Dalam berbagai situasi mungkin perlu untuk mengubah frekuensi arus sumber menjadi tegangan frekuensi yang dapat diatur. Ini diperlukan, misalnya, saat mengoperasikan motor asinkron untuk mengubah kecepatan putarannya. Artikel ini akan membahas tujuan dan prinsip konverter frekuensi.
Isi
Apa itu konverter frekuensi
Konverter frekuensi (FC) - adalah perangkat listrik yang mengubah dan dengan lancar mengatur arus bolak-balik fase tunggal atau tiga fase dengan frekuensi 50 Hz dalam jenis arus yang serupa dengan frekuensi 1 hingga 800 Hz. Perangkat semacam itu banyak digunakan untuk mengontrol pengoperasian berbagai mesin listrik tipe asinkron, misalnya, untuk mengubah kecepatannya. Ada juga perangkat untuk digunakan dalam jaringan tegangan tinggi industri.
Konverter sederhana mengatur frekuensi dan tegangan sesuai dengan karakteristik V/f, perangkat kompleks menggunakan kontrol vektor.
Konverter frekuensi adalah perangkat yang kompleks secara teknis dan tidak hanya terdiri dari konverter frekuensi, tetapi juga memiliki perlindungan arus lebih, tegangan lebih, dan hubung singkat.Peralatan tersebut mungkin juga memiliki choke untuk meningkatkan bentuk sinyal dan filter untuk mengurangi berbagai interferensi elektromagnetik. Perbedaan dibuat antara konverter elektronik serta perangkat elektromekanis.
Prinsip pengoperasian konverter frekuensi
Konverter elektronik terdiri dari beberapa komponen utama: penyearah, filter, mikroprosesor dan inverter.
Penyearah memiliki bundel dioda atau thyristor, yang memperbaiki arus awal pada input ke konverter. Inverter dioda dicirikan oleh tidak adanya riak, tidak mahal, tetapi perangkat yang andal. Inverter berbasis thyristor memungkinkan arus mengalir di kedua arah dan memungkinkan energi listrik dikembalikan ke jaringan saat motor direm.
Saring digunakan dalam perangkat thyristor untuk mengurangi atau menghilangkan riak tegangan. Smoothing dilakukan dengan filter kapasitif atau induktif-kapasitif.
Mikroprosesor - adalah unit kontrol dan evaluasi inverter. Ini menerima dan memproses sinyal dari sensor, memungkinkan sinyal output dari inverter dikendalikan oleh pengontrol PID terintegrasi. Komponen ini juga merekam dan menyimpan data kejadian, mendaftarkan dan melindungi unit dari kelebihan beban, hubungan arus pendek, menganalisis mode operasi dan mematikan unit jika terjadi operasi darurat.
Inverter tegangan dan arus digunakan untuk mengontrol mesin listrik, yaitu untuk kelancaran pengaturan frekuensi arus. Perangkat semacam itu menghasilkan "sinus murni", yang memungkinkan Anda untuk menggunakannya di banyak industri.
Prinsip pengoperasian konverter frekuensi elektronik (inverter) adalah sebagai berikut:
- Arus input sinusoidal AC satu fase atau tiga fase disearahkan oleh jembatan dioda atau thyristor;
- Filter khusus (kapasitor) digunakan untuk menyaring sinyal untuk mengurangi atau menghilangkan riak tegangan;
- Tegangan diubah menjadi gelombang tiga fase dengan parameter tertentu melalui sirkuit mikro dan jembatan transistor;
- Pada output inverter, pulsa persegi panjang diubah menjadi tegangan sinusoidal dengan parameter yang ditentukan.
Jenis konverter frekuensi
Ada beberapa jenis konverter frekuensi, yang saat ini paling umum untuk produksi dan penggunaan:
Konverter mesin elektro (elektro-induksi): digunakan ketika tidak mungkin atau tidak praktis untuk menggunakan konverter frekuensi elektronik. Secara struktural, perangkat tersebut adalah motor asinkron dengan rotor belitan fase, yang beroperasi dalam mode generator-konverter.
Perangkat ini adalah konverter dengan kontrol skalar. Pada output perangkat ini, tegangan dengan amplitudo dan frekuensi tertentu dibuat untuk mempertahankan fluks magnet tertentu dalam belitan stator. Mereka digunakan ketika tidak perlu mempertahankan kecepatan rotor tergantung pada beban (pompa, kipas, dan peralatan lainnya).
Konverter elektronik: Banyak digunakan di semua kondisi operasi untuk berbagai peralatan. Perangkat tersebut adalah perangkat vektor, mereka secara otomatis menghitung interaksi medan magnet stator dan rotor dan memberikan nilai kecepatan rotor konstan terlepas dari beban.
- Cycloinverter;
- Cycloinverter;
- Inverter frekuensi DC dengan tautan perantara dc:
- Konverter frekuensi sumber arus;
- Konverter frekuensi sumber tegangan (dengan modulasi amplitudo atau lebar pulsa).
Dalam hal aplikasi, peralatan dapat berupa:
- Untuk peralatan hingga 315 kW;
- konverter vektor untuk daya hingga 500 kW;
- perangkat tahan ledakan untuk digunakan dalam kondisi ledakan dan berdebu;
- konverter frekuensi yang dipasang pada motor listrik;
Setiap jenis konverter frekuensi memiliki kelebihan dan kekurangan tertentu dan dapat diterapkan pada peralatan dan beban yang berbeda, serta kondisi kerja.
Konverter frekuensi dapat dikontrol secara manual atau eksternal.Kontrol manual dilakukan dari panel kontrol konverter frekuensi, yang dapat mengatur kecepatan atau menghentikan pengoperasian. Kontrol eksternal dilakukan melalui sistem kontrol otomatis (ACS), yang dapat mengontrol semua parameter perangkat dan memungkinkan pengalihan sirkuit atau mode operasi (melalui konverter frekuensi atau bypass). Juga, kontrol eksternal memungkinkan untuk memprogram operasi konverter tergantung pada kondisi operasi, beban, waktu, yang memungkinkan untuk bekerja dalam mode otomatis.
Untuk apa motor listrik mungkin memerlukan konverter frekuensi?
Penerapan konverter frekuensi memungkinkan untuk mengurangi biaya energi, biaya penyusutan motor dan peralatan. Dimungkinkan untuk menggunakannya untuk motor murah dengan rotor sangkar tupai, yang mengurangi biaya produksi.
Banyak motor listrik beroperasi dalam kondisi mode operasi yang sering berubah (sering dimulai dan berhenti, beban bervariasi). Konverter frekuensi memungkinkan start-up motor listrik yang mulus dan mengurangi torsi awal maksimum dan pemanasan peralatan. Ini penting, misalnya, dalam mengangkat mesin dan membantu mengurangi efek negatif dari start mendadak, serta menghilangkan ayunan beban dan sentakan saat berhenti.
Dengan bantuan FC, dimungkinkan untuk mengatur kerja kipas blower, pompa, dan memungkinkan untuk mengotomatisasi proses teknologi dengan lancar (digunakan dalam boiler, tambang, produksi minyak dan kilang, di stasiun pasokan air dan pabrik lainnya).
Penggunaan konverter frekuensi di konveyor, konveyor, elevator dapat meningkatkan masa pakai unitnya, karena mengurangi sentakan, guncangan, dan faktor negatif lainnya saat memulai dan menghentikan peralatan. Mereka dapat dengan lancar meningkatkan dan mengurangi frekuensi putaran motor, melakukan gerakan mundur, yang penting untuk sejumlah besar peralatan industri presisi tinggi.
Keuntungan dari konverter frekuensi:
- Mengurangi biaya energi: dengan mengurangi arus masuk dan menyesuaikan daya motor berdasarkan beban;
- Meningkatkan keandalan dan daya tahan peralatan: memungkinkan Anda memperpanjang masa pakai dan memperpanjang periode dari satu perawatan ke perawatan berikutnya;
- Memungkinkan pengenalan kontrol eksternal dan manajemen peralatan dari perangkat komputer jarak jauh dan kemampuan untuk menanamkan dalam sistem otomasi;
- Konverter frekuensi dapat beroperasi dengan daya beban apa pun (dari satu kilowatt hingga puluhan megawatt);
- Kehadiran komponen khusus dalam konverter frekuensi memungkinkan Anda untuk melindungi dari kelebihan beban, kehilangan fase, dan korsleting, serta memastikan pengoperasian dan penghentian peralatan yang aman jika terjadi keadaan darurat.
Tentu saja, melihat daftar keuntungan seperti itu, orang mungkin bertanya-tanya mengapa mereka tidak digunakan untuk semua motor di perusahaan? Jawabannya jelas, sayangnya, tetapi ini adalah biaya tinggi dari konverter frekuensi, pemasangan dan commissioningnya. Tidak setiap perusahaan mampu membayar biaya ini.
Artikel terkait:
