Τι είναι ο μετατροπέας συχνότητας;

Η κινητήρα μεταβλητής συχνότητας (VFD) είναι μια ηλεκτρονική συσκευή ισχύος που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ταχύτητας και της ροπής των κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος.Επιτυγχάνει ακριβή ρύθμιση της ταχύτητας λειτουργίας του κινητήρα αλλάζοντας τη συχνότητα και την τάση της εισόδου ισχύος στον κινητήραΟι μετατροπείς συχνοτήτων χρησιμοποιούνται ευρέως στον βιομηχανικό αυτοματισμό, τον έλεγχο κτιρίων, τη διαχείριση ενέργειας και άλλους τομείς και αποτελούν απαραίτητο βασικό συστατικό στα σύγχρονα συστήματα κίνησης κινητήρων.

Ι. Αρχή λειτουργίας ενός VFD

Ένα VFD αποτελείται κυρίως από τέσσερα μέρη: έναν ευθυγραμμιστή, ένα DC bus, έναν μετατροπέα και έναν ελεγκτή:

1. ΔιορθωτήςΜετατρέπει την εισερχόμενη ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος σε ισχύ συνεχούς ρεύματος.
2. Συγκοινωνιακό λεωφορείο: Φιλτράρει και αποθηκεύει τη διορθωμένη ισχύ συνεχούς ρεύματος, παρέχοντας σταθερή τάση συνεχούς ρεύματος.
3. Μετατροπέας: Μετατρέπει την ισχύ συνεχούς ρεύματος σε ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος με ρυθμιζόμενη συχνότητα και τάση, παρέχοντάς την στον κινητήρα.
4. Ελεγκτής: Ρυθμίζει τη συχνότητα εξόδου και την τάση του μετατροπέα με βάση τα σήματα ελέγχου για να επιτύχει ακριβή έλεγχο του κινητήρα.

Βασική αρχή: Σύμφωνα με τον τύπο της ταχύτητας του κινητήρα$n=\genfrac{}{}{0ex}{}{120f}{p}\times (1-\; -\; -\sigma )$(όπου$n$είναι η ταχύτητα,$f$είναι η συχνότητα τροφοδοσίας,$p$είναι ο αριθμός των ζευγαριών πόλων και$\sigma$είναι ολισθητικό), ένα VFD αλλάζει τη συχνότητα τροφοδότησης$f$για να αλλάξει την ταχύτητα του κινητήρα.

ΙΙ. Κύρια λειτουργίες του VFD

1. Ελέγχος ταχύτητας: Επιτρέπει τη σταθερή ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα ώστε να ανταποκρίνεται σε διαφορετικές απαιτήσεις ταχύτητας υπό διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας.
2. Εξοικονόμηση ενέργειας: Ρυθμίζει την ταχύτητα του κινητήρα με βάση τη ζήτηση φορτίου, αποφεύγοντας την αναποτελεσματική "υπερδιαγραφή" και μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας.
3. Λειτουργία μαλακής εκκίνησης: Περιορισμοί του ρεύματος εισόδου, μειώνοντας το σοκ στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και τον μηχανικό εξοπλισμό και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.
4. Προστατευτικές λειτουργίεςΠεριλαμβάνει προστασία από υπερφόρτωση, υπερφόρτωση, υποφόρτωση, υπερστροφή και βραχυκύκλωμα για την ενίσχυση της αξιοπιστίας του συστήματος.
5. Βελτιωμένη ποιότητα διαδικασίας: Βελτιώνει την ποιότητα των προϊόντων σε βιομηχανίες που απαιτούν ακριβή έλεγχο της ταχύτητας, όπως τα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, η χαρτοποιία και η εκτύπωση.

III. Εφαρμογές των VFD

1. Βιομηχανική αυτοματοποίηση: Χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ταχύτητας μεταγωγών, ανεμιστήρων, αντλιών, συμπιεστών και άλλων εξοπλισμού.
2. Έλεγχος κτιρίων: Εφαρμόζεται στον ενεργειακά αποδοτικό έλεγχο συστημάτων HVAC, συστημάτων ύδρευσης και αποχέτευσης, ανελκυστήρων κλπ.
3. Διαχείριση ενέργειας: Χρησιμοποιείται για ρύθμιση και βελτιστοποίηση της ισχύος σε συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια.
4. Μεταφορές: Εφαρμόζεται στον έλεγχο κινητήρα για ηλεκτρικά οχήματα και σιδηροδρομικές μεταφορές.
5. Κατασκευή μηχανών: Χρησιμοποιείται σε μηχανές CNC, μηχανές εμβολιασμού, μηχανές συσκευασίας κλπ., για να επιτευχθεί ακριβής έλεγχος ταχύτητας και ροπής.

IV. Πλεονεκτήματα των VFD

1. Σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας: Ιδιαίτερα αποτελεσματική στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για φορτία ανεμιστήρα και αντλίας μέσω ρύθμισης ταχύτητας.
2. Διευρυμένη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού: Οι λειτουργίες ήπιας εκκίνησης και ρύθμισης ταχύτητας μειώνουν τις μηχανικές συγκρούσεις και την φθορά.
3. Εύκολη λειτουργία: Τα σύγχρονα VFD διαθέτουν φιλικές προς το χρήστη διεπαφές και θύρες επικοινωνίας για βολική ρύθμιση παραμέτρων και τηλεπαρακολούθηση.
4. Δυνατή Προσαρμοστικότητα: Κατάλληλο για διάφορους τύπους και ονομαστικές ισχύς κινητήρων, ικανοποιώντας τις διαφορετικές ανάγκες εφαρμογής.

V. Ταξινομή των VFD

1. Με ισχύ εισόδου:
   • Μονόφαση είσοδος VFD: Κατάλληλο για κινητήρες χαμηλής ισχύος, με μονοφασική είσοδο εναλλασσόμενου ρεύματος.
   • Τριφοριακή είσοδος VFD: Κατάλληλο για κινητήρες μεσαίας έως υψηλής ισχύος, με εισροή τριών φάσεων εναλλασσόμενου ρεύματος.
2. Κατά τάση εξόδου:
   • Κωνσταντική ροπή VFD: Η τάση εξόδου είναι ανάλογη με τη συχνότητα, κατάλληλη για φορτία σταθερής ροπής.
   • Κωνσταντική ισχύς VFD: Η τάση εξόδου παραμένει σταθερή σε υψηλές συχνότητες, κατάλληλη για σταθερά φορτία ισχύος.
3. Κατά μέθοδο ελέγχου:
   • Ελέγχου V/F VFDΡυθμίζει την ταχύτητα του κινητήρα ρυθμίζοντας τη σχέση τάσης προς συχνότητα, με απλή δομή και χαμηλό κόστος.
   • Ελέγχου διανυσματικού VFD: βασίζεται στο μαθηματικό μοντέλο του κινητήρα, επιτυγχάνει αποσυνδεδεμένο έλεγχο ροπής και ροής, με καλή δυναμική απόδοση.
   • Επικεφαλής VFD άμεσης ρύθμισης ροπής: Ελέγχει άμεσα τη ροπή και τη ροή του κινητήρα, με γρήγορη απόκριση και υψηλή ακρίβεια ελέγχου.

VI. Σχέσεις επιλογής και χρήσης για τα VFD

1. Κριτήρια επιλογής:
   • Αντιστοίχιση ισχύοςΗ ονομαστική ισχύς του VFD πρέπει να υπερβαίνει ελαφρώς αυτή του κινητήρα.
   • Κατηγορία τάσης: Η τάση εξόδου του VFD πρέπει να αντιστοιχεί στην ονομαστική τάση του κινητήρα.
   • Μέθοδος ελέγχου: Επιλέγεται κατάλληλη μέθοδος ελέγχου με βάση τα χαρακτηριστικά φορτίου.
   • Περιβαλλοντικές απαιτήσεις: Εξετάστε το περιβάλλον εγκατάστασης του VFD, όπως θερμοκρασία, υγρασία και υψόμετρο.
2. Σχετικά με τη χρήση:
   • Ορθή Γέμωση: Να εξασφαλίζεται