Obvladovanje teh 35 konceptov razsmernikov lahko dvigne vaše strokovno znanje na impresivno raven!
Obvladovanje teh 35 konceptov razsmernikov lahko dvigne vaše strokovno znanje na impresivno raven!
Izraz VFD (Variable-frequency Drive) za pretvornik odraža njegovo funkcijo krmiljenja AC motorjev s prilagajanjem frekvence in amplitude napajanja. V Aziji, predvsem na Kitajskem in v Južni Koreji, se je zaradi japonskega vpliva uporabljal izraz VVVF (Variable Voltage Variable Frequency Inverter). VVVF pomeni spremenljivo napetost in spremenljivo frekvenco, kar se nanaša na prilagoditev napetosti in frekvence, medtem ko CVCF (konstantna napetost in konstantna frekvenca) označuje fiksno napetost in frekvenco.
Viri električne energije so razvrščeni v AC in DC. Večina enosmerne energije izhaja iz izmeničnega toka s pretvorbo, usmerjanjem in filtriranjem. Izmenični tok predstavlja približno 95 % vse porabe električne energije, pri čemer enofazni in trifazni izmenični tok sledi posebnim standardom napetosti in frekvence v različnih državah. Na primer, v celinski Kitajski je enofazni AC 220 V in trifazni AC 380 V, oba pri 50 Hz. Pretvornik pretvarja izmenični tok s fiksno napetostjo in frekvenco v izmenični tok s spremenljivo napetostjo ali frekvenco. Ta postopek vključuje popravljanje AC v DC in nato obračanje DC nazaj v AC, pri čemer se slednji postopek posebej imenuje "inverzija". Naprave, ki pretvarjajo enosmerni tok v fiksno frekvenco in napetost izmeničnega toka, se imenujejo inverterji, medtem ko se tiste, ki omogočajo nastavljivo frekvenco in napetost, imenujejo pogoni s spremenljivo frekvenco.
Pretvorniki oddajajo simulirane sinusne valove, ki se uporabljajo predvsem za krmiljenje hitrosti trifaznih asinhronih motorjev in so znani tudi kot regulatorji hitrosti s spremenljivo frekvenco. Za aplikacije, ki zahtevajo visokokakovostne valovne oblike, kot je oprema za testiranje v instrumentih, se valovna oblika izboljša, da proizvede standardni sinusni val, in takšne naprave se imenujejo napajalniki s spremenljivo frekvenco. Napajalniki s spremenljivo frekvenco so običajno 15 do 20-krat dražji od pogonov s spremenljivo frekvenco. Glavna komponenta, ki je odgovorna za ustvarjanje spremenljive napetosti ali frekvence v inverterski opremi, je "inverter", zato se izdelek imenuje "inverter". Inverterji se uporabljajo tudi v gospodinjskih aparatih, kot so klimatske naprave in fluorescentne luči. V aplikacijah za krmiljenje motorjev lahko pretvorniki prilagodijo napetost in frekvenco, medtem ko tisti, ki se uporabljajo za fluorescentne luči, večinoma uravnavajo frekvenco napajanja. Naprave v avtomobilih, ki pretvarjajo baterijo (DC) v AC, se prodajajo tudi pod imenom "inverter". Načelo delovanja pretvornikov se široko uporablja na različnih področjih, kot so računalniški napajalniki, kjer pretvorniki zavirajo povratno napetost, nihanje frekvence in trenutne izpade električne energije.
Kaj je inverter?
Pretvornik je naprava, ki pretvarja moč komunalne frekvence v drugo frekvenco s pomočjo preklopnega delovanja močnostnih polprevodniških naprav. Sestavljen je iz dveh glavnih tokokrogov: glavnega vezja (usmerniški modul, elektrolitski kondenzator in inverterski modul) in krmilnega vezja (stikalna napajalna plošča in krmilna plošča). CPE je nameščen na plošči krmilnega vezja, programska oprema za delovanje pretvornika pa je vprogramirana v CPE. Programska oprema za isti model razsmernika je na splošno fiksna, razen za pretvornik Sanjing, katerega programsko opremo je mogoče prilagoditi glede na zahteve uporabe.
Kakšne so razlike med PWM in PAM?
PWM (modulacija širine impulza) prilagodi širino impulzov v nizu impulzov glede na določen vzorec za uravnavanje izhoda in valovne oblike. PAM (modulacija amplitude impulza) prilagodi amplitudo impulzov v nizu impulzov za uravnavanje izhoda in valovne oblike.
Kakšne so razlike med napetostnimi in tokovnimi pretvorniki?
Glavno vezje pretvornika lahko na splošno razdelimo na dve vrsti: napetostni pretvorniki pretvorijo vir enosmerne napetosti v izmenični z uporabo kondenzatorjev za filtriranje enosmernega tokokroga, medtem ko tokovni pretvorniki pretvorijo vir enosmernega toka v izmenični z uporabo induktorjev za filtriranje enosmernega tokokroga.
Zakaj se napetost in frekvenca pretvornika spreminjata sorazmerno?
Navor indukcijskega motorja nastane zaradi interakcije med magnetnim tokom in tokom rotorja. Pri nazivni frekvenci, če je napetost konstantna in frekvenca zmanjšana, lahko postane magnetni pretok čezmeren, kar povzroči nasičenost magnetnega vezja in morebitno poškodbo motorja. Zato se morata napetost in frekvenca spreminjati sorazmerno. Ta način krmiljenja se pogosto uporablja v energetsko varčnih pretvornikih za ventilatorje in črpalke.
Ko indukcijski motor poganja moč električne frekvence in pade napetost, se tok poveča. Ali se tok pri motorjih z inverterskim pogonom zmanjša, ko se frekvenca zmanjša?
Ko se frekvenca zmanjša (nizka hitrost), se tok poveča, da se ohrani enaka izhodna moč. Vendar pa v pogojih konstantnega navora tok ostaja relativno stabilen.
Kakšna sta začetni tok in navor pri delovanju motorja z inverterjem?
Pri pretvorniku se med pospeševanjem motorja frekvenca in napetost ustrezno povečata, kar omejuje začetni tok pod 150 % nazivnega toka (125 % do 200 %, odvisno od modela). Neposredni spletni zagon z napajanjem električne frekvence povzroči zagonske tokove, ki so šest do sedemkrat večji od nazivnega toka, kar povzroča mehanske in električne obremenitve. Motorji, ki jih poganja inverter, se zaženejo gladko (s podaljšanim časom zagona), z zagonskim tokom pri 1,2 do 1,5-kratniku nazivnega toka in začetnim navorom pri 70 % do 120 % nazivnega navora. Pri pretvornikih s samodejnim povečanjem navora začetni navor preseže 100 %, kar omogoča zagone pri polni obremenitvi.
Kaj je način V/f?
Ko se frekvenca zmanjša, se sorazmerno zmanjša tudi napetost V. Proporcionalno razmerje med V in f je določeno na podlagi značilnosti motorja in je običajno shranjeno v pomnilniku krmilnika (ROM). S stikali ali potenciometri je mogoče izbrati več karakteristik.
Kako se spremeni navor motorja, ko sta V in f proporcionalna?
Če se napetost zmanjša sorazmerno s frekvenco, nastane težnja po zmanjšanju navora pri nizkih vrtljajih zaradi zmanjšane impedance AC in nespremenjene upornosti DC. Za kompenzacijo in doseganje zadostnega zagonskega momenta pri nizkih frekvencah je treba izhodno napetost rahlo povečati. To kompenzacijo, znano kot povečanje navora, je mogoče doseči z različnimi metodami, vključno s samodejno prilagoditvijo, izbiro načina V/f ali nastavitvami potenciometra.
Če priročnik določa razpon hitrosti 60~6Hz (10:1), ali to pomeni, da ni izhodne moči pod 6Hz?
Moč je še vedno mogoče oddajati pod 6Hz. Vendar pa je ob upoštevanju dviga temperature motorja in začetnega navora minimalna delovna frekvenca nastavljena okoli 6 Hz, da se izognemo čezmernemu segrevanju in hkrati ohranimo nazivni izhodni navor. Dejanska izhodna frekvenca (začetna frekvenca) pretvornika se razlikuje glede na model in se običajno giblje od 0,5 Hz do 3 Hz.
Ali je mogoče vzdrževati stalen navor s standardno kombinacijo motorjev nad 60 Hz?
Na splošno to ni mogoče. Nad 60 Hz (ali 50 Hz v nekaterih načinih) napetost ostane konstantna, kar ima za posledico približno konstantne karakteristike moči. Kadar je pri visokih vrtljajih potreben stalen navor, je nujna skrbna izbira zmogljivosti motorja in pretvornika.
Kaj je krmiljenje z odprto zanko?
Ko je detektor hitrosti (PG) nameščen na motor in se dejanska hitrost vrne nazaj v krmilno napravo za regulacijo, se to imenuje krmiljenje "zaprte zanke". Delovanje brez povratne zanke PG se imenuje krmiljenje "odprte zanke". Razsmerniki za splošno uporabo običajno uporabljajo krmiljenje z odprto zanko, čeprav nekateri modeli ponujajo povratno informacijo PG kot možnost. Zaprtozančno krmiljenje brez tipala hitrosti oceni dejansko hitrost motorja na podlagi matematičnega modela fluksa in učinkovito tvori zaprtozančni krmilni sistem z virtualnim senzorjem hitrosti.
Kaj se zgodi, če pride do odstopanja med dejansko in nastavljeno hitrostjo?
Pri krmiljenju z odprto zanko, tudi če pretvornik oddaja nastavljeno frekvenco, se lahko hitrost motorja spreminja znotraj nazivnega območja zdrsa (1 % do 5 %) pod obremenitvijo. Za aplikacije, ki zahtevajo visoko natančnost regulacije hitrosti in delovanje blizu nastavljene hitrosti kljub spremembam obremenitve, se lahko uporabijo pretvorniki s povratno informacijo PG (na voljo kot opcija).
Ali je mogoče natančnost hitrosti izboljšati z uporabo motorja s povratno informacijo PG?
Pretvorniki s povratno informacijo PG nudijo izboljšano natančnost hitrosti. Vendar pa je dejanska natančnost hitrosti odvisna od natančnosti PG in ločljivosti izhodne frekvence pretvornika.
Kaj je funkcija proti zastoju?
Če je nastavljeni čas pospeševanja prekratek, se lahko izhodna frekvenca pretvornika spremeni veliko hitreje od hitrosti motorja (električna kotna frekvenca), kar povzroči previsok tok in sproži pretvornik, ki prekine delovanje. To se imenuje zastoj. Da prepreči zaustavitev in ohrani delovanje motorja, pretvornik spremlja tok in prilagaja frekvenco. Če tok med pospeševanjem postane prevelik, se stopnja pospeševanja zmanjša. Enako velja za upočasnitev. Ti mehanizmi skupaj tvorijo funkcijo proti zastoju.
Kakšen je pomen pretvornikov, ki omogočajo ločene nastavitve za čas pospeševanja in zaviranja v primerjavi ztiste, ki uporabljajo skupno nastavitev?
Inverterji, ki omogočajo ločene nastavitve časa pospeševanja in zaviranja, so primerni za aplikacije, ki zahtevajo kratko pospeševanje in postopno zaviranje, ali za majhna strojna orodja s strogimi zahtevami glede proizvodnega ritma. Nasprotno pa je za aplikacije, kot so pogoni ventilatorjev, kjer sta čas pospeševanja in zaviranja dolga, primerna skupna nastavitev za čas pospeševanja in zaviranja.
Kaj je regenerativno zaviranje?
Ko se ukazna frekvenca med delovanjem motorja zmanjša, motor preide v način asinhronega generatorja in deluje kot zavora. Ta proces je znan kot regenerativno (električno) zaviranje.
Ali je mogoče doseči večjo zavorno silo?
Energija, regenerirana iz motorja, se shrani v filtrirnem kondenzatorju pretvornika. Zaradi omejitev kapacitete kondenzatorja in nazivne napetosti je regenerativna zavorna sila v pretvornikih za splošno uporabo približno 10 % do 20 % nazivnega navora. Z dodatnimi zavornimi enotami se to lahko poveča na 50 % do 100 %.
Kakšne so zaščitne funkcije pretvornika?
Zaščitne funkcije lahko razvrstimo na naslednji način:
(1) Samodejno popravljanje nenormalnih pogojev, kot je preprečevanje prenapetostnega zastoja in regenerativno prenapetostno preprečevanje zastoja.
(2) Blokiranje krmilnih signalov PWM za napajalne polprevodnike ob zaznavi nenormalnosti, kar povzroči samodejno zaustavitev motorja. Primeri vključujejo zaustavitev zaradi prenapetosti, regenerativno zaustavitev zaradi prenapetosti, zaščito pred pregrevanjem polprevodniškega hladilnega ventilatorja in zaščito pred takojšnjim izpadom električne energije.
Zakaj se aktivira zaščitna funkcija pretvornika pri uporabi sklopke za stalno obremenitev?
Ko sklopka poveže obremenitev, motor hitro preide iz prostega teka v območje visokega zdrsa. Posledično visok tok povzroči izklop pretvornika zaradi prevelikega toka in zaustavitev delovanja.
Zakaj se pretvornik ustavi med delovanjem, ko se v istem objektu zaženejo veliki motorji?
Med zagonom motorja zagonski tok ustreza zmogljivosti motorja, kar povzroči padec napetosti na strani statorja transformatorja. Pri velikih motorjih lahko ta padec napetosti znatno vpliva na drugo opremo, priključeno na isti transformator. Pretvornik si lahko to napačno razlaga kot prenizko napetost ali takojšnjo izgubo moči, kar sproži njegovo zaščitno funkcijo (IPE) in povzroči zaustavitev.
Kaj je ločljivost pretvornika in zakaj je pomembna?
Pri digitalno krmiljenih pretvornikih je izhodna frekvenca zagotovljena v diskretnih korakih, tudi če je ukaz frekvence analogni signal. Najmanjša enota teh korakov se imenuje ločljivost pretvornika. Običajno se ločljivost pretvornika giblje od 0,015 Hz do 0,5 Hz. Na primer, z ločljivostjo 0,5 Hz je mogoče frekvence nad 23 Hz nastaviti na 23,5 Hz ali 24,0 Hz, kar ima za posledico stopenjsko delovanje motorja. To je lahko problematično za aplikacije, kot je neprekinjen nadzor navitja. V takih primerih ločljivost okoli 0,015 Hz zagotavlja, da pri štiripolnem motorju vsak korak ustreza manj kot 1r/min, kar zagotavlja zadostno prilagodljivost. Nekateri modeli pretvornikov razlikujejo med ukazno ločljivostjo in izhodno ločljivostjo.
Ali obstajajo omejitve glede smeri namestitve pretvornika?
Inverterska zasnova upošteva učinkovitost hlajenja notranjih komponent in zadnje strani. Usmerjenost enote je ključnega pomena za prezračevanje. Za razsmernike, nameščene na ploščo ali steno, je priporočljiva navpična namestitev v vzdolžni legi.
Ali je možno neposredno priključiti motor na pretvornik s fiksno frekvenco brez uporabe mehkega zaganjalnika?
Pri zelo nizkih frekvencah je to mogoče. Če pa je nastavljena frekvenca visoka, so pogoji podobni neposrednemu spletu, ki se začne z močjo električne frekvence. To lahko povzroči previsoke zagonske tokove (šest- do sedemkratnik nazivnega toka) in ker se bo pretvornik sprožil zaradi zaščite pred prevelikim tokom, se motor ne bo zagnal.
Katere previdnostne ukrepe je treba upoštevati pri delovanju motorja nad 60 Hz?
Pri delovanju nad 60 Hz upoštevajte naslednje:
(1) Zagotovite, da lahko mehanska in sorodna oprema prenese delovanje pri takih hitrostih (mehanska trdnost, hrup, vibracije itd.).
(2) Motor vstopi v območje konstantne izhodne moči in njegov izhodni navor mora vzdrževati delovno obremenitev (pri ventilatorjih in črpalkah se izhodna moč gredi povečuje s kocko hitrosti, zato je treba biti pozoren tudi na rahlo povečanje hitrosti).
(3) To lahko vpliva na življenjsko dobo ležaja, kar je treba skrbno preučiti.
(4) Za motorje srednje do velike zmogljivosti, zlasti dvopolne motorje, se pred uporabo nad 60 Hz posvetujte s proizvajalcem.
Ali lahko pretvorniki poganjajo motorje z zobniki?
Glede na strukturo reduktorja in način mazanja velja več premislekov. Običajno lahko zobniške strukture prenesejo največ 70 ~ 80 Hz. Pri mazanju z oljem lahko neprekinjeno delovanje pri nizki hitrosti poškoduje zobnike.
Ali lahko pretvorniki poganjajo enofazne motorje? Ali lahko delujejo na enofazno napajanje?
Na splošno ni izvedljivo. Pri enofaznih motorjih z regulatorji hitrosti ali mehanizmi za zagon in stikalo lahko zmanjšanje hitrosti pod delovno točko pregreje pomožno navitje. Pri vrstah kondenzatorskega zagona ali kondenzatorskega delovanja lahko pride do eksplozije kondenzatorja. Pretvorniki običajno potrebujejo trifazno napajanje, čeprav lahko nekateri modeli z majhno zmogljivostjo delujejo na enofazno napajanje.
Koliko energije porabi sam pretvornik?
Poraba energije je odvisna od modela pretvornika, stanja delovanja in pogostosti uporabe. Točne vrednosti je težko navesti. Vendar je učinkovitost pretvornika pod 60 Hz približno 94 % do 96 %, kar se lahko uporabi za oceno izgub. Pri pretvornikih z vgrajenim regenerativnim zaviranjem (npr. serija FR-K) upoštevanje zavornih izgub poveča porabo energije, dejavnik, ki ga je treba upoštevati pri načrtovanju nadzorne plošče.
Zakaj neprekinjeno delovanje ne more potekati v celotnem območju 6~60Hz?
Večina motorjev za hlajenje uporablja zunanje ventilatorje na gredi ali lopatice na končnem obroču rotorja. Zmanjšana hitrost zmanjša učinkovitost hlajenja in prepreči, da bi motor prenesel enako generiranje toplote kot pri visokih hitrostih. Če želite odpraviti to težavo, zmanjšajte navor obremenitve pri nizki hitrosti, uporabite kombinacijo pretvornika in motorja z večjo zmogljivostjo ali uporabite specializiran motor.
Katere previdnostne ukrepe je treba upoštevati pri uporabi motorja z zavoro?
Zavorno vzbujevalno vezje mora biti napajano z vhodne strani pretvornika. Če se zavora aktivira, medtem ko pretvornik oddaja moč, lahko previsok tok povzroči zaustavitev. Zato zagotovite, da se zavora aktivira šele, ko pretvornik preneha oddajati moč.
Zakaj se motor ne zažene pri uporabi pretvornika za pogon motorja s kondenzatorji za izboljšanje faktorja moči?
Inverterski tok teče v kondenzatorje za izboljšanje faktorja moči. Polnilni tok lahko sproži nadtok (OCT) v pretvorniku, kar prepreči zagon. Da bi to rešili, odstranite kondenzatorje in vključite motor. Za povečanje faktorja moči je učinkovita namestitev AC reaktorja na vhodno stran pretvornika.
Kakšna je življenjska doba pretvornika?
Čeprav so pretvorniki statične naprave, vsebujejo potrošne komponente, kot so filtrirni kondenzatorji in hladilni ventilatorji. Ob rednem vzdrževanju teh delov lahko razsmernik zdrži več kot deset let.
Kako je usmerjen hladilni ventilator v inverterju in kaj se zgodi, če odpove?
Nekateri pretvorniki majhne zmogljivosti nimajo hladilnih ventilatorjev. Pri modelih z ventilatorji je pretok zraka običajno od spodaj navzgor. Pri nameščanju pretvornika se izogibajte nameščanju opreme, ki ovira dovod in odvod zraka nad in pod enoto. Nad pretvornikom ne nameščajte toplotno občutljivih komponent. Pred okvaro ventilatorja je zaščiten z zaznavanjem zaustavitve ventilatorja ali pregretja hladilnega ventilatorja.
Kako se lahko določi življenjska doba filtrskih kondenzatorjev?
Filtrirni kondenzatorji, ki se uporabljajo kot kondenzatorji, sčasoma postopoma izgubijo svojo elektrostatično zmogljivost. Redno merite elektrostatično kapaciteto in upoštevajte, da je življenjska doba kondenzatorja potekla, ko doseže 85 % nazivne kapacitete.
Ali obstajajo omejitve glede smeri namestitve pretvornika?
Pretvorniki so običajno nameščeni znotraj plošč. Vendar pa so popolnoma zaprte plošče obsežne, prostorsko zahtevne in drage. Omilitveni ukrepi vključujejo:
(1) Oblikovanje plošč za potrebno hlajenje dejanske opreme.
(2) Povečanje hladilne površine z aluminijastimi hladilniki, rebri in hladilnimi sredstvi.
(3) Uporaba toplotnih cevi.
Poleg tega so bili razviti inverterski modeli z izpostavljeno hrbtno stranjo.
Kako izbrati zmogljivost pretvornika za povečanje hitrosti tekočega traku na 80Hz?
Poraba energije transportnih trakov je sorazmerna s hitrostjo. Za delovanje pri 80 Hz je treba moč pretvornika in motorja sorazmerno povečati na 80 Hz/50 Hz, kar pomeni 60-odstotno povečanje zmogljivosti.
Previdnostni ukrepi med vzdrževanjem in pregledom:
(1) Po izklopu vhodnega napajanja počakajte vsaj 5 minut, preden začnete pregled (prepričajte se, da LED indikatorja polnjenja ugasne), da preprečite električni udar.
(2) Vzdrževanje, pregled in zamenjavo komponent mora izvajati usposobljeno osebje. Pred začetkom dela odstranite vse kovinske predmete (ure, zapestnice itd.) in uporabite izolirano orodje.
(3) Ne spreminjajte pretvornika samovoljno, da preprečite električni udar in poškodbe izdelka.
(4) Pred servisiranjem pretvornika preverite vhodno napetost. Priključitev napajalnika 380 V na pretvornik razreda 220 V lahko povzroči poškodbe (kondenzator, varistor, eksplozija modula itd.).
Razsmernike, sestavljene predvsem iz polprevodniških elementov, je treba vsakodnevno pregledovati, da se zaščitijo pred neugodnimi delovnimi okolji, kot so temperatura, vlaga, prah in vibracije, ter da preprečijo napake, ki izhajajo iz omejitev življenjske dobe komponent.
Predmeti pregleda:
(1) Dnevni pregled: Preverite, ali pretvornik deluje, kot je potrebno. Z voltmetrom preverite vhodno in izhodno napetost med delovanjem pretvornika.
(2) Periodični pregled: Preglejte vsa področja, ki so dostopna le, ko je pretvornik izklopljen.
(3) Zamenjava komponent: Na življenjsko dobo komponent močno vplivajo pogoji namestitve.