Mis on sagedusmuundur, peamised tüübid ja mis on tööpõhimõte

Erinevates olukordades võib osutuda vajalikuks lähtevoolu sageduse teisendamine reguleeritava sagedusega pingeks. See on vajalik näiteks asünkroonsete mootorite töötamisel nende pöörlemiskiiruse muutmiseks. Selles artiklis käsitletakse sagedusmuunduri eesmärki ja põhimõtet.

Mis on sagedusmuundur

Sagedusmuundur (FC) - on elektriseade, mis teisendab ja reguleerib sujuvalt ühefaasilist või kolmefaasilist vahelduvvoolu sagedusega 50 Hz sarnast tüüpi vooludes sagedusega 1 kuni 800 Hz. Selliseid seadmeid kasutatakse laialdaselt erinevate asünkroonset tüüpi elektrimasinate töö juhtimiseks, näiteks nende kiiruse muutmiseks. Samuti on tööstuslikes kõrgepingevõrkudes kasutamiseks mõeldud seadmeid.

Lihtsad muundurid reguleerivad sagedust ja pinget vastavalt V/f karakteristikule, keerulised seadmed kasutavad vektorjuhtimist.

Sagedusmuundur on tehniliselt keerukas seade ja ei koosne ainult sagedusmuundurist, vaid sellel on ka liigvoolu-, liigpinge- ja lühisekaitse.Sellistel seadmetel võib olla ka õhuklapp signaali kuju parandamiseks ja filtrid erinevate elektromagnetiliste häirete vähendamiseks. Eristatakse nii elektroonilisi muundureid kui ka elektromehaanilisi seadmeid.

Sagedusmuunduri tööpõhimõte

Elektrooniline muundur koosneb mitmest põhikomponendist: alaldist, filtrist, mikroprotsessorist ja inverterist.

Alaldi on dioodide või türistorite kimp, mis alaldavad algvoolu muunduri sisendis. Dioodinvertereid iseloomustab pulsatsiooni täielik puudumine, need on odavad, kuid töökindlad seadmed. Türistoril põhinevad inverterid võimaldavad voolul liikuda mõlemas suunas ja elektrienergia tagasivoolu võrku, kui mootor on pidurdatud.

Filter kasutatakse türistori seadmetes pinge pulsatsiooni vähendamiseks või kõrvaldamiseks. Silumine toimub mahtuvuslike või induktiiv-mahtuvuslike filtritega.

Mikroprotsessor - on inverteri juhtimis- ja hindamisseade. See võtab vastu ja töötleb andurite signaale, võimaldades inverteri väljundsignaali juhtida integreeritud PID-kontrolleriga. See komponent salvestab ja salvestab ka sündmuste andmeid, registreerib ja kaitseb seadet ülekoormuse, lühise eest, analüüsib töörežiimi ja lülitab seadme välja hädaolukorras.

Inverter pinget ja voolu kasutatakse elektrimasinate juhtimiseks, st voolu sageduse sujuvaks reguleerimiseks. Selline seade väljastab "puhta siinuse", mis võimaldab teil seda kasutada paljudes tööstusharudes.

Elektroonilise sagedusmuunduri (inverteri) tööpõhimõte on järgmine:

1. Ühefaasiline või kolmefaasiline sisend sinusoidne vahelduvvool alaldatakse dioodsilla või türistoritega;
2. Pinge pulsatsiooni vähendamiseks või kõrvaldamiseks kasutatakse signaali filtreerimiseks spetsiaalseid filtreid (kondensaatoreid);
3. Pinge muudetakse mikrolülituse ja transistori silla abil teatud parameetritega kolmefaasiliseks laineks;
4. Inverteri väljundis muundatakse ristkülikukujulised impulsid määratud parameetritega siinuspingeks.

Sagedusmuundurite tüübid

Sagedusmuundureid on mitut tüüpi, mis on praegu tootmiseks ja kasutamiseks kõige levinumad:

Elektrimasinate (elektroinduktsioon) muundurid: kasutatakse siis, kui elektrooniliste sagedusmuundurite kasutamine on võimatu või ebaotstarbekas. Struktuurselt on sellised seadmed faasimähisega rootoriga asünkroonsed mootorid, mis töötavad generaator-muunduri režiimis.

Need seadmed on skalaarkontrolliga muundurid. Selle seadme väljundis luuakse etteantud amplituudi ja sagedusega pinge, et säilitada staatori mähistes teatud magnetvoog. Neid kasutatakse siis, kui rootori kiirust ei ole vaja säilitada sõltuvalt koormusest (pumbad, ventilaatorid ja muud seadmed).

Elektroonilised muundurid: Laialdaselt kasutatav kõikides töötingimustes erinevate seadmete jaoks. Sellised seadmed on vektorseadmed, need arvutavad automaatselt staatori ja rootori magnetvälja interaktsiooni ja tagavad püsiva rootori kiiruse väärtuse sõltumata koormusest.

1. Tsükloinverterid;
2. Tsükloinverterid;
3. Alalisvoolu vahelüliga alalisvoolu sagedusmuundurid:

• Vooluallika sagedusmuundur;
• Pingeallika sagedusmuundur (amplituudi või impulsi laiuse modulatsiooniga).

Rakenduse osas võib varustus olla:

• Seadmetele kuni 315 kW;
• vektormuundurid võimsusega kuni 500 kW;
• plahvatuskindlad seadmed kasutamiseks plahvatusohtlikes ja tolmustes tingimustes;
• elektrimootoritele monteeritud sagedusmuundurid;

Igal sagedusmuunduri tüübil on teatud eelised ja puudused ning see on rakendatav erinevatele seadmetele ja koormustele, samuti töötingimustele.

Sagedusmuundurit saab juhtida käsitsi või väliselt.Manuaalne juhtimine toimub sagedusmuunduri juhtpaneelilt, millega saab reguleerida kiirust või peatada töö. Väline juhtimine toimub automaatjuhtimissüsteemide (ACS) abil, mis suudavad juhtida kõiki seadme parameetreid ja võimaldavad lülitada ahelat või töörežiimi (sagedusmuunduri või möödaviigu kaudu). Samuti võimaldab väline juhtimine programmeerida muunduri tööd sõltuvalt töötingimustest, koormusest, ajast, mis võimaldab töötada automaatrežiimis.

Milleks elektrimootor sagedusmuundurit vajada võib

Sagedusmuundurite kasutamine võimaldab vähendada energiakulusid, mootorite ja seadmete amortisatsioonikulusid. Neid on võimalik kasutada odavate oravpuurirootoriga mootorite jaoks, mis vähendab tootmiskulusid.

Paljud elektrimootorid töötavad sageli muutuvate töörežiimide tingimustes (sagedased käivitused ja seiskamised, erinevad koormused). Sagedusmuundurid võimaldavad elektrimootori sujuvat käivitamist ning vähendavad seadmete maksimaalset käivitusmomenti ja kuumutamist. See on oluline näiteks tõstemasinate puhul ja aitab vähendada järsu käivitamise negatiivseid mõjusid, samuti välistada koorma kõikumine ja tõmblused seiskamisel.

FC abil on võimalik sujuvalt reguleerida puhurventilaatorite, pumpade tööd ning võimaldab automatiseerida tehnoloogilisi protsesse (kasutatakse kateldes, kaevandustes, õlitootmises ja rafineerimistehastes, veevarustusjaamades ja muudes tehastes).

Sagedusmuundurite kasutamine konveierites, konveierites, liftides võib pikendada nende agregaatide kasutusiga, sest see vähendab tõmblusi, lööke ja muid negatiivseid tegureid seadmete käivitamisel ja seiskamisel. Need võivad sujuvalt suurendada ja vähendada mootori pöörlemissagedust, sooritada vastupidist liikumist, mis on oluline paljude ülitäpsete tööstusseadmete jaoks.

Sagedusmuundurite eelised:

1. Vähendatud energiakulud: sisselülitusvoolude vähendamine ja mootori võimsuse reguleerimine koormuse alusel;
2. Suurendage seadmete töökindlust ja vastupidavust: võimaldab pikendada kasutusiga ja pikendada perioodi ühest hooldusest järgmiseni;
3. Võimaldab juurutada seadmete välist juhtimist ja haldamist kaugarvutiseadmetest ning võimalust manustada automaatikasüsteemidesse;
4. Sagedusmuundurid võivad töötada mis tahes koormusvõimsusega (ühest kilovatist kümnete megavatideni);
5. Spetsiaalsete komponentide olemasolu sagedusmuundurites võimaldab teil kaitsta ülekoormuste, faasikadude ja lühiste eest, samuti tagada seadmete ohutu töö ja seiskamine hädaolukorras.

Muidugi võib sellist eeliste loendit vaadates küsida, miks neid ettevõtte kõigi mootorite jaoks ei kasutata? Vastus on paraku ilmne, kuid see on sagedusmuundurite, nende paigaldamise ja kasutuselevõtu kõrge hind. Mitte iga ettevõte ei saa neid kulusid endale lubada.

Seotud artiklid: