Savladavanje ovih 35 koncepata pretvarača može podići vašu stručnost na impresivne nivoe!
Savladavanje ovih 35 koncepata pretvarača može podići vašu stručnost na impresivne nivoe!
Izraz VFD (Variable-frequency Drive) za inverter odražava njegovu funkciju upravljanja AC motorima podešavanjem frekvencije i amplitude napajanja. U Aziji, posebno u Kini i Južnoj Koreji, termin VVVF (Variable Voltage Variable Frequency Inverter) je korišten zbog japanskog utjecaja. VVVF je skraćenica za varijabilni napon i varijabilnu frekvenciju, što se odnosi na podešavanje i napona i frekvencije, dok CVCF (konstantni napon i konstantna frekvencija) označava fiksni napon i frekvenciju.
Izvori napajanja su kategorisani na AC i DC. Većina istosmjerne energije je izvedena iz naizmjenične struje transformacijom, ispravljanjem i filtriranjem. Naizmjenična struja čini približno 95% ukupne potrošnje energije, s jednofaznim i trofaznim napajanjem naizmjeničnom strujom prema specifičnim standardima napona i frekvencije u različitim zemljama. Na primjer, u kontinentalnoj Kini, jednofazni AC je 220V, a trofazni 380V, oba na 50Hz. Inverter pretvara fiksni napon i frekvenciju naizmjeničnu struju u varijabilnu napon ili frekvenciju izmjenične struje. Ovaj proces uključuje ispravljanje AC u DC, a zatim invertiranje DC natrag u AC, pri čemu se potonji proces posebno naziva "inverzija". Uređaji koji pretvaraju jednosmjernu struju u fiksnu frekvenciju i napon izmjenične struje nazivaju se pretvarači, dok se oni koji omogućavaju podesivu frekvenciju i napon nazivaju pogoni s promjenjivom frekvencijom.
Invertori daju simulirane sinusne talase, koji se prvenstveno koriste za kontrolu brzine trofaznih asinhronih motora, a poznati su i kao regulatori brzine promenljive frekvencije. Za aplikacije koje zahtijevaju visokokvalitetne valne oblike, kao što je oprema za testiranje u instrumentaciji, valni oblik se rafinira kako bi se proizveo standardni sinusni val, a takvi uređaji se nazivaju izvori napajanja varijabilne frekvencije. Napajanja s promjenjivom frekvencijom obično su 15 do 20 puta skuplja od pogona s promjenjivom frekvencijom. Osnovna komponenta odgovorna za generiranje promjenjivog napona ili frekvencije u inverterskoj opremi je "inverter", stoga je proizvod nazvan "inverter". Invertori se također koriste u kućanskim aparatima, kao što su klima uređaji i fluorescentna svjetla. U aplikacijama za kontrolu motora, invertori mogu podesiti i napon i frekvenciju, dok oni koji se koriste za fluorescentna svjetla uglavnom reguliraju frekvenciju napajanja. Uređaji u automobilima koji pretvaraju bateriju (DC) u AC također se prodaju pod nazivom "inverter". Princip rada invertera se široko primenjuje u različitim oblastima, kao što su računarska napajanja, gde invertori potiskuju obrnuti napon, fluktuacije frekvencije i trenutne nestanke struje.
Šta je inverter?
Inverter je uređaj koji pretvara snagu komunalne frekvencije u drugu frekvenciju koristeći preklopno djelovanje energetskih poluvodičkih uređaja. Sastoji se od dva glavna kola: glavnog kola (modul ispravljača, elektrolitički kondenzator i inverterski modul) i upravljačkog kola (preklopna ploča za napajanje i upravljačka ploča). CPU je instaliran na kontrolnoj ploči, s upravljačkim softverom pretvarača programiranim u CPU. Softver za isti model invertera je uglavnom fiksiran, osim za Sanjing inverter, čiji se softver može podesiti na osnovu zahtjeva za korištenje.
Koje su razlike između PWM-a i PAM-a?
PWM (Pulse Width Modulation) podešava širinu impulsa u nizu impulsa prema specifičnom obrascu za regulaciju izlaza i valnog oblika. PAM (Pulse Amplitude Modulation) prilagođava amplitudu impulsa u nizu impulsa da reguliše izlaz i talasni oblik.
Koje su razlike između invertera naponskog i strujnog tipa?
Glavni krug pretvarača može se široko podijeliti na dva tipa: naponski invertori pretvaraju izvor istosmjernog napona u AC koristeći kondenzatore za filtriranje istosmjernog kruga, dok invertori strujnog tipa pretvaraju izvor istosmjerne struje u AC koristeći induktore za filtriranje istosmjernog kruga.
Zašto se napon i frekvencija pretvarača mijenjaju proporcionalno?
Moment indukcionog motora nastaje interakcijom između magnetskog fluksa i struje rotora. Na nazivnoj frekvenciji, ako je napon konstantan i frekvencija je smanjena, magnetni fluks može postati pretjeran, što dovodi do zasićenja magnetnog kruga i potencijalnog oštećenja motora. Stoga se napon i frekvencija moraju proporcionalno mijenjati. Ova metoda upravljanja se obično koristi u pretvaračima koji štede energiju za ventilatore i pumpe.
Kada se asinhroni motor pokreće snagom frekvencije komunalne mreže i naponom pada, struja se povećava. Za motore s inverterskim pogonom, ako se napon smanjuje kada se frekvencija smanjuje, povećava li se struja?
Kada se frekvencija smanji (niska brzina), struja se povećava kako bi se održala ista izlazna snaga. Međutim, u uslovima konstantnog momenta, struja ostaje relativno stabilna.
Kolika je početna struja i moment pri radu motora s inverterom?
Kod invertera, kako se motor ubrzava, frekvencija i napon se odgovarajuće povećavaju, ograničavajući početnu struju na ispod 150% nazivne struje (125% do 200% ovisno o modelu). Direktno pokretanje preko mreže sa frekvencijom električne mreže dovodi do startnih struja šest do sedam puta veće od nazivne struje, uzrokujući mehaničko i električno naprezanje. Motori sa inverterskim pogonom pokreću se glatko (sa produženim vremenom pokretanja), sa početnom strujom od 1,2 do 1,5 puta nazivne struje i početnim momentom od 70% do 120% nazivnog momenta. Za pretvarače sa automatskim povećanjem obrtnog momenta, startni moment prelazi 100%, što omogućava pokretanje pri punom opterećenju.
Šta je V/f mod?
Kada se frekvencija smanji, proporcionalno se smanjuje i napon V. Proporcionalni odnos između V i f određuje se na osnovu karakteristika motora i obično se pohranjuje u memoriji kontrolera (ROM). Preko prekidača ili potenciometara može se odabrati nekoliko karakteristika.
Kako se mijenja obrtni moment motora kada se V i f proporcionalno podese?
Ako se napon smanji proporcionalno frekvenciji, dolazi do tendencije smanjenja obrtnog momenta pri malim brzinama zbog smanjene AC impedancije i nepromijenjenog DC otpora. Da bi se kompenzirao i postigao dovoljan startni moment na niskim frekvencijama, izlazni napon se mora malo povećati. Ova kompenzacija, poznata kao povećanje obrtnog momenta, može se postići različitim metodama, uključujući automatsko podešavanje, izbor V/f moda ili podešavanja potenciometra.
Ako priručnik navodi raspon brzine od 60~6Hz (10:1), da li to znači da nema izlazne snage ispod 6Hz?
Snaga i dalje može biti izlazna ispod 6Hz. Međutim, uzimajući u obzir porast temperature motora i početni moment, minimalna radna frekvencija je postavljena oko 6Hz kako bi se izbjeglo prekomjerno zagrijavanje uz održavanje nominalnog izlaznog momenta. Stvarna izlazna frekvencija (početna frekvencija) pretvarača varira u zavisnosti od modela, obično u rasponu od 0,5Hz do 3Hz.
Da li je moguće održati konstantan obrtni moment sa standardnom kombinacijom motora iznad 60Hz?
Generalno, to nije moguće. Iznad 60Hz (ili 50Hz u nekim modovima), napon ostaje konstantan, što rezultira otprilike konstantnim karakteristikama snage. Kada je potreban konstantan obrtni moment pri velikim brzinama, važan je pažljiv odabir kapaciteta motora i pretvarača.
Šta je kontrola otvorenog kruga?
Kada je detektor brzine (PG) instaliran na motoru i stvarna brzina se vraća kontrolnom uređaju radi regulacije, to se naziva kontrola "zatvorene petlje". Rad bez PG povratne sprege se naziva kontrola "otvorene petlje". Invertori opće namjene obično koriste kontrolu otvorene petlje, iako neki modeli nude PG povratnu informaciju kao opciju. Kontrola zatvorene petlje bez senzora brzine procjenjuje stvarnu brzinu motora na osnovu matematičkog modela fluksa, efektivno formirajući kontrolni sistem zatvorene petlje sa virtuelnim senzorom brzine.
Šta se događa kada postoji neslaganje između stvarne i postavljene brzine?
U upravljanju s otvorenom petljom, čak i ako pretvarač daje zadanu frekvenciju, brzina motora može varirati unutar nominalnog raspona klizanja (1% do 5%) pod opterećenjem. Za aplikacije koje zahtijevaju preciznost regulacije velike brzine i rad pri skoro postavljenoj brzini uprkos promjenama opterećenja, mogu se koristiti invertori sa PG povratnom spregom (dostupni kao opcija).
Može li se preciznost brzine poboljšati korištenjem motora s PG povratnom spregom?
Invertori sa PG povratnom spregom nude poboljšanu preciznost brzine. Međutim, stvarna točnost brzine ovisi o preciznosti PG-a i rezoluciji izlazne frekvencije pretvarača.
Koja je funkcija protiv zastoja?
Ako je podešeno vrijeme ubrzanja prekratko, izlazna frekvencija pretvarača može se promijeniti mnogo brže od brzine motora (električna kutna frekvencija), uzrokujući prekomjernu struju i isključivanje pretvarača, što zaustavlja rad. Ovo se naziva odugovlačenje. Kako bi spriječio zastoj i održao rad motora, pretvarač prati struju i prilagođava frekvenciju. Tokom ubrzanja, ako struja postane prevelika, brzina ubrzanja se smanjuje. Isto važi i za usporavanje. Zajedno, ovi mehanizmi čine funkciju protiv zastoja.
Kakav je značaj pretvarača koji dozvoljavaju odvojena podešavanja vremena ubrzanja i usporavanja u odnosu naoni koji koriste zajedničku postavku?
Invertori koji dozvoljavaju odvojene postavke vremena ubrzanja i usporavanja su prikladni za aplikacije koje zahtijevaju kratko ubrzanje i postepeno usporavanje, ili za male alatne strojeve sa strogim zahtjevima ritma proizvodnje. Nasuprot tome, za aplikacije kao što su pogoni ventilatora gdje su vremena ubrzanja i usporavanja duga, uobičajena postavka za vrijeme ubrzanja i usporavanja je prikladna.
Šta je regenerativno kočenje?
Kada se komandna frekvencija smanji tokom rada motora, motor prelazi u mod asinhronog generatora i funkcioniše kao kočnica. Ovaj proces je poznat kao regenerativno (električno) kočenje.
Može li se postići veća sila kočenja?
Energija regenerirana iz motora pohranjuje se u filter kondenzatoru pretvarača. Zbog kapaciteta kondenzatora i ograničenja nazivnog napona, sila regenerativnog kočenja u inverterima opće namjene iznosi približno 10% do 20% nazivnog momenta. Sa opcionim kočionim jedinicama, ovo se može povećati na 50% do 100%.
Koje su zaštitne funkcije pretvarača?
Zaštitne funkcije se mogu kategorizirati na sljedeći način:
(1) Automatsko ispravljanje abnormalnih stanja, kao što je prevencija zastoja od prekomjerne struje i regenerativna prevencija prenapona.
(2) Blokiranje PWM kontrolnih signala za napajanje poluvodiča nakon otkrivanja abnormalnosti, što uzrokuje automatsko zaustavljanje motora. Primjeri uključuju isključenje preko struje, regenerativno isključivanje prenapona, zaštitu od pregrijavanja ventilatora za hlađenje poluvodiča i zaštitu od trenutnog nestanka struje.
Zašto se zaštitna funkcija pretvarača aktivira kada se koristi kvačilo za kontinuirano opterećenje?
Kada kvačilo poveže opterećenje, motor brzo prelazi iz praznog hoda u područje visokog klizanja. Rezultirajuća velika struja uzrokuje isključenje pretvarača zbog prekomjerne struje, zaustavljanja rada.
Zašto se pretvarač zaustavlja tokom rada kada se veliki motori pokrenu u istom objektu?
Prilikom pokretanja motora, udarna struja odgovara kapacitetu motora, uzrokujući pad napona na strani statora transformatora. Za velike motore, ovaj pad napona može značajno utjecati na drugu opremu priključenu na isti transformator. Pretvarač to može pogrešno protumačiti kao podnapon ili trenutni gubitak snage, aktivirajući njegovu zaštitnu funkciju (IPE) i uzrokujući njeno zaustavljanje.
Šta je rezolucija pretvarača i zašto je važna?
Za digitalno upravljane pretvarače, čak i ako je naredba frekvencije analogni signal, izlazna frekvencija se daje u diskretnim koracima. Najmanja jedinica ovih koraka naziva se rezolucija pretvarača. Obično se rezolucija pretvarača kreće od 0,015Hz do 0,5Hz. Na primjer, sa rezolucijom od 0,5Hz, frekvencije iznad 23Hz mogu se podesiti na 23,5Hz ili 24,0Hz, što rezultira stepenastim radom motora. Ovo može biti problematično za aplikacije kao što je kontinuirana kontrola namotaja. U takvim slučajevima, rezolucija od oko 0,015Hz osigurava da za četveropolni motor svaki korak odgovara manje od 1r/min, pružajući dovoljnu prilagodljivost. Neki modeli pretvarača razlikuju rezoluciju komande i rezoluciju izlaza.
Postoje li ograničenja u smjeru ugradnje pretvarača?
Dizajn invertera uzima u obzir efikasnost hlađenja unutrašnjih komponenti i stražnje strane. Orijentacija jedinice je ključna za ventilaciju. Za invertore koji se montiraju na ploču ili na zid, preporučuje se vertikalna instalacija u uzdužnom položaju.
Da li je moguće direktno povezati motor na pretvarač fiksne frekvencije bez upotrebe mekog startera?
Na vrlo niskim frekvencijama, to je moguće. Međutim, ako je podešena frekvencija visoka, uslovi nalikuju direktnoj mreži počevši od napajanja frekvencije komunalne usluge. To može dovesti do prekomjernih startnih struja (šest do sedam puta veće od nazivne struje), a budući da će se inverter otkačiti kako bi zaštitio od prekomjerne struje, motor se neće moći pokrenuti.
Koje mjere opreza treba poduzeti pri radu motora iznad 60Hz?
Kada radite iznad 60Hz, uzmite u obzir sljedeće:
(1) Osigurajte da mehanička i srodna oprema mogu izdržati rad pri takvim brzinama (mehanička čvrstoća, buka, vibracije, itd.).
(2) Motor ulazi u raspon izlazne snage konstantne snage, a njegov izlazni moment mora izdržati radno opterećenje (za ventilatore i pumpe, izlazna snaga vratila raste sa kockom brzine, tako da čak i mala povećanja brzine zahtijevaju pažnju).
(3) Životni vek ležaja može biti pogođen i treba ga pažljivo razmotriti.
(4) Za motore srednjeg do velikog kapaciteta, posebno dvopolne motore, konsultujte se sa proizvođačem pre rada iznad 60Hz.
Mogu li invertori pokretati motore zupčanika?
Ovisno o strukturi reduktora i načinu podmazivanja, primjenjuje se nekoliko razmatranja. Tipično, strukture zupčanika mogu tolerisati maksimalno 70~80Hz. Uz podmazivanje uljem, kontinuirani rad pri malim brzinama može oštetiti zupčanike.
Mogu li invertori pokretati jednofazne motore? Mogu li raditi na jednofaznu struju?
Generalno, to nije izvodljivo. Za jednofazne motore sa regulatorima brzine ili mehanizmima za pokretanje prekidača, smanjenje brzine ispod radne tačke može pregrijati pomoćni namotaj. Za tipove pokretanja kondenzatora ili kondenzatora, može doći do eksplozije kondenzatora. Invertori obično zahtijevaju trofazno napajanje, iako neki modeli malog kapaciteta mogu raditi i na jednofazno napajanje.
Koliko energije sam pretvarač troši?
Potrošnja energije ovisi o modelu pretvarača, radnom stanju i učestalosti korištenja. Teško je odrediti tačne vrijednosti. Međutim, efikasnost pretvarača ispod 60Hz je otprilike 94% do 96%, što se može koristiti za procjenu gubitaka. Za pretvarače sa ugrađenim regenerativnim kočenjem (npr. serija FR-K), uzimajući u obzir gubitke kočenja, povećava se potrošnja energije, što je faktor koji treba uzeti u obzir u dizajnu kontrolne ploče.
Zašto se kontinuirani rad ne može odvijati u cijelom opsegu 6~60Hz?
Većina motora koristi vanjske ventilatore na osovini ili lopatice na krajnjem prstenu rotora za hlađenje. Smanjena brzina smanjuje efikasnost hlađenja, sprečavajući motor da izdrži istu proizvodnju toplote kao pri velikim brzinama. Da biste to riješili, smanjite obrtni moment opterećenja pri malim brzinama, koristite kombinaciju pretvarača i motora većeg kapaciteta ili koristite specijalizirani motor.
Koje mjere opreza treba poduzeti kada koristite motor sa kočnicom?
Krug pobude kočnice treba napajati sa ulazne strane pretvarača. Ako se kočnica aktivira dok pretvarač daje snagu, prekomjerna struja može uzrokovati gašenje. Stoga, osigurajte da se kočnica aktivira tek nakon što pretvarač prestane proizvoditi snagu.
Zašto se motor ne pokreće kada se koristi inverter za pogon motora sa kondenzatorima za poboljšanje faktora snage?
Struja pretvarača teče u kondenzatore za poboljšanje faktora snage. Struja punjenja može izazvati prekomjernu struju (OCT) u pretvaraču, sprječavajući pokretanje. Da biste to riješili, uklonite kondenzatore i pokrenite motor. Da bi se povećao faktor snage, efikasna je ugradnja AC reaktora na ulaznu stranu pretvarača.
Koliki je vijek trajanja invertera?
Iako su invertori statični uređaji, oni sadrže potrošne komponente kao što su filter kondenzatori i ventilatori za hlađenje. Uz redovno održavanje ovih dijelova, inverter može trajati više od deset godina.
Kako je ventilator za hlađenje orijentisan u inverteru i šta se dešava ako pokvari?
Nekim inverterima malog kapaciteta nedostaju ventilatori za hlađenje. Za modele s ventilatorima, protok zraka je tipično odozdo prema gore. Prilikom instaliranja pretvarača, izbjegavajte postavljanje opreme koja ometa usis i odvod zraka iznad i ispod jedinice. Nemojte postavljati komponente osjetljive na toplinu iznad pretvarača. Od kvara ventilatora se štiti otkrivanjem zaustavljanja ventilatora ili pregrijavanja ventilatora za hlađenje.
Kako se može odrediti vijek trajanja filter kondenzatora?
Filterski kondenzatori, koji se koriste kao kondenzatori, postepeno gube svoj elektrostatički kapacitet tokom vremena. Redovno mjerite elektrostatički kapacitet i smatrajte da je vijek trajanja kondenzatora istekao kada dostigne 85% nazivnog kapaciteta.
Postoje li ograničenja u smjeru ugradnje pretvarača?
Invertori se obično nalaze unutar panela. Međutim, potpuno zatvorene ploče su glomazne, zauzimaju prostor i skupe. Mjere ublažavanja uključuju:
(1) Projektovanje panela za potrebno hlađenje stvarne opreme.
(2) Povećanje površine hlađenja pomoću aluminijskih hladnjaka, rebara i rashladnih sredstava.
(3) Korištenje toplotnih cijevi.
Dodatno, razvijeni su modeli invertera sa otvorenim stražnjim stranama.
Kako odabrati kapacitet pretvarača da bi se brzina transportne trake povećala na 80Hz?
Potrošnja energije transportnih traka je proporcionalna brzini. Za rad na 80Hz, snagu i invertera i motora treba povećati proporcionalno na 80Hz/50Hz, tj. povećanje kapaciteta za 60%.
Mjere opreza tokom održavanja i pregleda:
(1) Nakon isključivanja ulaznog napajanja, pričekajte najmanje 5 minuta prije početka inspekcije (uvjerite se da je LED indikator punjenja ugašen) kako biste izbjegli strujni udar.
(2) Održavanje, pregled i zamjenu komponenti mora obavljati kvalifikovano osoblje. Prije početka rada uklonite sve metalne predmete (satove, narukvice itd.) i koristite izolirane alate.
(3) Nemojte proizvoljno modificirati pretvarač kako biste spriječili strujni udar i oštećenje proizvoda.
(4) Prije servisiranja pretvarača, provjerite ulazni napon. Spajanje napajanja od 380 V na inverter klase 220 V može uzrokovati oštećenje (kondenzator, varistor, eksplozija modula, itd.).
Invertori, sastavljeni prvenstveno od poluprovodničkih elemenata, zahtijevaju svakodnevnu inspekciju kako bi se zaštitili od nepovoljnih radnih okruženja, kao što su temperatura, vlažnost, prašina i vibracije, te spriječili greške koje proizlaze iz ograničenja životnog vijeka komponenti.
Inspekcijski predmeti:
(1) Dnevni pregled: Provjerite radi li pretvarač kako je potrebno. Koristite voltmetar za provjeru ulaznog i izlaznog napona dok pretvarač radi.
(2) Periodični pregled: Pregledajte sva područja koja su dostupna samo kada je pretvarač isključen.
(3) Zamjena komponenti: Životni vijek komponente u velikoj mjeri je pod utjecajem uvjeta instalacije.