Ovladavanje ovih 35 inverterskih koncepata može podići vašu stručnost na impresivne razine!
Ovladavanje ovih 35 inverterskih koncepata može podići vašu stručnost na impresivne razine!
Pojam VFD (Variable-frequency Drive) za pretvarač odražava njegovu funkciju upravljanja AC motorima podešavanjem frekvencije i amplitude napajanja. U Aziji, posebno u Kini i Južnoj Koreji, korišten je izraz VVVF (Variable Voltage Variable Frequency Inverter) zbog japanskog utjecaja. VVVF je kratica za Variable Voltage i Variable Frequency, što se odnosi na podešavanje napona i frekvencije, dok CVCF (Constant Voltage and Constant Frequency) označava fiksni napon i frekvenciju.
Izvori struje se kategoriziraju u AC i DC. Većina istosmjerne struje dobiva se iz izmjenične transformacijom, ispravljanjem i filtriranjem. Izmjenična struja čini približno 95% ukupne potrošnje energije, s jednofaznom i trofaznom izmjeničnom strujom prema specifičnim standardima napona i frekvencije u različitim zemljama. Na primjer, u kontinentalnoj Kini, jednofazni AC je 220V, a trofazni AC je 380V, oba na 50Hz. Inverter pretvara izmjeničnu struju fiksnog napona i frekvencije u izmjeničnu struju promjenjivog napona ili frekvencije. Ovaj proces uključuje ispravljanje izmjenične struje u istosmjernu i zatim pretvaranje istosmjerne struje natrag u izmjeničnu struju, pri čemu se potonji proces posebno naziva "inverzija". Uređaji koji pretvaraju istosmjernu struju u fiksnu frekvenciju i napon AC nazivaju se pretvarači, dok se oni koji omogućuju podešavanje frekvencije i napona nazivaju pogonima promjenjive frekvencije.
Izmjenjivači emitiraju simulirane sinusne valove, prvenstveno se koriste za kontrolu brzine trofaznih asinkronih motora, a poznati su i kao regulatori brzine promjenjive frekvencije. Za aplikacije koje zahtijevaju visokokvalitetne valne oblike, kao što je ispitna oprema u instrumentima, valni oblik se pročišćava kako bi proizveo standardni sinusni val, a takvi se uređaji nazivaju izvorima napajanja s promjenjivom frekvencijom. Napajanja s promjenjivom frekvencijom obično su 15 do 20 puta skuplja od pogona s promjenjivom frekvencijom. Glavna komponenta odgovorna za generiranje promjenjivog napona ili frekvencije u inverterskoj opremi je "inverter", stoga je proizvod nazvan "inverter". Inverteri se također koriste u kućanskim uređajima, kao što su klima uređaji i fluorescentna svjetla. U aplikacijama za kontrolu motora, pretvarači mogu prilagoditi 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". Načelo rada pretvarača naširoko se primjenjuje u raznim područjima, kao što su računalni izvori napajanja, gdje pretvarači potiskuju povratni napon, fluktuacije frekvencije i trenutne nestanke struje.
Što je pretvarač?
Pretvarač je uređaj koji pretvara struju korisne frekvencije u drugu frekvenciju pomoću sklopke energetskih poluvodičkih uređaja. Sastoji se od dva glavna kruga: glavnog kruga (ispravljački modul, elektrolitički kondenzator i inverterski modul) i upravljačkog kruga (preklopna ploča napajanja i upravljačka ploča). CPU je instaliran na ploči upravljačkog kruga, sa softverom za rad pretvarača programiranim u CPU. Softver za isti model pretvarača općenito je fiksan, osim za Sanjing pretvarač, čiji se softver može prilagoditi na temelju zahtjeva korištenja.
Koje su razlike između PWM i PAM?
PWM (modulacija širine impulsa) prilagođava širinu impulsa u nizu impulsa prema određenom uzorku za reguliranje izlaza i valnog oblika. PAM (modulacija amplitude pulsa) prilagođava amplitudu impulsa u nizu impulsa za regulaciju izlaza i valnog oblika.
Koje su razlike između naponskih i strujnih pretvarača?
Glavni krug pretvarača može se općenito podijeliti u dvije vrste: pretvarači naponskog tipa pretvaraju izvor istosmjernog napona u izmjenični pomoću kondenzatora za filtriranje istosmjernog kruga, dok pretvarači strujnog tipa pretvaraju izvor istosmjerne struje u izmjenični pomoću induktora za filtriranje istosmjernog kruga.
Zašto se napon i frekvencija pretvarača proporcionalno mijenjaju?
Okretni moment indukcijskog motora nastaje interakcijom između magnetskog toka i struje rotora. Pri nazivnoj frekvenciji, ako je napon konstantan, a frekvencija smanjena, magnetski tok može postati pretjeran, što dovodi do zasićenja magnetskog kruga i mogućeg oštećenja motora. Stoga se napon i frekvencija moraju mijenjati proporcionalno. Ova se metoda upravljanja obično koristi u pretvaračima za uštedu energije za ventilatore i pumpe.
Kada se indukcijski motor pokreće električnom frekvencijom i padovima napona, struja se povećava. Za motore s inverterskim pogonom, ako se napon smanjuje kada se smanjuje frekvencija, povećava li se struja?
Kada se frekvencija smanjuje (niska brzina), struja se povećava kako bi se održala ista izlazna snaga. Međutim, pod uvjetima konstantnog momenta, struja ostaje relativno stabilna.
Kolika je početna struja i moment pri radu motora s pretvaračem?
S inverterom, kako motor ubrzava, frekvencija i napon se odgovarajuće povećavaju, ograničavajući početnu struju ispod 150% nazivne struje (125% do 200% ovisno o modelu). Izravno mrežno pokretanje s strujom komunalne frekvencije rezultira strujama pokretanja šest do sedam puta većim od nazivne struje, uzrokujući mehanički i električni stres. Motori s inverterskim pogonom pokreću se glatko (s produljenim vremenom pokretanja), uz početnu struju od 1,2 do 1,5 puta veću od nazivne struje i početni moment od 70% do 120% nazivnog momenta. Za pretvarače s automatskim povećanjem momenta, moment pokretanja prelazi 100%, što omogućuje pokretanje pri punom opterećenju.
Što je V/f način rada?
Kad se frekvencija smanjuje, proporcionalno se smanjuje i napon V. Proporcionalni odnos između V i f određuje se na temelju karakteristika motora i obično se pohranjuje u memoriju upravljača (ROM). Preko prekidača ili potenciometara može se odabrati nekoliko karakteristika.
Kako se mijenja moment motora kada su V i f proporcionalno podešeni?
Ako se napon smanjuje proporcionalno s frekvencijom, javlja se tendencija smanjenja zakretnog momenta pri malim brzinama zbog smanjene AC impedancije i nepromijenjenog DC otpora. Za kompenzaciju i postizanje dovoljnog startnog momenta pri niskim frekvencijama, izlazni napon mora biti malo povećan. Ova kompenzacija, poznata kao povećanje zakretnog momenta, može se postići različitim metodama, uključujući automatsko podešavanje, odabir V/f načina rada ili postavke potenciometra.
Ako priručnik navodi raspon brzine od 60~6Hz (10:1), znači li to da nema izlazne snage ispod 6Hz?
Snaga se i dalje može emitirati ispod 6Hz. Međutim, uzimajući u obzir porast temperature motora i početni zakretni moment, minimalna radna frekvencija postavljena je na oko 6 Hz kako bi se izbjeglo prekomjerno zagrijavanje uz održavanje nazivnog izlaznog zakretnog momenta. Stvarna izlazna frekvencija (početna frekvencija) pretvarača varira ovisno o modelu, obično u rasponu od 0,5 Hz do 3 Hz.
Je li moguće održavati konstantan moment sa standardnom kombinacijom motora iznad 60Hz?
Općenito, to nije moguće. Iznad 60 Hz (ili 50 Hz u nekim načinima), napon ostaje konstantan, što rezultira približno konstantnim karakteristikama snage. Kada je pri velikim brzinama potreban konstantan okretni moment, bitan je pažljiv odabir kapaciteta motora i pretvarača.
Što je kontrola otvorene petlje?
Kada je detektor brzine (PG) instaliran na motoru i stvarna brzina se vraća u upravljački uređaj za regulaciju, to se naziva upravljanje "zatvorenom petljom". Rad bez PG povratne sprege naziva se upravljanje "otvorenom petljom". Pretvarači opće namjene obično koriste upravljanje otvorenom petljom, iako neki modeli nude PG povratnu vezu kao opciju. Upravljanje zatvorenom petljom bez senzora brzine procjenjuje stvarnu brzinu motora na temelju matematičkog modela fluksa, učinkovito formirajući sustav upravljanja zatvorenom petljom s virtualnim senzorom brzine.
Što se događa kada postoji razlika između stvarne i postavljene brzine?
U upravljanju otvorenom petljom, čak i ako pretvarač emitira postavljenu frekvenciju, brzina motora može varirati unutar nominalnog raspona klizanja (1% do 5%) pod opterećenjem. Za primjene koje zahtijevaju visoku točnost regulacije brzine i rad blizu zadane brzine unatoč promjenama opterećenja, mogu se koristiti pretvarači s PG povratnom spregom (dostupni kao opcija).
Može li se točnost brzine poboljšati pomoću motora s PG povratnom spregom?
Pretvarači s PG povratnom spregom nude poboljšanu točnost brzine. Međutim, stvarna točnost brzine ovisi o preciznosti PG-a i razlučivosti izlazne frekvencije pretvarača.
Što je funkcija protiv zastoja?
Ako je postavljeno vrijeme ubrzanja prekratko, izlazna frekvencija pretvarača može se promijeniti puno brže od brzine motora (električna kutna frekvencija), uzrokujući prekomjernu struju i okidanje pretvarača, što zaustavlja rad. To se naziva zastoj. Kako bi spriječio zastoj i održao rad motora, pretvarač prati struju i prilagođava frekvenciju. Tijekom ubrzanja, ako struja postane pretjerana, stopa ubrzanja se smanjuje. Isto vrijedi i za usporavanje. Zajedno, ovi mehanizmi čine funkciju protiv zastoja.
Koje je značenje pretvarača koji omogućuju odvojene postavke vremena ubrzanja i usporavanja u odnosu naone koje koriste zajedničku postavku?
Inverteri koji dopuštaju odvojeno podešavanje vremena ubrzanja i usporavanja prikladni su za primjene koje zahtijevaju kratko ubrzanje i postupno usporavanje ili za male alatne strojeve sa strogim zahtjevima za ritam proizvodnje. Nasuprot tome, za aplikacije kao što su pogoni ventilatora gdje su vremena ubrzanja i usporavanja duga, prikladna je uobičajena postavka za vremena ubrzanja i usporavanja.
Što je regenerativno kočenje?
Kada se komandna frekvencija smanji tijekom rada motora, motor prelazi u način rada asinkronog generatora i funkcionira kao kočnica. Ovaj proces je poznat kao regenerativno (električno) kočenje.
Može li se postići veća sila kočenja?
Energija regenerirana iz motora pohranjuje se u kondenzator filtera pretvarača. Zbog ograničenja kapaciteta kondenzatora i nazivnog napona, sila regenerativnog kočenja u pretvaračima opće namjene iznosi približno 10% do 20% nazivnog momenta. S opcijskim kočionim jedinicama, to se može povećati na 50% do 100%.
Koje su zaštitne funkcije pretvarača?
Zaštitne funkcije mogu se kategorizirati na sljedeći način:
(1) Automatsko ispravljanje nenormalnih uvjeta, kao što je sprječavanje zastoja preko struje i sprječavanje zastoja regenerativnog prenapona.
(2) Blokiranje PWM kontrolnih signala energetskim poluvodičima nakon otkrivanja abnormalnosti, uzrokujući automatsko zaustavljanje motora. Primjeri uključuju isključivanje preko struje, isključivanje regenerativnog prenapona, zaštitu od pregrijavanja poluvodičkog ventilatora za hlađenje i zaštitu od trenutnog nestanka struje.
Zašto se zaštitna funkcija pretvarača aktivira kada se koristi spojka za kontinuirano opterećenje?
Kada spojka poveže opterećenje, motor brzo prelazi iz praznog hoda u područje visokog klizanja. Rezultirajuća velika struja uzrokuje okidanje pretvarača zbog prekomjerne struje, zaustavljanje rada.
Zašto se pretvarač zaustavlja tijekom rada kada se veliki motori pokreću u istom objektu?
Tijekom 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 spojenu na isti transformator. Pretvarač to može pogrešno protumačiti kao podnapon ili trenutni gubitak snage, aktivirajući svoju zaštitnu funkciju (IPE) i uzrokujući njegovo zaustavljanje.
Što je rezolucija pretvarača i zašto je značajna?
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 razlučivost pretvarača kreće od 0,015 Hz do 0,5 Hz. Na primjer, s rezolucijom od 0,5 Hz, frekvencije iznad 23 Hz mogu se podesiti na 23,5 Hz ili 24,0 Hz, što rezultira stepenastim radom motora. To može biti problematično za aplikacije kao što je kontinuirana kontrola namota. U takvim slučajevima, razlučivost od oko 0,015 Hz osigurava da za četveropolni motor, svaki korak odgovara manje od 1r/min, pružajući dovoljnu prilagodljivost. Neki modeli pretvarača razlikuju rezoluciju naredbe i izlaznu rezoluciju.
Postoje li ograničenja u smjeru postavljanja pretvarača?
Dizajn invertera uzima u obzir učinkovitost hlađenja za unutarnje komponente i stražnju stranu. Orijentacija jedinice ključna je za ventilaciju. Za pretvarače koji se montiraju na ploču ili na zid, preporuča se okomita instalacija u uzdužnom položaju.
Je li moguće izravno spojiti motor na pretvarač fiksne frekvencije bez korištenja mekog pokretača?
Na vrlo niskim frekvencijama to je moguće. Međutim, ako je postavljena frekvencija visoka, uvjeti nalikuju izravnom mrežnom napajanju počevši od struje električne frekvencije. To može rezultirati previsokim startnim strujama (šest do sedam puta većim od nazivne struje), a budući da će pretvarač isključiti radi zaštite od prekomjerne struje, motor se neće uspjeti pokrenuti.
Koje mjere opreza treba poduzeti pri radu motora iznad 60Hz?
Kada radite iznad 60Hz, uzmite u obzir sljedeće:
(1) Osigurajte da mehanička i povezana oprema može izdržati rad pri takvim brzinama (mehanička čvrstoća, buka, vibracije itd.).
(2) Motor ulazi u raspon konstantne izlazne snage, a njegov izlazni moment mora izdržati radno opterećenje (za ventilatore i pumpe, izlazna snaga osovine raste s kubom brzine, tako da čak i neznatna povećanja brzine zahtijevaju pozornost).
(3) Životni vijek ležaja može utjecati i treba ga pažljivo razmotriti.
(4) Za motore srednjeg do velikog kapaciteta, posebno dvopolne motore, posavjetujte se s proizvođačem prije rada iznad 60 Hz.
Mogu li pretvarači pokretati motore s reduktorima?
Ovisno o strukturi reduktora i metodi podmazivanja, vrijedi nekoliko razmatranja. Tipično, strukture zupčanika mogu tolerirati maksimalno 70~80Hz. S podmazivanjem uljem, neprekinuti rad na malim brzinama može oštetiti zupčanike.
Mogu li pretvarači pokretati jednofazne motore? Mogu li raditi na jednofaznu struju?
Općenito, to nije izvedivo. Za jednofazne motore s regulatorima brzine ili mehanizmima za uključivanje i pokretanje, smanjenje brzine ispod radne točke može pregrijati pomoćni namot. Za tipove kondenzatorskog starta ili kondenzatorskog rada može doći do eksplozije kondenzatora. Inverteri obično zahtijevaju trofazno napajanje, iako neki modeli malog kapaciteta mogu raditi na jednofaznom napajanju.
Koliko energije troši pretvarač?
Potrošnja energije ovisi o modelu pretvarača, radnom stanju i učestalosti korištenja. Teško je navesti točne vrijednosti. Međutim, učinkovitost pretvarača ispod 60 Hz je približno 94% do 96%, što se može koristiti za procjenu gubitaka. Za pretvarače s ugrađenim regenerativnim kočenjem (npr. serija FR-K), uzimanje u obzir gubitaka pri kočenju povećava potrošnju energije, što je faktor koji treba uzeti u obzir pri dizajnu upravljačke ploče.
Zašto ne može doći do kontinuiranog rada u cijelom rasponu od 6~60Hz?
Većina motora za hlađenje koristi vanjske ventilatore na osovini ili lopatice na krajnjem prstenu rotora. Smanjena brzina smanjuje učinkovitost hlađenja, sprječavajući motor da izdrži isto stvaranje topline kao pri velikim brzinama. Da biste to riješili, smanjite moment opterećenja pri niskim brzinama, upotrijebite kombinaciju pretvarača i motora većeg kapaciteta ili upotrijebite specijalizirani motor.
Koje mjere opreza treba poduzeti pri korištenju motora s kočnicom?
Pobudni krug kočnice trebao bi se napajati s ulazne strane pretvarača. Ako se kočnica aktivira dok pretvarač daje snagu, prekomjerna struja može uzrokovati isključivanje. Stoga osigurajte da se kočnica aktivira tek nakon što pretvarač prestane proizvoditi snagu.
Zašto se motor ne pokreće kada se koristi pretvarač za pogon motora s 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 uključite motor. Za povećanje faktora snage učinkovito je ugraditi AC prigušnicu na ulaznu stranu pretvarača.
Koliki je životni vijek pretvarača?
Iako su pretvarači statični uređaji, oni sadrže potrošne komponente kao što su kondenzatori filtera i ventilatori za hlađenje. Uz redovito održavanje ovih dijelova, inverter može trajati više od deset godina.
Kako je usmjeren ventilator za hlađenje u inverteru i što se događa ako zakaže?
Neki pretvarači malog kapaciteta nemaju ventilatore za hlađenje. Za modele s ventilatorima, strujanje zraka obično je odozdo prema gore. Prilikom postavljanja pretvarača, izbjegavajte postavljanje opreme koja ometa dovod i odvod zraka iznad i ispod jedinice. Nemojte postavljati komponente osjetljive na toplinu iznad pretvarača. Protiv kvara ventilatora se štiti otkrivanjem zaustavljanja ventilatora ili pregrijavanja ventilatora za hlađenje.
Kako se može odrediti životni vijek filterskih kondenzatora?
Filtarski kondenzatori, koji se koriste kao kondenzatori, postupno gube svoj elektrostatički kapacitet tijekom vremena. Redovito mjerite elektrostatički kapacitet i smatrajte da je vijek trajanja kondenzatora istekao kada dosegne 85% nazivnog kapaciteta.
Postoje li ograničenja u smjeru postavljanja pretvarača?
Inverteri su obično smješteni unutar panela. Međutim, potpuno zatvorene ploče su glomazne, zauzimaju prostor i skupe su. Mjere ublažavanja uključuju:
(1) Projektiranje panela za potrebno hlađenje stvarne opreme.
(2) Povećanje područja hlađenja korištenjem aluminijskih hladnjaka, rebara i rashladnih sredstava.
(3) Korištenje toplinskih cijevi.
Dodatno, razvijeni su modeli invertera s otkrivenim stražnjim stranama.
Kako odabrati kapacitet pretvarača da se poveća brzina pokretne trake na 80Hz?
Potrošnja energije pokretnih traka proporcionalna je brzini. Za rad na 80 Hz, i pretvarač i snaga motora trebaju se povećati proporcionalno na 80 Hz/50 Hz, tj. povećanje kapaciteta od 60%.
Mjere opreza tijekom održavanja i pregleda:
(1) Nakon isključivanja ulaznog napajanja, pričekajte najmanje 5 minuta prije početka pregleda (uvjerite se da se LED indikator punjenja ugasio) kako biste izbjegli električni udar.
(2) Održavanje, inspekciju i zamjenu komponenti mora obavljati kvalificirano osoblje. Uklonite sve metalne predmete (satove, narukvice, itd.) prije početka rada i koristite izolirani alat.
(3) Nemojte samovoljno modificirati pretvarač kako biste spriječili električni udar i oštećenje proizvoda.
(4) Prije servisiranja pretvarača provjerite ulazni napon. Spajanje napajanja od 380 V na pretvarač klase 220 V može uzrokovati štetu (kondenzator, varistor, eksplozija modula itd.).
Pretvarači, koji se prvenstveno sastoje od poluvodičkih elemenata, zahtijevaju svakodnevnu provjeru radi zaštite od nepovoljnih radnih okruženja, kao što su temperatura, vlaga, prašina i vibracije, te kako bi se spriječile greške koje proizlaze iz ograničenja životnog vijeka komponenti.
Stavke za inspekciju:
(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 dostupna samo kada je pretvarač isključen.
(3) Zamjena komponente: životni vijek komponente uvelike ovisi o uvjetima ugradnje.