Frekans konvertörü destek ekipmanı tedarikçileri, frekans dönüşüm teknolojisindeki gelişmelerle birlikte AC motorların kullanımının giderek yaygınlaştığını hatırlatıyor. Frekans dönüşüm hız regülasyonunu kullanmak, üretim makinelerinin kontrol doğruluğunu, üretim verimliliğini ve ürün kalitesini iyileştirerek üretim sürecinin otomasyonuna katkı sağlıyor. AC tahrik sistemleri, birçok üretim durumunda mükemmel kontrol performansı ve önemli enerji tasarrufu sağlıyor.
Frekans dönüştürücünün uygulaması
Ülkemizde elektrik motorlarının elektrik tüketimi, ulusal elektrik üretiminin %60-70'ini oluştururken, fan ve su pompalarının yıllık elektrik tüketimi, ulusal elektrik tüketiminin 1/3'ünü oluşturmaktadır. Bu durumun temel nedeni, fanlar, su pompaları ve diğer ekipmanlar için geleneksel hız kontrol yönteminin, giriş veya çıkış kanatçıklarının ve vanalarının açıklığını ayarlayarak hava ve su beslemesini ayarlamak olmasıdır. Giriş gücü yüksektir ve kanatçıkların ve vanaların kesme işleminde büyük miktarda enerji tüketilir.
Çoğu fan ve su pompası düz tork yükleri olduğundan, şaft gücü ve hızı arasında kübik bir ilişki vardır. Bu nedenle, fan ve su pompalarının hızı azaldığında güç tüketimi de büyük ölçüde azalır. Dolayısıyla, enerji tasarrufu için büyük bir potansiyel vardır. En etkili enerji tasarrufu önlemi, akış hızını düzenlemek için bir frekans dönüştürücü kullanmaktır. Frekans dönüştürücülerin uygulanması %20 ila %50 arasında bir güç tasarrufu oranı sağlar ve önemli avantajlar sağlar.
Birçok makine, proses gereksinimleri nedeniyle hızın ayarlanabilmesi için elektrik motorlarına ihtiyaç duyar. Geçmişte, AC elektrik motorlarının hızını düzenlemenin zorluğu ve hız düzenleme performansına yönelik yüksek gereksinimler nedeniyle DC hız düzenlemesi kullanılıyordu. Ancak DC elektrik motorları karmaşık yapılara, büyük hacimlere ve kış aylarında zorlu bakımlara sahiptir. Bu nedenle, değişken frekanslı hız düzenleme teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, AC hız düzenlemesi yavaş yavaş DC hız düzenlemesinin yerini almakta ve çeşitli proses gereksinimlerini karşılamak için genellikle niceliksel ve doğrudan tork kontrolü gerektirmektedir.
Bir elektrik motorunu çalıştırmak için frekans dönüştürücü kullanıldığında, başlangıç akımı düşük olur ve bu da yumuşak bir başlangıç ve kademesiz hız regülasyonu sağlar. Bu, hızlanma ve yavaşlama kontrolünü kolaylaştırarak motorun yüksek performans elde etmesini ve önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlamasını mümkün kılar. Bu nedenle, frekans dönüştürücüler endüstriyel üretimde ve günlük yaşamda giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır.
Mevcut sorunlar ve karşı önlemler
Frekans dönüştürücülerin uygulama kapsamının genişlemesiyle birlikte, çalışma sırasında ortaya çıkan sorunlar giderek artmaktadır; bunlar arasında yüksek mertebeden harmonikler, gürültü ve titreşim, yük uyumu, ısınma ve diğer sorunlar yer almaktadır. Bu makale, yukarıda belirtilen sorunları analiz etmekte ve ilgili önlemleri önermektedir.
Evrensel bir frekans dönüştürücünün ana devre formu genellikle üç bölümden oluşur: doğrultma, ters çevirme ve filtreleme. Doğrultma bölümü üç fazlı bir köprü kontrolsüz doğrultucudur, orta filtreleme bölümü filtre olarak büyük bir kapasitör kullanır ve invertör bölümü ise PWM dalga formu girişine sahip bir IGBT üç terimli köprü invertörüdür. Çıkış voltajı, temel dalga dışında harmonikler içerir ve düşük dereceli harmonikler genellikle motor yükü üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olarak tork dalgalanmasına neden olur; daha yüksek harmonikler ise frekans dönüştürücünün çıkış kablosunun kaçak akımını artırarak motorun yetersiz çıkışına neden olur. Bu nedenle, frekans dönüştürücü tarafından üretilen hem yüksek hem de düşük dereceli harmoniklerin bastırılması gerekir. Harmonikleri bastırmak için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir.
1. Frekans dönüştürücünün güç kaynağını artırın
Güç kaynağı cihazının iç empedansı, genellikle frekans dönüştürücünün DC filtreleme kapasitörünün reaktif gücü için bir tampon görevi görebilir. İç empedans ne kadar büyükse, harmonik içeriği o kadar düşük olur. Bu iç empedans, transformatörün kısa devre empedansıdır. Bu nedenle, bir frekans dönüştürücü güç kaynağı seçerken, yüksek kısa devre empedansına sahip bir transformatör seçmek en iyisidir.
2. Reaktörü takın
Frekans dönüştürücünün giriş ve çıkış terminalleri arasına uygun reaktörler bağlayın veya seri olarak harmonik filtreler takın. Filtre, harmonikleri emen ve güç kaynağının veya yükün empedansını artırarak harmonikleri bastırma amacına ulaşan LC tipi bir filtreden oluşur.
3. Transformatörler kullanılarak çoklu işlemler
Evrensel frekans dönüştürücü, büyük harmonikler üreten altı darbeli bir doğrultucudur. Transformatörlerin çok fazlı çalışması, aralarında 30° faz açısı farkı olacak şekilde benimsenirse, Y - △ ve △ - △ transformatörlerinin kombinasyonu, düşük mertebeden harmonik akımları azaltabilen ve harmonikleri etkili bir şekilde bastırabilen 12 darbeli bir etki oluşturabilir.
4. Özel harmonikleri ayarlayın
Frekans dönüştürücüyü ve fazı tespit etmek için özel bir filtre kurun ve harmonik akımla aynı genlikte ve zıt fazda bir akım üretin; bu akım frekans dönüştürücüye iletilerek harmonik akımın etkili bir şekilde emilmesi sağlanır.