تأمینکنندگان واحد بازخورد انرژی به شما یادآوری میکنند که سابقه کاربرد مبدلهای فرکانس در چین بیش از 30 سال است. با پیشرفت مداوم فناوری، دامنه کاربرد مبدلهای فرکانس نیز شروع به درگیر شدن در زمینههای مختلف کرده است و اندازه بازار سال به سال در حال گسترش است. در حال حاضر، بیش از 140 برند داخلی و خارجی مبدل فرکانس وجود دارد و تولیدکنندگان و توزیعکنندگان تازه تأسیس مبدل فرکانس نیز در سراسر کشور پراکنده شدهاند. اگرچه هنوز شکاف مشخصی در عملکرد بین مبدلهای فرکانس داخلی و وارداتی وجود دارد، اما با توسعه سریع علم و فناوری در چین، این شکاف غیرقابل عبور نیست. در عین حال، با بهرهگیری از یکپارچگی زنجیره صنعتی داخلی، پتانسیل زیادی برای بهرهوری تولید و هزینه تولید مبدلهای فرکانس داخلی وجود دارد.
سیستم درایو فرکانس متغیر از یک مبدل فرکانس تشکیل شده است که به عملکرد یک سیستم کنترل سرعت DC دست یافته یا از آن فراتر رفته است. مبدل فرکانس دارای مزایای اندازه کوچک، سر و صدای کم، هزینه کم و نگهداری آسان موتورهای آسنکرون است که فرآیند تولید را تا حد زیادی ساده کرده و هزینههای سرمایهگذاری اولیه را کاهش میدهد. به طور کلی، استفاده معقول از مبدلهای فرکانس میتواند بهرهوری نیروی کار، کیفیت محصول و اتوماسیون تجهیزات را بهبود بخشد، ضمن اینکه در مصرف انرژی صرفهجویی کرده و هزینههای تولید را کاهش میدهد.
1، طبقه بندی، اصل کار و ساختار مبدل های فرکانس ولتاژ پایین
۱. طبقهبندی مبدلهای فرکانس ولتاژ پایین
استانداردهای مختلفی برای طبقهبندی مبدلهای فرکانس وجود دارد. درایوهای فرکانس متغیر را میتوان به درایوهای فرکانس عمومی و درایوهای فرکانس ویژه تقسیم کرد. طبق اصل کار، مبدلهای فرکانس را میتوان به مبدلهای فرکانس AC-AC و مبدلهای فرکانس AC-DC-AC تقسیم کرد که در این میان مبدلهای فرکانس AC-DC-AC را نیز میتوان بر اساس حالت کار مدار اصلی به مبدلهای فرکانس نوع جریانی و نوع ولتاژی تقسیم کرد. علاوه بر این، از منظر جهت توسعه فناوری مبدل فرکانس، میتوان آن را به مبدلهای فرکانس VVVF، مبدلهای فرکانس برداری، مبدلهای فرکانس کنترل گشتاور مستقیم و غیره تقسیم کرد.
2. مبدل فرکانس اصل کار ولتاژ پایین
به طور کلی، مبدلهای فرکانس حالت کاری متقاطع مستقیم متقاطع را اتخاذ میکنند. به طور نسبی، مبدلهای فرکانس ولتاژ پایین به دلیل فناوری بالغ، هزینه کم و نگهداری آسان، به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند. اصل کار مبدل فرکانس صرفاً تبدیل توان AC به تجهیزات الکتریکی با فرکانس قابل تنظیم است. طبق فرمول سرعت سنکرون N=60f/p برای موتورهای AC (که در آن N سرعت سنکرون موتور، f فرکانس توان و p تعداد قطبهای موتور است)، سرعت موتور AC را میتوان با تغییر فرکانس تغییر داد. مبدل فرکانس بر اساس این اصل توسعه یافته است.
۳. ساختار مبدل فرکانس ولتاژ پایین
ترکیب مدار اصلی مبدل فرکانس:
نوع ولتاژ: توان ولتاژ از مبدل فرکانس DC به AC تبدیل میشود و فیلتر مدار خازن است.
نوع جریان: منبع تغذیه جریان از مبدل فرکانس DC به AC تغییر میکند و فیلتر مدار از نوع القایی است.
مبدل فرکانس عمدتاً از چهار بخش زیر تشکیل شده است:
(1) یکسوکنندهها: در حال حاضر، مبدلهای دیودی به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند که میتوانند فرکانس برق را به برق DC تبدیل کنند و همچنین میتوانند مبدلهای برگشتپذیر تشکیل دهند. از آنجا که جهت برق آن برگشتپذیر است، میتواند دوباره تولید و کار کند.
(2) مدار موج تخت: ولتاژ DC که توسط یکسوساز یکسو میشود، ولتاژ ضربانی دارد که 6 برابر فرکانس منبع تغذیه است. برای سرکوب نوسانات ولتاژ، خازنها و سلفها برای جذب ولتاژ ضربانی (یعنی جریان) مورد نیاز هستند. هنگامی که ظرفیت دستگاه کم است، اگر ظرفیت اضافی وجود داشته باشد، میتوان مستقیماً از یک مدار صافکننده استفاده کرد.
(3) اینورتر: اینورتر برق DC را به برق AC تبدیل میکند و در نتیجه خروجی سه فاز را در مدت زمان ثابتی به دست میآورد.
(4) مدار کنترل: مدار کنترل سیگنال را برای مدار اصلی منبع تغذیه موتور آسنکرون فراهم میکند. شامل مدار عملکرد فرکانس ولتاژ، مدار تشخیص جریان و ولتاژ مدار اصلی، مدار تشخیص سرعت موتور، مدار راهانداز مدار عملیاتی که میتواند سیگنالهای کنترل را تقویت کند، مدار حفاظت موتور و اینورتر.
۲، انتخاب انواع اینورتر ولتاژ پایین
۱. بررسی اجمالی انتخاب نوع اینورتر ولتاژ پایین
در حال حاضر، اکثر کاربران بر اساس دستورالعملها یا دفترچه راهنمای انتخاب ارائه شده توسط سازنده اینورتر، انتخاب میکنند. به طور کلی، سازنده مبدل فرکانس، جریان نامی مبدل فرکانس را ارائه میدهد که میتواند با توان و ظرفیت نامی موتور مطابقت داشته باشد. پارامترهای موتورهای موجود، همگی توسط سازنده بر اساس سازنده یا موتورهای استاندارد ملی ارائه میشوند و نمیتوانند واقعاً ظرفیت حمل مبدل فرکانس را منعکس کنند. بنابراین، هنگام انتخاب مبدل فرکانس، باید اصل عدم تجاوز جریان نامی موتور از جریان نامی مبدل فرکانس را به عنوان مرجع در نظر گرفت. علاوه بر این، هنگام انتخاب مبدل فرکانس، باید شرایط فرآیند و پارامترهای مربوط به موتور را نیز درک کرد و به نوع و ویژگیهای کاری موتور توجه داشت.
(1) انتخاب جریان نامی برای مبدل فرکانس. طبق مشخصات طراحی، برای اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد مبدل فرکانس، جریان نامی مبدل فرکانس باید بیشتر از جریان نامی بار (موتور) باشد، به خصوص برای موتورهایی که مشخصات بار آنها مرتباً در حال تغییر است. طبق تجربه، جریان نامی یک مبدل فرکانس بیش از 1.05 برابر جریان نامی یک موتور است.
(2) انتخاب ولتاژ نامی برای مبدلهای فرکانس. ولتاژ نامی مبدل فرکانس بر اساس ولتاژ باس ورودی مبدل فرکانس انتخاب میشود. در اصل، ولتاژ نامی مبدل فرکانس باید با ولتاژ ورودی سازگار باشد. اگر ولتاژ ورودی خیلی بالا باشد، مبدل فرکانس [3] آسیب خواهد دید.
۲. اقدامات احتیاطی برای انتخاب مبدلهای فرکانس ولتاژ پایین
(1) نوع بار را با مبدل فرکانس مطابقت دهید.
بار صنعت پتروشیمی عمدتاً شامل پمپها و فنها میشود. پمپها به پمپهای آب، پمپهای روغن، پمپهای افزودنی، پمپهای اندازهگیری، پمپهای بالابر، پمپهای اختلاط و پمپهای شستشو تقسیم میشوند. در میان آنها، پمپهای بالابر، پمپهای اختلاط و پمپهای شستشو عمدتاً سنگین هستند، در حالی که بقیه بارهای معمولی هستند. فنها به فنهای خنککننده هوا، فنهای پیشران القایی دیگ بخار، فنهای محوری، کمپرسورهای هوا و غیره تقسیم میشوند. هنگامی که فن خنککننده هوا و فن پیشران القایی دیگ بخار شروع به کار میکنند، هر دو بار سنگین هستند که عموماً بارهای سنگین در نظر گرفته میشوند و بقیه بارهای معمولی هستند. هنگام انتخاب مبدل فرکانس، انتخاب باید بر اساس خواص بار باشد. اگر نوع بار نامشخص است یا ممکن است تحت شرایط مختلف فرآیند تغییر کند، توصیه میشود مبدل فرکانس را بر اساس بار سنگین انتخاب کنید تا از عدم تطابق در انتخاب جلوگیری شود.
(2) شرایط محیطی بر مبدل فرکانس تأثیر میگذارد.
معمولاً مبدلهای فرکانس به دما و رطوبت محیط بالاتری نیاز دارند. وقتی دمای محیط زیر 30 درجه سانتیگراد، رطوبت نسبی زیر 80٪ و ارتفاع زیر 100 متر باشد، مبدل فرکانس با جریان نامی به طور ایمن کار میکند. اگر دمای محیط از 40 درجه سانتیگراد بیشتر شود، ظرفیت و جریان واقعی مبدل فرکانس با افزایش دمای محیط به تدریج کاهش مییابد. اگر رطوبت نسبی محیط از 90٪ بیشتر شود، ممکن است چگالش رخ دهد و باعث اتصال کوتاه در اجزای داخلی مبدل فرکانس شود. اگر ارتفاع از 100 متر بیشتر شود، توان خروجی مبدل فرکانس کاهش مییابد. علاوه بر این، باید از استفاده مبدلهای فرکانس در محیطهای پر گرد و غبار خودداری کرد.
(3) انتخاب اجزای اختیاری برای مبدلهای فرکانس.
انتخاب نادرست اجزای اختیاری برای مبدلهای فرکانس میتواند منجر به نرخ بالای خرابی شود، که عمدتاً در انتخاب فیلترها و راکتورها متمرکز است.
۳، کاربرد عملی مبدل فرکانس ولتاژ پایین
۱. اتصال اولیه مبدل فرکانس ولتاژ پایین
با توجه به تأثیر قابل توجه موقعیت نصب کنتاکتورها، فیلترها و راکتورها در مدار اولیه بر مبدل فرکانس، در ادامه به تجزیه و تحلیل این سه دستگاه خواهیم پرداخت.
(1) کنتاکتور
دو روش اتصال اصلی برای کنتاکتورها وجود دارد: نصب در قسمت عقب بدنه اینورتر و نصب در قسمت جلوی بدنه اینورتر. کنتاکتور در پشت بدنه اینورتر نصب میشود و مزیت آن این است که اینورتر هنگام روشن شدن مکرر موتور، ضربههای مکرری نمیخورد. عیب آن این است که زمان شارژ مبدل فرکانس طولانی است و اتلاف توان وجود دارد. کنتاکتور در قسمت جلوی بدنه اینورتر نصب میشود و این مزیت را دارد که وقتی موتور در حالت آماده به کار است، بدون از دست دادن توان، برق را به طور کامل قطع میکند. عیب آن این است که روشن شدن مکرر موتور باعث ایجاد شوکهای شارژ مکرر به مبدل فرکانس میشود و بر عمر مفید اجزای مبدل فرکانس تأثیر میگذارد.
به طور خلاصه، اگر موتور به ندرت روشن میشود، کنتاکتور را میتوان در قسمتهای جلو و عقب بدنه اینورتر نصب کرد، اما نصب آن در قسمت عقب بدنه اینورتر مناسبتر است. اگر موتور به طور مکرر روشن میشود، توصیه میشود کنتاکتور را در قسمت عقب بدنه اینورتر نصب کنید.
(2) فیلتر
فیلتر ورودی عمدتاً برای فیلتر کردن شبکه برق، سرکوب اثرات هارمونیک شبکه برق بر مبدل فرکانس و جلوگیری از بازگشت هارمونیک تولید شده توسط یکسوسازی مبدل فرکانس به شبکه برق استفاده میشود؛ فیلتر خروجی عمدتاً مبدل فرکانس را بهینه میکند، هارمونیکها را فیلتر میکند و شکل موج خروجی را سینوسیتر میکند.
(3) راکتور
راکتور ورودی میتواند هارمونیکهای سمت شبکه را حذف کرده و از پل یکسوساز محافظت کند؛ هنگامی که طول کابل خروجی مبدل فرکانس از طول مشخص شده (معمولاً طول کابل ۲۵۰ متر مجاز است) بیشتر شود، باید یک راکتور خروجی انتخاب شود.
۲. محیط نصب مبدل فرکانس ولتاژ پایین
آزمایشها نشان دادهاند که میزان خرابی مبدلهای فرکانسی در محیطهای سخت، بهویژه زمانی که به دما، رطوبت و گرد و غبار حساس هستند، بهطور قابلتوجهی افزایش مییابد. بنابراین، هنگام انتخاب محیط نصب، لازم است محیطی با دما، رطوبت قابل کنترل و گرد و غبار کم انتخاب شود.
(1) دمای محیط
در استفاده عملی، مشخص شده است که مبدلهای فرکانس برای کار در محیطهایی با دمای کمتر یا مساوی ۳۵ درجه سانتیگراد مناسب هستند، در غیر این صورت هرچه دما بالاتر باشد، ظرفیت بار مبدل فرکانس کمتر است.
(2) رطوبت محیط
وقتی رطوبت محیط زیاد باشد، اینورتر مستعد تراکم بخار در داخل است که به راحتی میتواند باعث اتصال کوتاه شود. بنابراین، باید رطوبت محیط را برای مبدل فرکانس کنترل کنیم.
(3) محیط گرد و غبار
مبدلهای فرکانس باید تا حد امکان در محیطهای غبارآلود استفاده شوند، زیرا تجمع گرد و غبار میتواند باعث اتصال کوتاه و آسیب به قطعات الکترونیکی مبدل فرکانس شود.
۴، خطاهای رایج و راهحلهای مبدلهای فرکانس ولتاژ پایین
۱. قادر به شروع نیست
دلیل: این مشکل ناشی از اینرسی چرخشی یا گشتاور بیش از حد بار است.
راه حل: فرکانس و گشتاور راه اندازی را به طور مناسب افزایش دهید و تنظیمات حفاظتی را بررسی کنید.
۲. قطع شدن ناشی از اضافه ولتاژ
دلیل: ناشی از ولتاژ بالای منبع تغذیه یا زمان کوتاه سراشیبی.
راه حل: بررسی کنید که آیا وضعیت در حال اجرا طبیعی است یا خیر.
۳. اضافه بار
دلیل: ظرفیت اضافه بار اینورتر ولتاژ پایین نسبتاً ضعیف است یا تنظیمات پارامترهای موتور غیرمنطقی است.
راه حل: مدار تشخیص جریان داخلی و تنظیمات پارامتر مبدل فرکانس را بررسی کنید.