I fornitori di unità di feedback energetico ricordano che la storia applicativa dei convertitori di frequenza in Cina dura da oltre 30 anni. Con il continuo progresso tecnologico, l'ambito di applicazione dei convertitori di frequenza ha iniziato a coinvolgere molteplici settori e le dimensioni del mercato si espandono di anno in anno. Attualmente, esistono oltre 140 marchi nazionali ed esteri di convertitori di frequenza, e anche nuovi produttori e distributori di convertitori di frequenza sono presenti in tutto il Paese. Sebbene esista ancora un certo divario nelle prestazioni tra i convertitori di frequenza nazionali e quelli importati, grazie al rapido sviluppo della scienza e della tecnologia in Cina, questo divario non è insormontabile. Allo stesso tempo, beneficiando dell'integrità della filiera industriale nazionale, esiste un grande potenziale per l'efficienza produttiva e i costi di produzione dei convertitori di frequenza nazionali.
Il sistema di azionamento a frequenza variabile è composto da un convertitore di frequenza, che ha raggiunto o superato le prestazioni di un sistema di controllo della velocità in corrente continua. Il convertitore di frequenza presenta i vantaggi di dimensioni ridotte, bassa rumorosità, basso costo e facile manutenzione dei motori asincroni, semplificando notevolmente il processo produttivo e riducendo i costi di investimento iniziale. In generale, l'uso razionale dei convertitori di frequenza può migliorare la produttività del lavoro, la qualità del prodotto e l'automazione delle apparecchiature, risparmiando energia e riducendo i costi di produzione.
1、 Classificazione, principio di funzionamento e struttura dei convertitori di frequenza a bassa tensione
1. Classificazione dei convertitori di frequenza a bassa tensione
Esistono diversi standard per la classificazione dei convertitori di frequenza. Gli azionamenti a frequenza variabile possono essere suddivisi in azionamenti a frequenza generale e azionamenti a frequenza speciale. In base al principio di funzionamento, i convertitori di frequenza possono essere suddivisi in convertitori di frequenza CA-CA e convertitori di frequenza CA-CC-CA, tra cui i convertitori di frequenza CA-CC-CA possono anche essere suddivisi in convertitori di frequenza di tipo corrente e di tipo tensione in base alla modalità di funzionamento del circuito principale. Inoltre, dal punto di vista della direzione di sviluppo della tecnologia dei convertitori di frequenza, possono essere suddivisi in convertitori di frequenza VVVF, convertitori di frequenza vettoriali, convertitori di frequenza a controllo diretto di coppia e così via.
2. Convertitore di frequenza con principio di funzionamento a bassa tensione
In generale, i convertitori di frequenza adottano una modalità di funzionamento a crossover diretto. Relativamente parlando, i convertitori di frequenza a bassa tensione sono ampiamente utilizzati grazie alla loro tecnologia avanzata, al basso costo e alla facile manutenzione. Il principio di funzionamento di un convertitore di frequenza è semplicemente quello di convertire la corrente alternata in un'apparecchiatura elettrica a frequenza regolabile. Secondo la formula della velocità sincrona N=60f/p per i motori a corrente alternata (dove N è la velocità sincrona del motore, f è la frequenza di rete e p è il numero di poli del motore), la velocità del motore a corrente alternata può essere modificata variando la frequenza. Il convertitore di frequenza è sviluppato sulla base di questo principio.
3. Struttura del convertitore di frequenza a bassa tensione
Composizione del circuito principale del convertitore di frequenza:
Tipo di tensione: la tensione di alimentazione viene convertita da un convertitore di frequenza CC a CA e il filtro del circuito è un condensatore.
Tipo di corrente: l'alimentazione elettrica passa da un convertitore di frequenza CC a CA e il filtro del circuito è un induttore.
Il convertitore di frequenza è costituito principalmente dalle seguenti quattro parti:
(1) Raddrizzatori: attualmente sono ampiamente utilizzati i convertitori a diodi, che possono convertire la frequenza di rete in corrente continua e possono anche formare convertitori reversibili. Poiché la direzione della corrente è reversibile, possono rigenerarsi e funzionare.
(2) Circuito a onda piatta: la tensione CC raddrizzata dal raddrizzatore ha una tensione pulsante, pari a 6 volte la frequenza dell'alimentatore. Per sopprimere le fluttuazioni di tensione, sono necessari condensatori e induttori per assorbire la tensione pulsante (ovvero la corrente). Quando la capacità del dispositivo è piccola, in caso di eccesso di capacità, è possibile utilizzare direttamente un circuito di livellamento.
(3) Inverter: l'inverter converte la corrente continua in corrente alternata, ottenendo così un'uscita trifase entro un tempo fisso.
(4) Circuito di controllo: fornisce un circuito di controllo del segnale per il circuito principale dell'alimentazione del motore asincrono. Include il circuito di funzionamento della frequenza di tensione, il circuito di rilevamento della corrente e della tensione del circuito principale, il circuito di rilevamento della velocità del motore, il circuito di pilotaggio del circuito operativo in grado di amplificare i segnali di controllo, il circuito di protezione del motore e dell'inverter.
2、 Selezione dei tipi di inverter a bassa tensione
1. Panoramica della selezione del tipo di inverter a bassa tensione
Attualmente, la maggior parte degli utenti sceglie in base alle istruzioni o al manuale di selezione fornito dal produttore dell'inverter. Generalmente, il produttore del convertitore di frequenza fornisce la corrente nominale del convertitore di frequenza, che può corrispondere alla potenza nominale e alla capacità del motore. I parametri dei motori disponibili sono tutti forniti dal produttore in base agli standard nazionali o ai motori standard e non possono riflettere fedelmente la capacità di carico del convertitore di frequenza. Pertanto, quando si sceglie un convertitore di frequenza, si dovrebbe prendere come riferimento il principio secondo cui la corrente nominale del motore non deve superare la corrente nominale del convertitore di frequenza. Inoltre, quando si sceglie un convertitore di frequenza, è necessario comprendere anche le condizioni di processo e i parametri rilevanti del motore, nonché prestare attenzione al tipo e alle caratteristiche di funzionamento del motore.
(1) Selezione della corrente nominale per il convertitore di frequenza. Secondo le specifiche di progettazione, per garantire un funzionamento sicuro e affidabile del convertitore di frequenza, la corrente nominale del convertitore di frequenza deve essere maggiore della corrente nominale del carico (motore), in particolare per i motori con caratteristiche di carico che cambiano frequentemente. Secondo l'esperienza, la corrente nominale di un convertitore di frequenza è superiore a 1,05 volte la corrente nominale di un motore.
(2) Selezione della tensione nominale per i convertitori di frequenza. La tensione nominale del convertitore di frequenza viene selezionata in base alla tensione del bus lato ingresso del convertitore di frequenza. In linea di principio, la tensione nominale del convertitore di frequenza dovrebbe essere coerente con la tensione di ingresso. Se la tensione di ingresso è troppo alta, il convertitore di frequenza [3] verrà danneggiato.
2. Precauzioni per la selezione dei convertitori di frequenza a bassa tensione
(1) Abbinare il tipo di carico al convertitore di frequenza.
Il carico dell'industria petrolchimica comprende principalmente pompe e ventilatori. Le pompe si dividono in pompe per acqua, pompe per olio, pompe per additivi, pompe dosatrici, pompe di sollevamento, pompe di miscelazione e pompe di lavaggio. Tra queste, le pompe di sollevamento, le pompe di miscelazione e le pompe di lavaggio sono per lo più per impieghi gravosi, mentre le restanti sono carichi convenzionali. I ventilatori si dividono in ventilatori raffreddati ad aria, ventilatori a tiraggio indotto per caldaie, ventilatori assiali, compressori d'aria, ecc. Quando vengono avviati, il ventilatore di raffreddamento ad aria e il ventilatore a tiraggio indotto per caldaie sono entrambi carichi pesanti, generalmente considerati carichi pesanti, mentre le restanti sono carichi convenzionali. Quando si sceglie un convertitore di frequenza, la selezione dovrebbe essere basata sulle proprietà del carico. Se il tipo di carico non è chiaro o può variare in diverse condizioni di processo, si consiglia di scegliere un convertitore di frequenza basato sul carico pesante per evitare discordanze nella selezione.
(2) Le condizioni ambientali influenzano il convertitore di frequenza.
Solitamente, i convertitori di frequenza richiedono temperature e umidità ambiente più elevate. Quando la temperatura ambiente è inferiore a 30 °C, l'umidità relativa è inferiore all'80% e l'altitudine è inferiore a 100 metri, il convertitore di frequenza funziona in sicurezza alla corrente nominale; se la temperatura ambiente supera i 40 °C, la capacità e la corrente effettive del convertitore di frequenza diminuiranno gradualmente con l'aumento della temperatura ambiente. Se l'umidità relativa dell'ambiente supera il 90%, potrebbe formarsi condensa, causando cortocircuiti nei componenti interni del convertitore di frequenza. Se l'altitudine supera i 100 metri, la potenza di uscita del convertitore di frequenza diminuirà. Inoltre, si consiglia di evitare l'uso dei convertitori di frequenza in ambienti polverosi.
(3) Selezione dei componenti opzionali per i convertitori di frequenza.
Una selezione non corretta dei componenti opzionali per i convertitori di frequenza può comportare un elevato tasso di guasti, concentrato principalmente nella selezione di filtri e reattori.
3、 Applicazione pratica del convertitore di frequenza a bassa tensione
1. Collegamento primario del convertitore di frequenza a bassa tensione
A causa dell'impatto significativo delle posizioni di installazione di contattori, filtri e reattori nel circuito primario sul convertitore di frequenza, di seguito ci concentreremo sull'analisi di questi tre dispositivi.
(1) Contattore
Esistono due metodi principali di collegamento per i contattori: installazione sul lato posteriore del corpo dell'inverter e installazione sul lato anteriore del corpo dell'inverter. Il contattore è installato sul retro del corpo dell'inverter e il vantaggio è che l'inverter non subisce urti frequenti quando il motore viene avviato frequentemente. Lo svantaggio è che il tempo di carica del convertitore di frequenza è lungo e si verifica una perdita di potenza. Il contattore è installato sul lato anteriore del corpo dell'inverter e ha il vantaggio di interrompere completamente l'alimentazione quando il motore è in modalità standby, senza perdite di potenza. Lo svantaggio è che l'avvio frequente del motore causerà frequenti shock di carica al convertitore di frequenza, compromettendo la durata utile dei componenti del convertitore di frequenza.
In sintesi, se il motore si avvia raramente, il contattore può essere installato sul lato anteriore e posteriore del corpo dell'inverter, ma è più indicato installarlo sul lato posteriore. Se il motore si avvia frequentemente, si consiglia di installare il contattore sul lato posteriore del corpo dell'inverter.
(2) Filtro
Il filtro di ingresso viene utilizzato principalmente per filtrare la rete elettrica, sopprimere gli effetti armonici della rete elettrica sul convertitore di frequenza e impedire che l'armonica generata dalla rettifica del convertitore di frequenza ritorni alla rete elettrica; il filtro di uscita ottimizza principalmente il convertitore di frequenza, filtra le armoniche e rende la forma d'onda di uscita più sinusoidale.
(3) Reattore
Il reattore di ingresso può sopprimere le armoniche sul lato rete e proteggere il ponte raddrizzatore. Quando il cavo di uscita del convertitore di frequenza supera la lunghezza specificata (che in genere consente una lunghezza del cavo di 250 m), è necessario selezionare un reattore di uscita.
2. Ambiente di installazione per convertitore di frequenza a bassa tensione
Gli esperimenti hanno dimostrato che il tasso di guasto dei convertitori di frequenza aumenta significativamente in ambienti difficili, soprattutto se sensibili a temperatura, umidità e polvere. Pertanto, nella scelta dell'ambiente di installazione, è necessario scegliere un ambiente con temperatura e umidità controllabili e bassa presenza di polvere.
(1) Temperatura ambientale
Nell'uso pratico, si è scoperto che i convertitori di frequenza sono adatti a funzionare in ambienti con temperature inferiori o uguali a 35 gradi Celsius, altrimenti più alta è la temperatura, minore è la capacità di carico del convertitore di frequenza.
(2) Umidità ambientale
Quando l'umidità ambientale è elevata, l'inverter è soggetto a condensazione interna, che può facilmente causare cortocircuiti. Pertanto, è necessario controllare l'umidità ambientale del convertitore di frequenza.
(3) Ambiente polveroso
I convertitori di frequenza dovrebbero essere utilizzati il più possibile in ambienti polverosi, poiché l'accumulo di polvere può causare cortocircuiti e danni ai componenti elettronici del convertitore di frequenza.
4、 Guasti comuni e soluzioni dei convertitori di frequenza a bassa tensione
1. Impossibile avviare
Motivo: è causato da un'eccessiva inerzia rotazionale o coppia del carico.
Soluzione: aumentare opportunamente la frequenza di avviamento e la coppia e controllare le impostazioni di protezione.
2. Scatto per sovratensione
Motivo: causato dall'elevata tensione di alimentazione o dal breve tempo di discesa.
Soluzione: verificare che lo stato di esecuzione sia normale.
3. Sovraccarico
Motivo: la capacità di sovraccarico dell'inverter a bassa tensione è relativamente scarsa oppure le impostazioni dei parametri del motore sono irragionevoli.
Soluzione: controllare il circuito di rilevamento della corrente interna e le impostazioni dei parametri del convertitore di frequenza.