Ce face convertorul? Convertor de frecventa pentru motor electric: schema

Convertizoarele de tensiune sunt utilizate pe scară largă atât în ​​viața de zi cu zi, cât și în producție. Pentru producție și industrie, acestea sunt cel mai adesea realizate la comandă, deoarece au nevoie de un convertor puternic și nu întotdeauna cu o tensiune standard. Valorile standard pentru parametrii de ieșire și de intrare sunt adesea folosite în viața de zi cu zi. Adică, un convertor de tensiune este un dispozitiv electronic conceput pentru a schimba tipul de electricitate, mărimea sau frecvența acesteia.

În funcție de funcționalitatea lor, acestea sunt împărțite în:

1. Retrogradări;
2. Ridicarea;
3. fără transformator;
4. Invertor;
5. Ajustabil cu frecvență reglabilă și tensiune AC de ieșire;
6. Ajustabil cu tensiune de ieșire constantă reglabilă.

Unele dintre ele pot fi realizate într-un design special sigilat; aceste tipuri de dispozitive sunt utilizate pentru încăperi umede sau, în general, pentru instalarea sub apă.

Deci, ce este fiecare tip?

Convertor de tensiune de înaltă tensiune

Acesta este un dispozitiv electronic conceput pentru a produce tensiune alternativă sau directă înaltă (până la câteva mii de volți). De exemplu, astfel de dispozitive sunt folosite pentru a genera energie de înaltă tensiune pentru tuburile de imagine de televiziune, precum și pentru cercetarea de laborator și testarea echipamentelor electrice cu tensiuni crescute de mai multe ori. Cablurile sau circuitele de alimentare ale întrerupătoarelor de ulei proiectate pentru o tensiune de 6 kV sunt testate la o tensiune de 30 kV și mai mare, totuși, această valoare a tensiunii nu are putere mare și, în cazul unei avarii, este imediat oprită. Aceste convertoare sunt destul de compacte deoarece trebuie transportate de personal de la o substație la alta, cel mai adesea manual. Trebuie remarcat faptul că toate sursele de alimentare și convertoarele de laborator au o tensiune aproape standard, precisă.

Pentru pornirea lămpilor fluorescente se folosesc convertoare mai simple de înaltă tensiune. Impulsul poate fi crescut mult la nivelul dorit folosind demarorul și accelerația, care pot avea o bază electronică sau electromecanică.

Instalațiile industriale care convertesc tensiunea joasă în tensiune înaltă au multe protecții și sunt realizate folosind transformatoare superioare (STV). Iată unul dintre aceste circuite care oferă o ieșire de la 8 la 16 mii de volți, în timp ce pentru funcționarea sa este nevoie de doar aproximativ 50 V.

Datorită faptului că se generează o tensiune destul de mare și curge în înfășurările transformatoarelor, se impun cerințe mari atât pentru izolarea acestor înfășurări, cât și pentru calitatea acesteia. Pentru a elimina posibilitatea descărcărilor corona, părțile redresorului de înaltă tensiune trebuie lipite pe placă cu grijă, fără bavuri și colțuri ascuțite, apoi umplute pe ambele părți cu rășină epoxidica sau un strat de parafină 2... 3 mm grosime, asigurand izolare intre ele. Uneori, aceste sisteme și dispozitive electronice sunt numite convertoare de tensiune crescătoare.

Următorul circuit este un convertor liniar de tensiune rezonantă care funcționează în modul boost. Se bazează pe separarea funcțiilor pentru creșterea U și stabilizarea clară a acestuia în cascade complet diferite.

În același timp, unele unități invertoare pot fi făcute să funcționeze cu pierderi minime pe întrerupătoarele de alimentare, precum și pe o punte redresată, unde apare tensiunea de înaltă tensiune.

Convertor de tensiune la domiciliu

Omul obișnuit se întâlnește foarte des peste convertoare de tensiune pentru casă, deoarece multe dispozitive au o sursă de alimentare. Cel mai adesea, acestea sunt convertoare descendente care au izolare galvanică. De exemplu, încărcătoare pentru telefoane mobile și laptopuri, computere desktop personale, radiouri, sisteme stereo, diverse playere media, iar această listă poate fi continuată foarte mult timp, deoarece varietatea și aplicațiile lor în viața de zi cu zi au fost în ultima vreme foarte largă.

Sursele de alimentare neîntreruptibilă sunt echipate cu dispozitive de stocare a energiei sub formă de baterii. Astfel de dispozitive sunt, de asemenea, folosite pentru a menține funcționarea sistemului de încălzire în timpul unei întreruperi neașteptate de curent. Uneori, convertoarele de acasă pot fi realizate conform unui circuit invertor, adică prin conectarea acestuia la o sursă de curent continuu (baterie) alimentată printr-o reacție chimică, puteți obține o tensiune alternativă normală la ieșire, a cărei valoare va fi 220 Volți. O caracteristică a acestor circuite este capacitatea de a obține un semnal sinusoidal pur la ieșire.

Una dintre caracteristicile foarte importante ale convertoarelor utilizate în viața de zi cu zi este valoarea stabilă a semnalului la ieșirea dispozitivului, indiferent de câți volți sunt furnizați la intrarea acestuia. Această caracteristică funcțională a surselor de alimentare se datorează faptului că, pentru funcționarea stabilă și pe termen lung a microcircuitelor și a altor dispozitive semiconductoare, este necesară o tensiune clar standardizată și chiar fără ondulație.

Principalele criterii pentru alegerea unui convertor pentru o casă sau un apartament sunt:

1. Putere;
2. Mărimea tensiunii de intrare și de ieșire;
3. Posibilitatea de stabilizare și limitele acesteia;
4. Valoarea curentului de încărcare;
5. Minimizarea încălzirii, adică este mai bine ca convertorul să funcționeze într-un mod cu rezervă de putere;
6. Ventilația dispozitivului poate fi naturală sau forțată;
7. Bună izolare fonică;
8. Disponibilitatea protecției împotriva supraîncărcării și supraîncălzirii.

Alegerea unui convertor de tensiune nu este o chestiune simplă, deoarece funcționarea dispozitivului alimentat depinde de convertorul selectat corect.

Convertoare de tensiune fără transformator

Recent, au devenit foarte populare, deoarece producția lor, și în special producția de transformatoare, necesită o mulțime de bani, deoarece înfășurarea lor este realizată din metal neferos, al cărui preț este în continuă creștere. Principalul avantaj al unor astfel de convertoare este, desigur, prețul. Printre aspectele negative, există un lucru care îl deosebește semnificativ de sursele de alimentare cu transformatoare și convertoare. Ca urmare a unei defecțiuni a unuia sau mai multor dispozitive semiconductoare, toată energia de ieșire poate ajunge la bornele consumatorului, iar acest lucru îl va deteriora cu siguranță. Iată cel mai simplu convertor de tensiune AC la DC. Rolul elementului de reglare este jucat de tiristor.

Situația este mai simplă cu convertoare care nu au transformatoare, dar funcționează pe baza și în modul unui dispozitiv de creștere a tensiunii. Aici, chiar dacă unul sau mai multe elemente eșuează, energia distructivă periculoasă nu va apărea pe sarcină.

convertoare DC-DC

Convertorul AC/DC este cel mai frecvent utilizat tip de dispozitiv de acest tip. În viața de zi cu zi, acestea sunt tot felul de surse de alimentare, iar în producție și industrie acestea sunt dispozitive de alimentare:

• Toate circuitele semiconductoare;
• Înfășurări de excitare ale motoarelor sincrone și motoarelor de curent continuu;
• Bobine solenoide comutatoare de ulei;
• Circuite de operare și declanșare în care bobinele necesită curent constant.

Un convertor de tensiune tiristor este dispozitivul cel mai frecvent utilizat în aceste scopuri. O caracteristică a acestor dispozitive este conversia completă, mai degrabă decât parțială, a tensiunii alternative în tensiune continuă, fără niciun fel de ondulație. Un convertor de tensiune puternic de acest tip trebuie să includă în mod necesar radiatoare și ventilatoare pentru răcire, deoarece toate piesele electronice pot funcționa pentru o perioadă lungă de timp și fără probleme numai la temperaturi de funcționare.

Convertor de tensiune reglabil

Aceste dispozitive sunt proiectate să funcționeze atât în ​​modurile de creștere, cât și de scădere a tensiunii. Cel mai adesea, acestea sunt încă dispozitive care ajustează fără probleme valoarea semnalului de ieșire, care este mai mică decât semnalul de intrare. Adică, 220 de volți sunt furnizați la intrare, iar la ieșire obținem o valoare constantă reglabilă, să zicem, de la 2 la 30 de volți. Astfel de dispozitive cu reglare foarte fină sunt folosite pentru a testa indicatorul și instrumentele digitale în laboratoare. Este foarte convenabil atunci când sunt echipate cu un indicator digital. Trebuie să recunoaștem că fiecare radioamator a luat acest tip ca bază pentru prima sa lucrare, deoarece sursa de alimentare pentru anumite echipamente poate avea dimensiuni diferite, dar această sursă de alimentare s-a dovedit a fi foarte universală. Cum să faci un convertor de înaltă calitate care funcționează mult timp este principala problemă a tinerilor radioamatori.

Convertor de tensiune invertor

Acest tip de convertor formează baza pentru dispozitive inovatoare de sudură compacte. Primind o tensiune alternativă de 220 volți pentru alimentare, dispozitivul o redresează, după care o face din nou alternativă, dar cu o frecvență de câteva zeci de mii de Hz. Acest lucru face posibilă reducerea semnificativă a dimensiunilor transformatorului de sudură instalat la ieșire.

Metoda invertor este folosită și pentru alimentarea cazanelor de încălzire din baterii în cazul unei întreruperi neașteptate de curent. Datorită acestui fapt, sistemul continuă să funcționeze și primește 220 volți de tensiune alternativă de la 12 volți de tensiune continuă. Un dispozitiv de amplificare puternic în acest scop trebuie să fie operat de la o baterie de mare capacitate; aceasta determină cât timp va alimenta cazanul cu energie electrică. Adică, capacitatea joacă un rol cheie.

Convertor de tensiune de înaltă frecvență

Datorită utilizării convertoarelor de amplificare, devine posibilă reducerea dimensiunii tuturor elementelor electronice și electromagnetice care alcătuiesc circuitele, ceea ce înseamnă că costul transformatoarelor, bobinelor, condensatorilor etc. este redus. Cu toate acestea, acest lucru poate cauza interferențe radio de frecvență, care afectează funcționarea altor dispozitive electronice, sisteme și chiar receptoare radio obișnuite, astfel încât carcasele lor trebuie să fie ecranate în mod fiabil. Calculul convertorului și interferența acestuia trebuie efectuate de personal cu înaltă calificare.

Ce este un convertor de rezistență la tensiune?
Acesta este un tip special care este utilizat numai în producția și fabricarea instrumentelor de măsură, în special a ohmmetrelor. La urma urmei, baza unui ohmmetru, adică un dispozitiv care măsoară rezistența, este făcută în măsurarea scăderii în U și transformarea acesteia în indicatori sau indicatori digitali. De obicei, măsurătorile se fac în raport cu curentul continuu. Un traductor de măsurare este un dispozitiv tehnic utilizat pentru a converti o valoare măsurată într-o altă valoare sau într-un semnal de măsurare, convenabil pentru procesare, stocare, transformări ulterioare, indicare și transmisie. Face parte din orice dispozitiv de măsurare.

Convertor curent-tensiune

În majoritatea cazurilor, toate circuitele electronice sunt necesare pentru procesarea semnalelor reprezentate sub formă de tensiune. Cu toate acestea, uneori trebuie să faci față unui semnal sub formă de curent. Astfel de semnale apar, de exemplu, la ieșirea unui fotorezistor sau fotodiode. Atunci este recomandabil să convertiți semnalul de curent în tensiune cu prima ocazie. Convertizoare tensiune-curent sunt utilizate atunci când curentul din sarcină trebuie să fie proporțional cu intrarea U și independent de sarcina R. În special, cu o intrare constantă U, curentul din sarcină va fi, de asemenea, constant, prin urmare, astfel de convertoare sunt uneori numite în mod convențional stabilizatori de curent.

Reparatie convertizor de tensiune

Reparația acestor dispozitive pentru a converti un tip de tensiune la altul se face cel mai bine în centrele de service, unde personalul este înalt calificat și va oferi ulterior garanții pentru lucrările efectuate. Cel mai adesea, orice convertoare modernă de înaltă calitate constă din câteva sute de piese electronice, iar dacă nu există elemente arse evidente, atunci va fi foarte dificil să găsiți o defecțiune și să o remediați. Unele dispozitive chineze ieftine de acest tip, în general, sunt în principiu lipsite de posibilitatea de a le repara, ceea ce nu se poate spune despre producătorii autohtoni. Da, pot fi puțin voluminoase și nu compacte, dar pot fi reparate, deoarece multe dintre piesele lor pot fi înlocuite cu altele similare.

Pentru a converti curentul continuu în curent alternativ, se folosesc dispozitive electronice speciale de putere numite invertoare. Cel mai adesea, un invertor convertește tensiunea DC de o valoare în tensiune AC de altă valoare.

Prin urmare, un invertor este un generator de tensiune care variază periodic, iar forma tensiunii poate fi sinusoidală, apropiată de sinusoidală sau pulsată. Invertoarele sunt utilizate atât ca dispozitive independente, cât și ca parte a sistemelor de alimentare neîntreruptibilă (UPS).

Ca parte a surselor de alimentare neîntreruptibilă (UPS), invertoarele permit, de exemplu, să obțină o alimentare continuă a sistemelor informatice, iar dacă tensiunea rețelei dispare brusc, invertorul va începe instantaneu să alimenteze computerul cu energia primită de la bateria de rezervă. Cel puțin utilizatorul va avea timp să se închidă corect și să închidă computerul.

Dispozitivele de alimentare neîntreruptibilă mai mari folosesc invertoare mai puternice cu baterii de capacitate semnificativă care pot alimenta în mod autonom consumatorii ore întregi, indiferent de rețea, iar când rețeaua revine la normal, UPS-ul va comuta automat consumatorii direct în rețea, iar bateriile. va începe să se încarce.

Partea tehnică

În tehnologiile moderne de conversie a energiei electrice, un invertor poate acționa doar ca o legătură intermediară, unde funcția sa este de a converti tensiunea prin transformare la o frecvență înaltă (zeci și sute de kiloherți). Din fericire, astăzi această problemă poate fi rezolvată cu ușurință, deoarece pentru dezvoltarea și construcția invertoarelor sunt disponibile atât întrerupătoare semiconductoare care pot rezista la curenți de sute de amperi, cât și circuite magnetice cu parametrii necesari și microcontrolere electronice special concepute pentru invertoare. (inclusiv cele rezonante).

Cerințele pentru invertoare, ca și pentru alte dispozitive de putere, includ: eficiență ridicată, fiabilitate și cele mai mici dimensiuni și greutate posibile. De asemenea, este necesar ca invertorul să mențină nivelul permis de armonici mai mari în tensiunea de intrare și să nu creeze un zgomot de impuls inacceptabil de puternic pentru consumatori.

În sistemele cu surse de electricitate „verzi” (panouri solare, turbine eoliene), invertoarele Grid-Tie sunt folosite pentru a furniza energie electrică direct la rețeaua generală - invertoare care pot funcționa sincron cu rețeaua industrială.

În timpul funcționării invertorului de tensiune, o sursă de tensiune constantă este conectată periodic la circuitul de sarcină cu polaritate alternativă, în timp ce frecvența conexiunilor și durata acestora sunt formate de un semnal de control care vine de la controler.

Controlerul din invertor îndeplinește de obicei mai multe funcții: reglarea tensiunii de ieșire, sincronizarea funcționării comutatoarelor cu semiconductor și protejarea circuitului de suprasarcină. În principiu, invertoarele sunt împărțite în: invertoare autonome (invertoare de curent și invertoare de tensiune) și invertoare dependente (driven-driven, Grid-tie etc.)

Proiectarea circuitului invertorului

Comutatoarele semiconductoare ale invertorului sunt controlate de un controler și au diode de șunt invers. Tensiunea la ieșirea invertorului, în funcție de puterea curentului de sarcină, este reglată prin modificarea automată a lățimii impulsului în unitatea de convertizor de înaltă frecvență, în cel mai simplu caz acesta este.

Semiundele tensiunii de joasă frecvență de ieșire trebuie să fie simetrice, astfel încât circuitele de sarcină să nu primească în niciun caz o componentă constantă semnificativă (pentru transformatoare, acest lucru este deosebit de periculos); pentru aceasta, lățimea impulsului blocului de joasă frecvență (în cel mai simplu caz) se face constant.

În controlul comutatoarelor de ieșire ale invertorului se folosește un algoritm care asigură o modificare secvențială a structurilor circuitului de putere: direct, scurtcircuitat, invers.

Într-un fel sau altul, mărimea puterii de sarcină instantanee la ieșirea invertorului are un caracter pulsatoriu cu frecvență dublă, astfel încât sursa primară trebuie să permită un astfel de mod de funcționare atunci când curg curenții pulsatori prin ea și să reziste la nivelul corespunzător de interferență ( la intrarea invertorului).

Dacă primele invertoare au fost exclusiv mecanice, astăzi există multe opțiuni pentru circuitele invertoare pe bază de semiconductori și există doar trei circuite tipice: punte fără transformator, push-pull cu borna zero a transformatorului, punte cu transformator.

Un circuit de punte fără transformator se găsește în dispozitivele de alimentare neîntreruptibilă cu o putere de 500 VA sau mai mult și în invertoarele auto. Un circuit push-pull cu un terminal de transformator zero este utilizat în UPS-urile de putere redusă (pentru computere) cu o putere de până la 500 VA, unde tensiunea bateriei de rezervă este de 12 sau 24 de volți. Un circuit de punte cu un transformator este utilizat în sursele de alimentare neîntreruptibile puternice (pentru unități și zeci de kVA).

În invertoarele de tensiune cu ieșire dreptunghiulară, un grup de comutatoare cu diode cu roată liberă este comutat astfel încât să se obțină o tensiune alternativă pe sarcină și să asigure un mod de circulație controlat în circuit.

Proporționalitatea tensiunii de ieșire este determinată de: durata relativă a impulsurilor de comandă sau defazarea dintre semnalele de comandă ale grupurilor de taste. Într-un mod de circulație necontrolată a energiei reactive, consumatorul influențează forma și mărimea tensiunii la ieșirea invertorului.

În invertoarele de tensiune cu o ieșire în trepte, preconvertorul de înaltă frecvență generează o curbă de tensiune unipolară în trepte, aproximând aproximativ o formă sinusoidă, a cărei perioadă este egală cu jumătate din perioada tensiunii de ieșire. Circuitul podului LF transformă apoi curba pas unipolară în două jumătăți ale unei curbe multipolare, asemănând aproximativ cu o undă sinusoidală în formă.

În invertoarele de tensiune cu o formă de undă de ieșire sinusoidală (sau aproape sinusoidală), convertorul preliminar de înaltă frecvență generează o tensiune constantă apropiată ca mărime de amplitudinea viitoarei ieșiri sinusoidale.

După aceasta, circuitul puntea formează o tensiune alternativă de joasă frecvență dintr-o tensiune continuă, folosind PWM multiple, atunci când fiecare pereche de tranzistoare la fiecare semiciclu al sinusoidului de ieșire este deschisă de mai multe ori pentru un timp care variază în funcție de o lege armonică. Filtrul trece-jos extrage apoi o undă sinusoidală din forma de undă rezultată.

Cele mai simple circuite pentru conversia preliminară de înaltă frecvență în invertoare sunt autogeneratoare. Sunt destul de simple din punct de vedere al implementării tehnice și sunt destul de eficiente la puteri mici (până la 10-20 W) pentru alimentarea sarcinilor care nu sunt critice pentru procesul de alimentare cu energie. Frecvența auto-oscilatoarelor nu este mai mare de 10 kHz.

Feedback-ul pozitiv în astfel de dispozitive este obținut din saturarea circuitului magnetic al transformatorului. Dar pentru invertoarele puternice, astfel de scheme nu sunt acceptabile, deoarece pierderile în comutatoare cresc, iar eficiența ajunge să fie scăzută. Mai mult, orice scurtcircuit la ieșire perturbă auto-oscilațiile.

Circuite mai bune pentru convertoarele preliminare de înaltă frecvență sunt flyback (până la 150 W), push-pull (până la 500 W), half-bridge și bridge (mai mult de 500 W) pe controlerele PWM, unde frecvența de conversie atinge sute de kiloherți .

Tipuri de invertoare, moduri de funcționare

Invertoarele de tensiune monofazate sunt împărțite în două grupe: cu ieșire cu undă sinusoidală pură și cu undă sinusoidală modificată. Cele mai multe dispozitive moderne permit o formă simplificată a semnalului de rețea (undă sinusoidală modificată).

O undă sinusoidală pură este importantă pentru dispozitivele care au motor electric sau transformator la intrare sau dacă este un dispozitiv special care funcționează doar cu undă sinusoidală pură la intrare.

Invertoarele trifazate sunt utilizate de obicei pentru a crea curent trifazat pentru motoarele electrice, cum ar fi sursa de alimentare. În acest caz, înfășurările motorului sunt conectate direct la ieșirea invertorului. În ceea ce privește puterea, invertorul este selectat pe baza valorii sale de vârf pentru consumator.

În general, există trei moduri de funcționare ale invertorului: modul de pornire, continuu și suprasarcină. În modul de pornire (încărcarea capacității, pornirea frigiderului), puterea poate pentru o fracțiune de secundă să depășească de două ori valoarea nominală a invertorului; acest lucru este acceptabil pentru majoritatea modelelor. Mod pe termen lung - corespunzând valorii nominale a invertorului. Modul de suprasarcină - când puterea consumatorului este de 1,3 ori mai mare decât cea nominală - în acest mod, invertorul mediu poate funcționa aproximativ o jumătate de oră.

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, convertizoarele 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 ca:

• 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. Componentele sinusoidale trifazate Uа, Uв, Uс sunt alimentate la intrarea tiristorului. Tensiunea Uout 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 zgomotul în rețeaua 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 întrerupătoarele conectate la firul neutru sau la pământ.

În practică, instalarea unui convertor de frecvență înseamnă conectarea miezurilor cablurilor 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 ridicate, dar nu sunt lipsite de dezavantaje caracteristice. De exemplu, controlul 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 a amplitudinii 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, se folosesc adesea 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 de curent continuu;
• 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.

Convertizoarele de tensiune sunt dispozitive speciale care, în cazul lipsei tensiunii în rețea, transformă curentul continuu în curent alternativ. Adică dintr-o baterie DC poți obține curent alternativ cu o tensiune de 220 de volți și o frecvență de 50 de herți.

Convertorul de tensiune este de asemenea numit. Pentru multe aparate electrice, parametrii curentului electric sunt de mare importanță. În cazul abaterilor de la parametrii stabiliți se pot produce deteriorarea aparatelor și dispozitivelor electrice. Și dacă supratensiunile în rețea sunt permanente, atunci pe lângă invertor, acesta este utilizat.

Avantajele convertoarelor de tensiune

Dacă comparăm un generator convențional și un convertor, acesta din urmă are o serie de avantaje:

• Dispozitivul este foarte prietenos cu mediul, deoarece energia electrică pentru conversie este stocată în baterie. Spre deosebire de un generator, un invertor nu produce emisii nocive în atmosferă;
• Funcționarea absolut silențioasă a invertorului îi permite să fie folosit nu numai într-o casă privată, ca generator electric, ci și într-un apartament, aproape oriunde;
• Spre deosebire de un generator electric, un convertor de curent nu necesită întreținere frecventă, adică nu necesită costuri suplimentare cu materiale;
• Timpul de funcționare depinde în întregime de cantitatea de combustibil și de durata de viață a motorului. Convertoarele sunt capabile să mențină în mod independent cea mai mare încărcare a bateriei; dacă este necesar, puteți instala întotdeauna baterii suplimentare;
• Invertorul, proiectat pentru 220 de volți, comută automat în cazul unei căderi de curent și nu necesită prezența persoanelor în apropierea acestuia.

Utilizarea convertoarelor de tensiune

Cine are nevoie în primul rând de convertoare de curent:

• Daca este necesara mentinerea sistemului de incalzire in stare de functionare in cazul in care reteaua electrica este oprita. Același lucru este valabil și pentru frigidere și computere. Convertorul nu numai că va preveni defecțiunea echipamentelor electrice, dar va asigura și funcționarea continuă a acestuia;
• Invertorul poate fi folosit nu numai într-o casă sau un apartament privat, ci și pe teren, unde în absența completă a energiei electrice poate înlocui un generator electric;
• Un convertor de curent poate fi indispensabil în spitale, mai ales în timpul operațiilor și în cabinetele stomatologice;
• Invertoarele sunt indispensabile în magazinele care vând produse alimentare, precum și în depozitele alimentare, unde defecțiunea frigiderelor poate fi foarte costisitoare.

Din acest articol veți afla ce este, veți lua în considerare circuitul său, principiul de funcționare și, de asemenea, veți afla despre setările desenelor industriale. Accentul principal va fi pus pe producție.Desigur, pentru aceasta va trebui să aveți cel puțin o înțelegere de bază a tehnologiei de cablare. Trebuie să începeți cu scopurile pentru care sunt utilizate convertizoarele de frecvență.

Când apare nevoia unui invertor?

Convertizoarele de frecvență moderne sunt dispozitive de înaltă tehnologie care constau din elemente bazate pe semiconductori. În plus, există un sistem de control electronic construit pe un microcontroler. Cu ajutorul lui, toți cei mai importanți parametri ai motorului electric sunt controlați. În special, folosind un convertor de frecvență, puteți modifica viteza de rotație.Apare ideea achiziționării unui convertor de frecvență pentru un motor electric. Prețul unui astfel de dispozitiv pentru motoare cu o putere de 0,75 kW va fi de aproximativ 5-7 mii de ruble.

Este de remarcat faptul că puteți modifica viteza de rotație folosind o cutie de viteze construită pe baza unui variator sau a unui tip de angrenaj. Dar astfel de structuri sunt foarte mari, nu este întotdeauna posibil să le folosești. În plus, astfel de mecanisme trebuie întreținute în timp util, iar fiabilitatea lor este extrem de scăzută. Utilizarea unui convertor de frecvență vă permite să reduceți costurile de întreținere a unei unități electrice, precum și să creșteți capacitățile acesteia.

Componentele principale ale convertorului de frecvență

Orice convertor de frecvență este format din patru module principale:

1. Bloc redresor.
2. Dispozitive de filtrare a tensiunii continue.
3. Unitate invertor.
4. Sistem de control cu ​​microprocesor.

Toate sunt interconectate, iar unitatea de control controlează funcționarea etapei de ieșire - invertorul. Cu ajutorul acestuia sunt modificate caracteristicile de ieșire ale curentului alternativ.

Acesta va fi discutat în detaliu mai jos și este oferită o diagramă. Convertorul de frecvență pentru un motor electric are mai multe caracteristici. Este de remarcat faptul că dispozitivul include mai multe grade de protecție, care sunt, de asemenea, controlate de un dispozitiv microcontroler. În special, este monitorizată temperatura elementelor semiconductoare de putere. În plus, există o funcție de protecție împotriva scurtcircuitului și supracurentului. Convertorul de frecvență trebuie conectat la sursa de alimentare folosind dispozitive de protecție. Nu este nevoie de el.

Redresor cu convertizor de frecventa

Acesta este primul modul prin care trece curentul. Cu ajutorul acestuia, curentul alternativ este redresat - transformat în curent continuu. Acest lucru se întâmplă datorită utilizării unor elemente precum diode semiconductoare. Dar acum merită menționată o mică caracteristică. Știți că cea mai mare parte a puterii provine de la o rețea trifazată de curent alternativ. Dar acest lucru nu este disponibil peste tot. Desigur, întreprinderile mari îl au, dar este rar folosit în viața de zi cu zi, deoarece este mai ușor să realizați unul monofazat. Și ținând cont de electricitate, lucrurile sunt mai simple.

Iar convertoarele de frecvență pot fi alimentate atât de la o rețea trifazată, cât și de la una monofazată. Care este diferența? Dar este nesemnificativ; diferite tipuri de redresoare sunt utilizate în proiectare. Dacă vorbim despre un convertor de frecvență monofazat pentru un motor electric, atunci este necesar să folosim un circuit cu patru diode semiconductoare conectate într-un tip de punte. Dar dacă este nevoie de alimentare de la o rețea trifazată, ar trebui să alegeți un circuit diferit format din șase diode semiconductoare. Două elemente în fiecare braț, rezultatul este rectificarea AC. Ieșirea va apărea „plus” și „minus”.

Filtrarea tensiunii DC

La ieșirea redresorului aveți o tensiune constantă, dar are ondulații mari, iar componenta variabilă încă alunecă. Pentru a netezi toate aceste „neregularități” din curent, va trebui să utilizați cel puțin două elemente - un inductor și un condensator electrolitic. Dar totul merită să vorbim mai detaliat.

Inductorul are un număr mare de spire, are unele care vă permit să neteziți ușor ondulațiile curentului care curge prin el. Al doilea element este un condensator conectat între doi poli. Are proprietăți cu adevărat interesante. Când curge curentul continuu, conform legii lui Kirchhoff, acesta trebuie înlocuit cu o întrerupere, adică nu există nimic între plus și minus. Dar când curge un curent alternativ, acesta este un conductor, o bucată de sârmă fără rezistență. După cum am menționat mai sus, curge curent continuu, dar există o mică proporție de curent alternativ în el. Și se închide singur, drept urmare pur și simplu dispare.

Modul invertor

Unitatea invertorului, mai exact, este cea mai importantă în întregul design. Este folosit pentru a modifica parametrii curentului de ieșire. În special, frecvența, tensiunea, etc. Invertorul este format din șase tranzistoare controlate. Pentru fiecare fază există două elemente semiconductoare. Este demn de remarcat faptul că etapa invertorului utilizează ansambluri moderne de tranzistoare IGBT. Chiar și unul de casă, chiar și un convertor de frecvență Delta, cel mai accesibil și accesibil astăzi, este format din aceleași componente. Posibilitățile sunt doar diferite.

Au trei intrări, același număr de ieșiri, precum și șase puncte de conectare la dispozitivul de control. Este de remarcat faptul că atunci când realizați singur un convertor de frecvență, este necesar să selectați ansamblul în funcție de putere. Prin urmare, trebuie să decideți imediat ce tip de motor electric va fi conectat la convertizorul de frecvență.

Sistem de control cu ​​microprocesor

Cu producția independentă, este puțin probabil să se poată realiza aceiași parametri pe care îi au desenele industriale. Motivul pentru aceasta nu este că ansamblurile de tranzistoare de putere fabricate sunt ineficiente. Faptul este că realizarea unui modul de control acasă se dovedește a fi destul de dificilă. Desigur, nu vorbim despre elemente de lipit, ci despre programarea unui dispozitiv microcontroler. Cea mai simplă opțiune este să realizezi o unitate de control cu ​​ajutorul căreia poți regla viteza de rotație, marșarier, curent și protecție împotriva supraîncălzirii.

Pentru a schimba este necesar să folosiți un rezistor variabil, care este conectat la portul de intrare al microcontrolerului. Acesta este un dispozitiv principal care trimite un semnal către microcircuit. Acesta din urmă analizează nivelul de modificare a tensiunii față de referință, care este de 5 V. Sistemul de control funcționează după un algoritm specific, care este scris înainte de începerea programării. Sistemul cu microprocesor funcționează strict conform acestuia. Modulele de control Siemens sunt foarte populare. Convertorul de frecvență de la acest producător este foarte fiabil și poate fi utilizat în orice tip de acționare electrică.

Cum se configurează un convertor de frecvență

Astăzi există mulți producători ai acestui dispozitiv. Dar algoritmul de configurare este aproape același pentru toată lumea. Desigur, nu va fi posibilă configurarea convertizorului de frecvență fără anumite cunoștințe. Trebuie să aveți două lucruri - experiență în reglare și un manual de instrucțiuni. Acesta din urmă are o aplicație care descrie toate funcțiile care pot fi programate. De obicei există mai multe butoane pe carcasa convertizorului de frecvență. Trebuie să fie prezente cel puțin patru piese. Două sunt concepute pentru a comuta între funcții; restul sunt folosite pentru a selecta parametrii sau a anula datele introduse. Pentru a intra în modul de programare, trebuie să apăsați un anumit buton.

Fiecare model de convertizor de frecvență are propriul algoritm pentru intrarea în modul de programare. Prin urmare, este imposibil să faci fără un manual de instrucțiuni. De asemenea, merită remarcat faptul că funcțiile sunt împărțite în mai multe subgrupe. Și nu va fi greu să fii confuz în ele. Încercați să nu modificați setările pe care producătorul nu recomandă să le atingeți. Acești parametri trebuie modificați numai în cazuri excepționale. Când selectați o funcție de programare, veți vedea desemnarea ei alfanumerică pe afișaj. Pe măsură ce câștigați experiență, configurarea unui convertor de frecvență vi se va părea foarte simplă.

concluzii

La operarea, întreținerea sau fabricarea convertizorului de frecvență, trebuie respectate toate măsurile de siguranță. Rețineți că dispozitivul conține condensatori electrolitici care își păstrează încărcarea chiar și după ce au fost deconectați de la rețeaua de curent alternativ. Prin urmare, înainte de dezasamblare, este necesar să așteptați descărcarea. Vă rugăm să rețineți că designul convertoarelor de frecvență conține elemente cărora le este frică de electricitatea statică. Acest lucru se aplică în special sistemului de control cu ​​microprocesor. Prin urmare, lipirea trebuie efectuată cu toate măsurile de precauție.