Ce este un convertor de tensiune? De ce avem nevoie de convertoare de frecvență? Convertor curent-tensiune

Un motor asincron este un mecanism simplu, fiabil și ieftin.

Prin urmare, este utilizat în mod activ în unitățile industriale pentru o mare varietate de scopuri. Dar are o serie de dezavantaje, pentru a elimina ce convertoare de frecvență sunt utilizate.

Sarcinile și avantajele convertoarelor de frecvență.

În primul rând, convertizorul de frecvență reduce consumul de energie al motoarelor electrice, iar economiile pot ajunge până la 60%.

Acest indicator justifică pe deplin utilizarea unui convertor, dar pe lângă economisire, aceste dispozitive au o serie de alte proprietăți utile:

Pornire și frânare lină a motorului.

Capacitatea de a regla foarte precis intensitatea rotației arborelui, de la zero până la depășirea nominală.

Curentul necesar pentru pornire și funcționare este limitat de valorile nominale.

Îmbunătățește performanța generală a unui sistem de motor electric.

• Creșterea duratei de viață a echipamentelor întregului sistem.

Datorită numărului mare de avantaje și funcții utile, convertizoarele de frecvență au devenit răspândite în multe domenii.

Astăzi, aproape nicio producție industrială nu se poate descurca fără utilizarea lor, de asemenea, sunt răspândite în sfera municipală și casnică, permițându-vă să utilizați multe dispozitive cu un mare confort.

Unde se folosesc convertizoarele de frecvență?

Datorită capacității de a controla puterea și turația motorului, precum și de a preveni suprasarcina, convertizoarele de frecvență sunt utilizate în toate unitățile în care este necesară ajustarea intensității acestuia în timpul procesului de lucru.

Mecanisme de pompare în rețelele de alimentare cu apă de toate tipurile sunt utilizate și în încăperile cazanelor și în alte sisteme în care este necesară o alimentare controlată cu apă.

Pornirea pompelor în fabricile de procesare, precum și în transportoare, ratan și alte vehicule de producție.

Centrifuge de toate tipurile, diverse concasoare, mori, mixere si alte echipamente similare.

Echipamente metalurgice si de foraj.

Acționări ale mașinilor de producție și orice mecanisme de mare viteză.

Excavatoare, ascensoare, macarale, diverse manipulatoare de putere.

• Instrumentaţie.

Se poate spune că convertizoarele de frecvență sunt utilizate în orice tehnologie care funcționează pe un motor asincron, al cărui proces de lucru necesită monitorizare, reglare, pornire ușoară și necesită protecție la suprasarcină.

De asemenea, pentru a economisi bani, sunt necesare convertoare acolo unde funcționarea motorului consumă o cantitate mare de energie electrică.

Cu ajutorul lor, este posibil să se creeze sisteme complexe cu capacități diferite în domenii individuale și să crească productivitatea globală a muncii.

Convertoarele DC/DC sunt utilizate pe scară largă pentru a alimenta diverse echipamente electronice. Sunt utilizate în dispozitive informatice, dispozitive de comunicație, diverse circuite de control și automatizare etc.

Surse de alimentare cu transformatoare

În sursele tradiționale de alimentare cu transformatoare, tensiunea rețelei de alimentare este convertită, cel mai adesea redusă, la valoarea dorită cu ajutorul unui transformator. Tensiunea redusă este netezită de un filtru condensator. Dacă este necesar, se instalează un stabilizator semiconductor după redresor.

Sursele de alimentare cu transformatoare sunt de obicei echipate cu stabilizatori liniari. Astfel de stabilizatori au cel puțin două avantaje: cost redus și un număr mic de piese în ham. Dar aceste avantaje sunt erodate de eficiența scăzută, deoarece o parte semnificativă a tensiunii de intrare este utilizată pentru a încălzi tranzistorul de control, ceea ce este complet inacceptabil pentru alimentarea dispozitivelor electronice portabile.

convertoare DC/DC

Dacă echipamentul este alimentat de la celule galvanice sau baterii, atunci conversia tensiunii la nivelul necesar este posibilă numai cu ajutorul convertoarelor DC/DC.

Ideea este destul de simplă: tensiunea continuă este convertită în tensiune alternativă, de obicei cu o frecvență de câteva zeci sau chiar sute de kiloherți, crescută (scăzută) și apoi redresată și alimentată la sarcină. Astfel de convertoare sunt adesea numite convertoare de impulsuri.

Un exemplu este un convertor boost de la 1,5 V la 5 V, doar tensiunea de ieșire a unui computer USB. Un convertor similar de putere redusă este vândut pe Aliexpress.

Orez. 1. Convertor 1.5V/5V

Convertizoarele de impulsuri sunt bune pentru că au randament ridicat, variind de la 60..90%. Un alt avantaj al convertoarelor de impuls este o gamă largă de tensiuni de intrare: tensiunea de intrare poate fi mai mică decât tensiunea de ieșire sau mult mai mare. În general, convertoarele DC/DC pot fi împărțite în mai multe grupuri.

Clasificarea convertoarelor

Coborâre, în terminologia engleză step-down sau buck

Tensiunea de ieșire a acestor convertoare, de regulă, este mai mică decât tensiunea de intrare: fără pierderi semnificative de încălzire ale tranzistorului de control, puteți obține o tensiune de doar câțiva volți cu o tensiune de intrare de 12...50V. Curentul de ieșire al unor astfel de convertoare depinde de cererea de sarcină, care, la rândul său, determină proiectarea circuitului convertorului.

Un alt nume englezesc pentru un convertor step-down este chopper. Una dintre opțiunile de traducere pentru acest cuvânt este întrerupător. În literatura tehnică, un convertor step-down este uneori numit „chopper”. Deocamdată, să ne amintim doar acest termen.

Creștere, în terminologia engleză step-up sau boost

Tensiunea de ieșire a acestor convertoare este mai mare decât tensiunea de intrare. De exemplu, cu o tensiune de intrare de 5V, tensiunea de ieșire poate fi de până la 30V și este posibilă reglarea și stabilizarea lină a acesteia. Destul de des, convertizoarele de impuls sunt numite boosters.

Convertoare universale - SEPIC

Tensiunea de ieșire a acestor convertoare este menținută la un nivel dat atunci când tensiunea de intrare este fie mai mare, fie mai mică decât tensiunea de intrare. Recomandat în cazurile în care tensiunea de intrare poate varia în limite semnificative. De exemplu, într-o mașină, tensiunea bateriei poate varia între 9...14V, dar trebuie să obțineți o tensiune stabilă de 12V.

Convertoare inversoare

Funcția principală a acestor convertoare este de a produce o tensiune de ieșire cu polaritate inversă față de sursa de alimentare. Foarte convenabil în cazurile în care este necesară puterea bipolară, de exemplu.

Toate convertoarele menționate pot fi stabilizate sau nestabilizate, tensiunea de ieșire poate fi conectată galvanic la tensiunea de intrare sau are izolație galvanică de tensiune. Totul depinde de dispozitivul specific în care va fi utilizat convertorul.

Pentru a trece la o altă poveste despre convertoarele DC/DC, ar trebui să înțelegeți cel puțin teoria în termeni generali.

Chopper cu convertizor descendente - convertor dolar

Diagrama sa funcțională este prezentată în figura de mai jos. Săgețile de pe fire arată direcțiile curenților.

Fig.2. Schema funcțională a stabilizatorului elicopterului

Tensiunea de intrare Uin este furnizată filtrului de intrare - condensator Cin. Tranzistorul VT este folosit ca element cheie; Poate fi fie. În plus față de părțile indicate, circuitul conține o diodă de descărcare VD și un filtru de ieșire - LCout, de la care este furnizată tensiunea sarcinii Rн.

Este ușor de observat că sarcina este conectată în serie cu elementele VT și L. Prin urmare, circuitul este secvenţial. Cum are loc căderea de tensiune?

Modularea lățimii impulsului - PWM

Circuitul de control produce impulsuri dreptunghiulare cu o frecvență constantă sau o perioadă constantă, care este în esență același lucru. Aceste impulsuri sunt prezentate în Figura 3.

Fig.3. Controlul impulsurilor

Aici t este timpul pulsului, tranzistorul este deschis, t este timpul de pauză și tranzistorul este închis. Raportul ti/T se numește ciclu de funcționare, notat cu litera D și exprimat în %% sau pur și simplu în cifre. De exemplu, cu D egal cu 50%, se dovedește că D=0,5.

Astfel, D poate varia de la 0 la 1. Cu o valoare de D=1, tranzistorul cheie este într-o stare de conducție completă, iar cu D=0 într-o stare de tăiere, pur și simplu, este închis. Nu este greu de ghicit că la D=50% tensiunea de ieșire va fi egală cu jumătate din intrare.

Este destul de evident că tensiunea de ieșire este reglată prin modificarea lățimii impulsului de control t și, de fapt, prin modificarea coeficientului D. Acest principiu de reglare se numește (PWM). În aproape toate sursele de alimentare cu comutație, cu ajutorul PWM se stabilizează tensiunea de ieșire.

În diagramele prezentate în figurile 2 și 6, PWM este „ascuns” în dreptunghiuri etichetate „Circuit de control”, care îndeplinește câteva funcții suplimentare. De exemplu, aceasta ar putea fi o pornire ușoară a tensiunii de ieșire, pornirea de la distanță sau protecția la scurtcircuit a convertorului.

În general, convertoarele au devenit atât de utilizate pe scară largă încât producătorii de componente electronice au început să producă controlere PWM pentru toate ocaziile. Sortimentul este atât de mare încât doar pentru a le enumera ai nevoie de o carte întreagă. Prin urmare, nimănui nu-i trece prin cap să asambleze convertoare folosind elemente discrete sau, așa cum se spune adesea, în formă „loartă”.

Mai mult, convertoarele de putere redusă gata făcute pot fi cumpărate de pe Aliexpress sau Ebay la un preț mic. În acest caz, pentru instalarea într-un design amator, este suficient să lipiți firele de intrare și de ieșire pe placă și să setați tensiunea de ieșire necesară.

Dar să revenim la Figura noastră 3. În acest caz, coeficientul D determină cât timp va fi deschis (faza 1) sau închis (faza 2). Pentru aceste două faze, circuitul poate fi reprezentat în două desene. Cifrele NU AFIȚĂ acele elemente care nu sunt utilizate în această fază.

Fig.4. Faza 1

Când tranzistorul este deschis, curentul de la sursa de alimentare (celula galvanică, baterie, redresor) trece prin șocul inductiv L, sarcina Rн și condensatorul de încărcare Cout. În același timp, curentul trece prin sarcină, condensatorul Cout și inductorul L acumulează energie. Curentul iL CREȘTE TREPTAT, datorită influenței inductanței inductorului. Această fază se numește pompare.

După ce tensiunea de sarcină atinge valoarea setată (determinată de setările dispozitivului de control), tranzistorul VT se închide și dispozitivul trece la a doua fază - faza de descărcare. Tranzistorul închis din figură nu este afișat deloc, ca și cum nu ar exista. Dar asta înseamnă doar că tranzistorul este închis.

Fig.5. Faza 2

Când tranzistorul VT este închis, nu există o reîncărcare cu energie în inductor, deoarece sursa de alimentare este oprită. Inductanța L tinde să prevină modificări ale mărimii și direcției curentului (autoinducție) care curge prin înfășurarea inductorului.

Prin urmare, curentul nu se poate opri instantaneu și este închis prin circuitul „sarcină cu diodă”. Din acest motiv, dioda VD se numește diodă de descărcare. De regulă, aceasta este o diodă Schottky de mare viteză. După perioada de control, faza 2, circuitul trece la faza 1, iar procesul se repetă din nou. Tensiunea maximă la ieșirea circuitului considerat poate fi egală cu intrarea și nimic mai mult. Pentru a obține o tensiune de ieșire mai mare decât cea de intrare, se folosesc convertoare de amplificare.

Deocamdată, trebuie doar să reamintim valoarea reală a inductanței, care determină cele două moduri de funcționare ale chopperului. Dacă inductanța este insuficientă, convertorul va funcționa în modul curent de întrerupere, ceea ce este complet inacceptabil pentru sursele de alimentare.

Dacă inductanța este suficient de mare, atunci funcționarea are loc în modul de curent continuu, ceea ce face posibilă, folosind filtre de ieșire, obținerea unei tensiuni constante cu un nivel acceptabil de ondulație. Convertizoarele boost, care vor fi discutate mai jos, funcționează și în modul de curent continuu.

Pentru a crește ușor eficiența, dioda de descărcare VD este înlocuită cu un tranzistor MOSFET, care este deschis la momentul potrivit de circuitul de control. Astfel de convertoare sunt numite sincrone. Utilizarea lor este justificată dacă puterea convertorului este suficient de mare.

Convertoare de creștere sau de creștere

Convertoarele Boost sunt utilizate în principal pentru alimentarea cu tensiune joasă, de exemplu, din două sau trei baterii, iar unele componente de proiectare necesită o tensiune de 12...15V cu un consum redus de curent. Destul de des, un convertor boost este numit pe scurt și clar cuvântul „booster”.

Fig.6. Diagrama funcțională a unui convertor boost

Tensiunea de intrare Uin este aplicată filtrului de intrare Cin și furnizată la tranzistorul de comutare L și VT conectat în serie. O diodă VD este conectată la punctul de conectare dintre bobină și drenul tranzistorului. Sarcina Rn și condensatorul shunt Cout sunt conectate la cealaltă bornă a diodei.

Tranzistorul VT este controlat de un circuit de control care produce un semnal de control cu ​​o frecvență stabilă cu un ciclu de lucru D reglabil, așa cum a fost descris mai sus când a fost descris circuitul chopper (Fig. 3). Dioda VD blochează sarcina de la tranzistorul cheie la momentele potrivite.

Când tranzistorul cheie este deschis, ieșirea dreaptă a bobinei L conform diagramei este conectată la polul negativ al sursei de alimentare Uin. Un curent crescător (datorită influenței inductanței) de la sursa de alimentare trece prin bobină și tranzistorul deschis, iar energia se acumulează în bobină.

În acest moment, dioda VD blochează sarcina și condensatorul de ieșire din circuitul de comutare, împiedicând astfel descărcarea condensatorului de ieșire prin tranzistorul deschis. Sarcina în acest moment este alimentată de energia acumulată în condensatorul Cout. Desigur, tensiunea pe condensatorul de ieșire scade.

De îndată ce tensiunea de ieșire scade ușor sub valoarea setată (determinată de setările circuitului de control), tranzistorul cheie VT se închide, iar energia stocată în inductor, prin dioda VD, reîncarcă condensatorul Cout, care alimentează sarcină. În acest caz, FEM de auto-inducție a bobinei L este adăugată la tensiunea de intrare și transferată la sarcină, prin urmare, tensiunea de ieșire este mai mare decât tensiunea de intrare.

Când tensiunea de ieșire atinge nivelul de stabilizare setat, circuitul de control deschide tranzistorul VT, iar procesul se repetă din faza de stocare a energiei.

Convertoare universale - SEPIC (convertor cu inductor primar cu un singur capăt sau convertor cu o inductanță primară încărcată asimetric).

Astfel de convertoare sunt utilizate în principal atunci când sarcina are o putere nesemnificativă, iar tensiunea de intrare se modifică în raport cu tensiunea de ieșire în sus sau în jos.

Fig.7. Schema funcțională a convertorului SEPIC

Foarte asemănător cu circuitul convertizorului boost prezentat în Figura 6, dar cu elemente suplimentare: condensatorul C1 și bobina L2. Aceste elemente sunt cele care asigură funcționarea convertorului în modul de reducere a tensiunii.

Convertoarele SEPIC sunt utilizate în aplicații în care tensiunea de intrare variază foarte mult. Un exemplu este regulatorul convertizorului Step Up/Down Boost Buck de la 4V-35V la 1,23V-32V. Sub acest nume, convertorul este vândut în magazinele chinezești, circuitul căruia este prezentat în Figura 8 (faceți clic pe figură pentru a mări).

Fig.8. Schema schematică a convertorului SEPIC

Figura 9 arată aspectul plăcii cu desemnarea elementelor principale.

Fig.9. Aspectul convertorului SEPIC

Figura prezintă părțile principale conform figurii 7. Rețineți că există două bobine L1 L2. Pe baza acestei caracteristici, puteți determina că acesta este un convertor SEPIC.

Tensiunea de intrare a plăcii poate fi între 4…35V. În acest caz, tensiunea de ieșire poate fi ajustată între 1,23…32V. Frecvența de funcționare a convertorului este de 500 KHz Cu dimensiuni mici de 50 x 25 x 12 mm, placa oferă o putere de până la 25 W. Curent maxim de ieșire de până la 3A.

Dar aici trebuie făcută o remarcă. Dacă tensiunea de ieșire este setată la 10 V, atunci curentul de ieșire nu poate fi mai mare de 2,5 A (25 W). Cu o tensiune de ieșire de 5V și un curent maxim de 3A, puterea va fi de doar 15W. Principalul lucru aici este să nu exagerați: fie nu depășiți puterea maximă admisă, fie nu depășiți limitele admisibile de curent.

Ce sunt convertoarele de frecvență? Ar trebui să vă gândiți dacă acesta este un dispozitiv care controlează intelectul. Folosește un controler microscopic cu performanțe destul de ridicate. Acestea sunt convertoare tensiune-electrice cu o gamă largă de frecvență. Dacă doriți să cumpărați un convertor de frecvență, vă rugăm să vizitați site-ul web Instart.

Există convertoare de tip electronic utilizate pentru reglarea vitezei unui motor rotativ (așa este setată tensiunea frecvenței dorite, parametrii tehnici sunt convertiți pentru modul normal de funcționare al motorului).
Ce tipuri de convertoare de frecvență cele mai populare există? Aici:
-Uz industrial;
-Vectorial;
-FC Pentru pompe.
Convertizoarele de frecvență pentru pompe și cele industriale generale nu sunt folosite cel mai des sunt mult mai simplu de utilizat (la pornirea și oprirea motoarelor la sfârșitul unei anumite perioade de funcționare). Ele pot fi pornite pentru câteva ore și nu pot fi atinse în această perioadă de timp. Iar convertoarele vectoriale (linie de producție, aparate pentru laminarea metalului și a altor materiale, ascensor, mecanism de ridicare etc., care au o precizie de control mai mare) ar trebui să fie mult de încredere. Printre astfel de convertoare există și subtipuri. Acestea sunt dispozitive cu tranzistori și tiristoare pentru modificarea frecvenței tensiunii electrice. Cele tiristorice modifică frecvența de reglare a acționărilor electrice, au o eficiență foarte mare și sunt rezistente la tensiune înaltă (subtipul de înaltă tensiune). Convertoarele pe bază de tranzistori (cu un mecanism de blocare izolat) sunt mai controlabile și sunt utilizate acolo unde este necesară cea mai mare eficiență a motorului electric. Convertizoarele de putere mică sunt realizate folosind tranzistori. Dar, în realitate, tranzistorii (conectați treptat) sunt acum utilizați în convertoarele de ultra-înaltă tensiune.
Cum funcționează un generator de frecvență? Convertește curentul folosind 6 diode, permițându-i să se miște într-o singură direcție.

Aș dori să-mi atrag atenția asupra încă un lucru. Un efect special se obține dacă se folosesc convertoare de frecvență acolo unde este transportată apă obișnuită sau alt lichid. La instalațiile de transport se folosesc convertoare Bosch VFC3610 (în loc de supape sau supape).

Există atât de mulți producători de convertoare de frecvență care pretind lider. Acestea sunt BOSCH REXROTH, DANFOSS, HYUNDAI, MITSUBISHI ELECTRIC, ABYBIBY, ELGE, OUBEN, EMERSON etc.

Ar fi grozav să vă concentrați pe companii de renume atunci când căutați un producător de convertoare de frecvență. La urma urmei, așa puteți determina ce „piese” sunt disponibile pentru dispozitive și ce echipamente trebuie înlocuite. Convertizoarele de frecvență au găsit o aplicație largă acolo unde este necesar să se protejeze motorul electric de pierderea de fază, suprasarcinile electrotermice și sarcinile de șoc. Convertorul de frecvență poate fi asamblat cu propriile mâini (acasă). Convertizoarele de frecvență sunt necesare pentru a rezolva o serie de probleme tipice ale oricărei companii sau întreprinderi. Dispozitivele moderne de „conversie” au multe caracteristici suplimentare. opțiuni și extensii.

Convertizoarele de frecvență sunt dispozitive tehnice care convertesc parametrii rețelei de intrare în parametrii de ieșire la diferite frecvențe. Invertoarele AC moderne au o gamă largă de frecvențe.

Convertorul de frecvență asincron este proiectat pentru a converti curentul alternativ trifazat sau monofazat f 50 Hz în trifazat sau monofazat f 1 - 800 Hz.

Producătorii produc generatoare de frecvență electro-inducție, care au următorul design:

• motor electric asincron;
• invertoare.

Generatoarele de frecvență sunt adesea folosite pentru a regla fără probleme viteza de rotație a unui motor asincron (IM) prin generarea parametrilor de rețea specificați la ieșirea generatorului de frecvență. În cele mai simple cazuri, reglarea f și U se realizează cu relația corespunzătoare V/f în invertoarele mai sofisticate este implementată ca control vectorial.

Clasificarea convertoarelor de frecvență

În funcție de tipul tensiunii de alimentare, convertoarele de frecvență sunt împărțite în tipuri:

• fază singulară;
• trei faze;
• dispozitive de înaltă tensiune.

Sarcina principală a unui convertor de frecvență poate fi formulată după cum urmează: transferul procesului de lucru într-un mod economic prin controlul vitezei și cuplului motorului, în funcție de parametrii tehnici specificați și de natura sarcinii.

În acest caz, afișajul digital al dispozitivului arată astfel de parametri de funcționare a sistemului, cum ar fi:

• valoarea lui I și U a motorului;
• valorile de ieșire ale frecvenței, vitezei, puterii și cuplului (f, v, P și M);
• afișarea stării intrărilor discrete pentru reglarea vitezei de rotație a arborelui IM și controlul de la distanță a sistemului;
• durata de funcționare a convertizorului de frecvență în sine.

În funcție de zona de utilizare, tipurile de invertoare sunt:

• utilizare industrială cu putere de până la 315 kW;
• Invertor cu control vectorial cu putere de pana la 500 kW;
• pentru mecanisme de control cu ​​sarcină tip pompă-ventilator (P 15 - 315 kW);
• și alte structuri de ridicare;
• pentru utilizare în medii explozive;
• VFD-uri instalate direct pe motorul electric.

Structura convertorului de frecvență

Structura unui invertor modern este construită pe principiul conversiei energiei și include o componentă de putere și control. Primul, de regulă, este efectuat pe tiristoare sau tranzistoare, care joacă rolul de întrerupătoare electrice. Unitatea de control este implementată pe microprocesoare. Folosind chei care deschid și închid circuite, vă permite să rezolvați rapid multe sarcini de diagnosticare, protecție și control.

Conform principiului de funcționare, convertoarele de frecvență sunt de două tipuri:

1. cu prezența unei legături DC intermediare;
2. cu conexiune directă.

Toate au o serie de avantaje și dezavantaje care determină domeniul de utilizare eficientă a fiecăruia dintre ele.

Convertoare directe de frecvență

Ele aparțin celor mai vechi dispozitive cu o unitate de putere simplificată, care este un redresor bazat pe tiristoare.

Sistemul de control pornește tiristoarele de grup și conectează înfășurările motorului la sursa de alimentare. Direct - acesta este un generator de frecvență tiristor reversibil. Principalul său avantaj este că se conectează direct la rețea fără dispozitive suplimentare.

În acest fel, rezultă că generatorul de frecvență U out este format din segmente trunchiate ale sinusoidelor U out. Figura prezintă un exemplu de Uout format pentru una dintre fazele de încărcare. Intrarea tiristorului este alimentată cu componente sinusoidale trifazate Uа, Uв, Uс. Tensiunea U out este reprezentată de o formă de „dinți de ferăstrău” nesinusoidală, care în formă aproximativă arată ca o sinusoidă (curbă groasă). Desenul arată că frecvența U out nu poate fi egală cu sau depăși frecvența sursei de alimentare. Prin urmare, domeniul de control al vitezei de rotație a motorului electric este mic (mai puțin de 1: 10). Limitele de limitare nu fac posibilă utilizarea acestora în VFD-uri sofisticate. Acestea din urmă sunt proiectate pentru o gamă largă de ajustări ale indicatorului.

Utilizarea tiristoarelor crește complexitatea sistemului de control și, prin urmare, costul convertizorului de frecvență crește.

Sinusoidul „trunchiat” de ieșire a generatorului de frecvență este o sursă de armonici de înaltă frecvență, care provoacă pierderi suplimentare în motorul electric, supraîncălzirea mașinii electrice, reducerea cuplului și zgomot în sursa de alimentare care interferează cu funcționarea. Utilizarea dispozitivelor de compensare crește prețul, greutatea, dimensiunea și reduce eficiența întregului sistem.

Cu toate acestea, cele imediate încântă utilizatorii cu anumite avantaje. Acestea includ:

• eficiență suficient de mare obținută printr-o singură conversie a energiei electrice;
• funcționarea în diferite moduri, inclusiv cu recuperare de energie în rețea;
• fiabilitate, relativ ieftinitate, control complet și comoditate;
• disponibilitatea extinderii capacității nelimitate a sistemului;

Asemenea circuite sunt utilizate în acționările electrice produse în anii anteriori. În noile modele, acestea nu sunt dezvoltate în practică.

Convertizoare de frecvență cu legătură DC

Acestea sunt dispozitive realizate folosind un circuit tranzistor sau tiristor. Cu toate acestea, principala lor caracteristică distinctivă este că funcționarea corectă și sigură a generatorului de frecvență necesită prezența unei legături de tensiune constantă. Prin urmare, pentru a le conecta la o rețea industrială, este necesar un redresor. De obicei, se utilizează un echipament complet, constând dintr-un convertor de frecvență și un redresor, controlat de un sistem de control.

Invertorul acestui grup utilizează o conversie în două etape a energiei electrice: intrarea sinusoidală U cu f = const este îndreptată în redresor (V), filtrată de un filtru (F), netezită și apoi reconvertită de invertor (I ) în U ̴. Datorită conversiei în două etape a energiei electrice, eficiența scade, iar indicatorii de greutate și dimensiune se deteriorează ușor în comparație cu conexiunea directă.

Pentru a crea un U ̴ autoguvernant sinusoidal. Ei folosesc un tiristor avansat și o bază de tranzistor ca bază de cheie.

Principalul avantaj al echipamentului convertor tiristor este capacitatea de a funcționa cu parametri mari de rețea, rezistând în același timp la sarcină continuă și influențe pulsate. Dispozitivele au o eficiență mai mare.

Convertizoarele de frecvență bazate pe tiristoare sunt astăzi superioare altor variatoare de înaltă tensiune, a căror putere se ridică la zeci de MW cu U de la 3 la 10 kV și mai mult. Cu toate acestea, prețul lor este în mod corespunzător cel mai mare.

Avantaje:

• cea mai mare eficiență;
• posibilitatea de utilizare în unități puternice;
• cost rezonabil, în ciuda introducerii de elemente suplimentare.

Principiul de funcționare al convertizorului de frecvență

Acționarea fundamentală este determinată de un invertor cu dublă conversie. Principiul de funcționare este:

• variabila de intrare tip toxinusoidal 380 sau 220V este redresată printr-un bloc de diode;
• apoi filtrat de condensatori pentru a minimiza ondularea de tensiune;
• apoi tensiunea este furnizată microcircuitelor și punților de tranzistori, care creează o undă trifazată din ea cu parametri setați;
• La ieșire, impulsurile dreptunghiulare sunt convertite în tensiune sinusoidală.

Cum se conectează și se configurează un convertor de frecvență?

Schema generală de conectare pentru un motor electric asincron care utilizează un convertor de frecvență nu este, în principiu, complicată, deoarece toate cablurile principale sunt conținute în carcasele dispozitivului. Pentru un tehnic cu cunoștințe practice, înțelegerea nu va fi dificilă. În circuit, un loc este alocat convertizorului imediat după întrerupător cu un curent nominal egal cu puterea motorului electric. Când instalați convertorul într-o rețea trifazată, este necesar să utilizați un întrerupător tripolar care are o pârghie comună. În caz de suprasarcină, acest lucru vă va permite să deconectați instantaneu toate fazele de la rețeaua de alimentare. Curentul de funcționare trebuie să fie egal cu curentul unei faze a motorului electric. Pentru sursa de alimentare monofazată, ar trebui să alegeți un întrerupător cu o valoare triplă a curentului unei faze.

În toate cazurile, invertorul trebuie instalat cu întrerupătoare conectate la firul neutru sau la pământ.

În practică, instalarea unui convertor de frecvență înseamnă conectarea miezurilor de cablu la contactele vizibile ale motorului electric. Conexiunea specifică este determinată de natura tensiunii generate direct de convertizorul de frecvență. Pentru rețelele trifazate din instalațiile industriale, motorul electric este conectat într-o „stea” - această diagramă implică o conexiune paralelă a firelor de înfășurare. Pentru uz casnic în rețelele monofazate, se utilizează un circuit „triunghi” (unde U out nu depășește U nom cu mai mult de 50%).

Panoul de control trebuie să fie amplasat acolo unde va fi confortabil de utilizat. Schema de conectare a telecomenzii este de obicei prezentată în manualul de utilizare al convertizorului de frecvență. Înainte de instalare, înainte ca puterea să fie aplicată, pârghia trebuie mutată în poziția „oprit”. După aceasta, indicatorul luminos corespunzător ar trebui să se aprindă. În mod implicit, pentru a porni dispozitivul trebuie să apăsați tasta „RUN”. Pentru a crește fără probleme viteza motorului electric, trebuie să rotiți încet mânerul telecomenzii. Când rotiți în marșarier, trebuie să resetați modul folosind butonul invers. Acum puteți muta mânerul în poziția de lucru și puteți seta viteza de rotație necesară. Este de remarcat faptul că panourile de control ale invertoarelor individuale indică nu viteza mecanică, ci frecvența tensiunii de alimentare.

De ce aveți nevoie de un convertor de frecvență?

Utilizarea supapelor cu gură și a supapelor de control în producție devine treptat un lucru din trecut. Motoarele asincrone care le-au înlocuit se remarcă prin performanța și puterea lor ridicată, dar nu sunt lipsite de dezavantaje caracteristice. De exemplu, controlul asupra vitezei de rotație a rotorului necesită elemente suplimentare. Curenții de pornire depășesc curenții nominali de până la șapte ori. O astfel de suprasarcină de șoc afectează durata de viață a unității.

Funcționarea extrem de economică a pompelor se bazează pe reglarea constantă a indicatorilor tehnici precum temperatura, presiunea și debitul de apă. iar ventilatoarele necesită reglarea temperaturii, presiunii aerului și rarefierea gazului. Utilizarea economică a mașinilor este asigurată prin reglarea vitezei de rotație a motorului. În specificul transportorului muncii, o caracteristică importantă este productivitatea. Unitățile speciale de frecvență sunt proiectate pentru a rezolva astfel de probleme.

Pentru companii și întreprinderi, convertorii privați sunt necesari în ceea ce privește:

• economisirea resurselor energetice;
• durată lungă de viață a părților mecanice și electrice ale echipamentelor de proces;
• reducerea costurilor în numerar pentru procedurile planificate de reparații și întreținere;
• efectuarea managementului operațional, control fundamental asupra parametrilor tehnici etc.

De asemenea, crește eficiența tehnică a producției prin eliberarea unor echipamente.

Unde se folosesc convertizoarele de frecvență?

Echipamentul este utilizat pe scară largă în aplicații și dispozitive industriale în care este necesară modificarea vitezei de rotație a motorului, măsuri de combatere a curenților de pornire de amplitudine sau ajustări în părțile de control (combinații de convertoare elementare folosind feedback), etc. Să luăm în considerare utilizarea lor după cum este necesar:

Pompe. Deoarece consumul de energie este proporțional, după cum se știe, cu cubul vitezei de rotație, utilizarea acestuia permite economisirea consumului de energie cu până la 60%, în comparație cu metoda de reglare a puterii folosind amortizoare pe conductă. Utilizarea anuală a convertizorului de frecvență plătește toate costurile achiziției sale. Dispozitivele permit, de asemenea:

• reduce pierderile de căldură și apă cu 5 - 10%,
• reducerea numărului de accidente de conducte;
• asigura o protectie completa a motorului electric.

Un avantaj suplimentar este soluția la problema cu ciocanul de berbec: invertoarele de lucru netezesc pornirea/oprirea pompei. La statiile de pompare modernizate au fost instalate sisteme care fac posibila fara a fi nevoie de instalarea unui controler.

Fani. Tot ce s-a spus mai sus pentru pompe se aplică și ventilatoarelor. În ceea ce privește economiile în consumul de energie electrică, acestea sunt și mai semnificative aici, deoarece pentru a porni direct ventilatoare mari, sunt adesea folosite unități de motor mai puternice. Îmbunătățirea instalațiilor tehnologice duce la creșterea rentabilității producției. Eficiența se realizează și prin reducerea pierderilor la ralanti.

Transportatorii. Adaptarea vitezei de mișcare la viteza sistemului tehnologic, care nu este o valoare constantă. O pornire lină crește semnificativ durata de viață a părții mecanice a sistemului, deoarece sarcinile de șoc deteriorează echipamentele tehnice.

Domeniul de utilizare al convertoarelor de frecvență este destul de extins. Dintre tipurile controlabile de putere mică, putem distinge și pompe centrifuge, compresoare, centrifuge, suflante etc.

Seria generală industrială de generatoare de frecvență controlate prin VFD de putere medie include motoare în ventilatoare, aspiratoare de fum, sisteme de alimentare cu apă, mixere, dozatoare și linii de producție.

Este dificil de imaginat un lift și alte echipamente de ridicare și transport cu suprasarcini semnificative în timpul pornirii/opririi fără control vectorial cu ajutorul convertoarelor.

Utilizarea unui invertor cu feedback face posibilă asigurarea preciziei vitezei de rotație, care va fi cheia îmbunătățirii calității procesului tehnologic și soluționării problemelor atribuite. Producătorii cunoscuți au o serie de modele axate pe modul de funcționare într-un sistem închis. Echipamentul este recomandat pentru utilizare in industria prelucrarii lemnului, robotica, sisteme de pozitionare de precizie etc.

Toate echipamentele enumerate pot fi controlate folosind convertoare cu intrări/ieșiri analog-digitale pentru reglare, control de la distanță și monitorizare printr-o linie de comunicație serială.

Alte avantaje ale driverelor de frecvență:

• reglarea lină a vitezei de rotație a motorului face posibilă nu folosirea cutiilor de viteze, variatoarelor, șocurilor și altor echipamente de control, ceea ce face structura de control mai simplă, mai ieftină și semnificativ mai fiabilă;
• Generatoarele de frecvență combinate cu IM pot fi utilizate complet pentru a înlocui acționările electrice DC;
• este posibil să se creeze sisteme de control multifuncționale bazate pe un invertor cu un controler;
• modernizarea structurii tehnologice poate fi realizată fără întrerupere în lucru.

Concluzie

Este de remarcat faptul că, în unele cazuri, utilizarea managementului modern al producției folosind convertoare de frecvență duce la o reducere nu numai a resurselor energetice, ci și a pierderilor de substanțe transportate. În țările industrializate este aproape imposibil să găsești un motor electric asincron fără un convertor de frecvență.

Știm aproximativ cum stau lucrurile pentru noi astăzi, dar ce ne așteaptă în viitor? Privind situația prin prisma utilizatorului, este de așteptat ca convertoarele de frecvență să fie împărțite în două părți: prima va conține echipamente destinate utilizatorului amator și având un număr minim de setări și un maxim de automate, iar al doilea va conține dispozitive care au un număr maxim de setări cu capacități mai mari și sunt concepute pentru utilizarea specialiștilor capabili să folosească toate aceste oportunități.