Prinsip pengoperasian konverter frekuensi dan kriteria pemilihannya untuk pengguna

Uraian singkat tentang tujuan, prinsip operasi, dan kriteria pemilihan konverter frekuensi sebagai perangkat kontrol untuk motor listrik asinkron.

Motor induksi sangkar tupai hari ini adalah perangkat paling masif dan andal untuk mengendalikan berbagai mesin dan mekanisme. Tetapi setiap medali memiliki sisi lain.

Dua kelemahan utama motor induksi adalah ketidakmungkinan sederhana pengatur kecepatan rotor, arus awal yang sangat besar — ​​lima, tujuh kali nominal. Jika hanya perangkat kontrol mekanis yang digunakan, kerugian ini menyebabkan kehilangan energi yang besar dan kejutan beban mekanis. Ini memiliki efek yang sangat negatif pada masa pakai peralatan.

Konverter frekuensi

Sebagai hasil penelitian ke arah ini, kelas perangkat baru lahir, yang memungkinkan untuk menyelesaikan masalah ini tidak secara mekanis, tetapi secara elektronik.

Konverter frekuensi dengan kontrol lebar pulsa (PE dengan PWM) mengurangi arus lonjakan sebanyak 4-5 kali. Ini memberikan start motor induksi yang mulus dan mengontrol drive sesuai dengan rasio tegangan / frekuensi yang diberikan.

Konverter frekuensi memberikan penghematan energi hingga 50%. Menjadi mungkin untuk mengizinkan umpan balik antara perangkat yang berdekatan, mis. peralatan yang menyesuaikan sendiri untuk tugas dan mengubah kondisi pengoperasian seluruh sistem.

Prinsip pengoperasian konverter frekuensi

Konverter frekuensi PWM adalah inverter konversi ganda… Pertama tegangan listrik 220 atau 380 V diperbaiki oleh jembatan dioda input, kemudian dihaluskan dan disaring menggunakan kapasitor.

Ini adalah tahap pertama transformasi. Pada tahap kedua, dari tegangan konstan, menggunakan sirkuit mikro kontrol dan jembatan keluaran Sakelar IGBT, urutan PWM dengan frekuensi dan siklus tugas tertentu terbentuk. Pada output konverter frekuensi, paket pulsa persegi panjang dikeluarkan, tetapi karena induktansi belitan stator motor induksi, paket tersebut terintegrasi dan akhirnya berubah menjadi tegangan yang mendekati sinusoid.

Karakteristik mekanis motor listrik asinkron dengan pengaturan frekuensi kecepatan: a — diagram koneksi; b — karakteristik beban dengan momen resistansi statis konstan; c — karakteristik beban kipas; d — karakteristik torsi beban statis, berbanding terbalik dengan kecepatan sudut rotasi.

Sirkuit tipikal untuk menghidupkan konverter frekuensi Contoh menghubungkan saluran listrik (kabel) di sirkuit konverter frekuensi

Kriteria pemilihan konverter frekuensi

Seleksi Fitur Setiap produsen mencoba untuk mendapatkan keunggulan kompetitif di pasar. Aturan praktis pertama untuk meningkatkan penjualan adalah harga rendah. Oleh karena itu, pabrikan berusaha untuk memasukkan hanya fungsi yang diperlukan ke dalam produknya. Dan sisanya ditawarkan sebagai opsi. Sebelum Anda membeli konverter frekuensi, putuskan fitur apa yang Anda perlukan. Sebaiknya pilih perangkat yang memiliki sebagian besar fungsi yang diperlukan dalam versi dasar.

Dengan cara pengendalian

Segera buang konverter yang tidak cocok dalam hal daya, jenis kinerja, kapasitas berlebih, dll. Menurut jenis manajemen Anda harus memutuskan apa yang harus dipilih, kontrol skalar atau vektor.

Sebagian besar konverter frekuensi modern menerapkan kontrol vektor, tetapi konverter frekuensi tersebut lebih mahal daripada konverter frekuensi skalar.

Kontrol vektor memungkinkan kontrol yang lebih tepat dengan mengurangi kesalahan statis. Mode skalar hanya mendukung rasio konstan antara tegangan keluaran dan frekuensi keluaran, tetapi untuk kipas, misalnya, ini sudah cukup.

Sejak awal, pengendalian vektor telah menjadi strategi pengendalian yang sangat populer untuk motor induksi. Saat ini, sebagian besar konverter frekuensi menerapkan kontrol vektor atau bahkan kontrol vektor tanpa sensor (kecenderungan ini ditemukan pada konverter frekuensi yang awalnya menerapkan kontrol skalar dan tidak memiliki terminal untuk menghubungkan sensor kecepatan).

Prinsip dasar kontrol vektor terdiri dari pengaturan independen yang terpisah dari arus magnetisasi motor dan arus quadrature, yang proporsional dengan torsi mekanis poros. Arus magnetisasi menentukan nilai linkage fluks nol rotor dan dijaga konstan.

Ketika kecepatan stabil, setpoint arus quadrature dihasilkan menggunakan pengontrol PI terpisah yang inputnya adalah perbedaan antara kecepatan motor yang diinginkan dan diukur. Dengan demikian, arus quadrature selalu diatur ke level minimum sehingga memberikan torsi mekanis yang cukup untuk mempertahankan kecepatan yang ditetapkan. Oleh karena itu, pengendalian vektor memiliki efisiensi energi yang tinggi.

Melalui kekuatan

Jika daya peralatan kurang lebih sama, maka pilih konverter dari perusahaan yang sama dengan kapasitas sesuai dengan daya beban maksimum. Ini akan memastikan pertukaran dan menyederhanakan perawatan peralatan. Direkomendasikan agar pusat layanan konverter frekuensi yang dipilih ada di kota Anda.

Melalui tegangan listrik

Selalu pilih konverter dengan rentang voltase seluas mungkin, baik turun maupun naik. Faktanya adalah bahwa untuk jaringan lokal, kata standar hanya dapat membuat tawa melalui air mata. Jika voltase rendah kemungkinan besar akan menyebabkan konverter frekuensi berhenti, maka voltase yang meningkat dapat menyebabkan kapasitor elektrolitik listrik meledak dan input perangkat gagal.

Dengan rentang penyesuaian frekuensi

Batas atas pengaturan frekuensi penting saat menggunakan motor dengan frekuensi operasi pengenal tinggi, seperti gerinda (1000 Hz atau lebih).Pastikan rentang frekuensi sesuai dengan kebutuhan Anda. Batas bawah menentukan rentang kontrol kecepatan drive. Standarnya adalah 1:10. Jika Anda membutuhkan jangkauan yang lebih luas, pilih kontrol vektor saja, tanyakan parameter drive kepada pabrikan. Bahkan batas 0 Hz yang diklaim tidak menjamin pengoperasian drive yang stabil.

Dengan jumlah input kontrol

Input diskrit diperlukan untuk memasukkan perintah kontrol (mulai, berhenti, mundur, berhenti, dll.). Input analog diperlukan untuk sinyal umpan balik (pengaturan dan pengaturan drive selama pengoperasian). Input digital diperlukan untuk memasukkan sinyal frekuensi tinggi dari sensor kecepatan dan posisi digital (encoders). Jumlah input tidak boleh terlalu besar, tetapi semakin banyak input, semakin kompleks sistem yang dapat dibangun dan semakin mahal biayanya.

Dengan jumlah sinyal keluaran

Output diskrit digunakan untuk mengeluarkan sinyal untuk berbagai peristiwa (alarm, panas berlebih, tegangan input di atas atau di bawah level, sinyal kesalahan, dll.). Output analog digunakan untuk membangun sistem umpan balik yang kompleks. Rekomendasi pemilihan mirip dengan paragraf sebelumnya.

Kontrol bus

Peralatan yang akan digunakan untuk mengontrol konverter frekuensi harus memiliki bus dan jumlah input/output yang sama dengan konverter frekuensi yang dipilih. Sisakan ruang untuk input dan output untuk peningkatan di masa mendatang.

Dalam garansi

Masa garansi secara tidak langsung memungkinkan Anda untuk mengevaluasi keandalan konverter frekuensi. Secara alami, Anda harus memilih konverter frekuensi dengan rencana jangka panjang.Beberapa produsen secara khusus menyediakan kasus kerusakan yang tidak tercakup dalam garansi. Selalu baca dokumentasi dengan hati-hati dan cari review model dan produsen peralatan secara online. Ini akan membantu Anda membuat pilihan yang tepat. Jangan menyisihkan uang untuk layanan berkualitas dan pelatihan staf.

Konverter frekuensi di dudukan

Kapasitas kelebihan muatan

Sebagai perkiraan pertama, daya konverter frekuensi harus dipilih 10-15% lebih besar daripada daya motor. Arus konverter harus lebih tinggi dari arus pengenal motor dan sedikit lebih tinggi dari arus kemungkinan kelebihan beban.

Dalam deskripsi mekanisme tertentu, arus beban berlebih dan durasi alirannya biasanya ditunjukkan. Baca dokumentasinya! Ini akan menghibur Anda dan mungkin mencegah kerusakan peralatan di masa mendatang. Jika drive juga ditandai dengan beban kejut (puncak) (beban selama 2-3 detik), maka perlu memilih konverter untuk arus puncak. Ambil margin 10% lagi.
Lihat juga di topik ini: VLT AQUA Drive konverter frekuensi untuk unit pompa