Dodávatelia podporných zariadení pre frekvenčné meniče pripomínajú, že frekvenčné meniče sa dnes v priemyselnej výrobe hojne používajú. Zariadenia riadené frekvenčnými meničmi dokážu do určitej miery výrazne ušetriť energiu, čím si získavajú priazeň mnohých priemyselných výrobcov.
Na dosiahnutie funkcií, ako je mäkké parkovanie, mäkký rozbeh, plynulá regulácia otáčok alebo špeciálne požiadavky na zvyšovanie alebo znižovanie otáčok, je v moderných asynchrónnych motoroch potrebné zariadenie na reguláciu otáčok nazývané frekvenčný menič. Hlavný obvod zariadenia používa obvody AC-DC-AC s pracovnou frekvenciou 0 – 400 Hz. Výstupné napätie nízkonapäťového univerzálneho frekvenčného meniča je 380 – 460 V a výstupný výkon je 0,37 – 400 kW.
Vyberte si rozumný frekvenčný menič
Problémy, ktoré vznikajú pri používaní frekvenčných meničov, ako napríklad abnormálna prevádzka, poruchy zariadenia atď., ktoré vedú k zastaveniu výroby a zbytočným ekonomickým stratám, sú často spôsobené nesprávnym výberom a inštaláciou frekvenčných meničov. Preto je potrebné vybrať si ekonomický a praktický frekvenčný menič, ktorý dokáže lepšie spĺňať základné podmienky a požiadavky výroby a procesu.
Ako hlavný hnací objekt frekvenčného meniča by sa motor mal pri výbere typu frekvenčného meniča zvoliť tak, aby zodpovedal pracovným parametrom motora.
(1) Prispôsobenie napätia: Menovité napätie frekvenčného meniča zodpovedá napätiu záťaže motora.
(2) Prispôsobenie prúdu: Kapacita frekvenčného meniča závisí od menovitého prúdu, ktorý frekvenčný menič nepretržite vydáva. Pri výbere frekvenčného meniča pre motory, ktoré vyžadujú reguláciu otáčok, je potrebné zvoliť frekvenčný menič s trvalým menovitým prúdom väčším ako menovitý prúd motora pri prevádzke s menovitými parametrami a s kvantitatívnou rezervou; Pri všeobecných frekvenčných meničoch s viac ako 4 pólmi sa výber nemôže zakladať na kapacite motora, ale na overovacej norme prúdového uchytenia motora; Aj keď je zaťaženie motora relatívne nízke a prúd je menší ako menovitý prúd frekvenčného meniča, zvolený frekvenčný menič nesmie mať v porovnaní s motorom príliš malú kapacitu.
(3) Prispôsobenie kapacity: V závislosti od rôznych charakteristík zaťaženia motora existujú rôzne požiadavky na výber kapacity frekvenčného meniča.
Metóda riadenia frekvenčného meniča
Hlavné metódy riadenia frekvenčných meničov v súčasnosti zahŕňajú nasledujúce.
(1) Prvá generácia používala reguláciu U/f=C, známu aj ako metóda regulácie so sínusovou pulzno-šírkovou moduláciou (SPWM). Medzi jej charakteristiky patrí jednoduchá štruktúra riadiaceho obvodu, nízke náklady, dobré mechanické vlastnosti a tvrdosť, ktoré spĺňajú požiadavky na plynulú reguláciu rýchlosti všeobecných prevodoviek. Táto metóda regulácie však znižuje maximálny výstupný krútiaci moment pri nízkych frekvenciách v dôsledku nižšieho výstupného napätia, čo vedie k zníženej stabilite pri nízkych rýchlostiach. Jej charakteristikou je, že bez spätnoväzobného zariadenia je prevodový pomer ni menší ako 1/40 a so spätnou väzbou je ni=1/60. Vhodná pre všeobecné ventilátory a čerpadlá.
(2) Druhá generácia využíva riadenie vektorového priestoru napätia (metóda trajektórie magnetického toku), známe aj ako metóda riadenia SVPWM. Je založená na celkovom generačnom efekte trojfázových priebehov, generuje trojfázové modulačné priebehy naraz a riadi ich rezaním polygónov do približne kružníc. Aby sa eliminoval vplyv odporu statora pri nízkych rýchlostiach, výstupné napätie a prúd sú uzavreté, aby sa zlepšila dynamická presnosť a stabilita. Jeho vlastnosti: bez spätnoväzobného zariadenia, prevodový pomer otáčok ni=1/100, vhodný na reguláciu otáčok vo všeobecnom priemysle.
(3) Tretia generácia prijíma metódu vektorového riadenia (VC). Prax vektorového riadenia s premenlivou frekvenciou v podstate prirovnáva striedavý motor k jednosmernému motoru a nezávisle riadi zložky otáčok a magnetického poľa. Riadením magnetického toku rotora a rozložením statorového prúdu na dve zložky, krútiaci moment a magnetické pole, je možné dosiahnuť ortogonálne alebo oddelené riadenie pomocou transformácie súradníc. Jeho charakteristiky: pomer otáčok ni = 1/100 bez spätnej väzby, ni = 1/1000 so spätnou väzbou a počiatočný krútiaci moment 150 % pri nulovej rýchlosti. Je zrejmé, že táto metóda je použiteľná pre všetky druhy riadenia otáčok a pri vybavení spätnou väzbou je vhodná na vysoko presné riadenie prevodovky.
(4) Metóda priameho riadenia krútiaceho momentu (DTC). Priame riadenie krútiaceho momentu (DTC) je ďalší vysokovýkonný režim riadenia otáčok s premenlivou frekvenciou, ktorý sa líši od vektorového riadenia (VC). Získava údaje o magnetickom toku a krútiacom momente pomocou simulačných modelov magnetického toku a elektromagnetických modelov krútiaceho momentu, porovnáva ich s danými hodnotami na generovanie signálov hysterézneho porovnávacieho stavu a potom prepína stav spínača pomocou logického riadenia na dosiahnutie konštantného riadenia magnetického toku a elektromagnetického riadenia krútiaceho momentu. Nevyžaduje si imitáciu riadenia jednosmerného motora a táto technológia bola úspešne použitá v striedavom pohone trakčných elektrických lokomotív. Jej charakteristiky: bez spätnoväzobného zariadenia je pomer rýchlosti ni = 1/100, so spätnou väzbou ni = 1/1000 a rozbehový krútiaci moment môže dosiahnuť 150 % až 200 % pri nulových otáčkach. Vhodné pre rozbeh ťažkých vozidiel a veľké zaťaženia s konštantnými výkyvmi krútiaceho momentu.
Požiadavky na prostredie inštalácie
(1) Teplota prostredia: Teplota prostredia frekvenčného meniča sa vzťahuje na teplotu v blízkosti prierezu frekvenčného meniča. Vzhľadom na to, že frekvenčné meniče sa skladajú prevažne z vysokovýkonných elektronických zariadení, ktoré sú veľmi citlivé na teplotu, životnosť a spoľahlivosť frekvenčných meničov do značnej miery závisí od teploty, ktorá sa vo všeobecnosti pohybuje v rozmedzí od -10 ℃ do +40 ℃. Okrem toho je potrebné zvážiť odvod tepla samotného frekvenčného meniča a extrémne situácie, ktoré sa môžu vyskytnúť v okolitom prostredí, a vo všeobecnosti je potrebná určitá teplotná rezerva.
(2) Vlhkosť prostredia: Frekvenčný menič vyžaduje relatívnu vlhkosť okolitého prostredia maximálne 90 % (bez kondenzácie na povrchu).
(3) Vibrácie a otrasy: Počas inštalácie a prevádzky frekvenčného meniča je potrebné dbať na to, aby sa predišlo vibráciám a otrasom. Aby sa predišlo spájkovaným spojom a uvoľneným častiam vnútorných komponentov frekvenčného meniča, môže to spôsobiť zlý elektrický kontakt alebo dokonca vážne poruchy, ako sú skraty. Preto sa zvyčajne vyžaduje, aby vibračné zrýchlenie miesta inštalácie bolo obmedzené na menej ako 0,6 g a na špeciálnych miestach sa môžu použiť seizmicky odolné opatrenia, ako napríklad tlmiaca guma.
(4) Miesto inštalácie: Maximálny povolený výstupný prúd a napätie frekvenčného meniča sú ovplyvnené jeho kapacitou odvádzania tepla. Keď nadmorská výška presiahne 1000 m, kapacita odvádzania tepla frekvenčného meniča sa zníži, preto sa frekvenčný menič vo všeobecnosti musí inštalovať v nadmorskej výške nižšej ako 1000 m.
(5) Všeobecné požiadavky na miesto inštalácie frekvenčného meniča sú: žiadna korózia, žiadne horľavé alebo výbušné plyny alebo kvapaliny; bez prachu, plávajúcich vlákien a kovových častíc; vyhýbanie sa priamemu slnečnému žiareniu; žiadne elektromagnetické rušenie.
Výskum v oblasti regulácie otáčok s premenlivou frekvenciou je v súčasnosti najaktívnejšou a prakticky najcennejšou prácou vo výskume elektrického prenosu. Potenciál odvetvia frekvenčných meničov je obrovský, pretože sa široko používa v odvetviach, ako je klimatizácia, výťahy, metalurgia a strojárstvo. Motory s premenlivou frekvenciou a im zodpovedajúce frekvenčné meniče sa budú rýchlo rozvíjať.