Dodávatelia podporných zariadení pre frekvenčné meniče pripomínajú, že so zlepšovaním technológie frekvenčnej konverzie sa používanie striedavých motorov stáva čoraz rozšírenejším. Použitie regulácie rýchlosti frekvenčnou konverziou môže zlepšiť presnosť riadenia, efektivitu výroby a kvalitu výrobkov výrobných strojov, čo vedie k automatizácii výrobného procesu. Systémy striedavých pohonov majú vynikajúci riadiaci výkon a významné úspory energie v mnohých výrobných procesoch.
Použitie frekvenčného meniča
Spotreba elektriny elektromotorov v našej krajine predstavuje 60 % až 70 % národnej výroby elektriny a ročná spotreba elektriny ventilátorov a vodných čerpadiel predstavuje 1/3 národnej spotreby elektriny. Hlavným dôvodom tejto situácie je, že tradičnou metódou regulácie otáčok ventilátorov, vodných čerpadiel a iných zariadení je nastavenie prívodu vzduchu a vody nastavením otvorenia vstupných alebo výstupných prepážok a ventilov. Vstupný výkon je vysoký a pri procese zachytávania prepážok a ventilov sa spotrebuje veľké množstvo energie.
Vzhľadom na to, že väčšina ventilátorov a vodných čerpadiel má ploché krútiace momenty, výkon na hriadeli a otáčky majú kubický vzťah. Preto s poklesom otáčok ventilátorov a vodných čerpadiel sa výrazne znižuje aj spotreba energie. Preto existuje veľký potenciál na úsporu energie. Najúčinnejším opatrením na úsporu energie je použitie frekvenčného meniča na reguláciu prietoku. Použitie frekvenčných meničov má mieru úspory energie 20 % až 50 % a výhody sú značné.
Mnohé stroje vyžadujú elektromotory, aby mohli upravovať rýchlosť v závislosti od procesných požiadaviek. V minulosti sa kvôli ťažkostiam s reguláciou rýchlosti striedavých elektromotorov a vysokým požiadavkám na výkon regulácie rýchlosti používala regulácia rýchlosti jednosmerným prúdom. Jednosmerné elektromotory však majú zložitú konštrukciu, veľké objemy a náročnú údržbu v zime. Preto s rozvojom technológie regulácie rýchlosti s premenlivou frekvenciou postupne nahrádza regulácia rýchlosti jednosmerným prúdom reguláciu rýchlosti jednosmerným prúdom, čo často vyžaduje kvantitatívnu a priamu reguláciu krútiaceho momentu na splnenie rôznych procesných požiadaviek.
Použitím frekvenčného meniča na pohon elektromotora je štartovací prúd malý, čo umožňuje mäkký štart a plynulú reguláciu otáčok. To uľahčuje riadenie zrýchlenia a spomalenia, čo umožňuje motoru dosiahnuť vysoký výkon a výrazne ušetriť energiu. Preto sa frekvenčné meniče čoraz viac používajú v priemyselnej výrobe a každodennom živote.
Existujúce problémy a protiopatrenia
S rozširovaním rozsahu použitia frekvenčných meničov sa počas prevádzky vyskytuje čoraz viac problémov, ktoré sa prejavujú najmä ako vyššie harmonické, hluk a vibrácie, prispôsobovanie záťaže, zahrievanie a ďalšie problémy. Tento článok analyzuje vyššie uvedené problémy a navrhuje zodpovedajúce opatrenia.
Hlavný obvod univerzálneho frekvenčného meniča sa vo všeobecnosti skladá z troch častí: usmerňovania, inverzie a filtrovania. Usmerňovacia časť je trojfázový mostíkový neriadený usmerňovač, stredná filtračná časť používa ako filter veľký kondenzátor a invertorová časť je trojpólový mostíkový invertor IGBT s PWM vstupným priebehom. Výstupné napätie obsahuje iné harmonické ako základnú vlnu a nižšie harmonické majú zvyčajne väčší vplyv na zaťaženie motora, čo spôsobuje zvlnenie krútiaceho momentu. Vyššie harmonické zvyšujú zvodový prúd výstupného kábla frekvenčného meniča, čo vedie k nedostatočnému výkonu motora. Preto je potrebné potlačiť vysoké aj nízke harmonické, ktoré vydáva frekvenčný menič. Na potlačenie harmonických je možné použiť nasledujúce metódy.
1. Zvýšte napájanie frekvenčného meniča
Vnútorná impedancia napájacieho zdroja môže zvyčajne slúžiť ako tlmič jalového výkonu filtračného kondenzátora jednosmerného prúdu frekvenčného meniča. Čím väčšia je vnútorná impedancia, tým nižší je obsah harmonických. Táto vnútorná impedancia je skratová impedancia transformátora. Preto je pri výbere napájacieho zdroja frekvenčného meniča najlepšie zvoliť transformátor s vysokou skratovou impedanciou.
2. Nainštalujte reaktor
Medzi vstupné a výstupné svorky frekvenčného meniča zapojte vhodné tlmivky alebo nainštalujte harmonické filtre sériovo. Filter je typu LC, ktorý absorbuje harmonické a zvyšuje impedanciu napájacieho zdroja alebo záťaže, aby sa dosiahol účel potlačenia.
3. Viacnásobné operácie s použitím transformátorov
Univerzálny frekvenčný menič je šesťpulzný usmerňovač, ktorý generuje vysoké harmonické. Ak sa použije viacfázová prevádzka transformátorov s fázovým uhlom rozdielu 30° medzi sebou, kombinácia transformátorov Y - △ a △ - △ môže vytvoriť 12-pulzný efekt, ktorý dokáže znížiť prúdy nižších harmonických a účinne potlačiť harmonické.
4. Nastavte vyhradené harmonické
Nastavte špeciálny filter na detekciu frekvenčného meniča a fázy a generujte prúd s rovnakou amplitúdou a opačnou fázou ako harmonický prúd, ktorý prechádza do frekvenčného meniča, aby efektívne absorboval harmonický prúd.