在各種情況下，可能需要將源電流的頻率轉換為頻率可調的電壓。例如，當運行異步電機以改變其轉速時，這是必需的。本文將討論變頻器的用途和原理。
什麼是變頻器
變頻器（FC）——是一種電氣設備，將頻率為50Hz的單相或三相交流電轉換為頻率為1至800Hz的類似電流，並進行平滑調節。這種裝置廣泛用於控制各種異步電機的運行，例如改變它們的速度。也有用於工業高壓網絡的設備。
簡單的轉換器根據 V/f 特性調節頻率和電壓，複雜的設備使用矢量控制。
變頻器是一種技術複雜的設備，它不僅由變頻器組成，而且還具有過流、過壓和短路保護功能。此類設備還可能具有改善信號形狀的扼流圈和減少各種電磁干擾的濾波器。電子轉換器和機電設備之間存在區別。
變頻器的工作原理
電子轉換器由幾個主要部件組成：整流器、濾波器、微處理器和逆變器。
整流器 具有一束二極管或晶閘管，可對轉換器輸入端的初始電流進行整流。二極管逆變器的特點是完全沒有紋波，是便宜但可靠的設備。基於晶閘管的逆變器允許電流雙向流動，並在電機制動時允許電能返回電網。
篩選 用於晶閘管器件以減少或消除電壓紋波。平滑是通過電容或電感電容濾波器完成的。
微處理器 - 是逆變器的控制和評估單元。它接收並處理來自傳感器的信號，允許逆變器的輸出信號由集成的 PID 控制器控制。該組件還記錄和存儲事件數據、註冊和保護設備免受過載、短路、分析操作模式並在緊急操作時關閉設備。
逆變器 電壓和電流用於控制電機，即平滑調節電流頻率。此類設備輸出“純正弦”，可讓您在許多行業中使用它。
電子變頻器（變頻器）的工作原理如下：
- 輸入正弦交流單相或三相電流經二極管橋或晶閘管整流；
- 採用特殊濾波器（電容）對信號進行濾波，以減少或消除電壓紋波；
- 通過微電路和晶體管電橋將電壓轉換成具有一定參數的三相波；
- 在逆變器的輸出端，矩形脈衝被轉換為具有指定參數的正弦電壓。
變頻器類型
變頻器有幾種類型，目前生產和使用最為普遍：
電機（電感應）轉換器： 在不可能或不切實際使用電子變頻器時使用。從結構上講，此類設備是帶有相繞組轉子的異步電動機，以發電機-變流器模式運行。
這些設備是具有標量控制的轉換器。在該設備的輸出端，會產生一個給定幅度和頻率的電壓，以在定子繞組中保持一定的磁通量。當不需要根據負載（泵、風扇和其他設備）保持轉子速度時使用它們。
電子轉換器： 廣泛用於各種設備的各種工況。這種設備是矢量設備，它們會自動計算定子和轉子磁場的相互作用，並提供恆定的轉子速度值，而不管負載如何。
- 循環逆變器；
- 循環逆變器；
- 帶有直流中間環節的直流變頻器：
- 電流源變頻器；
- 電壓源的變頻器（具有幅度或脈寬調製）。
在應用方面，設備可以是：
- 適用於高達 315 kW 的設備；
- 功率高達 500 kW 的矢量轉換器；
- 用於爆炸和多塵環境的防爆裝置；
- 安裝在電動機上的變頻器；
每種類型的變頻器都有一定的優缺點，適用於不同的設備和負載，以及工作條件。
變頻器可以手動或外部控制。手動控制由變頻器的控制面板進行，可以調節速度或停止運行。外部控制通過自動控制系統 (ACS) 執行，該系統可以控制設備的所有參數並允許切換電路或操作模式（通過變頻器或旁路）。此外，外部控制允許根據操作條件、負載、時間對轉換器操作進行編程，從而允許在自動模式下工作。
電動機可能需要變頻器來做什麼
變頻器的應用可以降低能源成本、電機和設備的折舊成本。可以將它們用於帶有鼠籠轉子的廉價電機，從而降低生產成本。
許多電動機在頻繁變化的運行模式（頻繁的啟動和停止、變化的負載）的條件下運行。變頻器允許電機平穩啟動，並降低設備的最大啟動扭矩和發熱。例如，這在起重機械中很重要，有助於減少突然啟動的負面影響，以及消除負載的擺動和停止時的抖動。
在 FC 的幫助下，可以順利調節鼓風機、泵的工作，並允許自動化技術流程（用於鍋爐、礦山、石油生產和煉油廠、供水站和其他工廠）。
在輸送機、輸送機、電梯中使用變頻器可以增加其機組的使用壽命，因為它減少了設備啟動和停止時的抖動、衝擊和其他負面因素。它們可以平滑地增加和減少電機旋轉頻率，執行反向運動，這對於大量高精度工業設備非常重要。
變頻器的優點：
- 降低能源成本：通過減少浪湧電流和根據負載調整電機功率；
- 提高設備的可靠性和耐用性：讓您延長使用壽命，延長從一次維護到下一次維護的周期；
- 允許從遠程計算機設備引入對設備的外部控制和管理以及嵌入自動化系統的能力；
- 變頻器可以在任何負載功率下運行（從一千瓦到幾十兆瓦）；
- 變頻器中特殊組件的存在使您可以防止過載、缺相和短路，並確保在緊急情況下安全運行和關閉設備。
當然，看了這麼多優點，大家可能會奇怪，為什麼企業的所有電機都沒有用到呢？唉，答案是顯而易見的，但這是變頻器及其安裝和調試的高成本。並非每個企業都能負擔得起這些成本。
相關文章：
