تأمینکنندگان تجهیزات صرفهجویی در مصرف انرژی آسانسور به شما یادآوری میکنند که مبدلهای فرکانس اکنون به طور گسترده در صنایع مختلف مانند تهویه مطبوع، آسانسور و صنایع سنگین مورد استفاده قرار میگیرند. در زیر، دانش اولیه استفاده از مبدلهای فرکانس در آسانسورها را توضیح خواهیم داد:
۱. مبدل فرکانس چیست؟
مبدل فرکانس یک دستگاه کنترل انرژی الکتریکی است که از عملکرد روشن-خاموش قطعات نیمههادی قدرت برای تبدیل منابع فرکانس برق به فرکانس دیگری استفاده میکند.
۲. تفاوتهای بین PWM و PAM چیست؟
PWM مخفف Pulse Width Modulation در انگلیسی است که روشی برای تنظیم خروجی و شکل موج با تغییر عرض پالس یک قطار پالس طبق یک الگوی خاص است. PAM مخفف Pulse Amplitude Modulation در انگلیسی است که یک روش مدولاسیون است که مقدار خروجی و شکل موج را با تغییر دامنه پالس یک قطار پالس طبق یک قاعده خاص تنظیم میکند.
۳. تفاوت بین نوع ولتاژی و نوع جریانی چیست؟
مدار اصلی مبدل فرکانس را میتوان تقریباً به دو دسته تقسیم کرد: نوع ولتاژی، مبدل فرکانسی است که جریان مستقیم منبع ولتاژ را به جریان متناوب تبدیل میکند و فیلتر مدار DC توسط یک خازن انجام میشود؛ نوع جریانی، مبدل فرکانسی است که جریان مستقیم یک منبع جریان را به جریان متناوب تبدیل میکند و دارای یک فیلتر مدار DC و سلف است.
۴. چرا ولتاژ و جریان مبدل فرکانس به طور متناسب تغییر میکند؟
گشتاور یک موتور آسنکرون توسط برهمکنش بین شار مغناطیسی موتور و جریان عبوری از روتور ایجاد میشود. در فرکانس نامی، اگر ولتاژ ثابت باشد و فقط فرکانس کاهش یابد، شار مغناطیسی خیلی بزرگ خواهد بود، مدار مغناطیسی اشباع میشود و در موارد شدید، موتور خواهد سوخت. بنابراین، فرکانس و ولتاژ باید به طور متناسب تغییر کنند، یعنی هنگام تغییر فرکانس، ولتاژ خروجی مبدل فرکانس باید کنترل شود تا شار مغناطیسی خاصی از موتور حفظ شود و از وقوع پدیدههای مغناطیس ضعیف و اشباع مغناطیسی جلوگیری شود. این روش کنترل معمولاً برای مبدلهای فرکانس صرفهجویی در انرژی در فنها و پمپها استفاده میشود.
۵. وقتی موتور الکتریکی توسط منبع فرکانس برق هدایت میشود، با کاهش ولتاژ، جریان افزایش مییابد؛ برای درایو مبدل فرکانس، اگر ولتاژ نیز با کاهش فرکانس کاهش یابد، آیا جریان افزایش مییابد؟
وقتی فرکانس کاهش مییابد (در سرعت پایین)، اگر همان توان خروجی داده شود، جریان افزایش مییابد، اما تحت شرایط گشتاور ثابت، جریان تقریباً بدون تغییر باقی میماند.
۶. جریان راهاندازی و گشتاور راهاندازی موتور هنگام استفاده از مبدل فرکانس برای کار چقدر است؟
با استفاده از مبدل فرکانس برای کار، فرکانس و ولتاژ به طور متناسب با شتاب موتور افزایش مییابد و جریان راهاندازی به کمتر از ۱۵۰٪ جریان نامی (۱۲۵٪ تا ۲۰۰٪ بسته به مدل) محدود میشود. هنگام راهاندازی مستقیم با منبع تغذیه اصلی، جریان راهاندازی ۶-۷ برابر میشود که منجر به شوکهای مکانیکی و الکتریکی میشود. با استفاده از درایو مبدل فرکانس میتوان به راحتی (با زمان راهاندازی طولانیتر) راهاندازی کرد. جریان راهاندازی ۱.۲ تا ۱.۵ برابر جریان نامی و گشتاور راهاندازی ۷۰ تا ۱۲۰ درصد گشتاور نامی است. برای مبدلهای فرکانس با عملکرد افزایش گشتاور خودکار، گشتاور راهاندازی بالای ۱۰۰٪ است و میتواند با بار کامل راهاندازی شود.
۷. حالت V/f به چه معناست؟
وقتی فرکانس کاهش مییابد، ولتاژ V نیز به طور متناسب کاهش مییابد، همانطور که در پاسخ ۴ توضیح داده شد. رابطه تناسبی بین V و f با در نظر گرفتن ویژگیهای موتور از پیش تعیین شده است و معمولاً چندین ویژگی در حافظه (ROM) کنترلر ذخیره میشوند که میتوان آنها را با استفاده از سوئیچها یا صفحههای مدرج انتخاب کرد.
۸. وقتی V و f به طور متناسب تغییر میکنند، گشتاور موتور چگونه تغییر میکند؟
وقتی فرکانس کاهش مییابد و ولتاژ به طور متناسب کاهش مییابد، کاهش امپدانس AC در حالی که مقاومت DC بدون تغییر باقی میماند، منجر به تمایل به کاهش گشتاور زمین تولید شده در سرعتهای پایین میشود. بنابراین، با توجه به V/f در فرکانسهای پایین، لازم است ولتاژ خروجی کمی افزایش یابد تا گشتاور راهاندازی مشخصی به دست آید. این جبرانسازی، راهاندازی افزایشیافته نامیده میشود. برای دستیابی به این هدف، میتوان از روشهای مختلفی از جمله عملکرد خودکار، انتخاب حالت V/f یا تنظیم پتانسیومتر استفاده کرد.
۹. آیا با توجه به اینکه دفترچه راهنما محدوده سرعت ۶۰~۶ هرتز را بیان میکند، یعنی ۱۰:۱، توان خروجی کمتر از ۶ هرتز وجود ندارد؟
توان همچنان میتواند با فرکانس کمتر از ۶ هرتز خروجی داده شود، اما بر اساس افزایش دما و گشتاور راهاندازی موتور، حداقل فرکانس کاری حدود ۶ هرتز است. در این زمان، موتور میتواند گشتاور نامی را بدون ایجاد مشکلات جدی گرمایشی خروجی دهد. فرکانس خروجی واقعی (فرکانس راهاندازی) مبدل فرکانس بسته به مدل از ۰.۵ تا ۳ هرتز متغیر است.
۱۰. آیا میتوان برای ترکیب موتورهای عمومی بالای ۶۰ هرتز، گشتاور ثابت در نظر گرفت؟
معمولاً این امکان وجود ندارد. وقتی ولتاژ بالای ۶۰ هرتز ثابت میماند (و حالتهای بالای ۵۰ هرتز نیز وجود دارد)، معمولاً مشخصه توان ثابت است. وقتی گشتاور یکسانی در سرعتهای بالا مورد نیاز است، باید به انتخاب ظرفیت موتور و اینورتر توجه شود.
۱۱. «حلقه باز» به چه معناست؟
یک آشکارساز سرعت (PG) بر روی دستگاه موتور نصب میشود که برای بازخورد سرعت واقعی به دستگاه کنترل برای کنترل استفاده میشود، که به آن "حلقه بسته" میگویند. اگر با PG کار نکند، به آن "حلقه باز" میگویند. مبدلهای فرکانس یونیورسال اکثراً حلقه باز هستند و برخی از مدلها میتوانند از گزینههایی برای بازخورد PG نیز استفاده کنند.
۱۲. وقتی سرعت واقعی از سرعت داده شده منحرف میشود، چه باید کرد؟
در حالت حلقه باز، حتی اگر مبدل فرکانس فرکانس معینی را خروجی دهد، سرعت موتور هنگام کار با بار در محدوده نرخ لغزش نامی (1%~5%) تغییر میکند. برای شرایطی که دقت تنظیم سرعت بالا مورد نیاز است و حتی تغییرات بار نیز نیاز به عملکرد نزدیک به سرعت معین دارند، میتوان از یک مبدل فرکانس با عملکرد فیدبک PG (اختیاری) استفاده کرد.
۱۳. اگر از موتوری با PG برای بازخورد استفاده شود، آیا میتوان دقت سرعت را بهبود بخشید؟
مبدل فرکانس با عملکرد فیدبک PG دقت را بهبود بخشیده است. اما دقت سرعت به دقت خود PG و وضوح فرکانس خروجی مبدل فرکانس بستگی دارد.
۱۴. عملکرد جلوگیری از استال (توقف ناگهانی موتور) به چه معناست؟
اگر زمان شتاب داده شده خیلی کوتاه باشد و فرکانس خروجی مبدل فرکانس خیلی بیشتر از سرعت (فرکانس زاویهای الکتریکی) تغییر کند، مبدل فرکانس به دلیل اضافه جریان از کار میافتد و متوقف میشود که به آن واماندگی میگویند. برای جلوگیری از ادامه کار موتور به دلیل واماندگی، لازم است مقدار جریان برای کنترل فرکانس تشخیص داده شود. وقتی جریان شتاب خیلی زیاد است، سرعت شتاب را به طور مناسب کاهش دهید. همین امر در مورد کاهش سرعت نیز صدق میکند. ترکیب این دو، عملکرد واماندگی را ایجاد میکند.
۱۵. اهمیت مدلهایی که زمان شتابگیری و زمان کاهش سرعت به صورت جداگانه و مدلهایی که زمان شتابگیری و کاهش سرعت به صورت مشترک داده شدهاند، چیست؟
شتابگیری و کاهش سرعت را میتوان برای انواع مختلف ماشینآلات بهطور جداگانه ارائه داد، که برای شتابگیری کوتاهمدت، موقعیتهای کاهش سرعت آهسته یا موقعیتهایی که زمان چرخه تولید دقیقی برای ماشینهای ابزار کوچک مورد نیاز است، مناسب است. با این حال، برای موقعیتهایی مانند انتقال فن، زمانهای شتابگیری و کاهش سرعت نسبتاً طولانی هستند و میتوان زمانهای شتابگیری و کاهش سرعت را با هم ارائه داد.
۱۶. ترمز احیاکننده چیست؟
اگر فرکانس فرمان در حین کار موتور الکتریکی کاهش یابد، به یک ژنراتور آسنکرون تبدیل شده و به عنوان ترمز عمل میکند که به آن ترمز احیاکننده (الکتریکی) میگویند.
۱۷. بازخورد انرژی آسانسور چیست؟
تبدیل برق DC موجود و بیفایده آسانسور به برق AC قابل استفاده و مؤثر. فرآیندی که همزمان برق AC معکوس شده را به شبکه محلی اطراف آسانسور برای استفاده مجدد، تغذیه میکند.