El proveedor de unidades de retroalimentación de energía le recuerda que la selección correcta de convertidores de frecuencia es fundamental para el funcionamiento normal del sistema de control de transmisión de equipos mecánicos, a fin de evitar pérdidas innecesarias causadas por el mantenimiento de los convertidores de frecuencia debido a una selección incorrecta. En primer lugar, debe definirse claramente el propósito de la selección de un convertidor de frecuencia. En segundo lugar, debe seleccionarse el convertidor de frecuencia adecuado en función del tipo de equipo, las características de carga, el rango de velocidad, el modo de control, el entorno de uso, la estructura de protección y otros requisitos. De esta manera, se busca lograr tanto beneficios tecnológicos como económicos.
1. Características del par de carga de los equipos mecánicos.
En la práctica, la maquinaria de producción suele dividirse en tres tipos según las diferentes características de par de carga: carga de par constante, carga de potencia constante y carga característica de par reducido. Al elegir un convertidor de frecuencia, las características de carga deben ser, naturalmente, el criterio principal.
Reducir la carga característica de par
En diversos ventiladores, bombas de agua y bombas hidráulicas, a medida que gira el impulsor, la resistencia generada por el aire o el líquido dentro de un rango de velocidad determinado es aproximadamente proporcional a la segunda potencia de la velocidad, el par cambia según la segunda potencia de la velocidad y la potencia de la carga cambia proporcionalmente a la tercera potencia de la velocidad. Este tipo de carga se denomina carga de par reducido.
Carga de potencia constante
La característica de este tipo de carga es que el par requerido TL es aproximadamente inversamente proporcional a la velocidad n. A medida que disminuye la velocidad del motor, el par de salida de la carga aumenta. Es decir, dentro del rango de velocidad, el par es mayor a bajas velocidades y menor a altas, mientras que la potencia de salida del motor permanece invariable. Los husillos de las máquinas herramienta de corte de metal, laminadores, máquinas papeleras, bobinadoras, desbobinadoras, etc., en las líneas de producción de películas, pertenecen a cargas de potencia constante.
La propiedad de potencia constante de una carga se limita a un cierto rango de cambios de velocidad. Cuando la velocidad es muy baja, debido a la limitación de la resistencia mecánica, la TL no puede aumentar infinitamente y se transforma en una propiedad de par constante a bajas velocidades. Las regiones de potencia y par constantes de la carga tienen un impacto significativo en la selección de esquemas de transmisión. Cuando el motor se encuentra en regulación de velocidad de flujo constante, el par de salida máximo admisible permanece invariable, lo que corresponde a la regulación de velocidad de par constante; en la regulación de velocidad magnética débil, el par de salida máximo admisible es inversamente proporcional a la velocidad, lo que corresponde a la regulación de velocidad de potencia constante. Si el rango de regulación de velocidad de par y potencia constantes del motor eléctrico es consistente con el rango de par y potencia constantes de la carga, es decir, en el caso de "adaptación", tanto la capacidad del motor eléctrico como la del convertidor de frecuencia se minimizan.
Las características mecánicas de las cargas de potencia constante son complejas. Al diseñar el sistema, se debe tener cuidado de no operar motores asíncronos a velocidades superiores a las síncronas, ya que podrían causar fallas mecánicas destructivas. La capacidad de un convertidor de frecuencia suele considerarse aproximadamente igual a la de un motor asíncrono.
Carga de par constante
En una carga de par constante, el par de carga TL es independiente de la velocidad n. A cualquier velocidad, el par de carga TL permanece constante o casi constante, y la potencia de la carga aumenta linealmente con el aumento de la velocidad. Por ejemplo, las cargas de fricción, como las de grúas, cintas transportadoras, máquinas de moldeo por inyección, mezcladoras y polipastos, se consideran cargas de par constante. El objetivo de utilizar convertidores de frecuencia para controlar estas cargas es automatizar los equipos, mejorar la productividad laboral y la calidad del producto.
Cuando el convertidor de frecuencia acciona una carga de par constante, el par de salida a baja velocidad debe ser suficientemente grande y tener suficiente capacidad de sobrecarga, generalmente el 150 % de la corriente nominal. Si es necesario operar de forma constante a baja velocidad durante un tiempo prolongado, se debe considerar la capacidad de disipación térmica de los motores asíncronos para evitar un calentamiento excesivo.
Al diseñar el sistema, se debe prestar atención a aumentar adecuadamente la capacidad de los motores asíncronos o la de los convertidores de frecuencia. La capacidad de un convertidor de frecuencia generalmente se considera equivalente a la de un motor asíncrono.
2. Seleccione un método de control apropiado para el convertidor de frecuencia en función de las características de la carga.
Además del proceso de fabricación del convertidor de frecuencia, el método de control que adopta también es muy importante. Los métodos de control de los convertidores de frecuencia se dividen principalmente en control de lazo abierto y control de lazo cerrado. El método de control de lazo abierto tiene una estructura simple y un rendimiento fiable, pero su precisión de regulación de velocidad y su respuesta dinámica son relativamente bajas. El método de control de lazo cerrado permite el control en tiempo real en función de los cambios en parámetros como el caudal, la temperatura, la posición, la velocidad, la presión, etc. Presenta una respuesta dinámica rápida, pero a veces resulta difícil de implementar y costoso. Los usuarios deben elegir el modo de control adecuado según sus necesidades para obtener las características de regulación de velocidad requeridas.
3. Seleccione la estructura de protección del convertidor de frecuencia en función del entorno de instalación.
Al elegir un convertidor de frecuencia, se debe considerar el entorno de instalación, incluyendo factores como la temperatura ambiente, la humedad, el contenido de polvo y los gases corrosivos, que están estrechamente relacionados con el funcionamiento fiable y a largo plazo del convertidor. Si no se cumplen las condiciones de funcionamiento, se deben tomar las medidas de protección correspondientes.
La mayoría de los fabricantes de convertidores de frecuencia ofrecen las siguientes estructuras de protección comunes para que los usuarios elijan.
(1) El tipo abierto IP00, que protege al cuerpo humano de tocar las partes activas dentro del convertidor de frecuencia desde el frente, es adecuado para la instalación en pantallas, paneles y bastidores en gabinetes de control eléctrico o salas eléctricas, especialmente para el uso centralizado de múltiples convertidores de frecuencia, pero tiene altos requisitos para el entorno de instalación.
(2) Los convertidores de frecuencia IP20 e IP21 cuentan con carcasas protectoras y pueden instalarse en la pared de edificios. Son aptos para la mayoría de entornos de instalación en interiores con niveles mínimos de polvo, temperatura y humedad.
(3) Los grados IP40 e IP42 sellados son adecuados para sitios industriales con malas condiciones ambientales.
(4) Sellado IP54 e IP55, con estructuras protectoras a prueba de polvo e agua, adecuado para sitios industriales con malas condiciones ambientales, rociado de agua, polvo y ciertos gases corrosivos.
La selección del sistema de regulación de velocidad de frecuencia variable en la obra debe basarse en los requisitos reales del proceso y los escenarios de aplicación. Se deben sopesar las ventajas y desventajas, y la selección debe ser razonable y exhaustiva. Solo mediante el uso correcto y flexible del convertidor de frecuencia, el sistema de control de velocidad de frecuencia variable de CA puede funcionar de forma segura y fiable.