Enerji geri besleme ünitesi tedarikçileri, Çin'de frekans konvertörlerinin uygulama geçmişinin 30 yılı aşkın olduğunu hatırlatır. Teknolojinin sürekli ilerlemesiyle birlikte, frekans konvertörlerinin uygulama kapsamı da birçok alanı kapsamaya başlamış ve pazar büyüklüğü her geçen yıl artmaktadır. Şu anda 140'tan fazla yerli ve yabancı frekans konvertörü markası bulunmakta olup, yeni kurulan frekans konvertörü üreticileri ve distribütörleri de ülke genelinde yaygınlaşmıştır. Yerli ve ithal frekans konvertörleri arasında performans açısından hala belirli bir fark olsa da, Çin'de bilim ve teknolojinin hızla gelişmesiyle bu fark aşılmaz değildir. Aynı zamanda, yerli endüstriyel zincirin bütünlüğünden yararlanılarak, yerli frekans konvertörlerinin üretim verimliliği ve üretim maliyetleri açısından büyük bir potansiyel bulunmaktadır.
Değişken frekanslı tahrik sistemi, bir DC hız kontrol sisteminin performansını yakalayan veya aşan bir frekans dönüştürücüden oluşur. Frekans dönüştürücü, asenkron motorların küçük boyutu, düşük gürültüsü, düşük maliyeti ve kolay bakımı gibi avantajlara sahip olup, üretim sürecini büyük ölçüde basitleştirir ve ilk yatırım maliyetlerini azaltır. Genel olarak, frekans dönüştürücülerin makul kullanımı, enerji tasarrufu sağlarken ve üretim maliyetlerini düşürürken işgücü verimliliğini, ürün kalitesini ve ekipman otomasyonunu artırabilir.
1、 Düşük voltajlı frekans dönüştürücülerin sınıflandırılması, çalışma prensibi ve yapısı
1. Düşük voltajlı frekans dönüştürücülerin sınıflandırılması
Frekans dönüştürücüleri sınıflandırmak için farklı standartlar mevcuttur. Değişken frekanslı sürücüler, genel frekans sürücüleri ve özel frekans sürücüleri olarak ikiye ayrılabilir. Çalışma prensibine göre, frekans dönüştürücüler AC-AC frekans dönüştürücüler ve AC-DC-AC frekans dönüştürücüler olarak ikiye ayrılır. Ayrıca, ana devrenin çalışma moduna göre akım tipi ve gerilim tipi frekans dönüştürücüler olarak da sınıflandırılabilirler. Ayrıca, frekans dönüştürücü teknolojisinin gelişim yönü açısından VVVF frekans dönüştürücüler, vektör frekans dönüştürücüler, doğrudan tork kontrollü frekans dönüştürücüler vb. olarak sınıflandırılabilir.
2. Düşük voltajlı frekans dönüştürücünün çalışma prensibi
Genel olarak, frekans dönüştürücüler çapraz geçişli doğrudan geçişli çalışma modunu benimser. Düşük voltajlı frekans dönüştürücüler ise gelişmiş teknolojileri, düşük maliyetleri ve kolay bakımları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir frekans dönüştürücünün çalışma prensibi, AC gücünü ayarlanabilir frekanslı elektrikli ekipmana dönüştürmektir. AC motorlar için senkron hız N=60f/p formülüne göre (burada N motorun senkron hızı, f güç frekansı ve p motorun kutup sayısıdır), AC motorun hızı frekans değiştirilerek değiştirilebilir. Frekans dönüştürücü bu prensibe dayanarak geliştirilmiştir.
3. Düşük voltajlı frekans dönüştürücü yapısı
Frekans konvertörünün ana devre yapısı:
Gerilim türü: Gerilim gücü DC'den AC frekans dönüştürücüsüne dönüştürülür ve devre filtresi kondansatördür.
Akım tipi: Akım güç kaynağı DC'den AC frekans dönüştürücüsüne dönüşür ve devre filtresi indüktördür.
Frekans konvertörü temel olarak aşağıdaki dört bölümden oluşur:
(1) Doğrultucular: Günümüzde, güç frekansını DC güce dönüştürebilen ve tersinir dönüştürücüler de oluşturabilen diyot dönüştürücüler yaygın olarak kullanılmaktadır. Güç yönü tersinir olduğundan, rejenerasyon yapabilir ve çalışabilir.
(2) Düz dalga devresi: Doğrultucu tarafından doğrultulan DC voltajı, güç kaynağı frekansının 6 katı olan titreşimli bir voltaja sahiptir. Voltaj dalgalanmalarını bastırmak için, titreşimli voltajı (yani akımı) emen kapasitörler ve indüktörler gereklidir. Cihazın kapasitesi düşük olduğunda, fazla kapasite varsa, doğrudan bir düzeltme devresi kullanılabilir.
(3) İnverter: İnverter, DC gücünü AC gücüne dönüştürerek, sabit bir süre içerisinde üç fazlı çıkış elde eder.
(4) Kontrol devresi: Asenkron motor güç kaynağının ana devresi için sinyal kontrol devresi sağlar. Gerilim frekansı çalışma devresi, ana devre akımı ve gerilim algılama devresi, motor hızı algılama devresi, kontrol sinyallerini yükseltebilen çalışma devresi sürüş devresi, motor ve invertör koruma devresi dahildir.
2、 Düşük Voltajlı İnverter Tiplerinin Seçimi
1. Düşük Voltajlı İnverter Tipi Seçimine Genel Bakış
Günümüzde çoğu kullanıcı, invertör üreticisi tarafından sağlanan talimatlara veya seçim kılavuzuna göre seçim yapmaktadır. Genellikle, frekans konvertörü üreticisi, motorun nominal gücü ve kapasitesiyle uyumlu olan frekans konvertörünün nominal akımını sağlar. Mevcut motorların parametreleri, üretici veya ulusal standart motorlara göre üretici tarafından sağlanır ve frekans konvertörünün taşıma kapasitesini tam olarak yansıtmaz. Bu nedenle, bir frekans konvertörü seçerken, motorun nominal akımının frekans konvertörünün nominal akımını aşmaması ilkesi referans alınmalıdır. Ayrıca, bir frekans konvertörü seçerken, motorun proses koşulları ve ilgili parametreleri de anlaşılmalı ve motorun tipine ve çalışma özelliklerine dikkat edilmelidir.
(1) Frekans dönüştürücü için anma akımının seçimi. Tasarım özelliklerine göre, frekans dönüştürücünün güvenli ve güvenilir çalışmasını sağlamak için, frekans dönüştürücünün anma akımı, özellikle sık sık değişen yük özelliklerine sahip motorlar için, yükün (motorun) anma akımından daha büyük olmalıdır. Deneyimlere göre, bir frekans dönüştürücünün anma akımı, bir motorun anma akımının 1,05 katından fazladır.
(2) Frekans dönüştürücüler için nominal gerilim seçimi. Frekans dönüştürücünün nominal gerilimi, frekans dönüştürücünün giriş tarafı veri yolu gerilimine göre seçilir. Prensip olarak, frekans dönüştürücünün nominal gerilimi giriş gerilimiyle tutarlı olmalıdır. Giriş gerilimi çok yüksekse, frekans dönüştürücü [3] hasar görür.
2. Düşük voltajlı frekans dönüştürücülerin seçimi için önlemler
(1) Yük tipini frekans dönüştürücüyle eşleştirin.
Petrokimya endüstrisinin yükü esas olarak pompalar ve fanlardan oluşur. Pompalar; su pompaları, yağ pompaları, katkı pompaları, dozaj pompaları, terfi pompaları, karıştırma pompaları ve yıkama pompaları olarak ayrılır. Bunlar arasında terfi pompaları, karıştırma pompaları ve yıkama pompaları çoğunlukla ağır hizmet tipi, geri kalanı ise konvansiyonel yüklerdir. Fanlar ise hava soğutmalı fanlar, kazan kaynaklı çekişli fanlar, eksenel fanlar, hava kompresörleri vb. olarak ayrılır. Hava soğutma fanı ve kazan kaynaklı çekişli fan çalıştırıldığında, her ikisi de genellikle ağır yükler olarak kabul edilen ağır yüklerdir ve geri kalanlar konvansiyonel yüklerdir. Bir frekans konvertörü seçerken, seçim yük özelliklerine göre yapılmalıdır. Yük tipi belirsizse veya farklı proses koşulları altında değişebilecekse, uyumsuzlukları önlemek için ağır yüke göre bir frekans konvertörü seçmeniz önerilir.
(2) Çevresel koşullar frekans dönüştürücüyü etkiler.
Frekans dönüştürücüler genellikle daha yüksek ortam sıcaklıkları ve nem gerektirir. Ortam sıcaklığı 30 santigrat derecenin, bağıl nem %80'in ve rakım 100 metrenin altında olduğunda, frekans dönüştürücü nominal akımda güvenli bir şekilde çalışır; ortam sıcaklığı 40 ℃'yi aşarsa, frekans dönüştürücünün gerçek kapasitesi ve akımı, ortam sıcaklığının artmasıyla birlikte kademeli olarak azalacaktır. Ortam bağıl nem %90'ı aşarsa, yoğuşma meydana gelebilir ve bu da frekans dönüştürücünün dahili bileşenlerinde kısa devrelere neden olabilir. Rakım 100 metreyi aşarsa, frekans dönüştürücünün çıkış gücü düşecektir. Ayrıca, frekans dönüştürücülerin tozlu ortamlarda kullanılmasından kaçınılmalıdır.
(3) Frekans dönüştürücüler için isteğe bağlı bileşenlerin seçimi.
Frekans konvertörlerinde opsiyonel komponentlerin yanlış seçilmesi, özellikle filtre ve reaktör seçiminde yoğunlaşan yüksek arıza oranlarına yol açabilir.
3、 Düşük voltajlı frekans dönüştürücünün pratik uygulaması
1. Düşük voltajlı frekans dönüştürücünün birincil bağlantısı
Birincil devredeki kontaktör, filtre ve reaktörlerin montaj konumlarının frekans konvertörü üzerindeki önemli etkisi nedeniyle, aşağıda bu üç cihazın analizine odaklanılacaktır.
(1) Kontaktör
Kontaktörler için iki ana bağlantı yöntemi vardır: invertör gövdesinin arka tarafına montaj ve invertör gövdesinin ön tarafına montaj. Kontaktör, invertör gövdesinin arka tarafına takılır ve avantajı, motor sık sık çalıştırıldığında invertörün sık sık darbe almamasıdır. Dezavantajı ise, frekans dönüştürücünün şarj süresinin uzun olması ve güç kaybı yaşanmasıdır. Kontaktör, invertör gövdesinin ön tarafına takılır ve motor bekleme modundayken güç kaybı yaşamadan gücü tamamen kesme avantajına sahiptir. Dezavantajı ise, motorun sık sık çalıştırılmasının frekans dönüştürücüye sık sık şarj şoku vermesine ve bu durumun frekans dönüştürücü bileşenlerinin kullanım ömrünü etkilemesine neden olmasıdır.
Özetle, motor nadiren çalışıyorsa, kontaktör invertör gövdesinin ön ve arka taraflarına takılabilir, ancak invertör gövdesinin arka tarafına takılması daha uygundur. Motor sık sık çalışıyorsa, kontaktörün invertör gövdesinin arka tarafına takılması önerilir.
(2) Filtre
Giriş filtresi esas olarak güç şebekesini filtrelemek, güç şebekesinin frekans dönüştürücüsü üzerindeki harmonik etkilerini bastırmak ve frekans dönüştürücüsünün doğrultmasıyla üretilen harmoniğin güç şebekesine geri dönmesini engellemek için kullanılır; Çıkış filtresi esas olarak frekans dönüştürücüyü optimize eder, harmonikleri filtreler ve çıkış dalga biçimini daha sinüzoidal hale getirir.
(3) Reaktör
Giriş reaktörü, şebeke tarafındaki harmonikleri bastırır ve doğrultucu köprüsünü korur; frekans dönüştürücünün çıkış kablosu belirtilen uzunluğu aştığında (genellikle 250 m kablo uzunluğuna izin verilir), bir çıkış reaktörü seçilmelidir.
2. Düşük voltajlı frekans konvertörü için kurulum ortamı
Deneyler, özellikle sıcaklık, nem ve toza duyarlı zorlu ortamlarda frekans dönüştürücülerin arıza oranının önemli ölçüde arttığını göstermiştir. Bu nedenle, kurulum ortamı seçerken, kontrol edilebilir sıcaklık, nem ve düşük toz oranına sahip bir ortam seçmek gerekir.
(1) Çevre sıcaklığı
Pratik kullanımda, frekans konvertörlerinin 35 santigrat derece ve altındaki sıcaklıklardaki ortamlarda çalışmaya uygun olduğu, aksi takdirde sıcaklık ne kadar yüksek olursa frekans konvertörünün yük kapasitesinin o kadar düşük olduğu görülmüştür.
(2) Çevresel nem
Ortam nemi yüksek olduğunda, invertörün içinde yoğuşma meydana gelebilir ve bu da kısa devre kazalarına yol açabilir. Bu nedenle, frekans konvertörü için ortam nemini kontrol etmeliyiz.
(3) Toz ortamı
Frekans konvertörleri mümkün olduğunca tozlu ortamlarda kullanılmalıdır, çünkü toz birikmesi kısa devrelere ve frekans konvertörünün elektronik parçalarının hasar görmesine neden olabilir.
4、 Düşük voltajlı frekans dönüştürücülerin yaygın arızaları ve çözümleri
1. Başlatılamıyor
Sebep: Yükün aşırı dönme ataleti veya torkundan kaynaklanır.
Çözüm: Başlangıç frekansını ve torkunu uygun şekilde artırın ve koruma ayarlarını kontrol edin.
2. Aşırı gerilim tetiklemesi
Sebep: Yüksek güç kaynağı voltajı veya kısa iniş süresinden kaynaklanır.
Çözüm: Çalışma durumunun normal olup olmadığını kontrol edin.
3. Aşırı yük
Sebep: Düşük gerilimli invertörün aşırı yük kapasitesi nispeten zayıftır veya motor parametre ayarları mantıksızdır.
Çözüm: Dahili akım algılama devresini ve frekans dönüştürücünün parametre ayarlarını kontrol edin.