Zvládnutie týchto 35 konceptov invertorov môže povýšiť vašu odbornosť na pôsobivú úroveň!
Zvládnutie týchto 35 konceptov invertorov môže povýšiť vašu odbornosť na pôsobivú úroveň!
Pojem VFD (Variable-frequency Drive) pre menič odráža jeho funkciu riadenia striedavých motorov úpravou frekvencie a amplitúdy napájacieho zdroja. V Ázii, najmä v Číne a Južnej Kórei, sa kvôli japonskému vplyvu zaužíval termín VVVF (Variable Voltage Variable Frequency Inverter). VVVF je skratka pre Variable Voltage and Variable Frequency, čo znamená nastavenie napätia aj frekvencie, zatiaľ čo CVCF (Constant Voltage and Constant Frequency) označuje pevné napätie a frekvenciu.
Zdroje energie sú rozdelené do kategórií AC a DC. Väčšina jednosmerného prúdu pochádza zo striedavého prúdu transformáciou, usmernením a filtrovaním. Napájanie striedavým prúdom predstavuje približne 95 % celkovej spotreby energie, pričom jednofázové a trojfázové napájanie striedavým prúdom sa riadi špecifickými normami napätia a frekvencie v rôznych krajinách. Napríklad v pevninskej Číne je jednofázový striedavý prúd 220 V a trojfázový striedavý prúd 380 V, obe pri 50 Hz. Invertor konvertuje striedavý prúd s pevným napätím a frekvenciou na striedavý prúd s premenlivým napätím alebo frekvenciou. Tento proces zahŕňa usmernenie striedavého prúdu na jednosmerný prúd a potom invertovanie jednosmerného prúdu späť na striedavý prúd, pričom tento proces sa špecificky nazýva „inverzia“. Zariadenia, ktoré konvertujú jednosmerný prúd na pevnú frekvenciu a striedavé napätie, sa nazývajú invertory, zatiaľ čo tie, ktoré umožňujú nastaviteľnú frekvenciu a napätie, sa označujú ako pohony s premenlivou frekvenciou.
Invertory vydávajú simulované sínusové vlny, ktoré sa primárne používajú na riadenie otáčok trojfázových asynchrónnych motorov a sú tiež známe ako regulátory otáčok s premenlivou frekvenciou. Pre aplikácie vyžadujúce vysokokvalitné tvary vĺn, ako sú testovacie zariadenia v prístrojovom vybavení, sa tvar vlny upraví tak, aby vytvoril štandardnú sínusovú vlnu a takéto zariadenia sa nazývajú napájacie zdroje s premenlivou frekvenciou. Napájacie zdroje s premenlivou frekvenciou sú zvyčajne 15 až 20-krát drahšie ako pohony s premenlivou frekvenciou. Základným komponentom zodpovedným za generovanie premenlivého napätia alebo frekvencie v invertorovom zariadení je „invertor“, preto sa produkt nazýva „invertor“. Invertory sa používajú aj v domácich spotrebičoch, ako sú klimatizácie a žiarivky. V aplikáciách riadenia motora môžu meniče upravovať napätie aj frekvenciu, zatiaľ čo tie, ktoré sa používajú pre žiarivky, regulujú hlavne frekvenciu napájania. Zariadenia v automobiloch, ktoré premieňajú napájanie z batérie (DC) na striedavý prúd, sa tiež predávajú pod názvom „invertor“. Pracovný princíp meničov je široko používaný v rôznych oblastiach, ako sú počítačové zdroje, kde invertory potláčajú spätné napätie, kolísanie frekvencie a okamžité výpadky napájania.
Čo je to invertor?
Invertor je zariadenie, ktoré premieňa napájaciu frekvenciu na inú frekvenciu pomocou spínacej činnosti výkonových polovodičových zariadení. Pozostáva z dvoch hlavných obvodov: hlavného obvodu (modul usmerňovača, elektrolytického kondenzátora a invertorového modulu) a riadiaceho obvodu (doska spínacieho zdroja a doska riadiacich obvodov). CPU je inštalované na doske riadiacich obvodov, pričom do CPU je naprogramovaný operačný softvér meniča. Softvér pre rovnaký model meniča je vo všeobecnosti fixný, s výnimkou meniča Sanjing, ktorého softvér je možné upraviť na základe požiadaviek na používanie.
Aké sú rozdiely medzi PWM a PAM?
PWM (Pulse Width Modulation) upravuje šírku impulzov v slede impulzov podľa špecifického vzoru na reguláciu výstupu a tvaru vlny. PAM (Pulse Amplitude Modulation) upravuje amplitúdu impulzov v slede impulzov na reguláciu výstupu a tvaru vlny.
Aké sú rozdiely medzi invertormi napäťového a prúdového typu?
Hlavný obvod meniča možno vo všeobecnosti rozdeliť na dva typy: invertory napäťového typu konvertujú zdroj jednosmerného napätia na striedavý pomocou kondenzátorov na filtrovanie obvodu jednosmerného prúdu, zatiaľ čo invertory prúdového typu konvertujú zdroj jednosmerného prúdu na striedavý pomocou induktorov na filtrovanie obvodu jednosmerného prúdu.
Prečo sa napätie a frekvencia meniča menia proporcionálne?
Krútiaci moment indukčného motora vzniká interakciou medzi magnetickým tokom a prúdom rotora. Pri menovitej frekvencii, ak je napätie konštantné a frekvencia je znížená, magnetický tok môže byť nadmerný, čo vedie k saturácii magnetického obvodu a potenciálnemu poškodeniu motora. Preto sa napätie a frekvencia musia meniť proporcionálne. Tento spôsob riadenia sa bežne používa v energeticky úsporných meničoch pre ventilátory a čerpadlá.
Keď je indukčný motor poháňaný sieťovou frekvenciou a poklesom napätia, prúd sa zvyšuje. V prípade motorov poháňaných meničom, ak sa napätie zníži pri znížení frekvencie, zvýši sa prúd?
Keď frekvencia klesá (nízka rýchlosť), prúd sa zvyšuje, aby sa udržal rovnaký výstupný výkon. Avšak za podmienok konštantného krútiaceho momentu zostáva prúd relatívne stabilný.
Aký je štartovací prúd a krútiaci moment pri prevádzke motora s meničom?
S meničom sa pri zrýchlení motora zodpovedajúcim spôsobom zvýši frekvencia a napätie, čím sa obmedzí štartovací prúd pod 150 % menovitého prúdu (125 % až 200 % v závislosti od modelu). Priame online spustenie s napájaním z elektrickej siete má za následok štartovacie prúdy šesť až sedemnásobok menovitého prúdu, čo spôsobuje mechanické a elektrické namáhanie. Motory poháňané meničom štartujú hladko (s predĺženým časom rozbehu), so štartovacím prúdom 1,2 až 1,5-násobku menovitého prúdu a štartovacím momentom 70 % až 120 % menovitého krútiaceho momentu. U meničov s automatickým zvýšením krútiaceho momentu presahuje rozbehový krútiaci moment 100 %, čo umožňuje štarty pri plnom zaťažení.
Čo je režim V/f?
Keď frekvencia klesá, napätie V tiež úmerne klesá. Proporcionálny vzťah medzi V a f je určený na základe charakteristík motora a zvyčajne je uložený v pamäti regulátora (ROM). Pomocou prepínačov alebo potenciometrov je možné zvoliť viacero charakteristík.
Ako sa zmení krútiaci moment motora, keď sú hodnoty V a f nastavené proporcionálne?
Ak sa napätie znižuje úmerne s frekvenciou, tendencia krútiaceho momentu klesať pri nízkych otáčkach vzniká v dôsledku zníženej impedancie striedavého prúdu a nezmeneného odporu jednosmerného prúdu. Na kompenzáciu a dosiahnutie dostatočného rozbehového momentu pri nízkych frekvenciách je potrebné mierne zvýšiť výstupné napätie. Túto kompenzáciu, známu ako zvýšenie krútiaceho momentu, možno dosiahnuť rôznymi metódami, vrátane automatického nastavenia, výberu režimu U/f alebo nastavenia potenciometra.
Ak manuál špecifikuje rozsah otáčok 60~6Hz (10:1), znamená to, že nie je výstupný výkon pod 6Hz?
Napájanie môže byť stále na výstupe pod 6 Hz. Avšak vzhľadom na nárast teploty motora a rozbehový krútiaci moment je minimálna prevádzková frekvencia nastavená okolo 6 Hz, aby sa zabránilo nadmernému zahrievaniu pri zachovaní menovitého výkonu krútiaceho momentu. Skutočná výstupná frekvencia (počiatočná frekvencia) meniča sa líši podľa modelu, typicky v rozsahu od 0,5 Hz do 3 Hz.
Je možné udržať konštantný krútiaci moment so štandardnou kombináciou motora nad 60 Hz?
Vo všeobecnosti to nie je možné. Nad 60 Hz (alebo 50 Hz v niektorých režimoch) zostáva napätie konštantné, čo vedie k zhruba konštantným charakteristikám výkonu. Keď je potrebný konštantný krútiaci moment pri vysokých rýchlostiach, je nevyhnutný starostlivý výber kapacity motora a meniča.
Čo je ovládanie s otvorenou slučkou?
Keď je na motore nainštalovaný snímač rýchlosti (PG) a aktuálna rýchlosť je privádzaná späť do riadiaceho zariadenia na reguláciu, nazýva sa to riadenie v „uzavretej slučke“. Prevádzka bez spätnej väzby PG sa nazýva riadenie s „otvorenou slučkou“. Invertory na všeobecné použitie zvyčajne používajú riadenie s otvorenou slučkou, hoci niektoré modely ponúkajú ako možnosť spätnú väzbu PG. Riadenie s uzavretou slučkou bez snímača rýchlosti odhaduje skutočnú rýchlosť motora na základe matematického modelu toku, čím efektívne vytvára riadiaci systém s uzavretou slučkou s virtuálnym snímačom rýchlosti.
Čo sa stane, keď dôjde k nezrovnalosti medzi skutočnou a nastavenou rýchlosťou?
Pri riadení s otvorenou slučkou, aj keď menič vydáva nastavenú frekvenciu, otáčky motora sa môžu meniť v rámci menovitého sklzu (1% až 5%) pri zaťažení. Pre aplikácie vyžadujúce vysokú presnosť regulácie a prevádzku s takmer nastavenou rýchlosťou napriek zmenám záťaže je možné použiť invertory s PG spätnou väzbou (dostupné ako voliteľné príslušenstvo).
Dá sa zlepšiť presnosť rýchlosti pomocou motora s PG spätnou väzbou?
Invertory s PG spätnou väzbou ponúkajú vylepšenú presnosť rýchlosti. Skutočná presnosť rýchlosti však závisí od presnosti PG a rozlíšenia výstupnej frekvencie meniča.
Aká je funkcia proti zablokovaniu?
Ak je nastavený čas zrýchlenia príliš krátky, výstupná frekvencia meniča sa môže meniť oveľa rýchlejšie ako rýchlosť motora (elektrická uhlová frekvencia), čo spôsobí nadprúd a vypne menič, čo zastaví prevádzku. Toto sa označuje ako stagnácia. Aby sa zabránilo zastaveniu motora a udržal sa chod motora, menič monitoruje prúd a upravuje frekvenciu. Ak počas zrýchlenia dôjde k nadmernému prúdu, rýchlosť zrýchlenia sa zníži. To isté platí pre spomalenie. Spoločne tieto mechanizmy tvoria funkciu proti zaseknutiu.
Aký význam majú invertory, ktoré umožňujú oddelené nastavenia pre časy zrýchlenia a dobehu oprotitie, ktoré používajú spoločné nastavenie?
Meniče, ktoré umožňujú samostatné nastavenie doby zrýchlenia a dobehu, sú vhodné pre aplikácie vyžadujúce krátke zrýchlenie a postupné spomalenie alebo pre malé obrábacie stroje s prísnymi požiadavkami na rytmus výroby. Naopak, pre aplikácie, ako sú pohony ventilátorov, kde sú časy zrýchlenia aj spomalenia zdĺhavé, je vhodné spoločné nastavenie časov zrýchlenia a spomalenia.
Čo je regeneratívne brzdenie?
Keď sa príkazová frekvencia počas prevádzky motora zníži, motor prejde do režimu asynchrónneho generátora a funguje ako brzda. Tento proces je známy ako regeneratívne (elektrické) brzdenie.
Dá sa dosiahnuť väčšia brzdná sila?
Energia regenerovaná z motora je uložená vo filtračnom kondenzátore meniča. Kvôli kapacite kondenzátora a obmedzeniam menovitého napätia je regeneračná brzdná sila v invertoroch na všeobecné použitie približne 10 % až 20 % menovitého krútiaceho momentu. S voliteľnými brzdovými jednotkami sa to dá zvýšiť na 50 % až 100 %.
Aké sú ochranné funkcie meniča?
Ochranné funkcie možno rozdeliť do nasledujúcich kategórií:
(1) Automatická korekcia abnormálnych stavov, ako je prevencia blokovania nadprúdu a blokovania regeneratívneho prepätia.
(2) Blokovanie riadiacich signálov PWM do výkonových polovodičov pri zistení abnormalít, čo spôsobí automatické zastavenie motora. Príklady zahŕňajú vypnutie pri nadprúde, regeneračné vypínanie pri prepätí, ochranu proti prehriatiu polovodičového chladiaceho ventilátora a ochranu pred okamžitým výpadkom napájania.
Prečo sa pri použití spojky na trvalé zaťaženie aktivuje ochranná funkcia meniča?
Keď spojka pripojí záťaž, motor rýchlo prejde z chodu naprázdno do oblasti vysokého sklzu. Výsledný vysoký prúd spôsobí vypnutie meniča v dôsledku nadprúdu a zastavenie prevádzky.
Prečo sa menič zastaví počas prevádzky, keď sa veľké motory spúšťajú v rovnakom zariadení?
Počas spúšťania motora nábehový prúd zodpovedá kapacite motora, čo spôsobuje pokles napätia na strane statora transformátora. Pri veľkých motoroch môže tento pokles napätia výrazne ovplyvniť iné zariadenia pripojené k rovnakému transformátoru. Striedač si to môže nesprávne vyložiť ako podpätie alebo okamžitú stratu výkonu, čo spustí jeho ochrannú funkciu (IPE) a spôsobí jeho zastavenie.
Čo je to rozlíšenie meniča a prečo je dôležité?
Pre digitálne riadené meniče, aj keď je príkaz frekvencie analógový signál, výstupná frekvencia je poskytovaná v diskrétnych krokoch. Najmenšia jednotka týchto krokov sa nazýva rozlíšenie meniča. Typicky sa rozlíšenie meniča pohybuje od 0,015 Hz do 0,5 Hz. Napríklad s rozlíšením 0,5 Hz možno frekvencie nad 23 Hz upraviť na 23,5 Hz alebo 24,0 Hz, čo vedie k stupňovitej prevádzke motora. To môže byť problematické pri aplikáciách, ako je plynulé ovládanie navíjania. V takýchto prípadoch rozlíšenie okolo 0,015 Hz zaisťuje, že pre štvorpólový motor zodpovedá každý krok menej ako 1 r/min, čo poskytuje dostatočnú prispôsobivosť. Niektoré modely meničov rozlišujú medzi rozlíšením príkazov a rozlíšením výstupu.
Existujú nejaké obmedzenia týkajúce sa smeru inštalácie meniča?
Konštrukcia meniča zohľadňuje účinnosť chladenia vnútorných komponentov a zadnej strany. Orientácia jednotky je rozhodujúca pre vetranie. Pri panelových alebo nástenných jednotkových invertoroch sa odporúča vertikálna inštalácia v pozdĺžnej polohe.
Je možné priamo pripojiť motor k meniču s pevnou frekvenciou bez použitia softštartéra?
Pri veľmi nízkych frekvenciách je to možné. Ak je však nastavená frekvencia vysoká, podmienky sa podobajú priamemu online štartu s napájaním z elektrickej siete. To môže mať za následok nadmerné štartovacie prúdy (šesť až sedemnásobok menovitého prúdu) a keďže menič vypne na ochranu pred nadprúdom, motor sa nespustí.
Aké opatrenia by sa mali prijať pri prevádzke motora nad 60 Hz?
Pri prevádzke nad 60 Hz zvážte nasledovné:
(1) Zabezpečte, aby mechanické a súvisiace zariadenia vydržali prevádzku pri takýchto rýchlostiach (mechanická pevnosť, hluk, vibrácie atď.).
(2) Motor vstupuje do rozsahu konštantného výstupného výkonu a jeho výstupný krútiaci moment musí vydržať pracovné zaťaženie (pri ventilátoroch a čerpadlách sa výstupný výkon hriadeľa zvyšuje s kockou rýchlosti, takže aj mierne zvýšenie rýchlosti vyžaduje pozornosť).
(3) Životnosť ložísk môže byť ovplyvnená a mala by sa starostlivo zvážiť.
(4) Pri motoroch so strednou až veľkou kapacitou, najmä pri dvojpólových motoroch, sa pred prevádzkou nad 60 Hz poraďte s výrobcom.
Môžu invertory poháňať prevodové motory?
V závislosti od štruktúry reduktora a spôsobu mazania platí niekoľko úvah. Štruktúra ozubených kolies zvyčajne toleruje maximálne 70 ~ 80 Hz. Pri olejovom mazaní môže nepretržitá prevádzka pri nízkych otáčkach poškodiť prevody.
Môžu meniče poháňať jednofázové motory? Môžu pracovať s jednofázovým napájaním?
Vo všeobecnosti to nie je možné. Pri jednofázových motoroch s regulátormi otáčok alebo spúšťacími mechanizmami môže zníženie otáčok pod pracovný bod prehriať pomocné vinutie. Pri typoch so štartovaním kondenzátora alebo s prevádzkou kondenzátora môže dôjsť k výbuchu kondenzátora. Meniče zvyčajne vyžadujú trojfázové napájanie, hoci niektoré modely s malou kapacitou môžu pracovať s jednofázovým napájaním.
Koľko energie spotrebuje menič sám?
Spotreba energie závisí od modelu meniča, prevádzkového stavu a frekvencie používania. Je ťažké určiť presné hodnoty. Účinnosť meniča pod 60 Hz je však približne 94 % až 96 %, čo sa dá použiť na odhad strát. V prípade meničov so zabudovaným rekuperačným brzdením (napr. séria FR-K) zohľadňovanie strát pri brzdení zvyšuje spotrebu energie, čo je faktor, ktorý treba poznamenať pri návrhu ovládacieho panela.
Prečo nemôže nepretržitá prevádzka prebiehať v celom rozsahu 6~60Hz?
Väčšina motorov používa na chladenie externé ventilátory na hriadeli alebo lopatky na koncovom krúžku rotora. Znížené otáčky znižujú účinnosť chladenia a bránia tomu, aby motor znášal rovnaké teplo ako pri vysokých otáčkach. Na vyriešenie tohto problému znížte krútiaci moment pri nízkych otáčkach, použite kombináciu meniča a motora s väčšou kapacitou alebo použite špecializovaný motor.
Aké preventívne opatrenia je potrebné urobiť pri použití motora s brzdou?
Budiaci obvod brzdy by mal byť napájaný zo vstupnej strany meniča. Ak sa brzda aktivuje, keď menič dodáva energiu, nadprúd môže spôsobiť vypnutie. Zabezpečte preto, aby sa brzda aktivovala až potom, čo menič prestane napájať.
Prečo sa motor nespustí pri použití meniča na pohon motora s kondenzátormi na zlepšenie účinníka?
Invertorový prúd prúdi do kondenzátorov na zlepšenie účinníka. Nabíjací prúd môže spustiť nadprúd (OCT) v meniči, ktorý zabráni spusteniu. Ak to chcete vyriešiť, odstráňte kondenzátory a spustite motor. Na zvýšenie účinníka je efektívna inštalácia AC tlmivky na vstupnú stranu meniča.
Aká je životnosť meniča?
Hoci sú meniče statické zariadenia, obsahujú spotrebné komponenty, ako sú filtračné kondenzátory a chladiace ventilátory. Pri pravidelnej údržbe týchto častí môže menič vydržať viac ako desať rokov.
Ako je orientovaný chladiaci ventilátor v invertore a čo sa stane, ak zlyhá?
Niektoré meniče s malou kapacitou nemajú chladiace ventilátory. Pri modeloch s ventilátormi je prúdenie vzduchu zvyčajne zdola nahor. Pri inštalácii meniča neumiestňujte nad a pod jednotku zariadenia, ktoré bránia nasávaniu a výfuku vzduchu. Neumiestňujte nad menič komponenty citlivé na teplo. Zlyhanie ventilátora je chránené detekciou zastavenia ventilátora alebo prehriatia chladiaceho ventilátora.
Ako možno určiť životnosť filtračných kondenzátorov?
Filtračné kondenzátory, používané ako kondenzátory, časom postupne strácajú svoju elektrostatickú kapacitu. Pravidelne merajte elektrostatickú kapacitu a zvážte, že životnosť kondenzátora uplynula, keď dosiahne 85 % menovitej kapacity.
Existujú nejaké obmedzenia týkajúce sa smeru inštalácie meniča?
Meniče sú zvyčajne umiestnené v paneloch. Úplne uzavreté panely sú však objemné, náročné na priestor a drahé. Zmierňujúce opatrenia zahŕňajú:
(1) Navrhovanie panelov pre požadované chladenie skutočného zariadenia.
(2) Zväčšenie chladiacej plochy pomocou hliníkových chladičov, rebier a chladiacich činidiel.
(3) Využívanie tepelných trubíc.
Okrem toho boli vyvinuté invertorové modely s odhalenými zadnými stranami.
Ako by sa mala zvoliť kapacita meniča na zvýšenie rýchlosti dopravného pásu na 80 Hz?
Spotreba energie dopravníkových pásov je úmerná rýchlosti. Ak chcete pracovať pri frekvencii 80 Hz, výkon meniča aj motora by sa mal proporcionálne zvýšiť na 80 Hz/50 Hz, t. j. zvýšenie kapacity o 60 %.
Bezpečnostné opatrenia pri údržbe a kontrole:
(1) Po vypnutí vstupného napájania počkajte pred začatím kontroly aspoň 5 minút (uistite sa, že LED indikátor nabíjania zhasol), aby ste predišli úrazu elektrickým prúdom.
(2) Údržbu, kontrolu a výmenu komponentov musí vykonávať kvalifikovaný personál. Pred začatím práce odstráňte všetky kovové predmety (hodinky, náramky atď.) a použite izolované nástroje.
(3) Neupravujte svojvoľne menič, aby ste predišli úrazu elektrickým prúdom a poškodeniu produktu.
(4) Pred vykonaním servisu meniča skontrolujte vstupné napätie. Pripojenie 380V napájacieho zdroja k meniču triedy 220V môže spôsobiť poškodenie (kondenzátor, varistor, výbuch modulu atď.).
Meniče, zložené predovšetkým z polovodičových prvkov, vyžadujú dennú kontrolu, aby sa chránili pred nepriaznivým pracovným prostredím, ako je teplota, vlhkosť, prach a vibrácie, a aby sa predišlo chybám spôsobeným obmedzením životnosti komponentov.
Kontrolné položky:
(1) Denná kontrola: Overte, či menič funguje podľa potreby. Pomocou voltmetra skontrolujte vstupné a výstupné napätie počas chodu meniča.
(2) Periodická kontrola: Skontrolujte všetky oblasti prístupné len vtedy, keď je menič vypnutý.
(3) Výmena komponentov: Životnosť komponentov je značne ovplyvnená podmienkami inštalácie.