Leveranciers van energiefeedbackunits herinneren u eraan dat de toepassingsgeschiedenis van frequentieomvormers in China meer dan 30 jaar beslaat. Met de voortdurende technologische vooruitgang is het toepassingsgebied van frequentieomvormers ook meerdere gebieden gaan omvatten en breidt de markt zich jaar na jaar uit. Momenteel zijn er meer dan 140 binnenlandse en buitenlandse merken frequentieomvormers, en nieuw opgerichte fabrikanten en distributeurs van frequentieomvormers zijn ook verspreid over het land. Hoewel er nog steeds een zekere prestatiekloof bestaat tussen binnenlandse en geïmporteerde frequentieomvormers, is deze kloof, dankzij de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie in China, niet onoverbrugbaar. Tegelijkertijd is er, profiterend van de integriteit van de binnenlandse industriële keten, een groot potentieel voor de productie-efficiëntie en productiekosten van binnenlandse frequentieomvormers.
Het frequentieregelaarsysteem bestaat uit een frequentieomvormer die de prestaties van een DC-toerentalregelsysteem evenaart of overtreft. De voordelen van een frequentieomvormer zijn de compacte afmetingen, het lage geluidsniveau, de lage kosten en het eenvoudige onderhoud van asynchrone motoren, waardoor het productieproces aanzienlijk wordt vereenvoudigd en de initiële investeringskosten worden verlaagd. Over het algemeen kan een verstandig gebruik van frequentieomvormers de arbeidsproductiviteit, productkwaliteit en automatisering van apparatuur verbeteren, terwijl tegelijkertijd energie wordt bespaard en de productiekosten worden verlaagd.
1. Classificatie, werkingsprincipe en structuur van laagspanningsfrequentieomvormers
1. Classificatie van laagspanningsfrequentieomvormers
Er bestaan verschillende normen voor de classificatie van frequentieregelaars. Frequentieregelaars kunnen worden onderverdeeld in algemene frequentieregelaars en speciale frequentieregelaars. Op basis van het werkingsprincipe kunnen frequentieregelaars worden onderverdeeld in AC-AC-frequentieregelaars en AC-DC-AC-frequentieregelaars. AC-DC-AC-frequentieregelaars kunnen daarnaast ook worden onderverdeeld in stroom- en spanningsregelaars, afhankelijk van de werkingsmodus van het hoofdcircuit. Vanuit het perspectief van de ontwikkelingsrichting van frequentieregelaartechnologie kan deze bovendien worden onderverdeeld in VVVF-frequentieregelaars, vectorfrequentieregelaars, frequentieregelaars met directe koppelregeling, enzovoort.
2. Frequentieomvormer met laagspanningswerkingsprincipe
Over het algemeen maken frequentieomvormers gebruik van een crossover-direct-crossover-werkmodus. Relatief gezien worden laagspanningsfrequentieomvormers veel gebruikt vanwege hun geavanceerde technologie, lage kosten en eenvoudige onderhoud. Het werkingsprincipe van een frequentieomvormer is simpelweg het omzetten van wisselstroom in elektrische apparatuur met regelbare frequentie. Volgens de formule voor synchrone snelheid N = 60 f/p voor wisselstroommotoren (waarbij N de synchrone snelheid van de motor is, f de netfrequentie en p het aantal polen van de motor), kan de snelheid van de wisselstroommotor worden gewijzigd door de frequentie te wijzigen. De frequentieomvormer is op basis van dit principe ontwikkeld.
3. Structuur van de laagspanningsfrequentieomvormer
De hoofdsamenstelling van het circuit van de frequentieomvormer:
Spanningstype: De spanning wordt omgezet van DC naar AC via een frequentieomvormer en het circuitfilter is een condensator.
Stroomtype: De stroomtoevoer verandert van DC naar AC via een frequentieomvormer en het circuitfilter is een inductor.
De frequentieomvormer bestaat hoofdzakelijk uit de volgende vier onderdelen:
(1) Gelijkrichters: Momenteel worden diodeomvormers veel gebruikt, die de netfrequentie kunnen omzetten in gelijkstroom en ook reversibele omvormers kunnen vormen. Omdat de stroomrichting omkeerbaar is, kunnen ze regenereren en functioneren.
(2) Vlakkegolfschakeling: De gelijkspanning die door de gelijkrichter wordt gelijkgericht, heeft een pulserende spanning, die zes keer zo hoog is als de frequentie van de voeding. Om spanningsschommelingen te onderdrukken, zijn condensatoren en spoelen nodig om de pulserende spanning (d.w.z. stroom) te absorberen. Wanneer de capaciteit van het apparaat klein is en er overcapaciteit is, kan direct een afvlakkingsschakeling worden gebruikt.
(3) Omvormer: De omvormer zet gelijkstroom om in wisselstroom, waardoor binnen een vaste tijd een driefasenstroom wordt verkregen.
(4) Besturingscircuit: Biedt een signaalbesturingscircuit voor het hoofdcircuit van de asynchrone motorvoeding. Inclusief een spanningsfrequentiecircuit, een hoofdcircuitstroom- en spanningsdetectiecircuit, een motorsnelheidsdetectiecircuit, een besturingscircuit dat besturingssignalen kan versterken, en een motor- en inverterbeveiligingscircuit.
2. Selectie van laagspanningsomvormertypen
1. Overzicht van de selectie van het type laagspanningsomvormer
Momenteel kiezen de meeste gebruikers op basis van de instructies of de selectiehandleiding van de fabrikant van de omvormer. Over het algemeen geeft de fabrikant van de frequentieomvormer de nominale stroom van de frequentieomvormer aan, die overeenkomt met het nominale vermogen en de capaciteit van de motor. De parameters van de beschikbare motoren worden allemaal door de fabrikant verstrekt op basis van de fabrikant of nationale standaardmotoren en kunnen de belastbaarheid van de frequentieomvormer niet volledig weerspiegelen. Daarom moet bij het kiezen van een frequentieomvormer het principe dat de nominale stroom van de motor de nominale stroom van de frequentieomvormer niet mag overschrijden, als referentie worden genomen. Daarnaast moet men bij het kiezen van een frequentieomvormer ook de procesomstandigheden en relevante parameters van de motor begrijpen en letten op het type en de bedrijfseigenschappen van de motor.
(1) Keuze van de nominale stroom voor de frequentieomvormer. Om een veilige en betrouwbare werking van de frequentieomvormer te garanderen, moet volgens de ontwerpspecificaties de nominale stroom van de frequentieomvormer groter zijn dan de nominale stroom van de belasting (motor), met name bij motoren met frequent wisselende belastingskarakteristieken. Uit ervaring blijkt dat de nominale stroom van een frequentieomvormer meer dan 1,05 keer de nominale stroom van een motor bedraagt.
(2) Selectie van de nominale spanning voor frequentieomvormers. De nominale spanning van de frequentieomvormer wordt geselecteerd op basis van de ingangsbusspanning van de frequentieomvormer. In principe moet de nominale spanning van de frequentieomvormer consistent zijn met de ingangsspanning. Als de ingangsspanning te hoog is, raakt de frequentieomvormer [3] beschadigd.
2. Voorzorgsmaatregelen bij het selecteren van laagspanningsfrequentieomvormers
(1) Zorg ervoor dat het belastingstype overeenkomt met de frequentieomvormer.
De belasting van de petrochemische industrie bestaat voornamelijk uit pompen en ventilatoren. Pompen worden onderverdeeld in waterpompen, oliepompen, additiefpompen, doseerpompen, opvoerpompen, mengpompen en waspompen. De opvoerpompen, mengpompen en waspompen zijn meestal zwaar belastbaar, terwijl de rest conventionele belastingen zijn. Ventilatoren worden onderverdeeld in luchtgekoelde ventilatoren, ketelzuigventilatoren, axiaalventilatoren, luchtcompressoren, enz. Wanneer de luchtkoelventilator en de ketelzuigventilator worden gestart, zijn ze beide zware belastingen, die over het algemeen als zware belastingen worden beschouwd, en de rest zijn conventionele belastingen. Bij het kiezen van een frequentieomvormer moet de selectie gebaseerd zijn op de belastingseigenschappen. Als het belastingstype onduidelijk is of kan veranderen onder verschillende procesomstandigheden, is het raadzaam om een frequentieomvormer te kiezen op basis van de zware belasting om mismatches te voorkomen.
(2) Omgevingsomstandigheden beïnvloeden de frequentieomvormer.
Frequentieomvormers vereisen doorgaans hogere omgevingstemperaturen en een hogere luchtvochtigheid. Wanneer de omgevingstemperatuur lager is dan 30 graden Celsius, de relatieve luchtvochtigheid lager is dan 80% en de hoogte lager is dan 100 meter, werkt de frequentieomvormer veilig bij de nominale stroomsterkte. Bij een omgevingstemperatuur hoger dan 40 °C nemen de werkelijke capaciteit en stroomsterkte van de frequentieomvormer geleidelijk af naarmate de omgevingstemperatuur stijgt. Als de relatieve luchtvochtigheid hoger is dan 90%, kan condensatie optreden, wat kortsluiting in de interne componenten van de frequentieomvormer veroorzaakt. Bij een hoogte van meer dan 100 meter neemt het uitgangsvermogen van de frequentieomvormer af. Bovendien moeten frequentieomvormers worden vermeden in stoffige omgevingen.
(3) Selectie van optionele componenten voor frequentieomvormers.
Een onjuiste selectie van optionele componenten voor frequentieregelaars kan leiden tot een hoog uitvalpercentage, dat zich voornamelijk voordoet bij de selectie van filters en reactoren.
3. Praktische toepassing van laagspanningsfrequentieomvormers
1. Primaire aansluiting van de laagspanningsfrequentieomvormer
Omdat de installatieposities van contactors, filters en reactoren in het primaire circuit een grote invloed hebben op de frequentieomvormer, wordt hieronder de nadruk gelegd op de analyse van deze drie apparaten.
(1) Contactor
Er zijn twee hoofdaansluitmethoden voor contactors: installatie aan de achterzijde van de omvormerbehuizing en installatie aan de voorzijde van de omvormerbehuizing. De contactor wordt aan de achterzijde van de omvormerbehuizing gemonteerd. Het voordeel hiervan is dat de omvormer geen frequente schokken ondervindt bij frequent starten van de motor. Het nadeel is dat de laadtijd van de frequentieomvormer lang is en er vermogensverlies optreedt. De contactor wordt aan de voorzijde van de omvormerbehuizing gemonteerd en heeft als voordeel dat de stroom volledig wordt uitgeschakeld wanneer de motor in de stand-bymodus staat, zonder vermogensverlies. Het nadeel is dat frequent starten van de motor frequente laadschokken in de frequentieomvormer veroorzaakt, wat de levensduur van de componenten van de frequentieomvormer beïnvloedt.
Kortom, als de motor niet vaak start, kan de contactor aan de voor- en achterzijde van de omvormerbehuizing worden geïnstalleerd, maar het is beter om hem aan de achterzijde van de omvormerbehuizing te installeren. Als de motor vaak start, is het raadzaam om de contactor aan de achterzijde van de omvormerbehuizing te installeren.
(2) Filter
Het ingangsfilter wordt hoofdzakelijk gebruikt om het elektriciteitsnet te filteren, de harmonische effecten van het elektriciteitsnet op de frequentieomvormer te onderdrukken en te voorkomen dat de harmonische trillingen die door de gelijkrichting van de frequentieomvormer worden gegenereerd, terugkeren naar het elektriciteitsnet. Het uitgangsfilter optimaliseert hoofdzakelijk de frequentieomvormer, filtert harmonischen eruit en maakt de uitgangsgolfvorm sinusvormiger.
(3) Reactor
De ingangsreactor kan harmonischen aan de netzijde onderdrukken en de gelijkrichterbrug beschermen. Wanneer de uitgangskabel van de frequentieomvormer de opgegeven lengte overschrijdt (doorgaans is een kabellengte van 250 m toegestaan), dient een uitgangsreactor te worden geselecteerd.
2. Installatieomgeving voor laagspanningsfrequentieomvormer
Experimenten hebben aangetoond dat het uitvalpercentage van frequentieregelaars aanzienlijk toeneemt in zware omstandigheden, met name wanneer deze gevoelig zijn voor temperatuur, vochtigheid en stof. Daarom is het bij de keuze van een installatieomgeving noodzakelijk om een omgeving te kiezen met een regelbare temperatuur, vochtigheid en weinig stof.
(1) Omgevingstemperatuur
In de praktijk is gebleken dat frequentieregelaars geschikt zijn voor gebruik in omgevingen met temperaturen lager dan of gelijk aan 35 graden Celsius. Hoe hoger de temperatuur, hoe lager de belastbaarheid van de frequentieregelaar.
(2) Omgevingsvochtigheid
Bij een hoge luchtvochtigheid is de omvormer gevoelig voor condensatie aan de binnenkant, wat gemakkelijk kortsluiting kan veroorzaken. Daarom moeten we de luchtvochtigheid in de frequentieomvormer goed regelen.
(3) Stofomgeving
Frequentieregelaars moeten zoveel mogelijk in stoffige omgevingen worden gebruikt, aangezien stofophoping kortsluiting en schade aan de elektronische componenten van de frequentieregelaar kan veroorzaken.
4. Veelvoorkomende storingen en oplossingen bij laagspanningsfrequentieomvormers
1. Kan niet starten
Reden: Dit wordt veroorzaakt door een te grote rotatietraagheid of koppel van de last.
Oplossing: Verhoog de startfrequentie en het koppel indien nodig en controleer de beveiligingsinstellingen.
2. Overspanningsuitschakeling
Reden: Veroorzaakt door een hoge voedingsspanning of een korte daaltijd.
Oplossing: Controleer of de uitvoeringsstatus normaal is.
3. Overbelasting
Reden: De overbelastbaarheid van de laagspanningsomvormer is relatief gering of de motorparameterinstellingen zijn onredelijk.
Oplossing: Controleer het interne stroomdetectiecircuit en de parameterinstellingen van de frequentieomvormer.