire besturing implementeren en geen aansluitingen hebben voor het aansluiten van een snelheidssensor).

Het basisprincipe van vectorregeling bestaat uit een afzonderlijke onafhankelijke regeling van de magnetiseringsstroom van de motor en de kwadratuurstroom, waaraan het mechanische koppel van de as evenredig is. De magnetiseringsstroom bepaalt de waarde van de nulfluxkoppeling van de rotor en wordt constant gehouden.

Wanneer het toerental stabiliseert, wordt het kwadratuurstroomsetpoint gegenereerd met behulp van een aparte PI-regelaar waarvan de input de discrepantie is tussen het gewenste en gemeten motortoerental. De kwadratuurstroom wordt dus altijd op het minimale niveau ingesteld om voldoende mechanisch koppel te leveren om de ingestelde snelheid te behouden. Daarom heeft vectorcontrole een hoge energie-efficiëntie.

Door kracht

Als het vermogen van de apparatuur ongeveer hetzelfde is, kies dan omvormers van hetzelfde bedrijf met een capaciteit volgens het vermogen van de maximale belasting. Dit zorgt voor uitwisselbaarheid en vereenvoudigt het onderhoud van de apparatuur. Het wordt aanbevolen dat het servicecentrum van de geselecteerde frequentieomvormer zich in uw stad bevindt.

Via netspanning

Kies altijd een omvormer met een zo groot mogelijk spanningsbereik, zowel naar beneden als naar boven. Feit is dat voor lokale netwerken het woord standaard alleen maar kan leiden tot lachen door tranen. Als de lage spanning er hoogstwaarschijnlijk toe leidt dat de frequentieomvormer stopt, kan de verhoogde spanning ertoe leiden dat de elektrolytische condensatoren van het net exploderen en de ingang van het apparaat uitvalt.

Door frequentie aanpassingsbereik

De bovengrens voor frequentieregeling is belangrijk bij gebruik van motoren met hoge nominale werkfrequenties, zoals slijpmachines (1000 Hz of meer).Zorg ervoor dat het frequentiebereik aan uw behoeften voldoet. De ondergrens definieert het regelbereik van de rijsnelheid. De norm is 1:10. Als u een groter bereik nodig heeft, kies dan alleen voor vectorbesturing, vraag de fabrikant naar de aandrijfparameters. Zelfs de geclaimde limiet van 0 Hz garandeert geen stabiele werking van de aandrijving.

Door het aantal besturingsingangen

Discrete ingangen zijn vereist om besturingscommando's in te voeren (starten, stoppen, omkeren, stoppen, enz.). Analoge ingangen zijn nodig voor terugkoppelingssignalen (instelling en instelling van de aandrijving tijdens bedrijf). Digitale ingangen zijn vereist om hoogfrequente signalen van digitale snelheids- en positiesensoren in te voeren (encoders). Het aantal ingangen kan nooit te groot zijn, maar hoe meer ingangen, hoe complexer het systeem gebouwd kan worden en hoe duurder het is.

Door het aantal uitgangssignalen

Discrete uitgangen worden gebruikt om signalen uit te voeren voor verschillende gebeurtenissen (alarm, oververhitting, ingangsspanning boven of onder niveau, foutsignaal, enz.). Analoge uitgangen worden gebruikt om complexe feedbacksystemen te bouwen. Selectieaanbevelingen zijn vergelijkbaar met de vorige paragraaf.

Besturingsbus

De apparatuur waarmee u de frequentieomvormer gaat aansturen, moet dezelfde bus en hetzelfde aantal in-/uitgangen hebben als de geselecteerde frequentieomvormer. Laat wat ruimte over voor invoer en uitvoer voor toekomstige upgrades.

Onder garantie

De garantieperiode stelt u indirect in staat de betrouwbaarheid van de frequentieomvormer te beoordelen. U kiest natuurlijk een frequentieomvormer met een langetermijnplan.Sommige fabrikanten voorzien specifiek in gevallen van schade die niet onder de garantie vallen. Lees de documentatie altijd zorgvuldig door en zoek online naar beoordelingen van apparatuurmodellen en fabrikanten. Dit zal je helpen om de juiste keuze te maken. Spaar geen geld voor kwaliteitsservice en training van personeel.

Frequentieomvormer op de standaard

Overbelastingscapaciteit

Als eerste benadering moet het vermogen van de frequentieomvormer 10-15% hoger worden gekozen dan het motorvermogen. De stroom van de omvormer moet hoger zijn dan de nominale stroom van de motor en iets hoger dan de stroom van mogelijke overbelastingen.

In de beschrijving van een bepaald mechanisme worden meestal de overbelastingsstromen en de duur van hun stroom aangegeven. Lees de documentatie! Dit houdt u bezig en voorkomt mogelijk schade aan apparatuur in de toekomst. Als de aandrijving ook wordt gekenmerkt door schokkende (piek)belastingen (belastingen gedurende 2-3 seconden), dan is het noodzakelijk om een ​​omvormer te kiezen voor de piekstroom. Neem weer 10% marge.
Zie ook over dit onderwerp: VLT AQUA Drive frequentieomvormers voor pompunits