Cara untuk meningkatkan frekuensi saat ini

Metode paling populer untuk menambah (atau mengurangi) frekuensi arus saat ini adalah dengan menggunakan konverter frekuensi. Konverter frekuensi memungkinkan untuk memperoleh dari arus bolak-balik fase tunggal atau tiga fase dengan frekuensi industri (50 atau 60 Hz) arus dengan frekuensi yang diperlukan, misalnya dari 1 hingga 800 Hz, untuk menghidupkan satu fase atau tiga fase. motor fase-fase.

Bersamaan dengan konverter frekuensi elektronik, untuk meningkatkan frekuensi arus, konverter frekuensi induksi listrik juga digunakan, di mana, misalnya, motor asinkron dengan rotor gulungan bekerja sebagian dalam mode generator. Ada juga umformers — generator mesin, yang juga akan dibahas dalam artikel ini.

Konverter frekuensi elektronik

Konverter frekuensi elektronik memungkinkan Anda untuk mengontrol kecepatan motor sinkron dan asinkron dengan mulus karena peningkatan frekuensi output konverter yang mulus ke nilai yang ditetapkan. Pendekatan paling sederhana disediakan dengan menetapkan karakteristik V / f konstan, dan solusi yang lebih maju menggunakan kontrol vektor.

Konverter frekuensibiasanya termasuk penyearah yang mengubah arus bolak-balik frekuensi daya menjadi arus searah; setelah penyearah ada inverter dalam bentuknya yang paling sederhana, berdasarkan PWM, yang mengubah tegangan konstan menjadi arus beban bolak-balik, dan frekuensi serta amplitudo sudah diatur oleh pengguna, dan parameter ini dapat berbeda dari parameter jaringan dari masukan ke atas atau ke bawah.

Modul keluaran dari konverter frekuensi elektronik paling sering adalah jembatan thyristor atau transistor yang terdiri dari empat atau enam sakelar yang membentuk arus yang diperlukan untuk memasok beban, khususnya motor listrik. Filter EMC ditambahkan ke output untuk menghaluskan noise pada tegangan output.

Seperti disebutkan di atas, konverter frekuensi elektronik menggunakan thyristor atau transistor sebagai sakelar untuk operasinya. Modul mikroprosesor digunakan untuk mengontrol tombol, yang berfungsi sebagai pengontrol dan pada saat yang sama menjalankan sejumlah fungsi diagnostik dan perlindungan.

Sedangkan konverter frekuensi masih terdiri dari dua kelas yaitu direct-coupled dan DC-coupled. Saat memilih di antara kedua kelas ini, keuntungan dan kerugian dari kedua jenis tersebut ditimbang dan kesesuaian salah satu untuk menyelesaikan masalah yang mendesak ditentukan.

Komunikasi langsung

Konverter yang digabungkan langsung dibedakan oleh fakta bahwa mereka menggunakan penyearah terkontrol, di mana kelompok thyristor secara berurutan, membuka kunci, mengalihkan beban, misalnya, belitan motor, langsung ke jaringan suplai.

Akibatnya, bit gelombang sinus tegangan grid diperoleh pada output, dan frekuensi output yang setara (untuk motor) menjadi kurang dari grid, dalam 60% darinya, yaitu dari 0 hingga 36 Hz untuk 60 Hz memasukkan.

Karakteristik seperti itu tidak memungkinkan untuk mengubah parameter peralatan di industri dalam jangkauan yang luas, sehingga permintaan akan solusi ini rendah. Selain itu, thyristor non-penguncian sulit dikendalikan, biaya rangkaian menjadi lebih tinggi dan ada banyak kebisingan pada keluaran, diperlukan kompensator, dan akibatnya, dimensinya tinggi dan efisiensinya rendah.

koneksi DC

Jauh lebih baik dalam hal ini adalah konverter frekuensi dengan koneksi arus searah yang diucapkan, di mana pertama arus listrik bolak-balik diperbaiki, disaring dan kemudian melalui rangkaian sakelar elektronik diubah menjadi arus bolak-balik dari frekuensi dan amplitudo yang diperlukan. Di sini frekuensinya bisa jauh lebih tinggi. Tentu saja, konversi ganda agak mengurangi efisiensi, tetapi parameter frekuensi keluaran sesuai dengan kebutuhan pengguna.

Untuk mendapatkan gelombang sinus murni pada belitan motor, digunakan rangkaian inverter, dimana tegangan dari bentuk yang diinginkan diperoleh berkat modulasi lebar pulsa (PWM)… Sakelar elektronik di sini adalah thyristor pengunci atau transistor IGBT.

Thyristor menahan arus impuls besar, dibandingkan dengan transistor, itulah sebabnya mereka semakin beralih ke sirkuit thyristor, baik dalam konverter komunikasi langsung maupun dalam konverter dengan tautan DC perantara, efisiensinya mencapai 98%.

Demi keadilan, kami mencatat bahwa konverter frekuensi elektronik untuk jaringan daya adalah beban non-linier dan menghasilkan harmonisa yang lebih tinggi di dalamnya, yang menurunkan kualitas daya.

Generator motor (umformer)

Untuk mengubah listrik dari salah satu bentuknya ke bentuk lainnya, khususnya, untuk meningkatkan frekuensi arus, tanpa perlu menggunakan solusi elektronik, yang disebut umformer - generator motor - digunakan. Mesin seperti itu berfungsi sebagai penghantar listrik, tetapi sebenarnya tidak ada konversi listrik secara langsung, seperti di transformator atau di konverter frekuensi elektronik, seperti itu.

Opsi berikut tersedia di sini:

• arus searah dapat diubah menjadi arus bolak-balik dengan tegangan yang lebih tinggi dan frekuensi yang diperlukan;

• arus searah dapat diperoleh dari arus bolak-balik;

• konversi mekanis langsung dari frekuensi dengan kenaikan atau penurunannya;

• memperoleh arus tiga fasa dengan frekuensi yang diperlukan dari arus fasa tunggal pada frekuensi listrik.

Dalam bentuk kanoniknya, motor generator adalah motor listrik yang porosnya terhubung langsung ke generator. Perangkat penstabil dipasang pada output generator untuk meningkatkan parameter frekuensi dan amplitudo dari listrik yang dihasilkan.

Pada beberapa model umformer, armatur berisi kumparan dan motor serta generator yang diisolasi secara galvanis, dan yang kabelnya masing-masing terhubung ke kolektor dan ke cincin keluaran.

Di versi lain, ada belitan umum untuk kedua arus, misalnya, tidak ada kolektor dengan cincin selip untuk mengubah jumlah fase, tetapi hanya ketukan yang dibuat dari belitan stator untuk setiap fase keluaran.Jadi mesin induksi mengubah arus satu fasa menjadi arus tiga fasa (pada dasarnya identik dengan peningkatan frekuensi).

Jadi, generator motor memungkinkan Anda untuk mengubah jenis arus, tegangan, frekuensi, jumlah fase. Hingga tahun 70-an, konverter jenis ini digunakan dalam peralatan militer Uni Soviet, di mana mereka memberi daya, khususnya perangkat lampu. Konverter fase tunggal dan tiga fase disuplai dengan tegangan konstan 27 volt, dan outputnya adalah tegangan bolak-balik 127 volt 50 hertz fase tunggal atau 36 volt 400 hertz tiga fase.

Kekuatan trafo tersebut mencapai 4,5 kVA. Mesin serupa digunakan di lokomotif listrik, di mana tegangan langsung 50 volt diubah menjadi tegangan bolak-balik 220 volt dengan frekuensi hingga 425 hertz untuk menyalakan lampu neon dan 127 volt 50 hertz untuk menyalakan alat cukur penumpang. Komputer pertama sering digunakan oleh para umformer untuk menjalankannya.

Hingga hari ini, umformer dapat ditemukan di sana-sini: di troli, di trem, di kereta listrik, di mana mereka dipasang untuk mendapatkan tegangan rendah untuk menyalakan sirkuit kontrol, tetapi sekarang mereka hampir sepenuhnya tergeser oleh solusi semikonduktor ( thyristor dan transistor).

Konverter motor-generator berharga untuk sejumlah keuntungan. Pertama, ini adalah isolasi galvanik yang andal dari rangkaian daya keluaran dan masukan. Kedua, keluarannya adalah gelombang sinus paling murni tanpa distorsi, tanpa noise. Perangkat ini sangat sederhana dalam desain dan oleh karena itu perawatannya cukup banyak akal.

Ini adalah cara mudah untuk mendapatkan tegangan tiga fasa. Inersia rotor menghaluskan lonjakan arus ketika parameter beban berubah secara tiba-tiba.Dan tentunya sangat mudah untuk memulihkan listrik di sini.

Bukan tanpa kekurangannya. Umformers memiliki bagian yang bergerak dan oleh karena itu sumber dayanya terbatas. Massa, berat, kelimpahan bahan dan, akibatnya, harga tinggi. Pekerjaan berisik, getaran. Kebutuhan akan pelumasan bantalan yang sering, pembersihan kolektor, penggantian sikat. Efisiensi berada dalam 70%.

Meskipun memiliki kekurangan, generator motor mekanis masih digunakan dalam industri tenaga listrik untuk mengubah daya yang besar. Di masa mendatang, generator motor dapat membantu mencocokkan jaringan 60 dan 50 Hz atau menyediakan jaringan dengan persyaratan kualitas daya yang ditingkatkan. Menghidupkan belitan rotor mesin dalam hal ini dimungkinkan dari konverter frekuensi solid-state berdaya rendah.