Penggerak frekuensi: deskripsi dan ulasan

2024 Pengarang: Aaron Duncan | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-01 20:11

Kontrol VFD memungkinkan penggunaan konverter khusus untuk secara fleksibel mengubah mode pengoperasian motor listrik: mulai, hentikan, akselerasi, rem, ubah kecepatan putaran.

Mengubah frekuensi tegangan suplai menyebabkan perubahan kecepatan sudut medan magnet stator. Saat frekuensi berkurang, kecepatan motor berkurang dan slip bertambah.

Prinsip pengoperasian konverter frekuensi penggerak

Kerugian utama motor asinkron adalah kompleksitas kontrol kecepatan dengan cara tradisional: dengan mengubah tegangan suplai dan memasukkan resistansi tambahan ke dalam rangkaian belitan. Lebih sempurna adalah penggerak frekuensi motor listrik. Sampai saat ini, konverter mahal, tetapi munculnya transistor IGBT dan sistem kontrol mikroprosesor memungkinkan produsen asing untuk membuat perangkat yang terjangkau. Palingsempurna sekarang adalah konverter frekuensi statis.

Kecepatan sudut medan magnet stator ₀ berubah sebanding dengan frekuensi _{1 menurut rumus:}

ω₀=2π׃_{1/p, di mana p adalah jumlah pasangan kutub.}

Metode ini memberikan kontrol kecepatan yang mulus. Dalam hal ini, kecepatan geser motor tidak bertambah.

Untuk mendapatkan kinerja energi yang tinggi dari mesin - efisiensi, faktor daya dan kapasitas kelebihan beban, bersama dengan frekuensi, ubah tegangan suplai sesuai dengan ketergantungan tertentu:

• torsi beban konstan – U₁/ _1=const;
• karakter penggemar saat beban - U₁/ ₁^2=const;
• Torsi beban berbanding terbalik dengan kecepatan - U₁/√ _1=const.

Fungsi ini diimplementasikan menggunakan konverter yang secara bersamaan mengubah frekuensi dan tegangan pada stator motor. Listrik dihemat karena regulasi menggunakan parameter teknologi yang diperlukan: tekanan pompa, kinerja kipas, kecepatan pengumpanan mesin, dll. Dalam hal ini, parameter berubah dengan lancar.

Metode kontrol frekuensi motor listrik asinkron dan sinkron

Dalam drive yang dikontrol frekuensi berdasarkan motor asinkron dengan rotor sangkar tupai, dua metode kontrol digunakan - skalar dan vektor. Dalam kasus pertama, mereka secara bersamaan berubahamplitudo dan frekuensi tegangan suplai.

Hal ini diperlukan untuk menjaga performa motor, paling sering rasio konstan torsi maksimumnya terhadap momen resistensi pada poros. Akibatnya, efisiensi dan faktor daya tetap tidak berubah selama seluruh rentang putaran.

Regulasi vektor terdiri dari perubahan simultan amplitudo dan fase arus pada stator.

Penggerak frekuensi motor tipe sinkron hanya bekerja pada beban kecil, dengan pertumbuhan di atas nilai yang diizinkan, sinkronisme dapat rusak.

Kelebihan konverter frekuensi

Kontrol frekuensi memiliki berbagai keunggulan dibandingkan metode lain.

1. Otomasi mesin dan proses produksi.
2. Mulai lembut yang menghilangkan kesalahan umum yang terjadi selama akselerasi mesin. Meningkatkan keandalan konverter frekuensi dan peralatan dengan mengurangi kelebihan beban.
3. Meningkatkan penghematan dan kinerja drive secara keseluruhan.
4. Penciptaan kecepatan konstan motor listrik terlepas dari sifat beban, yang penting selama transien. Penggunaan umpan balik memungkinkan untuk mempertahankan kecepatan motor konstan di bawah berbagai pengaruh yang mengganggu, khususnya di bawah beban variabel.
5. Konverter mudah diintegrasikan ke dalam sistem teknis yang ada tanpa perubahan signifikan dan penghentian proses teknologi. Rentang kekuatannya besar, tetapi dengan peningkatannyaharga naik secara substansial.
6. Kemampuan untuk mengabaikan variator, gearbox, throttle, dan peralatan kontrol lainnya atau memperluas jangkauan aplikasinya. Ini menghasilkan penghematan energi yang signifikan.
7. Penghapusan efek berbahaya dari transien pada peralatan proses, seperti palu air atau peningkatan tekanan fluida dalam pipa sambil mengurangi konsumsinya di malam hari.

Kekurangan

Seperti semua inverter, chastotniki adalah sumber interferensi. Mereka perlu memasang filter.

Biaya merek tinggi. Ini meningkat secara signifikan dengan peningkatan kekuatan perangkat.

Penyesuaian frekuensi untuk mengangkut cairan

Dalam fasilitas di mana air dan cairan lainnya dipompa, kontrol aliran sebagian besar dilakukan dengan bantuan katup gerbang dan katup. Saat ini, arah yang menjanjikan adalah penggunaan penggerak frekuensi pompa atau kipas yang menggerakkan bilahnya.

Penggunaan konverter frekuensi sebagai alternatif katup throttle memberikan efek penghematan energi hingga 75%. Katup, menahan aliran cairan, tidak melakukan pekerjaan yang bermanfaat. Pada saat yang sama, kehilangan energi dan materi untuk transportasinya meningkat.

Penggerak frekuensi memungkinkan untuk mempertahankan tekanan konstan pada konsumen saat aliran fluida berubah. Dari sensor tekanan, sinyal dikirim ke penggerak, yang mengubah kecepatan mesin dan dengan demikian mengaturnyaputaran, mempertahankan laju aliran yang disetel.

Unit pompa dikendalikan dengan mengubah kinerjanya. Konsumsi daya pompa berada dalam ketergantungan kubik pada kinerja atau kecepatan putaran roda. Jika kecepatan dikurangi 2 kali, kinerja pompa akan turun 8 kali. Kehadiran jadwal harian konsumsi air memungkinkan Anda untuk menentukan penghematan energi untuk periode ini, jika Anda mengontrol konverter frekuensi. Karena itu, stasiun pompa dapat diotomatisasi dan dengan demikian mengoptimalkan tekanan air di jaringan.

Pengoperasian sistem ventilasi dan pendingin udara

Aliran udara maksimum dalam sistem ventilasi tidak selalu diperlukan. Kondisi pengoperasian mungkin memerlukan penurunan kinerja. Secara tradisional, pelambatan digunakan untuk ini, ketika kecepatan roda tetap konstan. Lebih mudah untuk mengubah laju aliran udara karena penggerak yang dikendalikan frekuensi, ketika kondisi musiman dan iklim berubah, pelepasan panas, kelembapan, uap, dan gas berbahaya.

Penghematan energi dalam sistem ventilasi dan pendingin udara dicapai tidak lebih rendah daripada di stasiun pompa, karena konsumsi daya putaran poros bergantung pada kubikasi putaran.

Perangkat konverter frekuensi

Konverter frekuensi modern diatur menurut skema konverter ganda. Terdiri dari penyearah dan inverter pulsa dengan sistem kontrol.

Setelahmemperbaiki tegangan listrik, sinyal dihaluskan oleh filter dan diumpankan ke inverter dengan enam sakelar transistor, di mana masing-masing terhubung ke belitan stator motor listrik asinkron. Unit mengubah sinyal yang diperbaiki menjadi sinyal tiga fase dengan frekuensi dan amplitudo yang diperlukan. IGBT daya pada tahap keluaran memiliki frekuensi switching yang tinggi dan memberikan gelombang persegi yang jernih dan bebas distorsi. Karena sifat penyaringan belitan motor, bentuk kurva arus pada keluarannya tetap sinusoidal.

Metode kontrol amplitudo sinyal

Tegangan output diatur dengan dua metode:

1. Amplitudo - perubahan nilai tegangan.
2. Modulasi lebar pulsa adalah metode untuk mengubah sinyal berdenyut, di mana durasinya berubah, tetapi frekuensinya tetap tidak berubah. Di sini daya tergantung pada lebar pulsa.

Metode kedua paling sering digunakan sehubungan dengan perkembangan teknologi mikroprosesor. Inverter modern dibuat menggunakan transistor turn-off GTO atau IGBT.

Kemampuan dan aplikasi konverter

Penggerak frekuensi memiliki banyak kemungkinan.

1. Mengatur frekuensi tegangan suplai tiga fase dari nol hingga 400 Hz.
2. Percepatan atau perlambatan motor listrik dari 0,01 detik. hingga 50 menit. menurut hukum waktu tertentu (biasanya linier). Selama akselerasi, tidak hanya penurunan, tetapi juga peningkatan torsi dinamis dan awal hingga 150%.
3. Membalikkan mesin dengan mode pengereman dan akselerasi yang diberikan sesuai keinginankecepatan ke arah lain.
4. Inverter memiliki fitur perlindungan elektronik yang dapat dikonfigurasi terhadap korsleting, kelebihan beban, kebocoran pembumian, dan saluran listrik motor terbuka.
5. Tampilan digital konverter menampilkan data tentang parameternya: frekuensi, tegangan suplai, kecepatan, arus, dll.
6. Karakteristik V/f disetel dalam konverter tergantung pada beban motor apa yang diperlukan. Fungsi sistem kontrol berdasarkan mereka disediakan oleh pengontrol bawaan.
7. Untuk frekuensi rendah, penting untuk menggunakan kontrol vektor, yang memungkinkan Anda bekerja dengan torsi penuh motor, mempertahankan kecepatan konstan saat beban berubah, dan mengontrol torsi pada poros. Drive frekuensi variabel bekerja dengan baik dengan input yang benar dari data paspor motor dan setelah pengujian berhasil. Produk terkenal dari HYUNDAI, Sanyu, dll.

Area penerapan konverter adalah sebagai berikut:

• pompa dalam air panas dan dingin dan sistem pasokan panas;
• pompa lumpur, pasir, dan lumpur konsentrator;
• sistem transportasi: konveyor, meja rol, dan sarana lainnya;
• pencampur, penggilingan, penghancur, ekstruder, dispenser, pengumpan;
• sentrifugal;
• elevator;
• peralatan metalurgi;
• peralatan pengeboran;
• penggerak listrik peralatan mesin;
• peralatan excavator dan crane, mekanisme manipulator.

Produsen konverter frekuensi, ulasan

Produsen dalam negeri sudah mulai memproduksi produk yang cocok untuk pengguna dari segi kualitas dan harga. Keuntungannya adalah kemampuan untuk mendapatkan perangkat yang tepat dengan cepat, serta saran terperinci tentang pengaturan.

Perusahaan "Sistem yang efektif" menghasilkan produk serial dan batch percontohan peralatan. Produk digunakan untuk keperluan rumah tangga, dalam usaha kecil dan industri. Pabrikan Vesper memproduksi tujuh rangkaian konverter, di antaranya terdapat konverter multifungsi yang cocok untuk sebagian besar mekanisme industri.

Perusahaan Denmark Danfoss adalah pemimpin dalam produksi chastotnikov. Produknya digunakan dalam sistem ventilasi, AC, suplai air, dan pemanas. Perusahaan Finlandia Vacon, yang merupakan bagian dari perusahaan Denmark, memproduksi desain modular dari mana Anda dapat merakit perangkat yang diperlukan tanpa bagian yang tidak perlu, yang menghemat komponen. Juga dikenal konverter perhatian internasional ABB, digunakan dalam industri dan kehidupan sehari-hari.

Dilihat dari ulasannya, konverter domestik yang murah dapat digunakan untuk memecahkan masalah umum yang sederhana, sedangkan yang kompleks membutuhkan merek dengan lebih banyak pengaturan.

Kesimpulan

Konverter frekuensi mengontrol motor listrik dengan mengubah frekuensi dan amplitudo tegangan suplai, sekaligus melindunginya dari malfungsi: kelebihan beban, korsleting, putusnya jaringan suplai. Aktuator listrik tersebut melakukan tiga fungsi utama,berhubungan dengan akselerasi, deselerasi dan kecepatan motor. Ini meningkatkan efisiensi peralatan di banyak bidang teknologi.