Постачальники обладнання для перетворювачів частоти нагадують вам, що з удосконаленням технології перетворення частоти, застосування двигунів змінного струму стає все більш поширеним. Використання регулювання швидкості перетворення частоти може підвищити точність керування, ефективність виробництва та якість продукції виробничого обладнання, що сприяє досягненню автоматизації виробничого процесу. Системи приводів змінного струму мають чудові характеристики керування та значний ефект енергозбереження у багатьох виробничих ситуаціях.
Застосування перетворювача частоти
Споживання електроенергії електродвигунами в нашій країні становить від 60% до 70% національного виробництва електроенергії, а річне споживання електроенергії вентиляторами та водяними насосами становить 1/3 національного споживання електроенергії. Основною причиною такої ситуації є те, що традиційним методом регулювання швидкості вентиляторів, водяних насосів та іншого обладнання є регулювання подачі повітря та води шляхом регулювання відкриття вхідних або вихідних перегородок та клапанів. Вхідна потужність є великою, і велика кількість енергії витрачається на процес перехоплення перегородок та клапанів.
Оскільки більшість вентиляторів та водяних насосів мають плоский крутний момент, потужність на валу та швидкість обертання мають кубічну залежність. Тому, коли швидкість вентиляторів та водяних насосів зменшується, споживання енергії також значно зменшується. Отже, існує великий потенціал для енергозбереження. Найефективнішим заходом енергозбереження є використання перетворювача частоти для регулювання витрати. Застосування перетворювачів частоти забезпечує економію енергії від 20% до 50%, і переваги є значними.
Багато машин потребують електродвигунів для регулювання швидкості відповідно до вимог процесу. У минулому, через складність регулювання швидкості електродвигунів змінного струму та високі вимоги до продуктивності регулювання швидкості, використовувалося регулювання швидкості постійного струму. Однак електродвигуни постійного струму мають складну структуру, великі об'єми та складне обслуговування взимку. Тому, з розвитком технології регулювання швидкості зі змінною частотою, регулювання швидкості змінного струму поступово замінює регулювання швидкості постійного струму, часто вимагаючи кількісного та прямого керування крутним моментом для задоволення різних вимог процесу.
Завдяки використанню перетворювача частоти для керування електродвигуном пусковий струм є малим, що забезпечує плавний пуск і безступінчасте регулювання швидкості. Це полегшує керування прискоренням і уповільненням, дозволяючи двигуну досягати високої продуктивності та значно економити енергію. Тому перетворювачі частоти все ширше використовуються в промисловому виробництві та повсякденному житті.
Існуючі проблеми та контрзаходи
З розширенням сфери застосування перетворювачів частоти виникає все більше проблем, що виникають під час роботи, в основному проявляються у вигляді високих гармонік, шуму та вібрації, узгодження навантаження, нагрівання та інших проблем. У цій статті аналізуються вищезазначені проблеми та пропонуються відповідні заходи.
Основна схема універсального перетворювача частоти зазвичай складається з трьох частин: випрямлення, інверсії та фільтрації. Випрямна частина являє собою трифазний мостовий некерований випрямляч, середня фільтруюча частина використовує великий конденсатор як фільтр, а інверторна частина - це тритермінний мостовий інвертор IGBT з ШІМ-вхідною формою сигналу. Вихідна напруга містить гармоніки, відмінні від основної, і гармоніки нижчого порядку зазвичай мають більший вплив на навантаження двигуна, спричиняючи пульсації крутного моменту; а вищі гармоніки збільшують струм витоку вихідного кабелю перетворювача частоти, що призводить до недостатньої вихідної потужності двигуна. Тому необхідно придушувати як високі, так і низькі гармоніки, що видаються перетворювачем частоти. Для придушення гармонік можна використовувати наступні методи.
1. Збільште живлення перетворювача частоти
Внутрішній імпеданс пристрою живлення зазвичай може виступати буфером для реактивної потужності фільтруючого конденсатора постійного струму перетворювача частоти. Чим більший внутрішній імпеданс, тим нижчий вміст гармонік. Цей внутрішній імпеданс є імпедансом короткого замикання трансформатора. Тому, вибираючи джерело живлення перетворювача частоти, найкраще вибрати трансформатор з високим імпедансом короткого замикання.
2. Встановіть реактор
Підключіть відповідні дроселі або встановіть фільтри гармонік послідовно між вхідними та вихідними клемами перетворювача частоти. Фільтр складається з LC-типу, який поглинає гармоніки та збільшує імпеданс джерела живлення або навантаження для досягнення мети придушення.
3. Кілька операцій з використанням трансформаторів
Універсальний перетворювач частоти – це шестиімпульсний випрямляч, який генерує великі гармоніки. Якщо трансформатори працюють у багатофазному режимі з різницею фазових кутів 30° між собою, комбінація трансформаторів Y - △ та △ - △ може сформувати 12-імпульсний ефект, що зменшує струми гармонік нижчого порядку та ефективно пригнічує гармоніки.
4. Налаштуйте виділені гармоніки
Встановіть спеціальний фільтр для виявлення перетворювача частоти та фази, а також генеруйте струм з такою ж амплітудою та протилежною фазою, як і струм гармонік, який подається на перетворювач частоти для ефективного поглинання струму гармонік.