طبق آخرین آمار، تقریباً 70 درصد از کل برق تولید شده در جهان توسط درایوهای الکتریکی مصرف می شود. و هر سال این درصد در حال افزایش است.

با یک روش صحیح انتخاب شده برای کنترل موتور الکتریکی، می توان حداکثر بازده، حداکثر گشتاور روی شفت ماشین الکتریکی را به دست آورد و در عین حال عملکرد کلی مکانیزم را افزایش داد. موتورهای الکتریکی کارآمد حداقل برق مصرف می کنند و حداکثر کارایی را ارائه می دهند.

برای موتورهای الکتریکی که توسط یک اینورتر تغذیه می شوند، راندمان تا حد زیادی به روش انتخاب شده برای کنترل ماشین الکتریکی بستگی دارد. تنها با درک شایستگی‌های هر روش، مهندسان و طراحان سیستم درایو می‌توانند حداکثر عملکرد را از هر روش کنترلی بدست آورند.
محتوا:

روش های کنترل

بسیاری از افرادی که در زمینه اتوماسیون کار می کنند، اما از نزدیک در توسعه و اجرای سیستم های محرک الکتریکی دخالت ندارند، بر این باورند که کنترل موتور الکتریکی شامل مجموعه ای از دستورات است که با استفاده از یک رابط از یک کنترل پنل یا رایانه شخصی وارد می شود. بله، از نظر سلسله مراتب کلی مدیریت سیستم خودکاراین درست است، اما هنوز راه هایی برای کنترل خود موتور الکتریکی وجود دارد. این روش ها هستند که بیشترین تأثیر را بر عملکرد کل سیستم خواهند داشت.

برای موتورهای آسنکرون متصل به مبدل فرکانس، چهار روش کنترل اصلی وجود دارد:

• U/f – ولت بر هرتز؛
• U/f با رمزگذار؛
• کنترل برداری حلقه باز.
• کنترل بردار حلقه بسته.

هر چهار روش از مدولاسیون عرض پالس PWM استفاده می کنند که عرض سیگنال ثابت را با تغییر عرض پالس ها برای ایجاد سیگنال آنالوگ تغییر می دهد.

مدولاسیون عرض پالس با استفاده از ولتاژ باس ثابت به مبدل فرکانس اعمال می شود جریان مستقیم. با باز و بسته شدن سریع (به طور صحیح تر، سوئیچینگ) پالس های خروجی تولید می کنند. با تغییر عرض این پالس ها در خروجی، یک "سینوسوئید" با فرکانس مورد نظر به دست می آید. حتی اگر شکل ولتاژ خروجی ترانزیستورها پالسی باشد، جریان همچنان به شکل سینوسی به دست می آید، زیرا موتور الکتریکی دارای اندوکتانس است که بر شکل جریان تأثیر می گذارد. همه روش های کنترل بر اساس مدولاسیون PWM هستند. تفاوت بین روش های کنترل فقط در روش محاسبه ولتاژ تامین شده به موتور الکتریکی است.

که در در این موردفرکانس حامل (با رنگ قرمز نشان داده شده است) حداکثر فرکانس سوئیچینگ ترانزیستورها را نشان می دهد. فرکانس حامل برای اینورترها معمولاً در محدوده 2 کیلوهرتز تا 15 کیلوهرتز است. مرجع فرکانس (به رنگ آبی نشان داده شده است) سیگنال فرمان فرکانس خروجی است. برای اینورترهای مورد استفاده در سیستم های محرک الکتریکی معمولی، به عنوان یک قاعده، از 0 هرتز تا 60 هرتز متغیر است. هنگامی که سیگنال‌های دو فرکانس روی یکدیگر قرار می‌گیرند، سیگنالی برای باز کردن ترانزیستور (با رنگ مشکی) صادر می‌شود که ولتاژ برق را به موتور الکتریکی می‌رساند.

روش کنترل U/F

کنترل ولت در هر هرتز، که بیشتر به عنوان U/F شناخته می شود، شاید ساده ترین روش کنترل باشد. به دلیل سادگی و حداقل تعداد پارامترهای مورد نیاز برای عملکرد، اغلب در سیستم های محرک الکتریکی ساده استفاده می شود. این روش کنترلی نیازی به نصب اجباری رمزگذار و تنظیمات اجباری فرکانس ندارد درایو الکتریکی قابل تنظیم(اما توصیه می شود). این منجر به کاهش هزینه برای تجهیزات کمکی(حسگرها، سیم های بازخورد، رله ها و غیره). کنترل U/F اغلب در تجهیزات فرکانس بالا استفاده می شود، به عنوان مثال، اغلب در ماشین های CNC برای هدایت چرخش دوک استفاده می شود.

مدل گشتاور ثابت دارای گشتاور ثابت در کل محدوده سرعت با همان نسبت U/F است. مدل نسبت گشتاور متغیر ولتاژ تغذیه کمتری در سرعت های پایین دارد. این برای جلوگیری از اشباع ماشین الکتریکی ضروری است.

U/F تنها راه برای تنظیم سرعت یک موتور الکتریکی ناهمزمان است که امکان کنترل چندین درایو الکتریکی از یک مبدل فرکانس را فراهم می کند. بر این اساس، تمام ماشین ها به طور همزمان شروع و متوقف می شوند و در یک فرکانس کار می کنند.

اما این روش کنترل چندین محدودیت دارد. به عنوان مثال، هنگام استفاده از روش کنترل U/F بدون رمزگذار، مطلقاً هیچ اطمینانی وجود ندارد که شفت یک ماشین ناهمزمان بچرخد. علاوه بر این، گشتاور راه اندازی یک ماشین الکتریکی در فرکانس 3 هرتز به 150٪ محدود می شود. بله، گشتاور محدود برای جا دادن بیشتر تجهیزات موجود بیش از اندازه کافی است. به عنوان مثال تقریباً همه فن ها و پمپ ها از روش کنترل U/F استفاده می کنند.

این روش به دلیل مشخصات شلتر آن نسبتاً ساده است. تنظیم سرعت معمولاً در محدوده 2٪ - 3٪ حداکثر فرکانس خروجی است. پاسخ سرعت برای فرکانس های بالاتر از 3 هرتز محاسبه می شود. سرعت پاسخ مبدل فرکانس با سرعت پاسخ آن به تغییرات فرکانس مرجع تعیین می شود. هرچه سرعت پاسخ بالاتر باشد، درایو الکتریکی سریعتر به تغییرات تنظیم سرعت پاسخ می دهد.

محدوده کنترل سرعت هنگام استفاده از روش U/F 1:40 است. با ضرب این نسبت در حداکثر فرکانس کاری درایو الکتریکی، مقدار حداقل فرکانسی را که ماشین الکتریکی می تواند در آن کار کند، بدست می آوریم. به عنوان مثال، اگر حداکثر مقدار فرکانس 60 هرتز و محدوده 1:40 باشد، حداقل مقدار فرکانس 1.5 هرتز خواهد بود.

الگوی U/F رابطه بین فرکانس و ولتاژ را در حین کار درایو فرکانس متغیر تعیین می کند. بر اساس آن، منحنی تنظیم سرعت چرخش (فرکانس موتور الکتریکی) علاوه بر مقدار فرکانس، مقدار ولتاژ عرضه شده به پایانه های ماشین الکتریکی را نیز تعیین می کند.

اپراتورها و تکنسین ها می توانند الگوی کنترل U/F مورد نظر را با یک پارامتر در یک مبدل فرکانس مدرن انتخاب کنند. قالب های از پیش نصب شده در حال حاضر برای برنامه های خاص بهینه شده اند. همچنین فرصت هایی برای ایجاد الگوهای خود وجود دارد که برای یک درایو فرکانس متغیر خاص یا سیستم موتور الکتریکی بهینه می شوند.

دستگاه هایی مانند فن ها یا پمپ ها دارای گشتاور بار هستند که به سرعت چرخش آنها بستگی دارد. گشتاور متغیر (تصویر بالا) الگوی U/F از خطاهای کنترل جلوگیری می کند و کارایی را بهبود می بخشد. این مدل کنترلی با کاهش ولتاژ ماشین الکتریکی، جریان های مغناطیسی را در فرکانس های پایین کاهش می دهد.

مکانیسم های گشتاور ثابت مانند نوار نقاله ها، اکسترودرها و سایر تجهیزات از روش کنترل گشتاور ثابت استفاده می کنند. با بار ثابت، جریان مغناطیسی کامل در تمام سرعت ها مورد نیاز است. بر این اساس، مشخصه دارای یک شیب مستقیم در کل محدوده سرعت است.

روش کنترل U/F با رمزگذار

در صورت نیاز به افزایش دقت کنترل سرعت چرخش، یک رمزگذار به سیستم کنترل اضافه می شود. معرفی بازخوردسرعت با استفاده از رمزگذار به شما امکان می دهد دقت کنترل را تا 0.03٪ افزایش دهید. ولتاژ خروجی همچنان با الگوی U/F مشخص شده تعیین می شود.

این روش کنترلی به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد، زیرا مزایایی که در مقایسه با توابع استاندارد U/F ارائه می دهد حداقل است. گشتاور راه اندازی، سرعت پاسخ و محدوده کنترل سرعت همگی با U/F استاندارد یکسان هستند. علاوه بر این، هنگام افزایش فرکانس های عملیاتی، ممکن است مشکلاتی در عملکرد رمزگذار ایجاد شود، زیرا تعداد دورهای محدودی دارد.

کنترل برداری حلقه باز

کنترل برداری حلقه باز (VC) برای کنترل گسترده تر و پویاتر سرعت یک ماشین الکتریکی استفاده می شود. هنگام راه اندازی از مبدل فرکانس، موتورهای الکتریکی می توانند گشتاور راه اندازی 200 درصد گشتاور نامی را در فرکانس 0.3 هرتز ایجاد کنند. این به طور قابل توجهی فهرست مکانیسم هایی را گسترش می دهد که در آن ها می توان از یک درایو الکتریکی ناهمزمان با کنترل برداری استفاده کرد. این روش همچنین به شما امکان می دهد گشتاور دستگاه را در هر چهار ربع کنترل کنید.

گشتاور توسط موتور محدود می شود. این برای جلوگیری از آسیب به تجهیزات، ماشین آلات یا محصولات ضروری است. مقدار گشتاورها بسته به جهت چرخش ماشین الکتریکی (به جلو یا عقب) و بسته به اینکه موتور الکتریکی اجرا می کند به چهار ربع مختلف تقسیم می شود. محدودیت ها را می توان برای هر ربع به صورت جداگانه تنظیم کرد یا کاربر می تواند گشتاور کلی را در مبدل فرکانس تنظیم کند.

حالت موتور یک ماشین ناهمزمان ارائه می شود که میدان مغناطیسی روتور عقب بماند میدان مغناطیسیاستاتور اگر میدان مغناطیسی روتور شروع به پیشی گرفتن از میدان مغناطیسی استاتور کند، آنگاه دستگاه با آزادسازی انرژی وارد حالت ترمز احیاکننده می شود، به عبارت دیگر، موتور ناهمزمان به حالت ژنراتور سوئیچ می کند.

به عنوان مثال، یک ماشین درب بطری ممکن است از محدود کننده گشتاور در ربع 1 (جهت رو به جلو با گشتاور مثبت) برای جلوگیری از سفت شدن بیش از حد درب بطری استفاده کند. مکانیسم به جلو حرکت می کند و از گشتاور مثبت برای سفت کردن درب بطری استفاده می کند. اما دستگاهی مانند آسانسور با وزنه تعادلی سنگین تر از کابین خالی از ربع 2 (چرخش معکوس و گشتاور مثبت) استفاده می کند. اگر کابین به طبقه بالا برود، گشتاور بر خلاف سرعت خواهد بود. این برای محدود کردن سرعت بلند کردن و جلوگیری از سقوط آزاد وزنه ضروری است، زیرا وزن آن از کابین سنگین تر است.

بازخورد جریان در این مبدل های فرکانس به شما امکان می دهد محدودیت هایی را برای گشتاور و جریان موتور الکتریکی تعیین کنید، زیرا با افزایش جریان، گشتاور نیز افزایش می یابد. ولتاژ خروجی اینورتر ممکن است در صورتی که مکانیسم به گشتاور بیشتری نیاز داشته باشد افزایش یابد یا در صورت رسیدن به حداکثر مقدار مجاز آن کاهش یابد. این باعث می شود که اصل کنترل برداری یک ماشین ناهمزمان در مقایسه با اصل U/F انعطاف پذیرتر و پویاتر باشد.

همچنین مبدل های فرکانس با کنترل برداری و حلقه باز دارای پاسخ سرعت 10 هرتز سریع تری هستند که امکان استفاده از آن را در مکانیزم های دارای بار ضربه ای ممکن می سازد. به عنوان مثال، در سنگ شکن ها، بار به طور مداوم در حال تغییر است و به حجم و ابعاد سنگ در حال پردازش بستگی دارد.

برخلاف الگوی کنترل U/F، کنترل برداری از یک الگوریتم برداری برای تعیین حداکثر ولتاژ کاری موثر موتور الکتریکی استفاده می کند.

کنترل برداری VU این مشکل را به دلیل وجود بازخورد در جریان موتور حل می کند. به عنوان یک قاعده، بازخورد جریان توسط ترانسفورماتورهای جریان داخلی خود مبدل فرکانس تولید می شود. مبدل فرکانس با استفاده از مقدار جریان بدست آمده، گشتاور و شار ماشین الکتریکی را محاسبه می کند. بردار اصلی جریان موتور از نظر ریاضی به بردار جریان مغناطیسی (I d) و گشتاور (I q) تقسیم می شود.

اینورتر با استفاده از داده ها و پارامترهای ماشین الکتریکی، بردارهای جریان مغناطیسی (I d) و گشتاور (I q) را محاسبه می کند. برای دستیابی به حداکثر عملکرد، مبدل فرکانس باید Id و I q را با زاویه 90 0 از هم جدا نگه دارد. این مهم است زیرا sin 90 0 = 1، و مقدار 1 نشان دهنده حداکثر مقدار گشتاور است.

به طور کلی، کنترل برداری یک موتور القایی کنترل دقیق تری را فراهم می کند. تنظیم سرعت تقریباً ± 0.2٪ از حداکثر فرکانس است و محدوده تنظیم به 1:200 می رسد که می تواند هنگام کار در سرعت های پایین گشتاور را حفظ کند.

کنترل بازخورد برداری

کنترل برداری بازخورد از همان الگوریتم کنترلی مانند VAC حلقه باز استفاده می کند. تفاوت اصلی وجود یک رمزگذار است که به درایو فرکانس متغیر اجازه می دهد تا 200٪ گشتاور شروع را در 0 دور در دقیقه ایجاد کند. این نکته صرفاً برای ایجاد یک لحظه اولیه هنگام حرکت از آسانسورها، جرثقیل ها و سایر ماشین آلات بالابر به منظور جلوگیری از نشست بار ضروری است.

وجود سنسور بازخورد سرعت به شما امکان می دهد زمان پاسخگویی سیستم را به بیش از 50 هرتز افزایش دهید و همچنین محدوده کنترل سرعت را تا 1:1500 افزایش دهید. همچنین وجود بازخورد به شما امکان می دهد نه سرعت ماشین الکتریکی، بلکه گشتاور را کنترل کنید. در برخی مکانیسم ها، مقدار گشتاور است که از اهمیت بالایی برخوردار است. به عنوان مثال، ماشین سیم پیچ، مکانیسم های گرفتگی و غیره. در چنین دستگاه هایی لازم است که گشتاور دستگاه تنظیم شود.

در حال حاضر، موتور الکتریکی ناهمزمان به وسیله اصلی در اکثر درایوهای الکتریکی تبدیل شده است. به طور فزاینده ای از یک اینورتر با کنترل PWM برای کنترل آن استفاده می شود. چنین مدیریتی مزایای زیادی را فراهم می کند، اما در انتخاب یکی یا دیگری مشکلاتی را نیز ایجاد می کند راه حل های فنی. بیایید سعی کنیم آنها را با جزئیات بیشتری درک کنیم.

دستگاه مبدل فرکانس

توسعه و تولید طیف گسترده‌ای از ماژول‌های IGBT ترانزیستوری با ولتاژ بالا، امکان پیاده‌سازی کلیدهای برق چند فازی را که مستقیماً توسط سیگنال‌های دیجیتال کنترل می‌شوند را ممکن ساخته است. ابزارهای محاسباتی قابل برنامه ریزی امکان تولید توالی های عددی را در ورودی سوئیچ هایی که سیگنال ها را ارائه می دهند، فراهم کردند. توسعه و تولید انبوه میکروکنترلرهای تک تراشه با منابع محاسباتی بزرگ، امکان حرکت به سمت درایوهای الکتریکی سروو با کنترلرهای دیجیتال را فراهم کرده است.

مبدل های فرکانس قدرت، به عنوان یک قاعده، بر اساس مداری که حاوی یکسو کننده با استفاده از دیودها یا ترانزیستورهای قدرتمند قدرت و یک اینورتر (سوئیچ کنترل شده) با استفاده از ترانزیستورهای IGBT شنت شده توسط دیودها اجرا می شود (شکل 1).

برنج. 1. مدار مبدل فرکانس

مرحله ورودی، ولتاژ شبکه سینوسی عرضه شده را تصحیح می کند، که پس از صاف کردن با استفاده از یک فیلتر القایی-خازنی، به عنوان منبع تغذیه برای یک اینورتر کنترل شده عمل می کند، که تحت عمل فرمان های کنترل دیجیتال، سیگنال c تولید می کند که جریان های سینوسی تولید می کند. در سیم پیچ های استاتور با پارامترهایی که حالت عملکرد مورد نیاز موتور الکتریکی را تضمین می کند.

کنترل دیجیتال مبدل قدرت با استفاده از سخت افزار ریزپردازنده و مطابق با وظایف تعیین شده انجام می شود نرم افزار. دستگاه محاسباتی سیگنال های کنترلی را برای 52 ماژول در زمان واقعی تولید می کند و همچنین سیگنال های سیستم های اندازه گیری را که عملکرد درایو را کنترل می کنند پردازش می کند.

دستگاه های قدرت و امکانات محاسباتی کنترلی در یک ساختار طراحی شده ترکیب می شوند محصول صنعتی، مبدل فرکانس نامیده می شود.

دو نوع اصلی مبدل فرکانس مورد استفاده در تجهیزات صنعتی وجود دارد:

مبدل های مارک برای انواع خاص تجهیزات.

مبدل های فرکانس جهانی برای کنترل چند منظوره عملکرد IM در حالت های مشخص شده توسط کاربر طراحی شده اند.

نصب و کنترل حالت های عملکرد مبدل فرکانس را می توان با استفاده از کنترل پنل مجهز به صفحه نمایش اطلاعات وارد شده انجام داد. که در نسخه سادهبرای کنترل فرکانس اسکالر، می توانید از مجموعه ای از توابع منطقی ساده موجود در تنظیمات کارخانه کنترلر و یک کنترلر PID داخلی استفاده کنید.

برای پیاده سازی حالت های کنترل پیچیده تر با استفاده از سیگنال های حسگرهای بازخورد، لازم است یک ساختار ACS و یک الگوریتم ایجاد شود که باید با استفاده از یک کامپیوتر خارجی متصل برنامه ریزی شود.

اکثر تولید کنندگان تولید می کنند کل خطمبدل های فرکانس که در ورودی و خروجی متفاوت هستند مشخصات الکتریکی، قدرت، طراحی و سایر پارامترها. برای اتصال به تجهیزات خارجی (منبع تغذیه، موتور)، می توان از عناصر خارجی اضافی استفاده کرد: استارترهای مغناطیسی، ترانسفورماتورها، چوک ها.

انواع سیگنال های کنترلی

باید بین انواع مختلف سیگنال ها تمایز قائل شد و برای هر کدام از آنها از کابل جداگانه استفاده کرد. انواع مختلفسیگنال ها می توانند بر یکدیگر تأثیر بگذارند. در عمل، چنین جدایی اغلب اتفاق می افتد، به عنوان مثال، کابل از را می توان مستقیما به مبدل فرکانس متصل کرد.

برنج. 2. نمونه اتصال مدارهای قدرت و مدارهای کنترل مبدل فرکانس

انواع سیگنال های زیر را می توان تشخیص داد:

آنالوگ - سیگنال های ولتاژ یا جریان (0...10 ولت، 0/4...20 میلی آمپر)، که مقدار آنها به آرامی یا به ندرت تغییر می کند، معمولا این سیگنال های کنترل یا اندازه گیری هستند.

سیگنال های ولتاژ یا جریان گسسته (0...10 ولت، 0/4...20 میلی آمپر)، که می تواند تنها دو مقدار به ندرت تغییر کند (بالا یا کم).

دیجیتال (داده) - سیگنال های ولتاژ (0...5 ولت، 0...10 ولت)، که به سرعت و با فرکانس بالا تغییر می کنند، معمولا این سیگنال ها از پورت های RS232، RS485 و غیره هستند.

رله - کنتاکت های رله (0...220 ولت AC) می توانند جریان های القایی را بسته به بار متصل (رله های خارجی، لامپ ها، سوپاپ ها، ترمزها و غیره) روشن کنند.

انتخاب توان مبدل فرکانس

هنگام انتخاب قدرت مبدل فرکانس، لازم است نه تنها بر اساس قدرت موتور الکتریکی، بلکه بر اساس جریان نامی و ولتاژ مبدل و موتور نیز قرار گیرد. واقعیت این است که قدرت مشخص شده مبدل فرکانس فقط برای عملکرد آن با موتور الکتریکی ناهمزمان 4 قطبی استاندارد در کاربردهای استاندارد اعمال می شود.

درایوهای واقعی جنبه های زیادی دارند که می توانند منجر به رشد شوند بار فعلیدرایو، به عنوان مثال در هنگام راه اندازی. به طور کلی استفاده از درایو فرکانس امکان کاهش بارهای جریان و مکانیکی ناشی از شروع نرم. به عنوان مثال، جریان شروع از 600٪ به 100-150٪ از مقدار نامی کاهش می یابد.

عملکرد رانندگی با سرعت کاهش یافته

باید به خاطر داشت که اگرچه مبدل فرکانس به راحتی کنترل سرعت 10:1 را فراهم می کند، اما زمانی که موتور در سرعت های پایین کار می کند، ممکن است قدرت فن خود کافی نباشد. نظارت بر دمای موتور و تهویه اجباری ضروری است.

سازگاری الکترومغناطیسی

از آنجایی که مبدل فرکانس است منبع قدرتمندهارمونیک های فرکانس بالا، پس باید از یک کابل محافظ با حداقل طول برای اتصال موتورها استفاده شود. چنین کابلی باید در فاصله حداقل 100 میلی متر از سایر کابل ها گذاشته شود. این تداخل را به حداقل می رساند. در صورت نیاز به عبور کابل ها، عبور با زاویه 90 درجه انجام می شود.

برق از ژنراتور اضطراری

شروع نرمی که مبدل فرکانس فراهم می کند به شما امکان کاهش می دهد قدرت مورد نیازژنراتور از آنجایی که با چنین شروعی جریان 4-6 بار کاهش می یابد، قدرت ژنراتور را می توان به تعداد مشابهی کاهش داد. اما با این وجود، باید یک کنتاکتور بین ژنراتور و درایو نصب شود که از خروجی رله درایو فرکانس کنترل می شود. این مبدل فرکانس را از اضافه ولتاژهای خطرناک محافظت می کند.

منبع تغذیه مبدل سه فاز از شبکه تک فاز

مبدل های فرکانس سه فاز می توانند از یک شبکه تک فاز تغذیه شوند، اما جریان خروجی آنها نباید از 50 درصد جریان نامی تجاوز کند.

صرفه جویی در انرژی و پول

پس انداز به دلایل مختلفی رخ می دهد. اولاً، به دلیل رشد به مقادیر 0.98، یعنی. حداکثر توان برای اجرا استفاده می شود کار مفید، حداقل به ضرر می رود. ثانیاً، ضریب نزدیک به این در تمام حالت های کار موتور به دست می آید.

بدون مبدل فرکانس، موتورهای ناهمزمان در بارهای کم دارای فی کسینوس 0.3-0.4 هستند. ثالثاً نیازی به تنظیمات مکانیکی اضافی (فلپ، دریچه گاز، سوپاپ، ترمز و ...) نیست، همه چیز به صورت الکترونیکی انجام می شود. با چنین دستگاه کنترلی، پس انداز می تواند به 50٪ برسد.

همگام سازی چندین دستگاه

با توجه به ورودی های کنترلی اضافی درایو فرکانس، امکان همگام سازی فرآیندها در نوار نقاله یا تنظیم نسبت تغییرات در برخی مقادیر بسته به مقدار دیگر وجود دارد. برای مثال، سرعت چرخش دوک ماشین را به سرعت تغذیه کاتر وابسته کنید. فرآیند بهینه خواهد شد زیرا هنگامی که بار بر روی کاتر افزایش می یابد، تغذیه کاهش می یابد و بالعکس.

محافظت از شبکه در برابر هارمونیک های بالاتر

برای حفاظت بیشتر، علاوه بر کابل های محافظ کوتاه، از چوک های خط و خازن های شنت استفاده می شود. علاوه بر این، افزایش جریان را هنگام روشن شدن محدود می کند.

انتخاب کلاس حفاظتی مناسب

برای عملکرد بدون مشکل یک درایو فرکانس، یک هیت سینک قابل اعتماد مورد نیاز است. اگر از کلاس های حفاظتی بالا، به عنوان مثال IP 54 و بالاتر استفاده می کنید، دستیابی به چنین اتلاف گرمایی دشوار یا گران است. بنابراین می توانید از یک کابینت مجزا با کلاس حفاظتی بالا استفاده کنید که در آن می توانید ماژول هایی با کلاس پایین تر نصب کنید و تهویه و خنک کننده عمومی را تامین کنید.

اتصال موازی موتورهای الکتریکی به یک مبدل فرکانس

به منظور کاهش هزینه ها می توان از یک مبدل فرکانس برای کنترل چندین موتور الکتریکی استفاده کرد. قدرت آن باید با حاشیه 10-15 درصد انتخاب شود حداکثر قدرتتمام موتورهای الکتریکی در این صورت لازم است طول کابل های موتور را به حداقل برسانید و نصب دریچه گاز موتور بسیار توصیه می شود.

اکثر مبدل های فرکانس اجازه نمی دهند که موتورها با استفاده از کنتاکتورها در حین کارکردن درایو فرکانس قطع یا وصل شوند. این کار فقط از طریق دستور توقف درایو قابل انجام است.

تنظیم عملکرد کنترل

برای به دست آوردن حداکثر شاخص های عملکرد یک درایو الکتریکی، مانند: ضریب توان، راندمان، ظرفیت اضافه بار، کنترل صاف، دوام، باید رابطه بین تغییر فرکانس کاری و ولتاژ در خروجی مبدل فرکانس را به درستی انتخاب کنید.

تابع تغییر ولتاژ به ماهیت گشتاور بار بستگی دارد. در گشتاور ثابت، ولتاژ روی استاتور موتور الکتریکی باید متناسب با فرکانس تنظیم شود (تنظیم اسکالر U/F = const). برای مثال برای یک فن، نسبت دیگر U/F*F = const است. اگر فرکانس را 2 برابر افزایش دهیم، ولتاژ باید 4 افزایش یابد (تنظیم برداری). درایوهایی با عملکردهای کنترلی پیچیده تر وجود دارد.

مزایای استفاده از درایو الکتریکی قابل تنظیم با مبدل فرکانس

علاوه بر افزایش کارایی و صرفه جویی در انرژی، چنین درایو الکتریکی به شما امکان می دهد تا کیفیت های کنترل جدیدی را به دست آورید. این در امتناع اضافی بیان می شود دستگاه های مکانیکیایجاد تلفات و کاهش قابلیت اطمینان سیستم ها: ترمز، دمپر، دریچه گاز، سوپاپ، شیر کنترل و غیره. به عنوان مثال، ترمز را می توان با چرخش معکوس میدان الکترومغناطیسی در استاتور موتور الکتریکی انجام داد. با تغییر فقط رابطه عملکردی بین فرکانس و ولتاژ، بدون تغییر چیزی در مکانیک، یک درایو متفاوت دریافت می کنیم.

خواندن اسناد

لازم به ذکر است که اگرچه مبدل های فرکانس مشابه یکدیگر هستند و به یکی از آنها تسلط دارند، درک دیگری آسان است، با این وجود، لازم است مستندات را با دقت مطالعه کنید. برخی از تولیدکنندگان محدودیت هایی را برای استفاده از محصولات خود اعمال می کنند و در صورت تخلف، محصول را از گارانتی خارج می کنند.

در حال حاضر ده ها مارک مبدل فرکانس ولتاژ پایین از کشورهای خارجی و خارجی در بازار روسیه وجود دارد. تولید کنندگان روسی. از جمله شرکت های اروپایی پیشرو: زیمنس، ABB، SEW Eurodrive، Control Techniques (Emerson Corporation)، Schneider Electric، Danfoss، K.E.B.، Lenze، Allen-Breadly (Rockwell Automation Corporation)، Bosch Rexroth. محصولات این تولید کنندگان به طور گسترده ای ارائه شده است و یک شبکه نمایندگی گسترده وجود دارد. تاکنون محصولات شرکت هایی از اروپا مانند Emotron، Vacon، SSD Drives (Parker Corporation)، Elettronica Santerno کمتر شناخته شده است. همچنین محصولاتی از تولید کنندگان آمریکایی وجود دارد - شرکت جنرال الکتریک، AC Technology International (بخشی از نگرانی Lenze) و WEG (برزیل).

شرکت‌های آسیایی رقابت جدی با تولیدکنندگان اروپایی و آمریکایی دارند. اول از همه، اینها شرکت هایی از ژاپن هستند: میتسوبیشی الکتریک، Omron-Yaskawa، Panasonic، Hitachi، Toshiba، Fuji Electric. مارک های کره ای و تایوانی به طور گسترده ای ارائه می شوند - LG Industrial Systems، HYUNDAI Electronics، Delta Electronics، Tecorp، Long Shenq Electronic، Mecapion.

در بین تولید کنندگان داخلی، معروف ترین شرکت Vesper است. همچنین می توانید مبدل های تخصصی مارک های ACh، EPV (JSC Elektroapparat)، REN2K یا REMS (MKE) را یادداشت کنید.

اکثر تولید کنندگان مبدل های فرکانس را ارائه می دهند که قادر به کار در کنترل حلقه باز و بسته (کنترل برداری)، با مجموعه ای از ورودی ها و خروجی های قابل برنامه ریزی و یک کنترل کننده PID داخلی هستند. حتی در ارزان ترین مبدل های فرکانس کره ای یا تایوانی می توانید به اصطلاح بدون سنسور پیدا کنید. بدون سنسور موقعیت روتور، حالت کار بردار. محدوده کنترل می تواند 1:50 باشد.

با این حال، تولیدکنندگان پیشرو، بر اساس الگوریتم‌های کنترل پیشرفته، حالت کنترل برداری پیشرفته‌تری را بدون حسگر بازخورد ارائه می‌دهند. یکی از پیشگامان در این زمینه ABB بود که DTR (کنترل مستقیم گشتاور) را پیشنهاد کرد - روشی برای کنترل سرعت و گشتاور بدون سنسور بازخورد. شرکت انگلیسی Control Techniques یک حالت کنترل اتصال شار روتور (RFC) را بدون استفاده از سنسور بازخورد اجرا کرده است که به شما امکان می دهد گشتاور را با دقت کافی برای اکثر کارها کنترل کنید، محدوده کنترل را تا 100 افزایش دهید و از دقت بالای حفظ سرعت اطمینان حاصل کنید. در سرعت های پایین و رسیدن به همان جریان اضافه بار، مانند حالت های حلقه بسته.

سازندگان بزرگ دستگاه‌های چند منظوره را با طیف وسیعی از گزینه‌ها (ماژول‌های گسترش، مقاومت‌های ترمز، کنترل‌کننده‌های داخلی، فیلترها، چوک‌ها و غیره) ارائه می‌کنند یا آنها را به سیستم‌های CNC یا کنترل‌کننده‌های حرکتی مجهز می‌کنند.

به طور فزاینده ای می توانید استفاده از درایو را در حالت احیا کننده مشاهده کنید، یعنی. با قابلیت بازگرداندن انرژی آزاد شده در هنگام ترمز به شبکه (آسانسور، پله برقی، جرثقیل). به طور معمول، یک درایو تخصصی با یکسوساز کنترل شده برای این مورد استفاده می شود. شرکت‌های پیشرو، مانند Control Techniques، regen را به عنوان یکی از حالت‌های عملیاتی مبدل فرکانس Unidrive SP ارائه می‌کنند و از این طریق به صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف انرژی دست می‌یابند. بازدهی بالاسیستم های.

محدوده توصیف شده به مهندس امکان می دهد یک مبدل فرکانس مناسب با طیف گسترده ای از عملکردها و برنامه های داخلی را انتخاب کند. در عین حال، برندهای اروپایی پیشرو، به عنوان مثال از بریتانیا و آلمان، با موفقیت در قیمت با عملکرد و کیفیت بیشتر رقابت می کنند.

ما توضیحاتی را در مورد برخی از محصولات موجود در بازار روسیه به شما جلب می کنیم. اطلاعات مربوط به تامین کنندگان را می توان در وب سایت ما یافت:

Rockwell Automation، رهبر بلامنازع در بازار برق قدرت، سری جدیدی از درایوهای فرکانس متغیر Allen-Bradley® PowerFlex® از 0.25 کیلووات تا 6770 کیلووات را منتشر کرده است. سری جدید بسیار کارآمد ترکیبی از طراحی فشرده و عریض است عملکردو عالی ویژگی های عملکرد. در صنایع غذایی، کاغذ، نساجی، فلزکاری، نجاری، پمپاژ و تجهیزات تهویه و غیره استفاده می شود. این پالت شامل دو دسته درایو - Component و Architectural است. مدل‌های کلاس Component برای حل وظایف کنترل استاندارد طراحی شده‌اند و درایوهای کلاس معماری، به دلیل تغییرات پیکربندی انعطاف‌پذیر، می‌توانند به راحتی در سیستم‌های کنترل تجهیزات مختلف قدرت تطبیق داده و ادغام شوند. همه مدل‌ها قابلیت‌های ارتباطی استثنایی، طیف گسترده‌ای از پانل‌های اپراتور و ابزارهای برنامه‌نویسی را ارائه می‌دهند که عملکرد را تا حد زیادی تسهیل می‌کند و راه‌اندازی تجهیزات را سرعت می‌بخشد.

PowerFlex® 4

درایو Powerflex 4 جمع و جورترین و ارزان ترین عضو این خانواده است. یک دستگاه کنترل سرعت ایده آل، این مدل تطبیق پذیری را فراهم می کند در حالی که نیازهای سازنده و کاربران نهایی را برای انعطاف پذیری، فشرده بودن و سهولت استفاده برآورده می کند.

درایو قانون کنترل ولتاژ فرکانس را با امکان جبران لغزش اجرا می کند. یکی از موارد اضافه شده عالی به این مدل، نسخه فوق فشرده درایو Power@Flex4M است، با محدوده توان عملیاتی گسترده تا 2.2 کیلو وات برای نسخه تک فاز و تا 11 کیلو وات برای ولتاژ سه فاز 400 ولت. مقیاس قیمت پیشنهادی برای این مدل به ما این امکان را می دهد که اگر نه برای یک ضربه فصل، پس به محبوبیت نسبتاً گسترده آن امیدوار باشیم.

PowerFlex® 7000

درایوهای سری PowerFlex 7000 نسل سوم درایوهای ولتاژ متوسط ​​شرکت Rockwell Automation هستند. طراحی شده برای تنظیم سرعت، گشتاور، جهت چرخش موتورهای AC ناهمزمان و سنکرون. طراحی منحصر به فرد PowerFlex 7000 Series دارای یک طراحی PowerCage ثبت شده از قفس های برق است که شامل اجزای اصلی درایو است. طراحی مدولار جدید ساده و دارای اجزای کمی است که ارائه می کند قابلیت اطمینان بالاو استفاده از آن را آسان تر می کند. مزایای اصلی درایوهای ولتاژ متوسط ​​عبارتند از: کاهش هزینه های عملیاتی، توانایی راه اندازی موتورهای بزرگ از منابع برق کوچک و افزایش ویژگی های کیفیکنترل می شود فرآیند تکنولوژیکیو تجهیزات مورد استفاده

بسته به توان خروجی، درایوها در سه اندازه موجود هستند:

محفظه A – محدوده توان 150-900 کیلو وات با ولتاژ تغذیه 2400-6600 ولت

محفظه B – محدوده توان 150-4100 کیلو وات با ولتاژ تغذیه 2400-6600 ولت

محفظه C – محدوده توان 2240-6770 کیلووات در ولتاژ تغذیه 4160-6600 ولت

درایوهای PowerFlex 7000 با گزینه های 6 پالس، 18 پالس یا PWM در دسترس هستند که به کاربر انعطاف قابل توجهی در کاهش تاثیر هارمونیک های خطوط شهری می دهد. علاوه بر این، کنترل بردار بدون حسگر مستقیم را برای کنترل بهبود یافته در منطقه سرعت پایین در مقایسه با درایوها با استفاده از روش کنترل V/f و همچنین توانایی کنترل گشتاور موتور را فراهم می کند، همانطور که در درایوهای DC انجام می شود. یک ماژول با نمایشگر کریستال مایع با 16 خط و 40 کاراکتر به عنوان پنل اپراتور ارائه می شود.

ممان اینرسی بالاتر بدون گیربکس اضافی

سروموتورهای کم اینرسی از سری Beckhoff AM3000 که با استفاده از مواد و فناوری جدید تولید می شوند، عمدتاً در کاربردهای دینامیکی با بارهای بالا استفاده می شوند، به عنوان مثال برای راندن محورهای ماشین های فلزکاری یا دستگاه های بدون چرخ دنده. همراه با اینرسی روتور بالا، آنها مزایایی مشابه موتورهای سری AM3xxx دارند، مانند سیم پیچ استاتور قطب، که اجازه می دهد تا ابعاد کلی موتور به میزان قابل توجهی کاهش یابد. فلنج ها، کانکتورها و شفت های موتورهای سری جدید AM3500 با موتورهای AM3000 سازگار هستند. مدل‌های جدید AM3500 در اندازه‌های فلنج 3 تا 6 و دارای گشتاور 1.9 تا 15 نیوتن متر هستند. سرعت چرخش موتور بین 3000 تا 6000 دور در دقیقه است. برای سیستم های بازخورد، مبدل های مختصات یا حسگرهای موقعیت مطلق (تک چرخشی یا چند چرخشی) در دسترس هستند. این مسکن دارای رتبه IP 64 است. گزینه هایی با کلاس حفاظت IP 65/67 در دسترس هستند. این سری از موتورها دارای استانداردهای ایمنی CE، UL و CSA هستند.

نسل جدید درایوها

خط Emotron با درایوهای NGD گسترش یافته است: FDU2.0، VFX2.0 (قدرت از 0.75 کیلووات به 1.6 مگاوات) و VSC/VSA (0.18-7.5 کیلووات). درایوهای سرعت متغیر FDU2.0 (برای مکانیزم های گریز از مرکز) و VFX2.0 (برای مکانیزم های پیستونی) به کاربر اجازه می دهند پارامترهای عملیاتی را در واحدهای مورد نیاز تنظیم کنند، دارای یک کنترل پنل قابل جابجایی با عملکردی برای کپی کردن تنظیمات، مدل های تا 132 کیلو وات هستند. طراحی استاندارد IP54 اقتصادی (مدل های 160 تا 800 کیلووات را نیز می توان در محفظه های فشرده IP54 ویژه نصب کرد). تبادل داده در طول فرآیند با استفاده از Fieldbus (Profibus-DP، DeviceNet، Ethernet)، از طریق پورت ها (RS-232، RS-485، Modbus RTU)، و همچنین خروجی های آنالوگ و دیجیتال انجام می شود.

درایوهای برداری VSA و VSC با اندازه کوچک به طور ویژه برای کنترل سرعت موتورهای سه فاز ناهمزمان طراحی شده اند. قدرت بالا: مدل های ورودی 220 ولت از 0.18 تا 2.2 کیلو وات و مدل های 380 ولت از 0.75 تا 7.5 کیلو وات در دسترس هستند.

خانواده ATV61-ATV71

بازار مبدل فرکانس در روسیه با سرعت زیادی در حال توسعه است. جای تعجب نیست که تولید کنندگان متعددی را جذب می کند، چه بزرگ و چه کمتر شناخته شده. در حال حاضر، بازار روسیه بسیار تقسیم شده است. اما در اینجا یک پارادوکس وجود دارد: علیرغم این واقعیت که در حال حاضر بیش از 30 برند در بازار وجود دارد، سهم بازار قابل توجهی متعلق به 7 تا 8 شرکت است و بیش از دو رهبر واضح نیست. در عین حال باشکوه مشخصات فنیتجهیزات تضمینی برای موفقیت نیست. موقعیت های پیشرو در روسیه توسط شرکت هایی گرفته شد که سرمایه های قابل توجهی را در توسعه تجارت و زیرساخت های تجاری سرمایه گذاری می کنند.

شرکت اشنایدر الکتریک، که منافع آن در روسیه توسط JSC Schneider Electric نمایندگی می شود، در سال 2007 عرضه محصولات خود را به طور قابل توجهی گسترش داد. اکنون خانواده ATV61-ATV71 با اصلاح ولتاژ 690 ولت پر شده است و بسیاری از نسخه ها با درجه حفاظت IP54 ظاهر شده اند. همچنین یک مدل ویژه برای آسانسور و جرثقیل درایو ATV71*383 با تکنولوژی منحصر به فرد کنترل موتور سنکرون وجود دارد. تا پایان سال 2008 دستگاهی با توان 2400 کیلووات در 690 ولت در خط آلتیوار ظاهر می شود. Altivar 61 اکنون می تواند در برنامه های ترانسفورماتور افزایش دهنده کار کند.

سری جدید اقتصادی Altivar 21 به طور خاص برای سیستم های گرمایش، تهویه مطبوع و تهویه در ساختمان های مسکونی و عمومی طراحی شده است. Altivar 21 موتورها را از 0.75 تا 75 کیلو وات در ولتاژهای 380 ولت و 200 ... 240 ولت کنترل می کند.

Altivar 21 دارای عملکردهای کاربردی بسیاری است:

- تنظیم کننده PI داخلی؛

- "انتخاب در پرواز"؛

– عملکرد خواب/بیداری؛

- مدیریت حفاظت و هشدار؛

– مقاومت در برابر تداخل شبکه، کارکرد در دماهای تا 50+ درجه سانتیگراد و افت ولتاژ 50-%.

با فناوری جدید بدون خازن، Altivar 21 به دستگاه های کاهش دهنده هارمونیک نیاز ندارد. ضریب کل THDI 30٪ است. کنار گذاشتن خازن ها و استفاده از نیمه هادی های قوی تر، زمان کار را افزایش داد.

رهبری اشنایدر الکتریک در بازار مبدل ها نتیجه کار جدی برای بهبود تحمل خطا مبدل ها است. MTTF برای برخی از مدل ها تا 640000 ساعت است. Altivar تحت افت ولتاژ تا -50٪، دما تا +50٪، در محیط های شیمیایی تهاجمی و با نویز ضربه ای در شبکه کار می کند. این یک استدلال جدی برای خرید مجدد است. اعتماد خریدار به تجهیزات و اعتبار شرکت را نمی توان بیش از حد ارزیابی کرد.

درایوها از SICK

تولید مدرن نیاز به اتوماسیون بسیاری از عملیات راه اندازی دستی دارد پارامترهای مختلفبر روی انواع ماشین آلات و ماشین آلات بسته بندی. اغلب اپراتور نیاز به تغییر پارامترهای هندسی یک محصول تولیدی یا سایر کارهای مشابه دارد. در این مورد، درایوهای موقعیت یابی SICK-Stegmann دستگاه ارزان قیمت ایده آل برای این نوع عملیات هستند.

HIPERDRIVE® - درایوهای موقعیت یابی نتیجه ادغام یک موتور DC بدون جاروبک، گیربکس، رمزگذار چند دور مطلق، الکترونیک قدرت و کنترل در یک دستگاه است. در میان چیزهای دیگر، درایوها دارای رابط شبکه Profibus یا DeviceNet هستند. این دستگاه با هدف انجام وظایف موقعیت یابی نقطه به نقطه طراحی شده است و یک دستگاه جعبه سیاه است که کار با آن آسان است.

در حال حاضر از درایوهای سروو برای چنین کارهایی استفاده می شود. اما استفاده از چنین سیستم هایی دارای معایبی است. اولاً این کار توجیه اقتصادی ندارد. سیستم های مبتنی بر سرو معمولا به یک اینورتر، یک ترمز و یک رمزگذار مطلق نیز نیاز دارند.

مزایای اصلی این درایوها:

- دستگاه بسیار یکپارچه

کاهش اندازه درایو

مونتاژ و راه اندازی آسان

ما مبدل های فرکانس را تولید و می فروشیم:
قیمت مبدل فرکانس (01/21/16):
درایورهای فرکانس یک فاز در سه:
قیمت مدل پاور
CFM110 0.25 کیلو وات 2300 UAH
CFM110 0.37 کیلو وات 2400 UAH
CFM110 0.55kW 2500 UAH
CFM210 1.0 کیلو وات 3200 UAH
CFM210 1.5 کیلو وات 3400 UAH
CFM210 2.2 کیلو وات 4000 UAH
CFM210 3.3 کیلو وات 4300 UAH
AFM210 7.5 kW 9900 UAH (تنها مولد فرکانس موجود در بازار 220 v 380 با توان 7.5 کیلو وات)

ژنراتور فرکانس 380 ولت سه فاز در سه:
CFM310 4.0 kW 6800 UAH
CFM310 5.5 کیلو وات 7500 UAH
CFM310 7.5 کیلو وات 8500 UAH
تماس جهت سفارش مبدل فرکانس:
+38 050 4571330
سایت chastotnik@

یک درایو الکتریکی مدرن با کنترل فرکانس از یک موتور الکتریکی ناهمزمان یا سنکرون و یک مبدل فرکانس تشکیل شده است (شکل 1 را ببینید).

یک موتور الکتریکی انرژی الکتریکی را به

انرژی مکانیکی و بدنه اجرایی سازوکار فناورانه را به حرکت در می آورد.

مبدل فرکانس موتور الکتریکی را کنترل می کند و یک دستگاه استاتیک الکترونیکی است. در خروجی مبدل تشکیل می شود ولتاژ الکتریکیبا دامنه و فرکانس متغیر

نام "درایو الکتریکی فرکانس متغیر" به این دلیل است که سرعت چرخش موتور با تغییر فرکانس ولتاژ تغذیه تامین شده به موتور از مبدل فرکانس کنترل می شود.

در طول 10-15 سال گذشته، جهان شاهد معرفی گسترده و موفقیت آمیز درایوهای الکتریکی با فرکانس متغیر برای حل مشکلات مختلف فناوری در بسیاری از بخش های اقتصاد بوده است. این در درجه اول با توسعه و ایجاد مبدل های فرکانس بر اساس یک پایه عنصر اساسی جدید، عمدتا بر اساس ترانزیستورهای دوقطبی با یک گیت عایق IGBT توضیح داده می شود.

این مقاله به طور مختصر انواع مبدل های فرکانس شناخته شده امروزه را که در درایوهای الکتریکی با فرکانس متغیر استفاده می شود، روش های کنترلی اجرا شده در آنها، ویژگی ها و ویژگی های آنها توضیح می دهد.

در بحث های بعدی، ما در مورد یک درایو الکتریکی سه فاز با کنترل فرکانس صحبت خواهیم کرد، زیرا بیشترین کاربرد صنعتی را دارد.

درباره روش های مدیریت

در موتور الکتریکی سنکرون، سرعت روتور برابر است

در حالت پایدار برابر با فرکانس چرخش میدان مغناطیسی استاتور است.

در موتور الکتریکی ناهمزمان، سرعت روتور برابر است

در حالت پایدار با مقدار لغزش با سرعت چرخش متفاوت است.

فرکانس چرخش میدان مغناطیسی به فرکانس ولتاژ تغذیه بستگی دارد.

هنگامی که سیم پیچ استاتور یک موتور الکتریکی با ولتاژ سه فاز در فرکانس تامین می شود، یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می شود. سرعت چرخش این میدان با فرمول معروف تعیین می شود

تعداد جفت قطب استاتور کجاست.

انتقال از سرعت چرخش میدان، اندازه گیری شده بر حسب رادیان، به فرکانس چرخش، بیان شده برحسب دور بر دقیقه، با استفاده از فرمول زیر انجام می شود.

که در آن 60 ضریب تبدیل ابعاد است.

با جایگزینی سرعت چرخش میدان به این معادله، آن را به دست می آوریم

بنابراین، سرعت روتور موتورهای سنکرون و ناهمزمان به فرکانس ولتاژ تغذیه بستگی دارد.

روش تنظیم فرکانس مبتنی بر این وابستگی است.

با تغییر فرکانس در ورودی موتور با استفاده از مبدل، سرعت روتور را تنظیم می کنیم.

رایج ترین درایو فرکانس متغیر مبتنی بر موتورهای ناهمزمان قفس سنجابی از کنترل فرکانس اسکالر و برداری استفاده می کند.

با کنترل اسکالر، دامنه و فرکانس ولتاژ اعمال شده به موتور طبق قانون خاصی تغییر می کند. تغییر در فرکانس ولتاژ منبع تغذیه منجر به انحراف از مقادیر محاسبه شده حداکثر و گشتاور راه اندازی موتور، راندمان و ضریب قدرت می شود. بنابراین، برای حفظ مشخصات عملکرد موتور مورد نیاز، لازم است به طور همزمان دامنه ولتاژ را با تغییر فرکانس تغییر دهید.

در مبدل های فرکانس موجود، با کنترل اسکالر، نسبت حداکثر گشتاور موتور به گشتاور مقاومت روی شفت اغلب ثابت نگه داشته می شود. یعنی وقتی فرکانس تغییر می کند، دامنه ولتاژ به گونه ای تغییر می کند که نسبت حداکثر گشتاور موتور به گشتاور بار فعلی بدون تغییر باقی می ماند. این نسبت ظرفیت اضافه بار موتور نامیده می شود.

در ظرفیت اضافه بار ثابت، ضریب توان نامی و راندمان موتور در کل محدوده کنترل سرعت چرخش عملاً تغییر نمی کند.

حداکثر گشتاور تولید شده توسط موتور با رابطه زیر تعیین می شود

جایی که یک ضریب ثابت است

بنابراین، وابستگی ولتاژ تغذیه به فرکانس با ماهیت بار روی شفت موتور الکتریکی تعیین می شود.

برای یک گشتاور بار ثابت، نسبت U/f = const حفظ می‌شود و در واقع، حداکثر گشتاور موتور ثابت می‌ماند. ماهیت وابستگی ولتاژ تغذیه به فرکانس برای مورد با گشتاور بار ثابت در شکل نشان داده شده است. 2. زاویه شیب خط مستقیم روی نمودار به مقادیر لحظه مقاومت و حداکثر گشتاور موتور بستگی دارد.

در همان زمان، در فرکانس های پایین، با شروع از یک مقدار فرکانس مشخص، حداکثر گشتاور موتور شروع به کاهش می کند. برای جبران این امر و افزایش گشتاور راه اندازی، از افزایش سطح ولتاژ تغذیه استفاده می شود.

در مورد بار فن، وابستگی U/f2 = const تحقق می یابد. ماهیت وابستگی ولتاژ تغذیه به فرکانس برای این مورد در شکل 3 نشان داده شده است. هنگام تنظیم در محدوده فرکانس پایین، حداکثر گشتاور نیز کاهش می یابد، اما برای این نوع بار این مهم نیست.

با استفاده از وابستگی حداکثر گشتاور به ولتاژ و فرکانس، می توانید U در مقابل f را برای هر نوع بار ترسیم کنید.

مزیت مهم روش اسکالر، توانایی کنترل همزمان گروهی از موتورهای الکتریکی است.

کنترل اسکالر برای اکثر کاربردهای عملی درایوهای فرکانس متغیر با محدوده کنترل سرعت موتور تا 1:40 کافی است.

کنترل برداری به شما امکان می دهد تا محدوده کنترل، دقت کنترل و سرعت درایو الکتریکی را به میزان قابل توجهی افزایش دهید. این روش کنترل مستقیم گشتاور موتور را فراهم می کند.

گشتاور توسط جریان استاتور تعیین می شود که یک میدان مغناطیسی هیجان انگیز ایجاد می کند. با کنترل مستقیم گشتاور

علاوه بر دامنه و فاز جریان استاتور، یعنی بردار جریان، باید تغییر کرد. اصطلاح "کنترل برداری" از اینجا می آید.

برای کنترل بردار جریان، و در نتیجه، موقعیت شار مغناطیسی استاتور نسبت به روتور دوار، لازم است که موقعیت دقیق روتور را در هر زمان بدانیم. مشکل یا با استفاده از سنسور موقعیت روتور خارجی یا با تعیین موقعیت روتور با محاسبه سایر پارامترهای موتور حل می شود. جریان و ولتاژ سیم پیچ های استاتور به عنوان این پارامترها استفاده می شود.

یک درایو فرکانس متغیر با کنترل برداری بدون سنسور بازخورد سرعت ارزان‌تر است، اما کنترل برداری به حجم و حجم زیادی نیاز دارد. سرعت بالامحاسبات از مبدل فرکانس

علاوه بر این، برای کنترل مستقیم گشتاور در سرعت‌های چرخش کم و نزدیک به صفر، عملکرد یک درایو الکتریکی کنترل‌شده با فرکانس بدون بازخورد سرعت غیرممکن است.

کنترل برداری با سنسور بازخورد سرعت محدوده کنترلی تا 1:1000 و بالاتر را فراهم می کند، دقت کنترل سرعت صدم درصد، دقت گشتاور چند درصد است.

یک درایو سرعت متغیر همزمان از همان روش‌های کنترلی درایو ناهمزمان استفاده می‌کند.

با این حال، در شکل خالص خود، کنترل فرکانس سرعت چرخش موتورهای سنکرون تنها در توان های کم، زمانی که گشتاور بار کوچک است و اینرسی مکانیزم محرک کم است، استفاده می شود. در قدرت های بالا، فقط یک درایو با بار فن کاملاً این شرایط را برآورده می کند. در مواردی که انواع بار دیگر وجود دارد، موتور ممکن است از سنکرونیسم خارج شود.

برای درایوهای الکتریکی سنکرون با قدرت بالا، از این روش استفاده می شود کنترل فرکانسبا خود همگام سازی که از همگام شدن موتور جلوگیری می کند. ویژگی روش این است که مبدل فرکانس مطابق با موقعیت روتور موتور کنترل می شود.

مبدل فرکانس وسیله ای است که برای تبدیل جریان (ولتاژ) متناوب یک فرکانس به جریان متناوب (ولتاژ) فرکانس دیگر طراحی شده است.

فرکانس خروجی در مبدل های مدرن می تواند در محدوده وسیعی متفاوت باشد و هم بالاتر و هم کمتر از فرکانس شبکه تامین باشد.

مدار هر مبدل فرکانس از قسمت های قدرت و کنترل تشکیل شده است. قسمت برق مبدل ها معمولاً از تریستورها یا ترانزیستورهایی ساخته می شود که در حالت سوئیچ الکترونیکی کار می کنند. قسمت کنترل بر روی ریزپردازنده های دیجیتال اجرا می شود و کنترل توان را فراهم می کند
کلیدهای الکترونیکی و همچنین راه حل مقدار زیادوظایف کمکی (نظارت، تشخیص، حفاظت).

مبدل های فرکانس،

مورد استفاده در تنظیم شده است

درایوهای الکتریکی بسته به ساختار و اصل عملکرد درایو قدرت به دو دسته تقسیم می شوند:

1. مبدل های فرکانس با پیوند DC میانی به وضوح تعریف شده.

2. مبدل های فرکانس با کوپلینگ مستقیم (بدون لینک DC میانی).

هر یک از کلاس های موجود مبدل دارای مزایا و معایب خاص خود است که منطقه کاربرد منطقی هر یک از آنها را تعیین می کند.

از لحاظ تاریخی، مبدل های جفت مستقیم اولین کسانی بودند که ظاهر شدند.

(شکل 4.)، که در آن قسمت قدرت یکسوساز کنترل شده است و از تریستورهای غیرقابل قفل ساخته شده است. سیستم کنترل به طور متناوب گروه های تریستور را باز می کند و سیم پیچ های استاتور موتور را به شبکه منبع تغذیه متصل می کند.

بنابراین، ولتاژ خروجی مبدل از بخش های "قطع" سینوسی های ولتاژ ورودی تشکیل می شود. در شکل 5. نمونه ای از تولید ولتاژ خروجی برای یکی از فازهای بار را نشان می دهد. در ورودی مبدل یک ولتاژ سینوسی سه فاز ia, iv, is وجود دارد. ولتاژ خروجی iv1x دارای شکل غیر سینوسی "دندان اره ای" است که می تواند به طور مشروط با یک سینوسی (خط ضخیم) تقریب یابد. شکل نشان می دهد که فرکانس ولتاژ خروجی نمی تواند برابر یا بیشتر از فرکانس شبکه تغذیه باشد. از 0 تا 30 هرتز متغیر است. در نتیجه، محدوده کنترل دور موتور کوچک است (بیش از 1: 10). این محدودیت اجازه استفاده از چنین مبدل هایی را در درایوهای کنترل فرکانس مدرن با طیف وسیعی از کنترل پارامترهای تکنولوژیکی نمی دهد.

استفاده از تریستورهای غیر قابل تعویض نیاز به سیستم های کنترل نسبتا پیچیده ای دارد که هزینه مبدل را افزایش می دهد.

سینوسی "برش" در خروجی مبدل منبعی از هارمونیک های بالاتر است که باعث تلفات اضافی در موتور الکتریکی، گرم شدن بیش از حد ماشین الکتریکی، کاهش گشتاور و تداخل بسیار قوی در شبکه تامین می شود. استفاده از دستگاه های جبران کننده منجر به افزایش هزینه، وزن، ابعاد و کاهش راندمان می شود. سیستم ها به عنوان یک کل

در کنار معایب ذکر شده مبدل های کوپلینگ مستقیم، آنها دارای مزایای خاصی هستند. این شامل:

تقریباً بالاترین راندمان نسبت به سایر مبدل ها (98.5٪ و بالاتر)،

توانایی کار با ولتاژها و جریان های بالا که امکان استفاده از آنها را در درایوهای ولتاژ بالا قوی می دهد.

نسبتا ارزان است، با وجود افزایش هزینه مطلق به دلیل مدارهای کنترل و تجهیزات اضافی.

مدارهای مبدل مشابه در درایوهای قدیمی استفاده می شود و طرح های جدید عملاً توسعه نیافته اند.

به طور گسترده در درایوهای کنترل فرکانس مدرن استفاده می شود مبدل هایی با پیوند DC به وضوح تعریف شده (شکل 6.).

مبدل های این کلاس از تبدیل مضاعف استفاده می کنند انرژی الکتریکی: یک ولتاژ سینوسی ورودی با دامنه و فرکانس ثابت در یک یکسو کننده (V) یکسو می شود، توسط یک فیلتر (F) فیلتر می شود، صاف می شود و سپس دوباره توسط یک اینورتر (I) به یک ولتاژ متناوب با فرکانس و دامنه متغیر تبدیل می شود. تبدیل انرژی مضاعف منجر به کاهش راندمان می شود. و برخی از بدتر شدن شاخص های وزن و اندازه در رابطه با مبدل های با جفت مستقیم.

برای تولید ولتاژ متناوب سینوسی، از اینورترهای ولتاژ مستقل و اینورترهای جریان خودکار استفاده می شود.

تریستورهای قفل شونده GTO و اصلاحات بهبود یافته آنها GCT، IGCT، SGCT و ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق IGBT به عنوان سوئیچ های الکترونیکی در اینورترها استفاده می شوند.

مزیت اصلی مبدل های فرکانس تریستور، مانند مدارهای جفت مستقیم، توانایی کار با جریان ها و ولتاژهای بالا، در عین تحمل بار مداوم و اثرات پالس است.

آنها در مقایسه با مبدل های مبتنی بر ترانزیستور IGBT (95 - 98٪) راندمان بالاتری دارند (تا 98٪).

مبدل‌های فرکانس مبتنی بر تریستور در حال حاضر در درایوهای ولتاژ بالا در محدوده توان از صدها کیلووات تا ده‌ها مگاوات با ولتاژ خروجی 3 تا 10 کیلو ولت و بالاتر موقعیت غالب را اشغال می‌کنند. با این حال، قیمت آنها به ازای هر کیلووات توان خروجی بالاترین در کلاس مبدل های ولتاژ بالا است.

تا همین اواخر، مبدل های فرکانس GTO سهم عمده ای را در صنعت درایو فرکانس متغیر ولتاژ پایین به خود اختصاص می دادند. اما با ظهور ترانزیستورهای IGBT، یک "انتخاب طبیعی" رخ داد و امروزه مبدل های مبتنی بر آنها به طور کلی رهبران شناخته شده در زمینه درایوهای فرکانس متغیر ولتاژ پایین هستند.

تریستور یک دستگاه نیمه کنترل است: برای روشن کردن آن کافی است یک پالس کوتاه به ترمینال کنترل اعمال کنید، اما برای خاموش کردن آن باید یا ولتاژ معکوس به آن اعمال کنید یا جریان سوئیچینگ را به صفر برسانید. برای
این نیاز به یک سیستم کنترل پیچیده و دست و پا گیر در مبدل فرکانس تریستور دارد.

ترانزیستورهای دوقطبی گیت عایق IGBT با قابلیت کنترل کامل، سیستم کنترل ساده و کم انرژی و بالاترین فرکانس کاری از تریستورها متمایز می شوند.

در نتیجه، مبدل های فرکانس IGBT امکان گسترش دامنه کنترل سرعت چرخش موتور و افزایش سرعت درایو را به طور کلی فراهم می کند.

برای یک درایو الکتریکی ناهمزمان با کنترل برداری، مبدل‌های IGBT اجازه کار با سرعت‌های پایین را بدون حسگر بازخورد می‌دهند.

استفاده از IGBT با فرکانس سوئیچینگ بالاتر در ارتباط با سیستم کنترل ریزپردازنده در مبدل های فرکانس، سطح هارمونیک های بالاتر مشخصه مبدل های تریستور را کاهش می دهد. در نتیجه تلفات اضافی کمتری در سیم‌پیچ‌ها و مدار مغناطیسی موتور الکتریکی، کاهش گرمایش ماشین الکتریکی، کاهش ضربان‌های گشتاور و حذف به اصطلاح "راه رفتن" روتور در محدوده فرکانس پایین وجود دارد. . تلفات در ترانسفورماتورها و بانک های خازن کاهش می یابد، عمر مفید و عایق سیم آنها افزایش می یابد، تعداد آلارم های کاذب دستگاه های حفاظتی و خطاهای دستگاه های اندازه گیری القایی کاهش می یابد.

مبدل های مبتنی بر ترانزیستورهای IGBT، در مقایسه با مبدل های تریستور با توان خروجی یکسان، با ابعاد کوچکتر، وزن، افزایش قابلیت اطمینان به دلیل طراحی ماژولار سوئیچ های الکترونیکی، حذف حرارت بهتر از سطح ماژول و تعداد ساختاری کمتر متمایز می شوند. عناصر.

آنها محافظت کامل تری را در برابر نوسانات جریان و اضافه ولتاژ فراهم می کنند که به طور قابل توجهی احتمال خرابی و آسیب به درایو الکتریکی را کاهش می دهد.

در حال حاضر مبدل های ولتاژ پایین IGBT به دلیل پیچیدگی نسبی تولید ماژول های ترانزیستور، قیمت بالاتری در هر واحد توان خروجی دارند. با این حال، از نظر نسبت قیمت به کیفیت، بر اساس مزایای ذکر شده، آنها به وضوح از مبدل های تریستور بهتر عمل می کنند، علاوه بر این، در سال های اخیر کاهش مداوم قیمت ها برای ماژول های IGBT وجود داشته است.

مانع اصلی استفاده از آنها در درایوهای ولتاژ بالا با تبدیل فرکانس مستقیم و در توان های بالای 1 تا 2 مگاوات در حال حاضر محدودیت های تکنولوژیکی است. افزایش ولتاژ سوئیچینگ و جریان عملیاتی منجر به افزایش اندازه ماژول ترانزیستور می شود و همچنین نیاز به حذف گرمای کارآمدتر از کریستال سیلیکون دارد.

فناوری‌های جدید ترانزیستور دوقطبی با هدف غلبه بر این محدودیت‌ها هستند و چشم‌انداز کاربردهای IGBT در درایوهای ولتاژ بالا نیز بسیار بالاست. در حال حاضر ترانزیستورهای IGBT در مبدل های ولتاژ بالا به صورت چند سری متصل استفاده می شوند

ساختار و اصل عملکرد مبدل فرکانس ولتاژ پایین بر اساس ترانزیستورهای GBT

مدار معمولی مبدل فرکانس ولتاژ پایین در شکل نشان داده شده است. 7. قسمت پایین شکل نمودارهای ولتاژ و جریان خروجی هر عنصر مبدل را نشان می دهد.

ولتاژ متناوب شبکه تغذیه (IV) با دامنه و فرکانس ثابت (UEx = const، f^ = const) به یکسوساز کنترل شده یا کنترل نشده (1) عرضه می شود.

برای صاف کردن موج های ولتاژ یکسو شده (و اصلاح شده)، از فیلتر (2) استفاده می شود. یکسو کننده و فیلتر خازنی (2) پیوند DC را تشکیل می دهند.

از خروجی فیلتر فشار ثابت ud به ورودی یک اینورتر پالس مستقل (3) عرضه می شود.

اینورتر مستقل مبدل های ولتاژ پایین مدرن، همانطور که اشاره شد، مبتنی بر ترانزیستورهای دوقطبی قدرت با یک گیت عایق IGBT است. شکل مورد بحث یک مدار مبدل فرکانس را با یک اینورتر ولتاژ مستقل به عنوان پرکاربردترین مدار نشان می دهد.

ZVE MO PS xr<)A\U IQTOTOKAj

اینورتر ولتاژ مستقیم ud را به ولتاژ پالس سه فاز (یا تک فاز) و دامنه و فرکانس متغیر تبدیل می کند. بر اساس سیگنال های سیستم کنترل، هر سیم پیچ موتور الکتریکی از طریق ترانزیستورهای قدرت اینورتر مربوطه به قطب های مثبت و منفی پیوند DC متصل می شود.

مدت زمان اتصال هر سیم پیچ در دوره تکرار پالس بر اساس یک قانون سینوسی مدوله می شود. بیشترین عرض پالس در وسط نیم چرخه ارائه می شود و به سمت ابتدا و انتهای نیم چرخه کاهش می یابد. بنابراین، سیستم کنترل مدولاسیون عرض پالس (PWM) ولتاژ اعمال شده به سیم پیچ موتور را فراهم می کند. دامنه و فرکانس ولتاژ توسط پارامترهای تابع سینوسی تعدیل کننده تعیین می شود.

در فرکانس‌های حامل PWM بالا (2 ... 15 کیلوهرتز)، سیم‌پیچ‌های موتور به دلیل اندوکتانس بالا به عنوان فیلتر عمل می‌کنند. بنابراین جریان های تقریباً سینوسی در آنها جریان دارد.

در مدارهای مبدل با یکسو کننده کنترل شده (1)، با تنظیم مقدار ولتاژ ثابت ud می توان به تغییر در دامنه ولتاژ uH دست یافت و با تنظیم حالت عملکرد اینورتر، تغییر در فرکانس حاصل می شود.

در صورت لزوم، یک فیلتر (4) در خروجی اینورتر مستقل نصب می شود تا امواج جریان را صاف کند. (در مدارهای مبدل IGBT به دلیل پایین بودن هارمونیک های بالاتر در ولتاژ خروجی عملا نیازی به فیلتر نیست.)

بنابراین، در خروجی مبدل فرکانس، یک ولتاژ متناوب سه فاز (یا تک فاز) با فرکانس و دامنه متغیر (iout = var، ^out = var) تشکیل می شود.

در سال‌های اخیر، بسیاری از شرکت‌ها با توجه به نیاز بازار، توجه زیادی به توسعه و ایجاد مبدل‌های فرکانس ولتاژ بالا داشته‌اند. ولتاژ خروجی مورد نیاز مبدل فرکانس برای درایو برق فشار قوی به 10 کیلو ولت و بالاتر با توان تا چند ده مگاوات می رسد.

برای چنین ولتاژها و توانهایی، تبدیل فرکانس مستقیم از کلیدهای الکترونیکی قدرت تریستور بسیار گران قیمت با مدارهای کنترل پیچیده استفاده می کند. مبدل یا از طریق یک راکتور محدود کننده جریان ورودی یا از طریق یک ترانسفورماتور منطبق به شبکه متصل می شود.

حداکثر ولتاژ و جریان یک کلید الکترونیکی محدود است، بنابراین از راه حل های مدار ویژه برای افزایش ولتاژ خروجی مبدل استفاده می شود. علاوه بر این، این امکان کاهش هزینه کلی مبدل های فرکانس ولتاژ بالا را از طریق استفاده از کلیدهای الکترونیکی ولتاژ پایین فراهم می کند.

راه حل های مدار زیر در مبدل های فرکانس از تولید کنندگان مختلف استفاده می شود.

در مدار مبدل (شکل 8.)، تبدیل ولتاژ دوگانه با استفاده از ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا گام به گام (T1) و افزایش (T2) انجام می شود.

تبدیل مضاعف به شما امکان می دهد از شکل 9 برای تنظیم فرکانس نسبتاً ارزان استفاده کنید

مبدل فرکانس ولتاژ پایین که ساختار آن در شکل نشان داده شده است. 7.

مبدل ها با هزینه نسبی کم و سهولت اجرای عملی متمایز می شوند. در نتیجه، آنها اغلب برای کنترل موتورهای الکتریکی با ولتاژ بالا در محدوده توان 1 تا 1.5 مگاوات استفاده می شوند. با قدرت بیشتر درایو الکتریکی، ترانسفورماتور T2 اعوجاج های قابل توجهی را در فرآیند کنترل موتور الکتریکی ایجاد می کند. معایب اصلی مبدل های دو ترانسفورماتور ویژگی های وزن و اندازه بالا، راندمان پایین تر در مقایسه با سایر طرح ها (93 - 96٪) و قابلیت اطمینان است.

مبدل های ساخته شده بر اساس این طرح دارای محدوده محدودی از کنترل سرعت موتور هم بالاتر و هم زیر فرکانس نامی هستند.

با کاهش فرکانس در خروجی مبدل، اشباع هسته افزایش می یابد و حالت کار طراحی ترانسفورماتور خروجی T2 مختل می شود. بنابراین، همانطور که تمرین نشان می دهد، محدوده تنظیم به Pnom>P>0.5Pnom محدود می شود. برای گسترش دامنه کنترل، ترانسفورماتورهایی با سطح مقطع هسته مغناطیسی افزایش یافته استفاده می شود، اما این باعث افزایش هزینه، وزن و ابعاد می شود.

با افزایش فرکانس خروجی، تلفات در هسته ترانسفورماتور T2 به دلیل برگشت مغناطیسی و جریان های گردابی افزایش می یابد.

در درایوهای با توان بیش از 1 مگاوات و ولتاژ ولتاژ پایین 0.4 - 0.6 کیلو ولت، سطح مقطع کابل بین مبدل فرکانس و سیم پیچ فشار ضعیف ترانسفورماتورها باید برای جریان های تا کیلو آمپر طراحی شود که وزن مبدل را افزایش می دهد.

برای افزایش ولتاژ کاری مبدل فرکانس، سوئیچ های الکترونیکی به صورت سری متصل می شوند (شکل 9. را ببینید).

تعداد عناصر در هر بازو با توجه به ولتاژ کار و نوع عنصر تعیین می شود.

مشکل اصلی این طرح هماهنگی دقیق عملکرد کلیدهای الکترونیکی است.

عناصر نیمه هادی که حتی در یک دسته تولید می شوند، پارامترهای پراکنده ای دارند، بنابراین وظیفه هماهنگی عملکرد آنها در طول زمان بسیار حاد است. اگر یکی از المنت ها دیر باز شود یا قبل از بقیه بسته شود، ولتاژ بازوی کامل به آن اعمال می شود و از کار می افتد.

برای کاهش سطح هارمونیک های بالاتر و بهبود سازگاری الکترومغناطیسی از مدارهای مبدل چند پالس استفاده می شود. هماهنگی مبدل با شبکه تامین با استفاده از ترانسفورماتورهای تطبیق چند سیم پیچ T ​​انجام می شود.

در شکل 9. یک مدار 6 پالسی با یک ترانسفورماتور تطبیق دو سیم پیچ را نشان می دهد. در عمل، 12، 18، 24 طرح پالس وجود دارد

مبدل ها تعداد سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتورها در این مدارها به ترتیب 2، 3، 4 می باشد.

این مدار برای مبدل های ولتاژ بالا و توان بالا رایج است. مبدل ها دارای برخی از بهترین شاخص های وزن و اندازه خاص هستند، محدوده تغییرات فرکانس خروجی از 0 تا 250-300 هرتز است، راندمان مبدل ها به 97.5٪ می رسد.

3. مدار مبدل با ترانسفورماتور چند سیم پیچ

مدار قدرت مبدل (شکل 10.) از یک ترانسفورماتور چند سیم پیچ و سلول های اینورتر الکترونیکی تشکیل شده است. تعداد سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتورها در مدارهای شناخته شده به 18 می رسد. سیم پیچ های ثانویه به طور الکتریکی نسبت به یکدیگر جابجا می شوند.

این امکان استفاده از سلول های اینورتر ولتاژ پایین را فراهم می کند. سلول طبق طرح زیر ساخته شده است: یکسو کننده سه فاز کنترل نشده، یک فیلتر خازنی، یک اینورتر تک فاز با استفاده از ترانزیستورهای IGBT.

خروجی های سلول به صورت سری به هم متصل می شوند. در مثال نشان داده شده، هر فاز قدرت موتور شامل سه سلول است.

مبدل‌ها از نظر ویژگی‌هایشان به مداری با اتصال متوالی کلیدهای الکترونیکی نزدیک‌تر هستند.

کنترل فرکانس سرعت زاویه‌ای چرخش یک درایو الکتریکی با یک موتور ناهمزمان در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا امکان تغییر هموار سرعت روتور را در یک محدوده وسیع، هم بالاتر و هم پایین‌تر از مقادیر اسمی فراهم می‌کند.

مبدل‌های فرکانس دستگاه‌های مدرن و با تکنولوژی بالا با محدوده کنترل بزرگ و طیف وسیعی از عملکردها برای کنترل موتورهای ناهمزمان هستند. بالاترین کیفیت و قابلیت اطمینان استفاده از آنها را در صنایع مختلف برای کنترل درایو پمپ ها، فن ها، نوار نقاله ها و غیره ممکن می سازد.

مبدل های فرکانس با توجه به ولتاژ تغذیه به تک فاز و سه فاز و با توجه به طراحی آنها به ماشین های الکتریکی دوار و استاتیک تقسیم می شوند. در مبدل های ماشین های الکتریکی فرکانس متغیر از طریق استفاده از ماشین های الکتریکی معمولی یا خاص به دست می آید. تغییر فرکانس جریان تغذیه با استفاده از عناصر الکتریکی که حرکت نمی کنند به دست می آید.

مبدل های فرکانس برای شبکه های تک فاز امکان ارائه محرک الکتریکی برای تجهیزات تولیدی تا توان 7.5 کیلو وات را فراهم می کند. یکی از ویژگی های طراحی مبدل های تک فاز مدرن این است که یک فاز با ولتاژ 220 ولت در ورودی و سه فاز با مقدار ولتاژ یکسان در خروجی وجود دارد که امکان اتصال الکتروموتورهای سه فاز را بدون نیاز به دستگاه فراهم می کند. استفاده از خازن

مبدل های فرکانس تغذیه شده توسط شبکه سه فاز 380 ولت در محدوده توان 0.75 تا 630 کیلو وات تولید می شوند. بسته به سطح قدرت، دستگاه ها در کیس های ترکیبی پلیمری و فلزی ساخته می شوند.

محبوب ترین استراتژی مدیریت موتورهای الکتریکی ناهمزمانکنترل برداری است. امروزه اکثر مبدل های فرکانس کنترل برداری یا حتی کنترل برداری بدون حسگر را اجرا می کنند (این روند در مبدل های فرکانس، که در ابتدا کنترل اسکالر را اجرا می کنند و ترمینال برای اتصال سنسور سرعت ندارند).

مبدل های فرکانس بر اساس نوع بار در خروجی، بر اساس نوع اجرا تقسیم می شوند:

برای درایوهای پمپ و فن؛

برای درایو الکتریکی صنعتی عمومی؛

به عنوان بخشی از موتورهای الکتریکی که با اضافه بار کار می کنند استفاده می شود.

مبدل های فرکانس مدرن دارای مجموعه متنوعی از ویژگی های کاربردی هستند، به عنوان مثال، آنها دارای کنترل دستی و خودکار سرعت و جهت چرخش موتور و همچنین بر روی صفحه کنترل هستند. مجهز به قابلیت تنظیم محدوده فرکانس خروجی از 0 تا 800 هرتز.

مبدل ها می توانند به طور خودکار یک موتور ناهمزمان را با استفاده از سیگنال های حسگرهای محیطی کنترل کنند و درایو الکتریکی را طبق یک الگوریتم زمان بندی مشخص فعال کنند. پشتیبانی از توابع برای بازیابی خودکار حالت کار در طول یک قطع برق کوتاه مدت. کنترل را انجام دهید فرآیندهای انتقالاز یک کنترل از راه دور و محافظت از موتورهای الکتریکی از اضافه بار.

رابطه بین سرعت زاویه ای چرخش و فرکانس جریان تغذیه از معادله به دست می آید

ω o = 2πf 1 / p

با ولتاژ ثابت منبع تغذیه U1 و تغییر در فرکانس، شار مغناطیسی تغییر می کند موتور آسنکرون. علاوه بر این، برای بهترین استفادهسیستم مغناطیسی، هنگامی که فرکانس تغذیه کاهش می یابد، لازم است که ولتاژ را به طور متناسب کاهش دهید، در غیر این صورت جریان مغناطیسی و تلفات در فولاد به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

به طور مشابه، هنگامی که فرکانس تغذیه افزایش می یابد، ولتاژ باید به طور متناسب افزایش یابد تا شار مغناطیسی ثابت بماند، زیرا در غیر این صورت (در یک گشتاور ثابت روی شفت) این امر منجر به افزایش جریان روتور و بارگذاری بیش از حد سیم پیچ های آن با جریان می شود. ، و کاهش در حداکثر گشتاور.

قانون منطقی تنظیم ولتاژ به ماهیت لحظه مقاومت بستگی دارد.

در یک گشتاور بار ثابت ثابت (Mc = const)، ولتاژ باید متناسب با فرکانس آن U1/f1 = const تنظیم شود. برای بار فن، نسبت به شکل U1/f 2 1 = const است.

در گشتاور بار متناسب با سرعت U1/ √ f1= ثابت

شکل های زیر یک نمودار اتصال ساده و مشخصات مکانیکی یک موتور ناهمزمان با کنترل فرکانس سرعت زاویه ای را نشان می دهد.

موتور آسنکرون از موتور اصلی به تقریباً صفر پایین می آید.

هنگامی که فرکانس شبکه تغذیه تغییر می کند، حد بالایی سرعت چرخش یک موتور ناهمزمان به خواص مکانیکی آن بستگی دارد، به خصوص که در فرکانس های بالاتر از فرکانس نامی، موتور ناهمزمان با عملکرد انرژی بهتری نسبت به فرکانس های پایین تر کار می کند. بنابراین، در صورت استفاده از جعبه دنده در سیستم محرک، این کنترل فرکانس موتور باید نه تنها به سمت پایین، بلکه به سمت بالا از نقطه اسمی، تا حداکثر سرعت چرخشی مجاز تحت شرایط استحکام مکانیکی موتور انجام شود. روتور

هنگامی که سرعت موتور بالاتر از مقدار مشخص شده در گذرنامه آن افزایش می یابد، فرکانس منبع تغذیه نباید بیش از 1.5 - 2 برابر از فرکانس نامی تجاوز کند.

روش فرکانس امیدوارکننده ترین روش برای تنظیم یک موتور ناهمزمان با روتور قفس سنجابی است. تلفات برق در این روش تنظیم اندک است، زیرا با افزایش همراه نیست. مشخصات مکانیکی حاصل بسیار سفت و سخت است.