Dobavitelji energetsko varčne opreme za dvigala vas opominjajo, da se frekvenčni pretvorniki zdaj pogosto uporabljajo v različnih panogah, kot so klimatizacija, dvigala in težka industrija. Spodaj bomo razložili osnovno znanje o uporabi frekvenčnih pretvornikov v dvigalih:
1. Kaj je frekvenčni pretvornik?
Frekvenčni pretvornik je naprava za krmiljenje električne energije, ki uporablja funkcijo vklopa in izklopa močnostnih polprevodniških naprav za pretvorbo virov omrežne frekvence v drugo frekvenco.
2. Kakšne so razlike med PWM in PAM?
PWM je okrajšava za pulzno širinsko modulacijo (PWM), ki je način prilagajanja izhodne vrednosti in valovne oblike s spreminjanjem širine impulza niza impulzov po določenem vzorcu. PAM je okrajšava za pulzno amplitudno modulacijo (PALM), ki je metoda modulacije, ki prilagaja izhodno vrednost in valovno obliko s spreminjanjem amplitude impulza niza impulzov po določenem pravilu.
3. Kakšna je razlika med napetostnim in tokovnim tipom?
Glavno vezje frekvenčnega pretvornika lahko v grobem razdelimo v dve kategoriji: napetostni tip je frekvenčni pretvornik, ki pretvarja enosmerni tok napetostnega vira v izmenični tok, filtriranje enosmernega vezja pa je kondenzator; tokovni tip je frekvenčni pretvornik, ki pretvarja enosmerni tok tokovnega vira v izmenični tok z enosmernim filtrom in induktorjem.
4. Zakaj se napetost in tok frekvenčnega pretvornika spreminjata sorazmerno?
Navor asinhronega motorja nastane z interakcijo med magnetnim pretokom motorja in tokom, ki teče skozi rotor. Če je pri nazivni frekvenci napetost konstantna in se zmanjša le frekvenca, bo magnetni pretok prevelik, magnetni tokokrog se bo nasičil in v hujših primerih bo motor pregorel. Zato je treba frekvenco in napetost spreminjati sorazmerno, torej je treba pri spreminjanju frekvence krmiliti izhodno napetost frekvenčnega pretvornika, da se ohrani določen magnetni pretok motorja in prepreči pojav šibkega magnetizma in magnetne nasičenosti. Ta metoda krmiljenja se pogosto uporablja za energetsko varčne frekvenčne pretvornike v ventilatorjih in črpalkah.
5. Ko elektromotor poganja vir omrežne frekvence, se tok poveča, ko napetost pade; ali se pri pogonu s frekvenčnim pretvornikom, če se napetost zmanjša tudi, ko se frekvenca zmanjša?
Ko se frekvenca zmanjša (pri nizki hitrosti), se pri enaki izhodni moči tok poveča, vendar pri konstantnem navoru tok ostane skoraj nespremenjen.
6. Kolikšen sta zagonski tok in zagonski navor motorja pri uporabi frekvenčnega pretvornika?
Pri uporabi frekvenčnega pretvornika za delovanje se frekvenca in napetost ustrezno povečata s pospeševanjem motorja, zagonski tok pa je omejen na manj kot 150 % nazivnega toka (125 %~200 %, odvisno od modela). Pri zagonu neposredno iz omrežnega napajanja je zagonski tok 6–7-krat večji, kar povzroči mehanske in električne udarce. Z uporabo pogona s frekvenčnim pretvornikom se lahko pogon zažene gladko (z daljšim zagonskim časom). Zagonski tok je 1,2–1,5-krat večji od nazivnega toka, zagonski navor pa je 70 %~120 % nazivnega navora; pri frekvenčnih pretvornikih s funkcijo samodejnega povečanja navora je zagonski navor nad 100 % in se lahko zažene s polno obremenitvijo.
7. Kaj pomeni način V/f?
Ko se frekvenca zmanjša, se sorazmerno zmanjša tudi napetost V, kot je pojasnjeno v odgovoru 4. Sorazmerno razmerje med V in f je vnaprej določeno ob upoštevanju značilnosti motorja, običajno pa je v pomnilniški napravi (ROM) krmilnika shranjenih več značilnosti, ki jih je mogoče izbrati s stikali ali gumbi.
8. Kako se spremeni navor motorja, ko se V in f sorazmerno spreminjata?
Ko se frekvenca zmanjša in napetost sorazmerno zmanjša, bo zmanjšanje izmenične impedance, medtem ko enosmerna upornost ostane nespremenjena, povzročilo težnjo po zmanjšanju navora na tleh, ki nastane pri nizkih hitrostih. Zato je treba pri nizkih frekvencah glede na razmerje V/f nekoliko povečati izhodno napetost, da se doseže določen zagonski navor. Ta kompenzacija se imenuje izboljšan zagon. Za dosego tega se lahko uporabijo različne metode, vključno z avtomatskim delovanjem, izbiro načina V/f ali nastavitvijo potenciometra.
9. Ali ni izhodne moči pod 6 Hz, saj priročnik navaja območje hitrosti 60~6 Hz, kar je 10:1?
Moč je še vedno mogoče oddajati pod 6 Hz, vendar je glede na dvig temperature in zagonski navor motorja minimalna delovna frekvenca okoli 6 Hz. V tem primeru lahko motor oddaja nazivni navor brez resnih težav s segrevanjem. Dejanska izhodna frekvenca (zagonska frekvenca) frekvenčnega pretvornika se giblje od 0,5 do 3 Hz, odvisno od modela.
10. Ali je mogoče zahtevati konstanten navor za splošne kombinacije motorjev nad 60 Hz?
Običajno to ni mogoče. Ko napetost ostane konstantna nad 60 Hz (in obstajajo tudi načini nad 50 Hz), gre običajno za konstantno karakteristiko moči. Ko je pri visokih hitrostih potreben enak navor, je treba biti pozoren na izbiro zmogljivosti motorja in pretvornika.
11. Kaj pomeni »odprta zanka«?
Detektor hitrosti (PG) je nameščen na motorni napravi, ki se uporablja za vračanje dejanske hitrosti krmilni napravi za krmiljenje, kar se imenuje "zaprta zanka". Če ne deluje s PG, se imenuje "odprta zanka". Univerzalni frekvenčni pretvorniki so večinoma odprtozančni, nekateri modeli pa lahko uporabljajo tudi možnosti za povratno zanko PG.
12. Kaj je treba storiti, če dejanska hitrost odstopa od dane hitrosti?
Pri odprti zanki se hitrost motorja, tudi če frekvenčni pretvornik oddaja dano frekvenco, med delovanjem z obremenitvijo spreminja znotraj območja nazivne hitrosti zdrsa (1 %–5 %). V primerih, ko je potrebna visoka natančnost regulacije hitrosti in tudi spremembe obremenitve zahtevajo delovanje blizu dane hitrosti, se lahko uporabi frekvenčni pretvornik s funkcijo povratne zanke PG (neobvezno).
13. Ali se lahko izboljša natančnost hitrosti, če se za povratno zanko uporabi motor s PG?
Frekvenčni pretvornik s funkcijo povratne zanke PG ima izboljšano natančnost. Vendar je natančnost hitrosti odvisna od natančnosti samega PG in ločljivosti izhodne frekvence frekvenčnega pretvornika.
14. Kaj pomeni funkcija preprečevanja zastoja?
Če je podani čas pospeševanja prekratek in se izhodna frekvenca frekvenčnega pretvornika spremeni veliko bolj kot hitrost (električna kotna frekvenca), se bo frekvenčni pretvornik zaradi prevelikega toka izklopil in ustavil delovanje, kar imenujemo zastoj. Da preprečite nadaljnje delovanje motorja zaradi zastoja, je treba za frekvenčni nadzor zaznati velikost toka. Ko je pospeševalni tok previsok, ustrezno upočasnite stopnjo pospeševanja. Enako velja pri zaviranju. Kombinacija obeh je funkcija zastoja.
15. Kakšen je pomen modelov z ločeno podanim časom pospeševanja in časom pojemanja ter modelov s skupno podanim časom pospeševanja in pojemanja?
Pospešek in pojemek se lahko za različne tipe strojev podata ločeno, kar je primerno za kratkotrajne pospeške, počasne pojemke ali situacije, kjer je za majhne obdelovalne stroje potreben strog čas proizvodnega cikla. Vendar pa so v situacijah, kot je prenos ventilatorja, časi pospeševanja in pojemanja relativno dolgi, zato se lahko časi pospeševanja in pojemanja podata skupaj.
16. Kaj je regenerativno zaviranje?
Če se med delovanjem elektromotorja zmanjša ukazna frekvenca, bo ta postal asinhronski generator in deloval kot zavora, kar imenujemo regenerativno (električno) zaviranje.
17. Kaj je povratna zanka o energiji dvigala?
Pretvorba obstoječega in neuporabnega enosmernega toka dvigala v uporaben in učinkovit izmenični tok. Postopek hkratnega vračanja obrnjenega izmeničnega toka v lokalno omrežje okoli dvigala za ponovno uporabo.