Princip činnosti frekvenčního měniče, typy, schémata zapojení – odborné články od RusAutomation
V tomto článku se podíváme na to, co je frekvenční měnič. Řekneme vám o jeho odrůdách, principu fungování a schématech připojení k elektromotoru.
Frekvenční měnič je statické převodní zařízení určené k řízení rychlosti otáčení asynchronních elektromotorů a je určeno k regulaci a převodu napětí s určitou frekvencí a amplitudou. Frekvenční měnič je zařízení pro řízení asynchronních elektromotorů, jeho použití umožňuje výrazné prodloužení životnosti zařízení.
Regulátory frekvence se skládají z následujících zařízení:
- Usměrňovač: Polovodičové diody přeměňují střídavý proud na stejnosměrný proud.
- Napěťový filtr: používá se k vyhlazení stejnosměrného napětí vycházejícího z usměrňovače, které má významné pulzace vypůjčené ze střídavého proudu. Filtr odstraní nosnou frekvenci a ponechá pouze provozní výstupní frekvenci, čímž se průběh výstupního napětí přiblíží sinusovému tvaru, čímž se eliminuje veškeré přepětí na vinutí motoru.
- Systém založený na mikroprocesoru: řídí vstupní usměrňovač, přijímá a zpracovává signály ze senzorů, spolupracuje s automatizovaným systémem vyšší úrovně, zaznamenává a ukládá informace o událostech a generuje výstupní napětí převodníku odpovídající frekvence. Provádí funkce ochrany proti přetížení, výpadku fáze a dalším nouzovým provozním režimům.
Konstrukce regulátoru frekvence:
 | ZPT – stejnosměrný spoj; BP – napájecí zdroj; DT – snímač proudu; U – amplituda; M – motor. |
Typy frekvenčních měničů
Existují dva typy frekvenčních měničů:
- S přímým připojením. Výkonová část takových zařízení je řízený tranzistorový usměrňovač, ve kterém se postupně otevírají určité skupiny blokovaných tranzistorů a vinutí statoru jsou postupně připojeny k síti.
- S výrazným stejnosměrným meziobvodem. Výstupní síťové napětí je usměrněno a filtrováno, vyhlazeno a následně přivedeno do střídače, kde je přeměněno na střídavý proud požadované frekvence a napětí požadované amplitudy. IGBT tranzistory fungují jako výkonové spínače.
Elektronické frekvenční měniče umožňují plynule regulovat otáčky asynchronních a synchronních strojů jedním ze dvou principů:
- Skalární řízení elektromotoru: pracuje podle lineárního zákona, podle kterého jsou frekvence a amplituda vzájemně úměrné (pro rovnoměrný zatěžovací moment musí být jejich poměr konstantní).
- Vektorové řízení asynchronního motoru: udržuje konstantní zatěžovací moment v celém frekvenčním rozsahu, čímž zlepšuje přesnost řízení, měnič se přizpůsobuje změnám výstupního zatížení, což má za následek, že moment motoru je přímo řízen měničem.
U pokročilých modelů frekvenčních měničů lze ovládat následující režimy:
- Ruční ovládání. Motor se spouští a zastavuje pomocí panelu nebo ovládacího panelu frekvenčního měniče (v nouzových situacích dochází k nastavení rychlosti a zastavení automaticky).
- Externí ovládání. Pro řízení charakteristik a určování provozních režimů lze frekvenční měnič s podporou rozhraní pro přenos dat připojit k systému APCS vyšší úrovně.
- Diskrétní vstupy nebo “suchý kontakt”. V tomto režimu lze k frekvenčnímu měniči připojit externí senzory pro řízení procesů automatizovaného systému.
- Event management. Možnost naprogramování času startu nebo stopu a také chodu motoru v jiném režimu.
Princip činnosti frekvenčního měniče
Provoz regulátoru frekvence kombinuje několik fází:
- Usměrnění síťového napětí vstupními diodovými bloky.
- Vyhlazování a filtrování napětí přes LC filtrační kondenzátory.
- Pomocí mikroobvodu a tranzistorů se napětí převádí na třífázovou vlnu s určitými parametry.
- Výstup obdélníkové vlny je integrován a případně převeden na napětí blízké sinusové vlně.
Schéma principu činnosti frekvenčního měniče:
Při frekvenční regulaci je tedy napětí nejprve převedeno na stejnosměrný proud a následně invertováno na střídavý proud požadované frekvence.
Připojení frekvenčního měniče k elektromotoru
Je nesmírně důležité zajistit správné připojení měniče k elektromotoru.
Nejprve se musíte ujistit, že model měniče je vhodný pro konstrukční úlohu a všechny charakteristiky frekvenčního regulátoru odpovídají parametrům motoru.
Sekvence připojení frekvenčního měniče k elektromotoru se skládá z následujících kroků:
- Instalace jističe před měnič kmitočtu při připojení ke zdroji napájení.
- Připojení fázových výstupů měniče ke kontaktům motoru podle jednoho z odpovídajících schémat:
| “Trojúhelník”: potřeba připojit jednofázový frekvenční měnič pro asynchronní motor. Schéma zapojení jednofázové frekvence převodník na elektromotor:  | “Hvězda”: nutné třífázové připojení frekvenční měnič pro asynchronní motor. Schéma zapojení frekvenčního měniče pro třífázový elektromotor:  |
Zapojení elektromotoru s hvězdou a trojúhelníkem – jaký je rozdíl?
Charakteristickými rysy obvodů jsou spojení konců vinutí generátoru motoru:
- “hvězda”: konce vinutí jsou navzájem spojeny;
- “trojúhelník”: konec vinutí jedné fáze je spojen se začátkem další.
Elektromotory připojené k frekvenčním měničům pomocí schématu “hvězda” fungují hladce, ale nemají schopnost vyvinout svůj plný výkon. Pokud je zařízení vzájemně propojeno v konfiguraci trojúhelníku, motor bude pracovat na svůj plný jmenovitý výkon. Nevýhodou tohoto schématu jsou vysoké hodnoty startovacích proudů.
Při výběru způsobu připojení frekvenčních měničů pro asynchronní motory se vyplatí zaměřit se na určení výkonu generovaného motorem v různých režimech. Provoz frekvenčního měniče s přetížením po dlouhou dobu negativně ovlivní provoz zařízení. Jeho kapacita tedy musí být s rezervou, pak bude provoz bezproblémový, prodlouží se životnost zařízení.
Ovládací panel dodávaný s frekvenčním měničem je instalován na vhodném místě pro práci. Dále by měl být zapojen podle schématu uvedeného v návodu k zakoupenému frekvenčnímu měniči.
Výběr frekvenčního měniče pro průmyslová zařízení je důležitým a odpovědným úkolem. Sebemenší chyby při porovnávání parametrů elektromotoru a frekvenčního měniče mohou vést k nehodám a mít nevratné následky. Abyste tomu zabránili, využijte příležitosti získat bezplatnou konzultaci od specialistů z RusAvtomatizatsiya. Naši inženýři vám pomohou vybrat zařízení pro jakékoli podmínky technologického procesu.