Частотный преобразователь схема электрическая принципиальная: Страница не найдена — All-Audio.pro

Содержание

Частотный преобразователь — принцип работы, схема подключения частотника

Чтобы подключить частотник к асинхронному трёхфазному двигателю, следует хотя бы на минимальном уровне разбираться в схеме его подключения и принципах работы. Нижеприведённая информация позволяет изучить данную тему.

Принцип управления электродвигателем

Ротор электрического двигателя функционирует благодаря вращению электромагнитных полей под статорной обмоткой. Скорость движения ротора находится в зависимости от промышленной частоты питающей сети.

Стандартное её значение составляет 50Гц и вызывает соответственно пятьдесят колебательных периодов за секунду. На протяжении минуты количество оборотов увеличивается до трёх тысяч. Настолько же часто осуществляются обороты ротора подвергаемого воздействию электромагнитных полей.

При изменении уровня прилагаемой к статору частоты, появляется возможность управления вращательной скоростью ротора и соединяемого с ним привода. Именно благодаря этому принципу осуществляется управление электродвигателем.

Классификация частотных преобразователей

По своим конструктивным различиям модели частотного преобразователя делятся на:

Индукционные.

Сюда относятся электрические двигатели имеющие асинхронный принцип работы. Данные устройства не отличаются высоким уровнем КПД и значительной эффективностью. Ввиду этих качеств они не имеют большой доли в общем числе преобразователей и редко применяются.

Электронные.

Пригодны для осуществления плавного управления оборотами в машинах асинхронного и синхронного типа. Управление в электронных моделях может производиться двумя способами:

Скалярный (согласно предварительно введённым параметрам взаимозависимости вращательной V и частоты).

Наиболее простой подход к управлению, довольно неточный.

Векторный.

Отличительной характеристикой является точность управления.

Векторное управление преобразователем частот

Принцип работы векторного управления заключается в следующем: при нём оказывается воздействие на магнитный поток, изменяя направление его «пространственного вектора» и регулирующий роторную частоту поля.

Создать рабочий алгоритм частотного преобразователя с векторным управлением можно при помощи двух способов:

Бессенсорное управление.

Осуществляется за счёт назначения зависимостей чередования между последовательностями широтно-импульсных модуляций инвертора для предварительно составленных алгоритмов. Регуляция размера амплитуды и выходной частоты, которую имеет напряжение, осуществляется в соответствии со скольжением и нагрузочным током, но обратная связь от роторной вращательной скорости не учитывается.

Потокорегулирование.

Рабочие токи устройства регулируются. При этом они раскладываются на активный и реактивный компонент. Это облегчает возможность внесения корректирующих изменений в рабочий процесс (изменение амплитуд, частот, векторных углов, которые имеет напряжение на выходе).

Способствует повышению точности и диапазона регуляции вращений асинхронного двигателя. Весьма актуален такой подход для устройства с малыми оборотами и высоким уровнем двигательных нагрузок.

В целом, схема векторного управления более прочих подходит для динамической регулировки вращающегося момента трёхфазного асинхронного двигателя.

Подключение транзисторных ключей

Все шесть IGBT-транзисторов соединяются с соответствующими диодами обратного тока с соблюдением встречно-параллельной схемы. После по цепи силового подключения, образуемой каждым транзистором происходит прохождение активного тока асинхронного двигателя, с последующим направлением его реактивной составляющей через диоды. С целью обеспечения безопасности инвертора и асинхронного двигателя от воздействия сторонних электрических помех конструкция преобразователя частоты может включать в себя помехозащитные фильтры. Если промышленные источники постоянного тока имеют рабочее напряжение в 220 В, то они также могут использоваться для запитывания инверторов.

Как подключить частотник к асинхронному двигателю?

Используемый для управления частотой напряжения преобразователь зачастую используется для энергоснабжения трёхфазных двигателей.  С помощью преобразователя частоты также возможно обеспечить присоединение такого устройства к однофазной сети, предотвратив снижение его рабочей мощности. Этим они значимо выигрывают у конденсаторов, которые при подключении не могут сохранить исходный уровень мощности. Подробней про применение частотника для трехфазника- смотрите здесь.

При подключении частотного преобразователя следует предварительно разместить автоматический выключатель, функционирующий от тока сети по значению равного номинальному (или наиболее близкого к таковому) уровню потребления тока в двигателе. Если используется частотник трёхфазного типа, то соответственно следует воспользоваться трёхфазным автоматом с общим рычагом. Такой вариант обеспечивает быстрое обесточивание всех фаз сразу при замыкании на одной из них.

Ток срабатывания по своим характеристикам должен совпадать с однофазным током электрического двигателя.

В случае же, если для частотного преобразователя свойственно однофазное питание, то следует применить одинарный автомат, который подходит для работы с утроенным однофазным током.

Однако, при любых обстоятельствах установку частотного преобразователя нельзя осуществлять через включение автомата в месте разрыва нулевых или заземляющих проводов. В таких условиях подразумевается только прямое включение автомата.

Дальнейшую настройку преобразователя частоты осуществляют через соединение с контактами электрического двигателя. Используются при этом фазные провода. Но предварительно производится соединение обмоток электрического двигателя по схеме «звезда» или «треугольник».

Работа по той или иной схеме базируется на том, каков тип преобразователя частоты и характер производимого им напряжения.

По стандарту корпус каждого двигателя имеет отметку с двумя значениями, которым может равняться напряжение. Если частотник продуцирует напряжение соответствующее нижней границы, то соединение осуществляется по типу «треугольник». В остальных случаях для использования принцип «звезды».

Месторасположение управляющего пульта, обязательно прилагающегося при покупке частотного преобразователя, следует подбирать тщательно, чтобы обеспечить наибольшее удобство пользования.

Подключения пульта управления осуществляется по схеме обозначенной в прилагаемой к преобразователю инструкции. После рукоятка фиксируется на нулевом уровне, и автомат включается. В этот момент должно наблюдаться свечение светового индикатора.

Для использования частотного преобразователя, следует надавить кнопку «RUN» (она уже запрограммирована надлежащим образом). Далее делается лёгкий поворот рукоятки, провоцирующий старт постепенного вращения электрического двигателя. Если вращение осуществляется в направлении, противоположном необходимому, то следует нажать реверс. После при помощи рукоятки настраивается требуемая частота вращения устройства. При этом следует учитывать, что на корпусе пульта управления зачастую прописаны не уровни частоты вращения двигателя, выражаемые в оборотах в минуту, а частоты, которую имеет питающее напряжение, выражаемое в герцах.

Чтобы ограничить пусковой ток и снизить пусковой момент в момент пуска асинхронного двигателя с уровнем мощности больше 5000Вт, используется подключение типа «звезда-треугольник». До достижения номинала скорости задействуется схема подключения частотного преобразователя «звезда», а после питание осуществляется по схеме «треугольник». В момент переключения уровень пускового тока уменьшается в три раза относительно прямого пуска. При начале работы по второй схеме до момента разгона двигателей ток возрастёт до уровня прямого пуска. Такой варианты наиболее актуален для, имеющих большую маховую массу, позволяя после разгона сбросить нагрузку.

Логично, что использование такой схемы возможно только с двигателями, рассчитанными на подключения обоих типов.

Проведение работы по схеме «звезда-треугольник» всегда чревато резкими скачками уровня тока в противовес плавному нарастанию в условиях прямого пуска. В момент смены соединения скорость резко снижается и увеличить её можно только увеличив силу тока.

Частотный преобразователь.Как подключить трёхфазный электродвигатель от 220В.


Watch this video on YouTube

Преобразователь частоты схема электрическая принципиальная схема


17 апреля 2022 г. 17:56

Китайцы планируют заработать на этом большие. Можно ли запитать частотник от сети постоянного тока. Это могут быть двери, шкатулки, сейфы или запуск какоголибо действия, например, запуск ракеты. Сконфигурированный исходный файл может быть загружен в частотный преобразователь, находящийся в уп. Все они имеют опыт отношений и разводы за плечами. Наиболее распространен истоковый повторитель по схеме рис. Она предназначена для обеспечения коротковолновой радиосвязи и может быть установлена в автомобилях и бронеобъектах. Интеллектуальное управление компрессором и вентилятором конденсатора испарителя необходимо в любой оптимизированной системе охлаждения. Проверьте провода панели управления и убедитесь, есть ли ошибка. Вот собрал блок питания по такой схеме. Как правильно выбрать рыбные консервы, на что обратить внимание, чтобы приобрести качественный и безопасный продукт? В частотнике имеется множество полезных программируемых функций, множество цифровых и аналоговых входов и выходов, что позволяет использование в сложных системах управления. Для простых применений, когда от привода не требуется высокой функциональности. Чем сложнее система управления, тем большее количество каналов потребуется. На тот фиг, если сами въедете в когото. Не тутто было ещ часа два хуерачил. Автоматическая центровка ленты позволит сэкономить время. Вы ответили словопадом и ни слова по делу. Благодаря такому функционалу уменьшается риск преждевременного износа оборудования. Данный частотник можно использовать во многих отраслях производства, где возникает необходимость в частотном регулировании асинхронного электродвигателя. Часто, рассматривая компенсацию реактивной мощности в сети, потребитель учитывает только главный фактор оплату реактивной мощности в пользу энергоснабжающей организации. Тем не менее, при считывании отображаемой на нем информации трудностей не возникает. Вот уже многие годы они успешно применяются в различных сферах производства. Для разного типа соединений обмоток коэффициент составляет. Ниже приведена упрощенная формула расчета срока окупаемости частотных преобразователей. Второй способ намного эффективнее, поскольку внешнее устройство может быть подключено к любому электромотору. На сколько я понимаю, то да, в момент разгона фрезы. Он позволит хранить в базе информацию о тех, с кем мы не ведем торговую деятельность, но взаимодействуем по рабочим вопросам. Будем рассматривать корпусную артиллерию отдельно от армейской. На верхнем конце вала закреплено рулевое колесо, а нижний конец вала соединен с ведущим валиком поршневого колеса. Сын работает в салоне, продает автомобили. Последний устанавливается в металлический корпус с угольником, на котором укрепляется гетинаксовая планка с контактами и радиоэлементами. Но его босс не лыком шит. От этого низкая конкуренция и в целом не очень высокий уровень. Ну а теперь, дорогие мои криворукие друзья, в этой статье мы будем читать схемы и анализировать их, используя прошлые статьи. Вы хотите измерять частоту вращения, хотелось бы поподробнее узнать как вы это сделаете. Может так случиться, что этот ток, протекая по земляному проводнику, протечет и через тот участок, по которому течет входной ток от источника сигнала, через вход усилителя, и далее обратно к источнику по земле. Однако, учитывая устойчивый рост рынка регулируемых приводов, ожидается, что объем рынка приводов постоянного тока останется более или менее устойчивым в течение некоторого периода. Грубость и хамство по отношению к собеседникам. В любом случае, голодать и нищенствовать что мать, что ребенок не будут. Читайте монографии и статьи, и, пожалуйста, не повторяйте идиотизмы. Компаньон перед камином или за сериалом во время отдыха днм. Все будет зависеть от тяжести и плотности земли на участке. Мои родители помогают сильно и с малым посидеть и по дому, ей все ни так то малого простудили то суп жирный сварили. Радиатор, охлаждающий диоды, выпрямляющие выходное напряжение. Предусматривается система блокировок параметров работы, повышающая безопасность во время эксплуатации. Вместе с тем, наблюдатели отмечают, что пока не ясно, на каком основании был сделан такой вывод. Как побороть или как сделать сброс? Используются для плавного частотного пуска и регулирования частоты вращения синхронных электродвигателей, турбогенераторов, двигателейгенераторов, дымососов и др. На все частотники идет выносной пульт управления по желанию заказчика. У нас вы можете купить любой тип оборудования все приводы одинаково эффективно оптимизируют расход электроэнергии. Встроенный вращающийся цифровой задатчик упрощает процесс программирования. Данное программное обеспечение позволяет редактировать и настраивать параметры управления и режимы работы преобразователя, осуществлять пуск, реверс, останов электродвигателя, изменять заданную частоту вращения, просматривать в режиме реального времени все параметры преобразователя, строить временные диаграммы их изменения, формировать подробный архив аварий. Контроль качества на всех этапах производства. В комплект поставки частотного преобразователя не входит панель управления комплект панели управления докупается отдельно про сами панели, ниже. Но у меня есть видение, как команда должна работать. Нагрузка на валу организуется подмагничиванем тормозного двигателя. Может работать в помещениях с высоким содержанием пыли и влаги. Этот вход используется, например, для подключения датчиков обратной связи. Невозможно точно знать коэффициент мощности и мощность двигателя, а следовательно и силу тока. Исходя из полученных соотношений, можно сделать вывод, что отклик неидеального аналогоцифрового преобразователя на синусоидальный сигнал представляет собой сумму постоянной составляющей и гармоник, кратных несущей частоте исходного радиоимпульса. Одна часть продукции не имеет отечественных аналогов, а другая часть при более высоком качестве обладает более низкой стоимостью. Эти действия также можно сделать через форму обратной связи. Существует два основным метода управления электродвигателями с использованием частотных преобразователей. Уточняйте важные для вас параметры и характеристики в магазинах у консультантов или по телефонам и электронной почте. Все модели таких принтеров имеют различия в принципах печати и в производительности. Управление тремя электронасосными агрегатами общей магистрали. А к числу ее недостатков относится сравнительно низкое значение напряжения в контактной сети, ограниченное допустимым значением напряжения двигателей. Аналоговые входы нужны для того, чтобы оператор смог получить и расшифровать сигналы о сбое настроек или состоянии механизма. Через несколько месяцев будет гораздо больший масштаб свершений. Входные и выходные фильтры для частотного преобразователя назначение, принцип действия, подключение, особенности. Чтобы избежать проблем, эксперты рекомендуют покупать те усилители, которые мощнее сабвуферов. Оплачивая услуги на сайте, вы принимаете оферту. Изготовление кран балок, козловых и консольных кранов! В результате, в назначенный день отменили работы. При этом должна быть обеспечена подача на испытуемый блок шкаф, конструктивный узел имитированных входных сигналов с учетом их возможного отклонения при воздействии механического или климатического фактора на взаимосвязанные блоки шкафы, конструктивные узлы. Подойдет для насоса, бетономешалки, циркулярки, для токарного, сверлильного и других типов станков. Жидкостное охлаждение двигатели с водяным охлаждением еще один очень эффективный метод стабилизации рабочей температуры. Так и знайте сделаю все возможное, чтобы сын не служил. К примеру, от условий эксплуатации самого двигателя, от схемы подключения, от конденсаторов, а, точнее, от их емкости. Что грозит сосудам ног на длинных праздниках? Попал в наряд по кухне с большущим дагестанцем, который в свободное время только тренировался. Инсинье пробил с ходу по трибунам. Данная функция защищает от поломки компрессор. Компактная структура, подходит к комплекту станки. А также множество способов и методов получения, изготовления и производства изделий, препаратов, материалов и многого другого. Поэтому я, молча кивнув, подхватила сумочку, вышла из такси и захлопнула дверь. Преобразователь частоты и дроссель постоянного тока закреплены с помощью винтов к поддону рис. Основное назначение, это стабилизатор напряжения в блоках питания. Нельзя постоянно перегружать частотный преобразователь, а небольшой запас его выходной мощности обеспечит ему длительную и безаварийную работу. Права и обязанности детей и их родителей в сфере образования. К торцу верхнего корпуса крепится поворотный электромагнит. Но такие механизмы имеют громоздкую конструкцию, их нужно обслуживать. С помощью преобразователей частоты можно регулировать производительность данного тягодутьевого механизма путм изменения уровня частоты вращения, при этом, поддерживая заданный уровень технологического параметра. Довольно часто эти устройства эксплуатируются в круглосуточном режиме, либо в тяжелых климатических условиях, поэтому рано или поздно выходят из строя. Для этого укажите свои данные и прикрепите чертеж изделия в векторном формате, и т. Просто жесть, тут даже земля трясется.

Ссылки по теме:

Преобразователи частоты, их виды, достоинства и недостатки, способы управления и применение

Преобразователи частоты также подразделяются по способу их управления. Можно выделить два основных вида:

Преобразователи частоты со скалярным управлением

Скалярное управление является наиболее простым и распространённым, так как для него не требуется множество дополнительных приборов, например датчиков, а также дорогих устройств управления (микропроцессоров). Это подходит для тех случаев, когда нагрузка остаётся постоянной.

Достоинства данного метода следующие:

1. Простота. Это сказывается в трудозатратах на настройку, эксплуатацию и ремонт систем.
2. Дешевизна, которая достигается благодаря отсутствию сложных и дорогих элекментов.

3. Постоянный магнитный поток, который поддерживается в приводе.

Недостатки:

1. Регулирование только моментом или только скоростью, что требует оптимального выбора перед началом работы.
2. Диапазон малых скоростей. Данный метод ограничен в преобразовании более низких частот.
3. Динамическая нагрузка. Скалярный метод пригоден только для постоянных нагрузок.

Исходя из вышеописанных особенностей, скалярный метод применим в преобразователях частоты для вентиляторов, компрессоров, насосов и других подобных агрегатах.

Преобразователи частоты с векторным управлением.

Большими возможностями обладает векторный метод управления. Главным отличием его от скалярного является возможность управления моментом и скоростью вращения независимо друг от друга. Достигается это через регулирование как напряжения, так и фазы питающей сети.


Достоинства данного метода:

1. Высокая точность.
2. Плавность регулирования.
3. Адаптация к переменным нагрузкам с сохранением заданной скорости.
4. Широкий диапазон частот регулирования.
5. Относительно меньшие потери.

Недостатки:

1. Колебания скорости при постоянной нагрузке.
2. Сложность системы, что влечёт за собой трудности при настройке и эксплуатации.
3. Стоимость. Данный метод требует дополнительных элементов управления, а, следовательно, и дополнительных затрат.

Частотный преобразователь: конструкция, принцип действия

Вы здесь:

Так как электропривод является одним из основных способов механизации производств и бытовых задач, в ряде случаев возникает необходимость регулировки оборотов электродвигателей.

В зависимости от их вида и принципа работы используются различные технические решения. Одним из них является частотный преобразователь.

Что это такое и где применяется частотник, мы расскажем в этой статье.

Определение

По определению частотный преобразователь – это электронный силовой преобразователь для изменения частоты переменного тока. Но в зависимости от исполнения изменяется и уровень напряжения, и число фаз.

Может быть вам не совсем понятно, для чего нужен такой прибор, но мы постараемся рассказать о нём простыми словами.

Частота вращения вала синхронных и асинхронных двигателей (АД) зависит от частоты вращения магнитного потока статора и определяется по формуле:

n=(60*F/p)*(1-S),

где n – число оборотов вала АД, p – число пар полюсов, s – скольжение, f – частота переменного тока (для РФ – 50 Гц).

Простым языком, частота вращения ротора зависит от частоты и числа пар полюсов. Число пар полюсов определяется конструкцией катушек статора, а частота тока в сети постоянна. Поэтому, чтобы регулировать обороты мы можем регулировать только частоту с помощью преобразователей.

Устройство

  • С учетом сказанного выше сформулируем заново ответ на вопрос, что это такое:
  • Частотный преобразователь — это электронное устройство для изменения частоты переменного тока, следовательно, и числа оборотов ротора асинхронной (и синхронной) электрической машины.
  • Условное графическое обозначение согласно ГОСТ 2.737-68 вы можете видеть ниже:

Электронным он называется потому, что в основе лежит схема на полупроводниковых ключах. В зависимости от функциональных особенностей и типа управления будут видоизменяться и принципиальная электрическая схема, и алгоритм работы.

На схеме ниже вы видите как устроен частотный преобразователь:


Принцип действия преобразователя частоты лежит в следующем:

  • Сетевое напряжение подаётся на выпрямитель 1 и становится выпрямленным пульсирующим.
  • В блоке 2 сглаживаются пульсации и частично компенсируется реактивная составляющая.
  • Блок 3 – это группа силовых ключей, управляемых системой управления (4) методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Такая конструкция позволяет получить на выходе двухуровневое ШИМ-регулируемое напряжение, которое после сглаживания приближается к синусоидальному виду. В дорогих моделях нашла применение трёхуровневая схема, где используется больше ключей. Она позволяет добиться более близкой к синусоидальной формы сигнала. В качестве полупроводниковых ключей могут использоваться тиристоры, полевые или IGBT-транзисторы. В последнее время наиболее востребованы и популярны последние два типа из-за эффективности, малых потерь и удобства управления.
  • С помощью ШИМ формируется нужный уровень напряжения, простыми словами – так модулируют синусоиду, поочередно включая пары ключей, формируя линейное напряжение.

Так мы кратко рассказали, как работает и из чего состоит частотный преобразователь для электродвигателя. Он используется в качестве вторичного источника электропитания и не просто управляет формой тока питающей сети, а преобразует его величину и частоту в соответствии с заданными параметрами.

Виды частотников и сфера применения

Способы управления

Регулировка оборотов может осуществляться разными способами, как по способу установки требуемой частоты, так и по способу регулирования. Частотники по способу управления делят на два типа:

  1. Со скалярным управлением.
  2. С векторным управлением.

Устройства первого типа регулируют частоту по заданной функции U/F, то есть вместе с частотой изменяется и напряжение. Пример такой зависимости напряжения от частоты вы можете наблюдать ниже.

Она может отличаться и программироваться под конкретную нагрузку, например, на вентиляторах она не линейная, а напоминает ветвь параболы. Такой принцип работы поддерживает магнитный поток в зазоре между ротором и статором почти постоянным.

Особенностью скалярного управления является его распространенность и относительная простота реализации. Используется чаще всего для насосов, вентиляторов и компрессоров. Такие частотники часто используют, если нужно поддерживать стабильное давление (или другой параметр), это могут быть погружные насосы для скважин, если рассматривать бытовое применение.

На производстве же сфера применения широка, например, регулировка давления в тех же трубопроводах и производительности автоматических систем вентиляции. Диапазон регулирования обычно составляет 1:10, простым языком максимальная скорость от минимальной может отличаться в 10 раз. Из-за особенностей реализации алгоритмов и схемотехники такие устройства обычно дешевле, что и является основным преимуществом.

Недостатки:

  • Не слишком точная поддержка оборотов.
  • Медленнее реакция на изменение режима.
  • Чаще всего нет возможности контролировать момент на валу.
  • С ростом скорости сверх номинальной падает момент на валу двигателя (то есть когда поднимаем частоту выше номинальных 50 Гц).

Последнее связано с тем, что напряжение на выходе зависит от частоты, при номинальной частоте напряжение равняется сетевому, а выше частотник поднимать «не умеет», на графике вы могли видеть ровную часть эпюры после 50 Гц. Следует отметить и зависимость момента от частоты, она падает по закону 1/f, на графике ниже изображена красным, а зависимость мощности от частоты синим.


Преобразователи частоты с векторным управлением имеют другой принцип работы, здесь не просто напряжение соответствует кривой U/f. Характеристики выходного напряжения изменяются в соответствии с сигналами от датчиков, так чтобы на валу поддерживался определенный момент. Но зачем нужен такой способ управления? Более точная и быстрая регулировка – отличительные черты частотного преобразователя с векторным управлением. Это важно в таких механизмах, где принцип действия связан с резким изменением нагрузки и момента на исполнительном органе.

Такая нагрузка характерна для токарных и других видов станков, в том числе ЧПУ. Точность регулирования до 1,5%, диапазон регулировки – 1:100, для большей точности с датчиками скорости и пр. – 0,2% и 1:10000 соответственно.

На форумах бытует мнение, что на сегодняшний день разница в цене между векторными и скалярными частотниками меньше чем была раньше (15-35% в зависимости от производителя), а главным отличием является в большей степени прошивка, чем схемотехника. Также отметим, что большинство векторных моделей поддерживают и скалярное управление.

Преимущества:

  • большая стабильность работы и точность;
  • быстрее реакция на изменения нагрузки и высокий момент на низкой скорости;
  • шире диапазон регулирования.
  1. Главный недостаток – стоит дороже, чем скалярные.
  2. В обоих случаях частота может задаваться вручную или датчиками, например, датчиком давления или расходомером (если речь вести о насосах), потенциометром или энкодером.
  3. Во всех или почти во всех преобразователях частоты есть функция плавного пуска двигателя, что позволяет легче пускать двигатели от аварийных генераторов практически без риска его перегрузки.

Количество фаз

Кроме способов реагирования частотники отличаются и количеством фаз на входе и выходе. Так различают частотные преобразователи с однофазным и трёхфазным входом.

При этом большинство трёхфазных моделей могут питаться от одной фазы, но при таком применении их мощность уменьшается до 30-50%. Это связано с допустимой токовой нагрузкой на диоды и другие силовые элементы схемы. Однофазные же модели выпускаются в диапазоне мощностей до 3 кВт.

Важно! Учтите, что при однофазном подключении с напряжением на вход 220В, будет выход 3 фазы по 220В, а не по 380В. То есть линейное на выходе будет именно 220В, если говорить кратко. В связи с чем распространенные двигатели с обмотками, рассчитанными на напряжения 380/220В нужно соединять в треугольник, а те что на 127/220В – в звезду.

В сети вы можете найти много предложений типа «частотный преобразователь 220 на 380» — это в большинстве случаев маркетинг, продавцы любые три фазы называют «380В».

Чтобы получить настоящие 380В из одной фазы нужно либо использовать однофазный трансформатор 220/380 (если вход преобразователя частоты рассчитан на такое напряжение), либо использовать специализированный частотный преобразователь с однофазным входом и 380В трёхфазным выходом.


Отдельным и более редким видом преобразователей частоты являются однофазные частотники с однофазным выходом 220. Они предназначены для регулировки однофазных двигателей с конденсаторным пуском. Примером таких устройств являются:

  • ERMAN ER-G-220-01
  • INNOVERT IDD

Схема подключения

  • В реальности же, чтобы получить из частотного преобразователя 380В выход 3 фазы, нужно подключить на вход 3 фазы 380В:

    Подключение частотника к одной фазе аналогично, за исключением подключения питающих проводов:

Однофазный преобразователь частоты для двигателя с конденсатором (насоса или вентилятора малой мощности) подключается по такой схеме:
Как вы могли видеть на схемах, кроме питающих проводов и проводов к двигателю у частотника есть и другие клеммы, к ним подключаются датчики, кнопки выносного пульта управления, шины для подключения к компьютеру (чаще стандарта RS-485) и прочее. Это даёт возможность управления двигателем по тонким сигнальным проводам, что позволяет убрать частотный преобразователь в электрощит.

Частотники – это универсальные устройства, назначение которых не только регулировка оборотов, но и защита электродвигателя от неправильных режимов работы и электропитания, а также от перегрузки. Кроме основной функции в устройствах реализуется плавный пуск приводов, что снижает износ оборудования и нагрузки на электросеть. Принцип работы и глубина настройки параметров большинства частотных преобразователей позволяет экономить электроэнергию при управлении насосами (ранее управление осуществлялось не за счет производительности насоса, а с помощью задвижек) и другим оборудованием.

На этом мы и заканчиваем рассмотрение вопроса. Надеемся, после прочтения статья вам стало понятно, что такое частотный преобразователь и для чего он нужен. Напоследок рекомендуем просмотреть полезно видео по теме:

Наверняка вы не знаете:

  • Выбор частотного преобразователя по току, мощности и другим параметрам
  • Способы и схемы торможения электродвигателей
  • Что такое скольжение асинхронного двигателя

  • Источник: https://samelectrik.ru/chastotnyj-preobrazovatel.html

    Частотный преобразователь: назначение и принцип работы, применение для управления вращением электродвигателя

    Достигается это тем, что преобразователь частоты (ПЧ) обеспечивает плавный пуск рабочего режима электрооборудования и его остановку.

    Устройство и назначение

    Частотный преобразователь представляет собой набор схем, в которых тиристоры или транзисторы функционируют в режиме электронных ключей. Основное управление этими ключами осуществляет микропроцессор, который параллельно выполняет контроль, диагностику и защиту.

    Часто преобразователь называют инвертором частотником. Существует два класса оборудования этого назначения:

    1. С прямой связью.
    2. С промежуточным звеном постоянного тока.

    Преобразование выходного напряжения происходит за счет участков входного, поэтому их частота не может быть равна или больше питания, поступающего от источника. То есть она находится в пределах от 0 до 50 Гц, что приводит к слишком малому диапазону управления частотой вращения электродвигателя.

    Эти параметры не позволяют подобные конструкции использовать в современных, регулируемых по частоте приводах.

    • Асинхронные электродвигатели требуют сложную регулировку вращения, которую и обеспечивают преобразователи частоты, создающие на выходе высокочастотное напряжение до 800 Гц.

    Принцип действия

    Если объяснять принцип работы частотного преобразователя, то можно сказать, что применение этого устройства позволяет эффективно и качественно управлять работой мощных асинхронных электродвигателей.

    Оборудование представляет собой частотно-регулируемый привод (ЧРП), за счет которого улучшились технические характеристики машин и механизмов. Чтобы изменить число оборотов вала двигателя, необходимо отрегулировать амплитуду напряжения и частоты. Принцип работы преобразователя частоты основан на двух способах:

    1. Скалярное управление — позволяет проводить регулировку согласно линейному закону, когда амплитуда и частота пропорционально зависят друг от друга. То есть изменение частоты влияет на амплитуду поступающего напряжения, которое действует на крутящий момент и коэффициент мощности механизма. Очень важно, чтобы момент нагрузки на валу электродвигателя оставался одинаковым, а отношение напряжения к выходной частоте оставалось неизменным.
    2. Векторная регулировка — позволяет удерживать постоянную нагрузку при любых изменениях частоты. Осуществляет более точное управление, и электропривод мягче реагирует на изменение выходной мощности. Следует учитывать, на момент вращения влияет величина тока статора, точнее, магнитное поле, которое он создает.

    Промышленное напряжение поступает на выпрямитель, который сглаживает синусоиды, оставляя пульсации сигнала. Чтобы их ликвидировать и сгладить форму выходного напряжения, предусмотрены в конструкции конденсаторы с индуктивностью.

    С выпрямителя сигнал поступает на вход инвертора, состоящего из шести транзисторов с диодами, которые выполняют защитные функции от напряжения обратной полярности. Иногда в схемах могут стоять тиристоры, но они действуют медленнее и с большими помехами.

    Чтобы обеспечить плавное торможение вращения, в конструкцию вмонтирован регулируемый транзистор с мощным сопротивлением. По такому принципу работает частотный преобразователь для электродвигателя.

    Выпускаемые модели

    Во многих областях применяются асинхронные двигатели, работа которых характеризуется высокими показателями устойчивости и безопасности. Это особенно важно, так как любое устройство обладает своими индивидуальными характеристиками, зачем и нужны инверторы, которые обеспечивают оптимизацию параметров их питания. К новой линейке оборудования относятся:

    1. Emotron FDU 2.0 — преобразователь частоты последнего поколения, выпускаемый шведской компанией Emotron. Устройство работает в диапазоне от 0,75 до 1,6 кВт и рассчитано на разные группы напряжения: 3×380 B, 3×500 B, 3×690 B. В основном инвертор используется для насосного или вентиляционного оборудования.
    2. Emotron серии CDU/CDX — оборудование, предназначенное для контроля за работой лифта. Инверторы этой марки устанавливаются как на новые лифты, так и для модернизации старых конструкций. Монтируются в машинном отделении или непосредственно рядом с шахтой.
    3. «Лидер» — преобразователь частоты применяется для управления асинхронными двигателями в насосном, вентиляционном оборудовании, мельницах, дробилках, центрифугах и так далее. Устройство исключает присутствие динамических ударов во время запуска, что позволяет в 1,5—2 раза увеличить срок службы двигателя и приводного механизма.
    4. Easydrive серии Smart — инвертор, обладающий выходной мощностью от 1 Гц до 2 кГц. Отличается автоматическим определением параметров электродвигателя, когда механизм неподвижен. Устройство обладает семью программируемыми входами переключения, которые позволяют выполнять до 30 функций.

    Все модели позволяют менять направление вращения вала электродвигателя, экономить основные энергетические ресурсы, снижать эксплуатационные затраты.

    Правила подключения и настройки

    Для полноценной и эффективной работы инвертора асинхронного электродвигателя его необходимо правильно подключить и настроить. В схему перед частотником устанавливается нужный автоматический выключатель. Если это трехфазная сеть, то выключатель должен быть рассчитан на напряжение 380 В, а сила тока соответствовать номиналу двигателя.

    В случае аварийной ситуации в сети на одной фазе, отключены будут и остальные токоведущие проводники. Величина тока разрыва должна соответствовать значению в отдельной фазе электродвигателя. При использовании преобразователя частоты в однофазной сети устанавливается одиночный автоматический выключатель, по номиналу превышающий в три раза значение тока.

    В обоих случаях автоматические выключатели не рекомендуется устанавливать в разрыв заземляющего или нулевого проводника, необходимо осуществлять только прямое подключение.

    Чтобы подключение было выполнено правильно, идущие от преобразователя токоведущие провода должны быть подключены к соответствующим клеммам двигателя.

    Статорные обмотки механизма соединяются «звездой» или «треугольником», в зависимости от того, какое напряжение поступает от инвертора. Если оно совпадает с наименьшим значением на корпусе электродвигателя, то применяется схема «треугольник». При совпадении высокого значения напряжения соединение проводится по схеме «звезда».

    Далее, инвертор подключается к контроллеру и блоку управления, который обычно поставляется в комплекте с преобразователем. Все подключения проводятся по схеме, входящей в руководство по эксплуатации оборудования. После выполнения крепежных работ включается автомат и на инвертор подается питание, о чем будет сигнализировать лампочка на пульте.

    Для начала работы частотника включается кнопка запуска и осуществляется поворот соответствующей рукоятки. Электродвигатель медленно начнет вращаться.

    Если необходимо поменять вращение в обратную сторону, то для этого на пульте находится соответствующий тумблер.

    Чтобы добиться необходимого количества оборотов двигателя, устанавливается необходимая частота напряжения или вращения, в зависимости от модели оборудования.

    Источник: https://rusenergetics.ru/ustroistvo/ustrojstvo-chastotnogo-preobrazovatelya

    Частотный преобразователь

    Дмитрий Левкин

    Согласно ГОСТ 23414-84 полупроводниковый преобразователь частоты — полупроводниковый преобразователь переменного тока, осуществляющий преобразование переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты

    Частотный преобразователь — это устройство, используемое для того чтобы обеспечить непрерывное управление процессом. Обычно частотный преобразователь способен управлять скоростью и моментом асинхронных и/или синхронных двигателей.

    Преобразователи частоты находят все более широкое применение в различных приложениях промышленности и транспорта. Благодаря развитию силовых полупроводниковых элементов, инверторы напряжения и инверторы тока с ШИМ управлением получают все более широкое распространение.

    Устройства, которые преобразуют постоянный сигнал в переменный, с желаемым напряжением и частотой, называются инверторами. Такое преобразование может быть осуществлено с помощью электронных ключей (BJT, MOSFET, IGBT, MCT, SIT, GTO) и тиристоров в зависимости от задачи.

    На данный момент основная часть всей производимой электрической энергии в мире используется для работы электрических двигателей. Преобразование электрической мощности в механическую мощность осуществляется с помощью электродвигателей мощностью от меньше ватта до нескольких десятков мегаватт.

      Современные электроприводы должны отвечать различным требованиям таким как:
    • максимальный КПД;
    • широкий диапазон плавной установки скорости вращения, момента, ускорения, угла и линейного положения;
    • быстрое удаление ошибок при изменении управляющих сигналов и/или помех;
    • максимальное использование мощности двигателя во время сниженного напряжения или тока;
    • надежность, интуитивное управление.

    Конструкция частотного преобразователя

    Основными элементами частотного преобразователя являются силовая часть (преобразователь электрической энергии) и управляющее устройство (контроллер).

    Современные частотные преобразователи обычно имеют модульную архитектуру, что позволяет расширять возможности устройства.

    Также зачастую имеется возможность установки дополнительных интерфейсных модулей и модулей расширения каналов ввода/вывода.

    Функциональная схема частотного преобразователя

    Методы управления

    На микроконтроллере частотного преобразователя выполняется программное обеспечение, которое управляет основными параметрами электродвигателя (скоростью и моментом). Основные методы управления бесщеточными двигателями, используемые в частотных преобразователях представлены в таблице ниже.

    Характеристики основных способов управления электродвигателями используемых в частотных преобразователях [3]

    Примечание:

    1. Без обратной связи.
    2. С обратной связью.
    3. В установившемся режиме

    Методы модуляции

    Широкое развитие силовых электрических преобразователей в последние десятилетия привело к увеличению количества исследований в области модуляции. Метод модуляции непосредственно влияет на эффективность всей энергосистемы (силовой части, системы управления), определяя экономическую выгоду и производительность конечного продукта.

    Главная цель методов модуляции – добиться лучшей формы сигналов (напряжений и токов) с минимальными потерями.

    Другие второстепенные задачи управления могут быть решены посредством использования правильного способа модуляции, такие как уменьшение синфазной помехи, выравнивание постоянного напряжения, уменьшение пульсаций входного тока, снижение скорости нарастания напряжения.

    Одновременное достижение всех целей управления невозможно, необходим компромисс. Каждая схема силового преобразователя и каждое приложение должны быть глубоко изучены для определения наиболее подходящего метода модуляции.

      Методы модуляции можно разделить на четыре основные группы:
    • ШИМ — широтно-импульсная модуляция
    • ПВМ — пространственно-векторная модуляция
    • гармоническая модуляция
    • методы переключения переменной частоты

    Топология силовой части электрических преобразователей

    • Инверторы напряжения
    • Инверторы тока
    • Прямые преобразователи

    Корни силовой электроники уходят к 1901 году, когда П.К. Хьюитт изобрел ртутный вентиль.

    Однако современная эра полупроводниковой силовой электроники началась с коммерческого представления управляемого кремниевого выпрямителя (тиристора) компанией General Electric в 1958 году.

    Затем развитие продолжалось в области новых полупроводниковых структур, материалов и в производстве, давая рынку много новых устройств с более высокой мощностью и улучшенными характеристиками.

    Сегодня силовая электроника строится на металл-оксид-полупроводниковых полевых транзисторах (MOSFET — metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) и биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT — Insulated-gate bipolar transistors), а для диапазона очень высоких мощностей — на тиристорах с интегрированным управлением (IGCT – Integrated gate-commutated thyristor). Также сейчас доступны интегрированные силовые модули. Новая эра высоковольтных, высокочастотных и высокотемпературных технологий открывается многообещающими полупроводниковыми устройствами, основанными на широкой запрещенной зоне карбида кремния (SiC). Новые силовые полупроводниковые устройства всегда инициируют развитие новых топологий преобразователей [3].

    Инвертор напряжения

    Инвертор напряжения наиболее распространен среди силовых преобразователей.

    Двухуровневый инвертор напряжения

    Двухуровневый инвертор напряжения (two-level voltage-source inverter) – наиболее широко применяемая топология преобразователя энергии. Он состоит из конденсатора и двух силовых полупроводниковых ключей на фазу.

    Управляющий сигнал для верхнего и нижнего силовых ключей связан и генерирует только два возможных состояния выходного напряжения (нагрузка соединяется с положительной или отрицательной шиной источника постоянного напряжения).

    Используя методы модуляции для генерирования управляющих импульсов возможно синтезировать выходное напряжение с желаемыми параметрами (формой, частотой, амплитудой).

    Из-за содержания высоких гармоник в выходном сигнале для генерирования синусоидальных токов выходной сигнал необходимо фильтровать, но так как данные преобразователи обычно имеют индуктивную нагрузку (электродвигатели) дополнительные фильтры используются только при необходимости.

    Максимальное выходное напряжение определяется значением постоянного напряжения звена постоянного тока. Для эффективного управления мощной нагрузкой требуется высокое постоянное напряжение звена постоянного тока, но на практике это напряжение ограничено максимальным рабочим напряжением полупроводников.

    Для примера низковольтные IGBT транзисторы обеспечивают выходное напряжение до 690 В. Для того чтобы обойти данное ограничение по напряжению в последние десятилетия были разработаны схемы многоуровневых преобразователей.

    Данные преобразователи сложнее, чем двухуровневые в плане топологии, модуляции и управления, но при этом имеют лучшие показатели по мощности, надежности, габаритам, производительности и эффективности.

    Трехуровневый преобразователь с фиксированной нейтральной точкой

    В трехуровневом преобразователе с фиксированной нейтральной точкой (three-level neutral point clamped converter) постоянное напряжение делится поровну посредством двух конденсаторов, поэтому фаза может быть подключена к линии положительного напряжения (посредством включения двух верхних ключей), к средней точке (посредством включения двух центральных ключей) или к линии отрицательного напряжения (посредством включения двух нижних ключей). Каждому ключу в данном случае требуется блокировать только половину напряжения звена постоянного тока, тем самым позволяя увеличить мощность устройства, используя те же самые полупроводниковые ключи, как и в обычном двухуровневом преобразователе. В данном преобразователе обычно используются высоковольтные IGBT транзисторы и IGCT тиристоры.

      Недостатками данных преобразователей являются:
    • Дисбаланс конденсаторов, создающий асимметрию в преобразователе. Данную проблему предлагается решать путем изменения метода модуляции.
    • Неравное распределение потерь из-за того, что потери на переключение внешних и центральных ключей отличаются в зависимости от режима работы. Данная проблема не может быть решена с использованием обычной схемы, поэтому была предложена измененная топология – активный преобразователь со связанной нейтральной точкой (active NPC). В этой схеме диоды заменены управляемыми ключами. Таким образом, выбирая соответствующую комбинацию ключей, возможно уменьшить и равномерно распределить потери.
      • Преобразователь с фиксированной нейтральной точкой может масштабироваться для достижения больше чем трех уровней выходного сигнала путем деления напряжения звена постоянного тока более чем на два значения посредством конденсаторов. Каждое из этих деленных напряжений может быть подключено к нагрузке с использованием расширенного набора ключей и ограничительных диодов. Вместе с увеличением мощности преимуществами многоуровневого преобразователя является лучшее качество электроэнергии, меньшее значение скорости нарастания напряжения (dv/dt) и связанных электромагнитных помех. Однако, когда преобразователь со связанной нейтральной точкой имеет более трех уровней, появляются другие проблемы. С точки зрения схемотехники в таком случае ограничительные диоды требуют более высокое максимальное рабочее напряжение чем основные ключи, что требует использования различных технологий или нескольких ограничительных диодов соединенных последовательно. В дополнение становится критическим неравномерное использование силовых элементов в схеме. В итоге из-за увеличения количества элементов снижается надежность. Приведенные недостатки ограничивают использование преобразователей с фиксированной нейтральной точкой с более чем тремя уровнями в промышленных приложениях.

        Многоуровневые преобразователи

        Каскадные преобразователи основанные на модульных силовых ячейках со схемой H-мост (cascaded H-bridge — CHB) и преобразователи с плавающими конденсаторами (flying capacitor converter) были предложены для обеспечения большего количества уровней выходного напряжения в сравнении с преобразователями с фиксированной нейтральной точкой.

        Каскадный Н-мостовой преобразователь

        Каскадный преобразователь — высоко модульный преобразователь, состоящий из нескольких однофазных инверторов, обычно называемыми силовыми ячейками, соединенными последовательно для формирования фазы. Каждая силовая ячейка выполнена на стандартных низковольтных компонентах, что обеспечивает их легкую и дешевую замену в случае выхода из строя. Основным преимуществом данного преобразователя является использование только низковольтных компонентов, при этом он дает возможность управлять мощной нагрузкой среднего диапазона напряжения. Несмотря на то что частота коммутации в каждой ячейке низкая, эквивалентная частота коммутации приложенная к нагрузке – высокая, что уменьшает потери на переключение ключей, дает низкую скорость нарастания напряжения (dv/dt) и помогает избежать резонансов.

        Преобразователь с плавающими конденсаторами

        Выходное напряжение преобразователя с плавающими конденсаторами получается путем прямого соединения выхода фазы с положительной, отрицательной шиной или подключением через конденсаторы. Количество уровней выходных напряжений зависит от количества навесных конденсаторов и отношения между различными напряжениями. Этот преобразователь, как и в случае каскадного преобразователя, также имеет модульную топологию, где каждая ячейка состоит из конденсатора и двух связанных ключей. Однако, в отличие от каскадного преобразователя добавление дополнительных силовых ключей к конденсаторному преобразователю не увеличивает номинальную мощность преобразователя, а только уменьшает скорость нарастания напряжения (dv/dt), улучшая коэффициент гармоник выходного сигнала. Как и у каскадного преобразователя, модульность уменьшает стоимость замены элементов, облегчает поддержку и позволяет реализовать отказоустойчивую работу. Конденсаторный преобразователь требует только один источник постоянного тока для питания всех ячеек и фаз. Поэтому, можно обойтись без входного трансформатора, а количество ячеек может быть произвольно увеличено в зависимости от требуемой выходной мощности. Подобно преобразователю с фиксированной нейтральной точкой, этому преобразователю требуется специальный алгоритм управления для регулирования напряжения на конденсаторах.

        Инвертор тока

        Для работы инвертору тока всегда требуется управляемый выпрямитель, чтобы обеспечить постоянный ток в звене постоянного тока. В стандартной топологии обычно используются тиристорные выпрямители. Чтобы уменьшить помехи в нагрузке, в звене постоянного тока используется расщепленная индуктивность. Инвертор тока имеет схему силовых ключей наподобие инвертора напряжения, но в качестве силовых ключей используются тиристоры с интегрированным управлением (IGCT). Выходной ток имеет форму ШИМ и не может быть напрямую приложен к индуктивной нагрузке (электродвигателю), поэтому инвертор тока обязательно включает выходной емкостной фильтр, который сглаживает ток и выдает гладкое напряжение на нагрузку. Этот преобразователь может быть реализован для работы на средних напряжениях и более того он по природе имеет возможность рекуперации энергии.

        Прямые преобразователи

        Прямые преобразователи передают энергию прямо от входа к выходу без использования элементов накопления энергии. Основным преимуществом таких преобразователей является меньшие габариты. Недостатком – необходимость более сложной схемы управления. Циклоконвертер относится к категории прямых преобразователей. Данный преобразователь широко использовался в приложениях требующих высокую мощность. Этот конвертер состоит из двойных тиристорных преобразователей на фазу, который может генерировать изменяемое постоянное напряжение, контролируемое таким образом, чтобы следовать опорному синусоидальному сигналу. Вход каждого преобразователя питается от фозосмещающего трансформатора, где устраняются гармоники входного тока низкого порядка. Выходное напряжение является результатом комбинации сегментов входного напряжения в котором основная гармоника следует за опорным сигналом. По своей природе данный преобразователь хорошо подходит для управления низкочастотными мощными нагрузками. Матричный преобразователь в его прямой и непрямой версии также принадлежит к категории прямых преобразователей. Основной принцип работы прямого матричного преобразователя (direct matrix converter) — возможность соединения выходной фазы к любому из входных напряжений. Преобразователь состоит из девяти двунаправленных ключей, которые могут соединить любую входную фазу с любой выходной фазой, позволяя току течь в обоих направлениях. Для улучшения входного тока требуется индуктивно-емкостной фильтр второго порядка. Выход напрямую соединяется с индуктивной нагрузкой. Не все доступные комбинации ключей возможны, они ограничены только 27 правильными состояниями коммутации. Как говорилось ранее, основное преимущество матричных преобразователей — меньшие габариты, что важно для автомобильных и авиационных приложений. Непрямой матричный преобразователь (indirect matrix converter) состоит из двунаправленного трехфазного выпрямителя, виртуального звена постоянного тока и трехфазного инвертора. Количество силовых полупроводников такое же как у прямых матричных преобразователей (если двунаправленный ключ рассматривается как два однонаправленных ключа), но количество возможных состояний включения отличается. Используя ту же самую конфигурацию непрямого матричного преобразователя, возможно упростить его топологию и уменьшить количество элементов ограничив его работу от положительного напряжения в виртуальном звене постоянного тока. Уменьшенная топология называется разреженный матричный преобразователь (sparse matrix converter).

        • ГОСТ Р 50369-92 Электроприводы. Термины и определения.
        • Rahul Dixit, Bindeshwar Singh, Nupur Mittal. Adjustable speeds drives: Review on different inverter topologies.- Sultanpur, India.:International Journal of Reviews in Computing, 2012.
        • Marian P. Kazmierkowski, Leopoldo G. Franquelo, Jose Rodriguez, Marcelo A. Perez, Jose I. Leon, «High-Performance Motor Drives», IEEE Industrial Electronicsd, vol. 5, no. 3, pp. 6-26, Sep.2011.

    Источник: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/vfd/

    Принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя

    Содержание:

    Трехфазные асинхронные двигатели нашли самое широкое применение в промышленности и других областях. Современное оборудование просто невозможно представить без этих агрегатов.

    Одной из важнейших составляющих рабочего цикла машин и механизмов является их плавный пуск и такая же плавная остановка после выполнения поставленной задачи. Такой режим обеспечивается путем использования преобразователей частоты.

    Эти устройства проявили себя наиболее эффективными в больших электродвигателях, обладающих высокой мощностью.

    С помощью преобразователей частоты успешно выполняется регулировка пусковых токов, с возможностью контроля и ограничения их величины до нужных значений.

    Для правильного использования данной аппаратуры необходимо знать принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя. Его применение позволяет существенно увеличить срок службы оборудования и снизить потери электроэнергии.

    Электронное управление, кроме мягкого пуска, обеспечивает плавную регулировку работы привода в соответствии с установленным соотношением между частотой и напряжением.

    Что такое частотный преобразователь

    Основной функцией частотных преобразователей является плавная регулировка скорости вращения асинхронных двигателей. С этой целью на выходе устройства создается трехфазное напряжение с переменной частотой.

    Преобразователи частоты нередко называются инверторами. Их основной принцип действия заключается в выпрямлении переменного напряжения промышленной сети.

    Для этого применяются выпрямительные диоды, объединенные в общий блок. Фильтрация тока осуществляется конденсаторами с высокой емкостью, которые снижают до минимума пульсации поступающего напряжения.

    В этом и заключается ответ на вопрос для чего нужен частотный преобразователь.

    В некоторых случаях в схему может быть включена так называемая цепь слива энергии, состоящая из транзистора и резистора с большой мощностью рассеивания. Данная схема применяется в режиме торможения, чтобы погасить напряжение, генерируемое электродвигателем. Таким образом, предотвращается перезарядка конденсаторов и преждевременный выход их из строя.

    В результате использования частотников, асинхронные двигатели успешно заменяют электроприводы постоянного тока, имеющие серьезные недостатки. Несмотря на простоту регулировки, они считаются ненадежными и дорогими в эксплуатации. В процессе работы постоянно искрят щетки, а электроэрозия приводит к износу коллектора.

    Двигатели постоянного тока совершенно не подходят для взрывоопасной и запыленной среды.

    Формула КПД электродвигателя

    В отличие от них, асинхронные двигатели значительно проще по своему устройству и надежнее, благодаря отсутствию подвижных контактов. Они более компактные и дешевые в эксплуатации. К основному недостатку можно отнести сложную регулировку скорости вращения традиционными способами.

    Для этого было необходимо изменять питающее напряжение и вводить дополнительные сопротивления в цепь обмоток. Кроме того, применялись и другие способы, которые на практике оказывались неэкономичными и не обеспечивали качественной регулировки скорости.

    Но, после того как появился преобразователь частоты для асинхронного двигателя, позволяющий плавно регулировать скорость в широком диапазоне, все проблемы разрешились.

    Одновременно с частотой изменяется и подводимое напряжение, что позволяет увеличить КПД и коэффициент мощности электродвигателя. Все это позволяет получить высокие энергетические показатели асинхронных двигателей, продлить срок их эксплуатации.

    Принцип действия частотного преобразователя

    Эффективное и качественное управление асинхронными электродвигателями стало возможно за счет использования совместно с ними частотных преобразователей. Общая конструкция представляет собой частотно-регулируемый привод, который позволил существенно улучшить технические характеристики машин и механизмов.

    В качестве управляющего элемента данной системы выступает преобразователь частоты, основной функцией которого является изменение частоты питающего напряжения.

    Его конструкция выполнена в виде статического электронного узла, а формирование переменного напряжения с заданной изменяемой частотой осуществляется на выходных клеммах.

    Таким образом, за счет изменения амплитуды напряжения и частоты регулируется скорость вращения электродвигателя.

    Управление асинхронными двигателями осуществляется двумя способами:

    • Скалярное управление действует в соответствии с линейным законом, согласно которому амплитуда и частота находятся в пропорциональной зависимости между собой. Изменяющаяся частота приводит к изменениям амплитуды поступающего напряжения, оказывая влияние на уровень крутящего момента, коэффициент полезного действия и коэффициент мощности агрегата. Следует учитывать зависимость выходной частоты и питающего напряжения от момента нагрузки на валу двигателя. Для того чтобы момент нагрузки был всегда равномерным, отношение амплитуды напряжения к выходной частоте должно быть постоянным. Данное равновесие как раз и поддерживается частотным преобразователем.
    • Векторное управление удерживает момент нагрузки в постоянном виде во всем диапазоне частотных регулировок. Повышается точность управления, электропривод более гибко реагирует на изменяющуюся выходную нагрузку. В результате, момент вращения двигателя находится под непосредственным управлением преобразователя. Нужно учитывать, что момент вращения образуется в зависимости от тока статора, а точнее – от создаваемого им магнитного поля. Под векторным управлением фаза статорного тока изменяется. Эта фаза и есть вектор тока осуществляющий непосредственное управление моментом вращения.

    Настройка частотного преобразователя для электродвигателя

    Для того чтобы преобразователь частоты для асинхронного двигателя в полном объеме выполнял свои функции, его необходимо правильно подключить и настроить. В самом начале подключения в сети перед прибором размещается автоматический выключатель.

    Его номинал должен совпадать с величиной тока, потребляемого двигателем. Если частотник предполагается эксплуатировать в трехфазной сети, то автомат также должен быть трехфазным, с общим рычагом.

    В этом случае при коротком замыкании на одной из фаз можно оперативно отключить и другие фазы.

    Ток срабатывания должен обладать характеристиками, полностью соответствующими току отдельной фазы электродвигателя.

    Если частотный преобразователь планируется использовать в однофазной сети, в этом случае рекомендуется воспользоваться одинарным автоматом, номинал которого должен в три раза превышать ток одной фазы.

    Независимо от количества фаз, при установке частотника, автоматы не должны включаться в разрыв заземляющего или нулевого провода. Рекомендуется использовать только прямое подключение.

    При правильной настройке и подключении частотного преобразователя, его фазные провода должны соединяться с соответствующими контактами электродвигателя.

    Предварительно обмотки в двигателе соединяются по схеме «звезда» или «треугольник», в зависимости от напряжения, выдаваемого преобразователем.

    Если оно совпадает с меньшим значением, указанным на корпусе двигателя, то применяется соединение треугольником. При более высоком значении используется схема «звезда».

    Далее выполняется подключение частотного преобразователя к контроллеру и пульту управления, который входит в комплект поставки. Все соединения осуществляются в соответствии со схемой, приведенной в руководстве по эксплуатации.

    Рукоятка должна находиться в нейтральном положении, после чего включается автомат. Нормальное включение подтверждается световым индикатором, загорающимся на пульте.

    Для того чтобы преобразователь заработал, нажимается кнопка RUN, запрограммированная по умолчанию.

    После незначительного поворота рукоятки, двигатель начинает постепенно вращаться. Для переключения вращения в обратную сторону, существует специальная кнопка реверса.

    Затем с помощью рукоятки настраивается нужная частота вращения. На некоторых пультах вместо частоты вращения электродвигателя, отображаются данные о частоте напряжения.

    Поэтому рекомендуется заранее внимательно изучить интерфейс установленной аппаратуры.

    Частотные преобразователи для асинхронных двигателей

    Благодаря частотным преобразователям, работа современных асинхронных двигателей отличается высокой эффективностью, устойчивостью и безопасностью. Это особенно важно, поскольку каждый электродвигатель отличается индивидуальными особенностями режима работы.

    Поэтому оптимизации параметров питания агрегатов с использованием преобразователей частоты придается большое значение. Когда частотный преобразователь выбирается для каких-либо конкретных целей, в этом случае должны обязательно учитываться его рабочие параметры.

    Схема подключения трехфазного электродвигателя

    Нормальная работа устройства будет зависеть от типа электродвигателя, его мощности, диапазона, скорости и точности регулировок, а также от поддержания стабильного момента вращения вала.

    Эти показатели имеют первостепенное значение и должны органично сочетаться с габаритами и формой аппарата.

    Следует обратить особое внимание на то, как расположены элементы управления и будет ли удобно им пользоваться.

    Выбирая устройство, необходимо заранее знать, в каких условиях оно будет эксплуатироваться. Если сеть однофазная, то и преобразователь должен быть таким же. То же самое касается и трехфазных аппаратов. Многое зависит от мощности асинхронных двигателей. Если при запуске на валу необходим высокий пусковой момент, то и частотный преобразователь должен быть рассчитан на большее значение тока.

    Источник: https://electric-220.ru/news/princip_raboty_chastotnogo_preobrazovatelja_dlja_asinkhronnogo_dvigatelja/2017-03-30-1215

    Принципиальная электрическая схема регулятора оборотов — Topsamoe.ru

    Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

    Зачем нужен регулятор оборотов

    Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

    Фото — мощный регулятор для асинхронного двигателя

    Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

    Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

    Фото — регулятор оборотов двигателя постоянного тока

    Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

    1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
    2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
    3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
    4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

    Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

    Фото — шим контроллер оборотов

    Принцип работы регулятора оборотов

    Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

    1. Двигателя переменного тока;
    2. Главного контроллера привода;
    3. Привода и дополнительных деталей.

    Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

    Фото — схема регулятора для коллекторного двигателя

    В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

    Как выбрать регулятор

    Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

    1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
    2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
    3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
    4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
    5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

    Хорошо себя зарекомендовали приборы марки Sinus, E-Sky и Pic.

    При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

    Фото — схема регулятора для бесколлекторных двигателей

    В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

    Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

    Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

    Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

    Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

    Фото — схема регулятора оборотов своими руками

    В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

    Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

    Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

    Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

    Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

    Качественный и надёжный контроллер скорости вращения для однофазных коллекторных электродвигателей можно сделать на распространённых деталях буквально за 1 вечер. Эта схема имеет встроенный модуль обнаружения перегрузки, обеспечивает мягкий пуск управляемого двигателя и стабилизатор скорости вращения мотора. Работает такой блок с напряжением как 220, так и 110 вольт.

    Технические параметры регулятора

    • напряжение питания: 230 вольт переменного тока
    • диапазон регулирования: 5…99%
    • напряжение нагрузки: 230 В / 12 А (2,5 кВт с радиатором)
    • максимальная мощность без радиатора 300 Вт
    • низкий уровень шума
    • стабилизация оборотов
    • мягкий старт
    • размеры платы: 50×60 мм

    Принципиальная электросхема

    Схема модуля системы регулирования основана на генераторе ШИМ импульсов и симисторе управления мотором — классическая схемотехника для подобных устройств. Элементы D1 и R1 обеспечивают ограничение величины напряжения питания до значения безопасной для питания микросхемы генератора. Конденсатор C1 отвечает за фильтрацию напряжения питания. Элементы R3, R5 и P1 являются делителем напряжения с возможностью его регулирования, который используется для задания величины мощности, подаваемой в нагрузку. Благодаря применению резистора R2, непосредственно входящего в цепь поступления на м/с фазы, внутренние блоки синхронизированы с симистором ВТ139.

    На следующем рисунке показано расположение элементов на печатной плате. Во время монтажа и запуска следует обратить внимание на обеспечение условий безопасной работы — регулятор имеет питание от сети 220В и его элементы непосредственно подключены к фазе.

    Увеличение мощности регулятора

    В испытательном варианте был применен симистор BT138/800 с максимальным током 12 А, что дает возможность управления нагрузкой более 2 кВт. Если необходимо управление ещё большими токами нагрузки — советуем тиристор установить за пределами платы на большом радиаторе. Также следует помнить о правильном выборе предохранителя FUSE в зависимости от нагрузки.

    Кроме управления оборотами электромоторов, можно без каких-либо переделок использовать схему для регулировки яркости ламп.

    Прекрасный для самоделок мотор от стиральной машины имеет слишком высокие обороты, и малый ресурс на максимальных оборотах. Поэтому я применяю простой самодельный регулятор оборотов (без потери мощности). Схема опробована и показала прекрасный результат. Обороты регулируются примерно от 600 до max.

    Потенциометр электрически изолирован от сети, что повышает безопасность пользования регулятором.

    Симистор необходимо поставить на радиатор.

    Оптопара (2 шт) практически любая, но EL814 имеет внутри 2 встречных светодиода, и просится в эту схему.

    Высоковольтный транзистор можно поставить, например, IRF740 (от БП компьютера), но жалко такой мощный транзистор ставить в слаботочную цепь. Хорошо работают транзисторы 1N60, 13003, КТ940.

    Вместо моста КЦ407 вполне подойдет мост из 1N4007, или любой на >300V, и ток >100mA.

    Печатка в формате .lay5. Печатка нарисована «Вид со стороны М2 (пайка)», так что при выводе на принтер ее надо зеркалить. Цвет М2 = черный, фон = белый, остальные цвета не печатать. Контур платы (для обрезки) выполнен на стороне М2, и будет указателем границ платы после травления. Перед запайкой деталей его следует удалить. В печатку добавлен рисунок деталей со стороны монтажа для переноса на печатку. Она тогда приобретает красивый и законченный вид.

    Регулировка от 600 оборотов подходит для большинства самоделок, но для особых случаев предлагается схема с германиевым транзистором. Минимальные обороты удалось снизить до 200.

    Минимальные обороты получил 200 об/мин (170-210, электронный тахометр на низких оборотах плохо меряет), транзистор Т3 поставил ГТ309, он прямой проводимости,и их много. Если поставить МП39, 40, 41, П13, 14, 15, то обороты должны еще снизиться, но уже не вижу надобности. Главное, что таких транзисторов как грязи, в отличие от МП37 (смотри форум).

    Плавный пуск прекрасно работает, Правда на валу мотора пусто, но от нагрузки на валу при пуске, подберу R5 при необходимости.

    R5 = 0-3к3 в зависимости от нагрузки;; R6 = 18 Ом – 51 Ом – в зависимости от симистора, у меня сейчас этого резистора нет;; R4 = 3к – 10к – защита Т3;; RР1 = 2к-10к – регулятор скорости, связан с сетью, защита от сетевого напряжения оператора обязательна. Есть потенциометры с пластмассовой осью, желательно использовать. Это большой недостаток данной схемы, и если нет большой необходимости в малых оборотах, советую использовать V17 (от 600 об/мин).

    С2 = плавный пуск, = время задержки включения мотора;; R5 = заряд С2, = наклон кривой заряда, = время разгона мотора;; R7 – время разряда С2 для следующего цикла плавного пуска (при 51к это примерно 2-3 сек)

    “>

    Преобразователь частоты для индукционного нагрева под пайку

    При индукционном нагреве под пайку необходимо правильно выбрать режим: частоту и мощность высокочастотного источника питания, а также время пайки — в соответствии с рекомендациями [1, 2].

    Полупроводниковые источники питания, используемые в электротехнологических установках, обычно работают в диапазоне от одного до нескольких сот килогерц. Диапазон до 30 кГц охватывает тиристорные преобразователи, а выше — транзисторные.

    Выбор инвертора в первую очередь должен определяться возможностью его работы без аварийных режимов при колебаниях нагрузки практически от холостого хода до короткого замыкания.

    Из литературы [3] известно большое количество схем инверторов, однако универсальной схемы, пригодной на все случаи жизни, на наш взгляд, не существует. У каждого производителя есть свои пристрастия. Для частот выше 2,5 кГц предпочтительнее резонансные инверторы (рис. 1).

    Рис. 1. Принципиальные схемы несимметричного резонансного инвертора (а), полумостового последовательного инвертора с обратными диодами (б) и инвертора с удвоением частоты (в)

    Схема на рис. 1а наиболее проста и находит применение для индукционного нагрева под пайку [4, 5], однако она, как правило, требует последовательного соединения тиристоров, а для ликвидации режима срыва инвертирования используется тиристорный выключатель постоянного тока [4]. В схеме на рис.1б отсутствуют перенапряжения на тиристорах, но при той же мощности нагрузки может потребоваться параллельное соединение тиристоров. Схема на рис.1в способна работать в режимах холостого хода и короткого замыкания, однако она требует большой индуктивности на входе инвертора, и поэтому ее массогабаритные показатели могут быть хуже по сравнению со схемой на рис. 1б. Ниже рассмотрен другой вариант резонансного инвертора. В состав преобразователя частоты (рис. 2) входят:

    • неуправляемые выпрямители В1 и В2;
    • два инвертора И1 и И2, работающие на общую нагрузку;
    • система управления СУ (рис. 3). Выпрямитель собран по трехфазной мостовой  схеме на диодах VD1 — VD6. Выход выпрямителяподключается к входу инвертора через сглаживающий фильтр Lф Cф.

    Рис. 2. Электрическая принципиальная схема источника питания

    Выпрямленное напряжение подается на вход инверторов И1, И2, которые преобразуют его в переменное напряжение повышенной частоты.

    Инверторы И1, И2 выполнены по схеме резонансного инвертора со встречно-параллельными тиристорами [6]. В этом случае устраняется зависимость времени выключения тиристоров от величины обратного напряжения, так как на интервале до включения обратных тиристоров к основным тиристорам прикладывается обратное напряжение, что позволяет повысить частоту инвертирования. При срыве инвертирования (одновременно включились силовые тиристоры VS1, VS2) ток разряда конденсатора Cф при правильно выбранной индуктивности дросселя Lф не переходит на встречно включенные вентили, и силовые тиристоры выключаются [7]. Для снижения перенапряжений на конденсаторе Cф параллельно дросселю Lф включена цепочка VD0 Rш. В качестве сердечника выходного трансформатора использовано аморфное железо.

    Как видно из рис. 2, источник построен по модульному принципу, что позволяет наращивать мощность нагрузки или регулировать ее без изменения выходной частоты.

    Выбор параметров инвертора можно произвести на основе [3, 8].

    1. Собственную частоту колебаний резонансного контура Lк Cк выбираем на 10-30% больше двойной частоты инвертирования

    2. Потребляемый от выпрямителя ток

    где Pн — мощность нагрузки, Ud — выпрямленное напряжение сети, η — КПД источника.

    3. Ток первичной обмотки выходного силового трансформатора

    где λ — длительность протекания тока тиристора;

    Q — добротность колебательного контура.

    4. Емкость коммутирующего конденсатора

    5. Суммарная индуктивность колебательного контура

    6. Требуемый коэффициент трансформации

    7. Среднее значение тока тиристора и силового диода

    8. Максимальные значения тока тиристора и силового диода

    9. Максимальное напряжение на коммутирующем силовом конденсаторе

    Структурная схема системы управления (рис. 3а) содержит задающий генератор ЗГ, импульсы которого поступают на счетчик импульсов СИ, управляющий распределителем импульсов РИ, далее сигналы усиливаются усилителями мощности УМ1-УМ4 и через импульсные трансформаторы ИТ1-ИТ8 поступают на управляющие электроды тиристоров. В момент t1 (рис. 3б) ток тиристора становится равным нулю и сигнал с датчика тока ДТ через формирователь импульсов ФИ воздействует на порог срабатывания ЗГ, вызывая разряд времязадающего конденсатора. В результате такого построения длительность интервала t1 — t2 становится пропорциональной длительности интервала 0-t0. Если ток тиристора станет равным нулю в момент t1‘, то интервал t1‘–t2‘ возрастет. Задающий генератор ЗГ одновременно запускает одновибратор ОВ1, вырабатывающий импульс tи min, соответствующий максимальному времени выключения тиристоров инвертора. Если длительность импульсов тиристора меньше tи min, то дискриминатор длительности импульса ДИ выдает через схему ИЛИ сигнал запрета на СИ и РИ. В результате инвертор выключается. Если одновременно с проводящим состоянием одного тиристора включается другой, то сигнал со схемы совпадения СС через схему ИЛИ запрещает работу СИ и РИ.

    Рис. 3. Структурная схема системы управления (а) и временные диаграммы (б)

    Сигналами с датчика токов ДТ после окончания проводимости силовых тиристоров запускается одновибратор ОВ2, формирующий интервал паузы tп (рис. 3б). Сигналы ОВ2 поступают вместе с импульсами ЗГ на СИ и далее через распределитель РИ на отпирание встречно-параллельно включенных тиристоров.

    При отсутствии напряжения одной фазы датчик наличия фазы ДФ вырабатывает сигнал запрета, поступающий через схему ИЛИ на СИ и РИ, выключая инвертор. При уменьшении напряжения в сети ниже допустимого уровня срабатывает защита по напряжению аналогично ДФ. Такая же блокировка осуществляется датчиком наличия воды ДВ.

    Система управления несколько упростится, если вместо обратных тиристоров использовать обратные диоды с дросселем насыщения (на рис. 2 подключение показано пунктиром).

    Технические характеристики источников индукционного нагрева приведены в таблице. Напряжение питания — 380 В при 50 Гц. В течение ряда лет эти источники используются на заводах для индукционной пайки твердыми припоями.

    Литература
    1. Вологдин В. В., Кущ Э. В. Индукционная пайка. Л.: Машиностроение. 1979. (Библиотечка высокочастотника-электротермиста. Вып. 6.)
    2. Вологдин В. В., Кущ Э. В., Асамов В. В. Индукционная пайка / Под ред. А. Н. Шамо-ва. 5-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение. 1989. (Библиотечка высокочастотника-электро-термиста.)
    3. Тиристорные преобразователи частоты. Л.: Энергия. 1973.
    4. Белкин А., Исхаков И. и др. Индукционная установка для напайки алмазных сегментов к отрезным кругам // Силовая электроника. №1. 2004.
    5. Белкин А. К, Костюкова Т. П., Рогинская Л. Э., Шуляк А. А. Тиристорные преобразователи частоты. М.: Энергоатомиздат. 2000.
    6. Пат. России № 1802765. Преобразователь постоянного тока для дуговой сварки. Иванов А. М., Яров В. М. от 9.10.92.
    7. Глух Е. М., Зеленов В. Е. Защита полупроводниковых преобразователей. М.: Энергия. 1970.
    8. Яров В. М., Гитгарц Д. А. Автоматическое управление тиристорными преобразователями частоты. Чебоксары: Изд. ЧувГУ. 1979.

    Разработка трёхфазного преобразователя частоты — Чертежи, 3D Модели, Проекты, Электрические машины

    Брянский Государственный технический университет
    Кафедра промышленная электроника и электротехника
    Курсовой проект по дисциплине «Силовая электроника»
    На тему: «Разработка трёхфазного преобразователя частоты»
    Брянск 2018

    Исходные данные:
    — Входное напряжение ~380/220 B±5%
    -Частота входного напряжения 50 Гц
    -Параметры нагрузки (электродвигателя) 5,5 кВт 380/220В
    -Частота выходного напряжения 0…50 Гц
    -Тип модуляции-векторная
    -Требования к системе управления-микроконтроллерная
    -Условия эксплуатации: У2 по ГОСТ 15543-70 и М2 по ГОСТ17516-72

    В данной работе разрабатывается преобразователь частоты с векторной широтно-импульсной модуляцией для управления электродвигателем мощностью 5.5 кВт. Преобразователь частоты управляется при помощи микроконтроллера.
    Курсовой проект включает чертежи:
    — Схема электрическая принципиальная
    -Чертёж силового шкаф
    -Схема модели и результаты моделирования

    В пояснительной записке содержатся
    1. Введение
    2. Функциональная схема устройства
    3. Разработка электрической принципиальной схемы
    3.1 Выбор схемы выпрямителя
    3.2 Расчёт выпрямителя
    3.3 Расчёт и выбор элементов входного фильтра
    4. Моделирование выпрямителя с LC-фильтром в среде Matlab
    5. Расчёт силовой части преобразователя
    6. Расчёт инвертора
    6.1. Выбор транзистора и диода для АИН
    6.2. Расчёт потерь в инверторе
    7. Сопряжение силовой части с системой управления
    8. Выбор защитных предохранителей
    9. Описание работы системы управления ПЧ
    10. Результаты моделирования
    11. Требования к эксплуатации
    12. Требования к конструкции
    13. Заключение
    14. Список используемой литературы

    Состав: Пояснительная записка, Перечень элементов, Схема электрическая принципиальная, Чертёж шкафа силового, Лист модели и результатов моделирования

    Софт: КОМПАС-3D 16.1

    Интегратор

    — Помогите мне понять эту схему преобразователя напряжения в частоту

    Вероятно, вы зашли слишком далеко, изменяя значения резисторов, потому что, несмотря на то, что это изменит как рабочий цикл, так и коэффициент преобразования напряжения в частоту, существует полный диапазон допустимых значений.

    Итак, давайте сосредоточимся на интеграторе

    В первую очередь необходимо исключить любые проблемы общего режима.

    На самом деле, беглый взгляд на техническое описание OPAx189 показывает, что входные напряжения могут варьироваться от GND-0.от 1В до Vcc-2,5В. Таким образом, при наличии источника питания 5 В и делителя 1:2 R4/R8 допустимо управляющее напряжение V1 в диапазоне от 0 до 5 В.


    Второй простой момент — сам делитель напряжения R4/R8.

    Хотя должно быть очевидно, что, поскольку нагрузка на V1 находится на должном уровне, значение резистора не имеет большого значения, но вместо этого их соотношение будет влиять на работу VFC.

    Итак, для общности определим \$\alpha=\frac{R_8}{R_8+R_4}=\frac{v_+}{V1}\$ как отношение между неинвертирующим входным напряжением операционного усилителя и управляющим напряжением.


    А теперь ядро, предполагая, что операционный усилитель находится в пределах линейности, мы можем полагаться на хорошо известную аппроксимацию \$v_+=v_-\$, которая в этом случае превращается в \$v_+=v_-=\alpha V_1\ $

    Входная величина интегратора: \$i_\text{in}=i_\text{R1}-i_\text{R2}\$ current.

    Пренебрегая T1 \$r_\text{DS(on)}\$, мы можем легко записать его в двух случаях включения и выключения T1.

    \$i_\text{in(ON)}=i_\text{R1}-i_{R2}=\frac{V_1-\alpha V_1}{R_1}-\frac{\alpha V_1}{R_2}=V_1 \left ( \frac{1-\alpha}{R_1}-\frac{\alpha}{R_2} \right)\$

    \$i_\text{in(OFF)}=i_\text{R1}=\frac{V_1-\alpha V_1}{R_1}=V_1\frac{1-\alpha}{R_1}\$

    Теперь, учитывая, что выходной сигнал U2 является интегралом этого тока во времени, условием наличия колеблющегося выходного сигнала является то, что этот ток иногда бывает положительным, а иногда отрицательным.В противном случае выходной сигнал интегратора будет продолжать расти (падать) до тех пор, пока не попадет на шины питания операционных усилителей.

    Итак, учитывая \$i_\text{in(OFF)}>0\$, мы найдем условия для \$i_\text{in(ON)}<0\$

    \$i_\text{in(ON)}<0\;\Rightarrow\; \frac{1-\alpha}{R_1}-\frac{\alpha}{R_2}<0\;\Rightarrow\;R_2<\frac{\alpha}{1-\alpha}R_1\$

    Короче говоря, условие наличия колебаний $$R_2<\frac{\alpha}{1-\alpha}R_1$$ Что с вашими значениями сводится к R2


    Взаимосвязь между частотой и рабочим циклом, которую необходимо выполнить

    Модуль преобразователя силы света в частоту

    Подобно тому, как утята следовали за своей мамой вокруг пруда, некоторые любители электроники все еще используют предварительно смонтированные китайские модули. Конечно, это не очень хорошая привычка, потому что, упрощая (даже для простых задач), они не только убивают свой творческий потенциал, но и теряют большие шансы научиться искусству электронных схем (да, это настоящее искусство)!

    Недавно, убирая свое рабочее место, я обнаружил несколько микросхем LM331, подаренных мне онлайн-продавцом в Индии.Как вы, возможно, знаете, LM331 — прекрасный чип для преобразования напряжения в частоту (V-F) и превосходный компонент для начала работы с аналоговой электроникой. К счастью, мы также можем использовать LM331 для создания схем преобразователя силы света в частоту. В этой статье описывается ясный способ создания модуля преобразователя света в частоту (LF) на основе LM331. Схема на самом деле представляет собой адаптированную версию одной идеи приложения, найденной в официальном техническом описании, выпущенном Texas Instruments (www.ti.com).

    Принципиальная схема

    В базовой схеме преобразователя света в частоту, показанной выше, один PT333-3C (5 мм кремниевый фототранзистор NPN от Everlight) используется в качестве приемника света (T1).В любом случае, вы можете попробовать другие совместимые фототранзисторы (например, SFh400 от Siemens) здесь. RC-компоненты R1 (6,8K) и C1 (270pF) устанавливают частоту IC1 (LM331/KA331). Обратите внимание, что выходная частота (а также рабочий цикл) изменяется по мере изменения интенсивности входного света, а форма волны, управляющая визуальным индикатором (LED1), может быть взята из точки TP1 (см. график осциллографа). Резистор R4 (2K2-10K) является подтягивающим резистором, потому что выход (вывод 3) IC1 представляет собой клемму с открытым коллектором. Резистор R5 (470R-1K) задает ток возбуждения красного индикатора (LED1), который загорается полностью, если на светоприемник (T1) не поступает свет.

    трассировка случайной области

    Как было сказано изначально, идея в значительной степени взята из описания. Тем не менее, в моей конструкции этого регулируемого генератора частоты, управляемого светом, я замедлил частоту, чтобы мы могли видеть визуальное мигание, то есть мигание глаз светодиода, возбуждаемое IC1 через транзистор T2 (BC547). Калибровка преобразователя выполняется с помощью многооборотного подстроечного потенциометра 10K (RP1), предпочтительно стандартного 10-виткового типа, но для серьезных настроек потребуется доступ к частотомеру/осциллографу.

    Прототип макетной платы

    LM331 намного проще в интерфейсе и очень линейный. Он доступен в 8-контактном DIP-корпусе и работает с одним напряжением питания от 4 до 40 В постоянного тока (мой дизайн рассчитан на 5 В). Простой хобби-проект полезен, по крайней мере, в той степени, в которой мы можем считывать входной сигнал, отображая выходную частоту на частотомере/осциллографе, если мы соответствующим образом масштабируем диапазон входного сигнала и диапазон выходной частоты.

    Испытание прототипа

    Сегодня можно найти недорогие фототранзисторы и фотодиоды как в 5-мм светодиодном пластиковом корпусе.И фототранзистор, и фотодиод работают на фоне внутреннего фотоэффекта. В принципе, фототранзистор использует обычный транзистор, но с двумя выводами, а именно эмиттер (E) и коллектор (C), тогда как в фотодиоде используется обычный диод с PN-переходом, который имеет выводы анода (A) и катода (K). Очень часто очень трудно отличить первое от второго. Итак, обратите внимание, что обычно более длинный из двух контактов указывает на клемму эмиттера (E) фототранзистора, в то время как в фотодиоде более короткий контакт обозначает его катод (K).

    Назначение контактов фототранзистора и фотодиода

    LM331 идеально подходит для использования в простых недорогих схемах, пригодных для аналого-цифрового преобразования и многих других задач. Выход при использовании в качестве преобразователя напряжения в частоту (или света в частоту) похож на последовательность импульсов с частотой, точно пропорциональной напряжению (или сигналу) на входе. Кроме того, его вход (и выход) можно легко направить с помощью стандартного оптоизолятора, чтобы обеспечить идеальную гальваническую развязку.Я могу развить отдельные идеи и написать об этом больше позже, но сейчас я могу, по крайней мере, представить экспериментальное доказательство того, что это работает. Между тем, обратитесь к техническому описанию LM331 для более интересных схемных идей.

    Краткое техническое описание

    Преобразователь напряжения в частоту — http://www.nandu.com

    Схема преобразователя частоты в напряжение на микросхеме TC9400.

    Описание.
    Очень простой и недорогой преобразователь частоты в напряжение на основе Здесь показана микросхема TC9400 от Microchip.TC9400 может быть подключен как преобразователь напряжения в частоту или преобразователь частоты в напряжение, и это требует минимум внешних компонентов. Функциональные блоки внутри TC9400 включает в себя операционный усилитель интегратора, схему задержки 3 мкс, однократную схему, цепь управления зарядом-разрядом, делим на 2 сети и необходимые водители. Эта схема находит применение в ряде электронных такие проекты, как частотомеры, тахометры, спидометры, FM демодуляторы и др.

    Принципиальная схема.

    Преобразователь напряжения в частоту TC9400 (версия с одним источником питания)

    В схеме, показанной выше, TC9400 подключен как преобразователь F в V, который работает от одного источника питания. схема генерирует выходное напряжение, пропорциональное входному частота. Входная частота подается на контакт 11 (не инвертирующий вход внутреннего компаратора). Для отключения компаратора амплитуда входной частоты должна быть больше +/- 200 мВ. Ниже этот уровень схема не будет работать в любой ситуации.

    Всякий раз, когда входной сигнал на контакт 11 IC1 пересекает ноль в отрицательном направлении на выходе внутреннего компаратор переходит в низкий уровень. Схема задержки 3 мкс включает схему заряда/разряда C ref через 3 мкс, и это подключает C ref к опорному напряжению, и это заряжает интегрирующий конденсатор C int . определенное количество напряжения. В режиме разовой подачи опорное напряжение – это разность потенциалов между контактами 2 и 7 ТС9400.Каждый раз, когда форма волны входной частоты пересекает ноль в сторону положительном направлении, выход внутреннего компаратора становится высоким и это отключает цепь заряда/разряда C ref , которая создает короткое замыкание на выводах C ref . Напряжение на интегрирующем конденсаторе C int сохраняется, потому что единственный доступный путь разряда — это резистор 1 МОм R int , который слишком высок, а напряжение на C int является выходным напряжением.Резистор R смещения служит для установки тока смещения ИС.

    Сеть потенциальных делителей, состоящая из R6 и R7 гарантирует, что входной порог отслеживает подачу напряжение всегда. Цепь фиксатора с использованием диода D2 предотвращает вход от уходит далеко в минус, чтобы включить внутренний компаратор. В Простыми словами этот участок схемы можно в целом назвать переключатель уровней.

    Производители TC9400 утверждают, что может принимать на вход сигнал любой частоты.В практическом сторона, для правильной работы этой цепи положительная половина входной сигнал должен иметь ширину импульса не менее 5 мкс и для отрицательного половина должна быть больше или равна 5uS.

    Для калибровки отрегулируйте смещение, отрегулируйте потенциометр для получения 0 В на выходе без применения входной частоты. Если у вас есть функциональный генератор, установите частотный вход на 10 кГц и сделайте регулировка значения C ref , чтобы получить от 2,5 до 3 вольт на выходе. Эта калибровка предназначена для максимальной входной частоты 10 кГц.

    Примечания.

    • Схема может быть собрана на перфокарте или печатной плате.
    • Схема может питаться от любого напряжения от 10 до 15 В постоянного тока.
    • R3 можно использовать для регулировки напряжения смещения.
    • В схеме инвертирующий вход внутреннего компаратора ссылается на 6,2 В с помощью D1. Таким образом, амплитуда входных сигналов должна быть между 4В и напряжением питания (V+).
    • Выходное напряжение в этой схеме также указано как 6,2 В.
    • Выходное напряжение и входная частота преобразователя F в V связаны с помощью уравнения V out = V ref x C ref x F in, где V out равно выходное напряжение, а F in — входная частота.
    • TC9400 и TL071 должны быть установлены на держателях.

     

    Версия схемы с двойным питанием.

    Преобразователь частоты в напряжение (версия с двойным питанием)

    TC9400 на основе частоты к напряжению преобразователь, работающий от двухполярного питания, показан выше.По сравнению с вариант с однополярным питанием, эта схема требует меньшего количества компонентов. Эта схема может питаться от двойного источника питания +/- 5 В постоянного тока. Схема работает только на биполярной входной частоте и если частота доступна для вас однополярный (положительная последовательность импульсов), затем преобразуйте его в биполярный используя схему, показанную ниже.

    Схема преобразователя униполярной волны в биполярную

    Цепь подавителя пульсаций.

    Выходное напряжение 9400 на базе F преобразователь в V накладывается с пилообразным напряжением пульсаций, которое обратно пропорциональна емкости интегрирующего конденсатора C int .Для низкочастотных входов напряжение пульсаций можно уменьшить, увеличив значение C int . Но этот метод не подходит для высокочастотных входов, потому что большее значение емкости значительно сократит время отклика схема преобразователя. Способ снижения пульсаций выходного напряжения без влияния на время отклика схемы показано ниже.

    Цепь подавителя пульсаций

    Схема не что иное, как операционный усилитель, работающий в обычном режиме.Из-за общего режима пульсации переменного тока подавляются, и будет доступен чистый уровень постоянного тока на выходе. Trimpot R16 используется для регулировки усиления инвертирующего и не инвертирующего инвертирование входов на одно и то же значение. Эта схема также будет действовать как буфер.

    Цепи питания для этого проекта.

    Цепи питания, необходимые для проект преобразователя частоты в напряжение показан ниже. 12 В постоянного тока источник питания можно использовать для питания версии с одним источником питания, в то время как +/-5 Двойное питание В пост. тока может использоваться для питания версии с двойным питанием, как а также схема фильтра пульсаций.На принципиальных схемах мостов D4 а D3 можно сделать на диодах 1N4007. Модули мостового выпрямителя 1A также доступны на рынке. Вы можете следить за тем, что больше удобный. Дополнительные переключатели ВКЛ/ВЫКЛ могут быть добавлены последовательно к фазе. линии входа переменного тока. Рекомендуется установить соответствующий радиатор ( 2x2x2 см ребристый алюминий или что-то в этом роде) к микросхемам регулятора напряжения.

    Блок питания с двойной стабилизацией 5 В

    Регулируемый источник питания 12 В

    Общие сведения о полупроводниковых преобразователях частоты

    На заре авиации самолеты использовали бортовые батареи постоянного тока для питания радиоприемников и другого электрического оборудования.Однако по мере того, как самолеты стали нести больше электрического оборудования, потребность в большей мощности при минимально возможном весе привела к внедрению генераторов постоянного тока с приводом от двигателя, а с возрастом реактивных самолетов возникла потребность в еще большей мощности и меньшем весе, что породило разработка и использование энергосистем переменного тока частотой 400 Гц.

    Первоначально в операциях наземной поддержки использовались дизельные мотор-генераторы для обеспечения питания, пока самолет находился на земле. В то время как эти мг-установки обеспечивали чистую синусоидальную мощность и высокие возможности перегрузки, они делали это при довольно высоких капитальных затратах и ​​затратах на эксплуатацию / техническое обслуживание, не говоря уже о шуме и загрязняющих веществах в окружающей среде.Сегодня, с разработкой новых дизельных двигателей, которые производят намного меньше загрязняющих веществ, более высокие эксплуатационные и капитальные затраты по-прежнему являются важным фактором.

    Разработка полупроводниковых преобразователей частоты в середине 1980-х годов значительно снизила все затраты (капитальные/эксплуатационные/техническое обслуживание/вес/габариты) и не произвела загрязняющих веществ. Единственным недостатком выбора твердотельных блоков был тот факт, что вместо дизельного топлива им требовался входной источник 60 или 50 Гц 380/480 вольт.Однако в отдаленных районах (где обычно требуются дизельные агрегаты) во многих случаях было бы гораздо дешевле проложить электрический кабель туда, где можно было бы использовать полупроводниковый агрегат, чем оплачивать разницу в дополнительных капитальных затратах и ​​постоянно тратить намного больше на дизельное топливо и затраты на техническое обслуживание, связанные с дизельными ГПА. Ключ к тому, что использовать, определяется эксплуатационными потребностями (за исключением военных и чрезвычайно удаленных объектов), на самом деле это общая стоимость владения и фактор надежности.

    Сегодня подавляющее большинство преобразователей частоты, продаваемых в США, являются полупроводниковыми, а не роторными, что опять же не всегда является лучшим или наиболее экономичным способом обеспечения мощности 400 Гц. Решение о переходе на полупроводниковые или моторные генераторы должно приниматься не на основании доступного годового капитального бюджета, а на основе исследования, проводимого знающими и опытными инженерами, работающими на частоте 400 Гц, которые учитывают все факторы, влияющие на стоимость владения. включает в себя техническое обслуживание, надежность, срок службы оборудования, качество питания (внутри и снаружи), эстетику, репутацию обслуживания в аэропорту или авиакомпании, шум и загрязнение окружающей среды.

    Решение о том, что использовать или покупать, когда речь идет об авиационных силовых системах, должно приниматься действительно знающим и ответственным лицом или органом на основе всех факторов, а не первоначальных капитальных затрат или бюджета, а в целом. стоимость и общие эксплуатационные потребности.

    Рекомендации по использованию твердотельных накопителей
    Если твердотельный накопитель считается технически подходящим решением для ваших нужд, необходимо принять во внимание следующее.

    В большинстве полупроводниковых преобразователей частоты по-прежнему используется первоначальная конструкция, состоящая из кремниевых управляемых выпрямителей (SCR) для преобразования переменного напряжения в постоянное, а затем используется инвертор, оснащенный биполярным транзистором с изолированным затвором (IGBT), для формирования формы волны 400 Гц. для выходного напряжения.Выходной сигнал секции инвертора затем фильтруется и сглаживается в соответствии с требованиями самолета, которые опубликованы в стандарте MIL-STD 704F.

    Преимущество этой конструкции в том, что в ней используются легко управляемые и недорогие компоненты. Недостатки заключаются в том, что блоки могут быть электрически и акустически «шумными», а также в необходимости частой регулировки их аналоговых цепей управления из-за условий окружающей среды. Менее дорогие устройства также потребуют более частой замены силовых конденсаторов, которые используются для сглаживания формы выходного сигнала.

    Поскольку выпрямители SCR не могут принимать синусоидальные токи, они будут искажать входной ток сети. Негативное влияние нелинейных нагрузок на качество электроснабжения называется системными возмущениями или, в более общем смысле, электрическим загрязнением. К ним относятся гармоники, мерцание, переходные сбои, асимметрия и перебои напряжения. Для блоков, оснащенных управляемыми или неуправляемыми выпрямителями и конденсаторами в звене постоянного тока, форма входного тока далека от синусоидальной.Они создают высокие гармонические искажения в форме сигнала входного тока. Они снижают коэффициент входной мощности, потребляя больше реактивного тока, и вызывают пики коммутации в электросети.

    Любое устройство, потребляющее импульс тока из электрической сети менее чем на всю волну напряжения, генерирует гармоники. Гармоники — это просто математическое представление этих искаженных сигналов, которые позволяют нам моделировать реакцию электрической сети на нескольких частотах, а также лучше понимать и предсказывать, как электрическая сеть будет реагировать на это высокочастотное содержимое — или «электрическое загрязнение».«Всемирный стандарт IEEE 519-1992 требует, чтобы конечные пользователи ограничивали уровни гармоник, чтобы обеспечить стабильность сети для всех пользователей. В нем указаны допустимые уровни гармонических искажений (как напряжения, так и тока) и точка общего соединения (PCC) с коммунальным предприятием.

    Существуют две альтернативные конструкции для уменьшения вышеупомянутых эффектов простого «6-импульсного» выпрямителя. Во-первых, в выпрямителе используется больше тиристоров, что привело к созданию «12-пульсной» и «24-импульсной» конструкции. Во-вторых, использовать IGBT в выпрямителях, а также в инверторах.IGBT имеют ряд преимуществ перед SCR. Их не нужно включать и выключать в точке пересечения нуля; они не изменяют коэффициент входной мощности и не вызывают коммутационных пиков в источнике входной мощности. Они также позволяют лучше контролировать весь процесс преобразования мощности и частоты. По этим причинам IGBT в настоящее время используются в высококачественных SSFC так же, как они используются в современных твердотельных источниках бесперебойного питания (ИБП).

    Чтобы лучше понять вышеизложенное, давайте посмотрим, как каждое из этих устройств используется в типичном SSFC.SSFC нижнего уровня будет иметь пару SCR для каждой фазы источника питания «6-импульсный». Один SCR включается для положительной части сигнала переменного тока и выключается при следующем пересечении нуля. В то время как противоположный SCR пары включается для отрицательной части формы волны переменного тока и выключается при следующем пересечении нуля. Эта схема включения/выключения используется для передачи полной мощности на выходную нагрузку.

    12-пульсная система SCR следует той же базовой схеме, но она разделяет электроэнергию на два 6-пульсных выпрямителя.Второй 6-пульсный выпрямитель обычно питается через 30-градусный фазосдвигающий трансформатор. Это обеспечивает более плавный постоянный ток, который оказывает меньшее воздействие на конденсаторы постоянного тока и смещает гармонические искажения входного тока в сторону более высоких частот с меньшим содержанием энергии, но конструкция требует большего количества компонентов.

    Для обоих типов выпрямителей (включая версии с диодами вместо SCR) энергия будет следовать только в одном направлении, что означает, что энергия подается только на нагрузку. Нет возможности поглощать энергию от нагрузки и передавать ее обратно в коммунальное предприятие.

    IGBT также используются попарно для каждой фазы источника питания. Вместо того, чтобы включаться и выключаться в точке пересечения нуля, IGBT полностью управляются с помощью алгоритма управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

    Системы ШИМ

    обычно работают на гораздо более высоких частотах переключения (6–8 кГц вместо 120 Гц для SCR), что устраняет большую часть слышимого шума. Более высокая частота переключения позволяет более точно контролировать процесс преобразования энергии. Он также не производит слышимого шума, который часто встречается в недорогих системах.Ширина каждого импульса определяет количество энергии, которая преобразуется в постоянный ток в выпрямителе. Но поскольку в каждом цикле тысячи импульсов, энергия, передаваемая за импульс, невелика, что дает системе IGBT значительные преимущества по сравнению с системой SCR.

    Поскольку транзистор может проводить ток в обоих направлениях, можно подавать некоторую мощность обратно в сеть, если нагрузка создает некоторую обратную мощность. Это еще одно существенное преимущество по сравнению с системой SCR (возможность простой безразрывной передачи мощности).

    Электрические помехи
    Всякий раз, когда нагрузки потребляют ток нелинейным образом, например, при работе с выпрямительным оборудованием, возникают гармонические искажения. Гармонический ток генерирует тепло во всех токонесущих компонентах системы распределения электроэнергии. Система включает в себя не только преобразователи, но и вышестоящее распределительное устройство, выключатели, предохранители, кабели, конденсаторы, шинопроводы, шинопроводы и трансформаторы. Основываясь на более высокой частоте, гармонический ток выделяет больше тепла в расчете на один ампер, чем ток на основной частоте (50 или 60 Гц).

    Текущие требования к блокам SSFC варьируются от десятков ампер до нескольких сотен ампер. Таким образом, процент искажений очень велик при низких уровнях тока и улучшается по мере увеличения величины тока. Вот почему большинство производителей указывают количество гармонических искажений только при полной нагрузке. Типичные уровни THID для шести импульсных выпрямителей перечислены на рисунке 3.

    % THID является репрезентативным для систем, которые не имеют каких-либо средств фильтрации, включенных во входную цепь.Фильтрация снизит эти значения за счет общей эффективности системы.

    Эти значения THID высоки при более низких нагрузках, потому что SCR включаются позже в сигнале. Чем позже в сигнале включается SCR, тем больше гармонических искажений, которые отражаются обратно в энергосистему.

    Конструкция IGBT обеспечивает гораздо более низкие гармонические искажения (<5%) по сравнению с конструкцией SCR как на входе, так и на выходе. Следовательно, всякий раз, когда измеряются КПД и удельные потери, общие потери в системе должны измеряться в каждой точке нагрузки.Это обеспечит лучшее измерение потребности в энергии для системы, а не только для отдельного оборудования, особенно когда это оборудование создает большие потери в кабелях и трансформаторах системы, расположенных выше по течению.

    Входной коэффициент мощности
    Коэффициент мощности, равный единице, или «единичный коэффициент мощности», является целью любой электроэнергетической компании, поскольку, если коэффициент мощности меньше единицы, они должны подавать больше тока пользователю для заданного количества электроэнергии. использование мощности.При этом они несут больше потерь в линии. Они также должны иметь оборудование большей мощности, чем это было бы необходимо в противном случае. В результате с объекта будет взиматься штраф, если его коэффициент мощности сильно отличается от единицы.

    Выпрямители

    SCR имеют переменный коэффициент мощности. Как правило, чем ниже нагрузка, тем ниже коэффициент мощности, предоставляемый энергоснабжающему предприятию, и тем больше электроэнергии оно должно поставлять. Как правило, при 30-процентной нагрузке коэффициент мощности равен 0.6 или меньше. Когда нагрузка приближается к полной, коэффициент мощности приближается к 0,8. Факторами, влияющими на эти значения, являются входное напряжение (чем выше напряжение, тем ниже коэффициент мощности) и конструкция выходного инвертора.

    Выпрямители

    IGBT обеспечивают 1,0 пФ независимо от нагрузки и входного напряжения. Это означает, что фазового сдвига между напряжением и током нет, и поэтому от энергосистемы не требуется реактивная мощность. Это означает отсутствие дополнительных потерь в распределительном центре коммунальной сети и питающих кабелях.Требуемый ток настолько мал, насколько это физически возможно. Это приводит к снижению эксплуатационных расходов на агрегаты. Это повысит эффективность системы (сведет к минимуму потери на входе питающей линии) и не создаст проблем с любыми другими нагрузками, использующими ту же фидерную подсистему.

    Коммутационные промежутки (высокие пиковые напряжения)
    Из-за более высоких частот переключения IGBT отсутствуют переключающие/коммутирующие прорези (см. синюю кривую ниже и снимок экрана осциллографа) входного напряжения.Конструкция SCR требует короткого времени, когда обе фазы включены. Это вызывает кратковременное короткое замыкание, которое имеет тенденцию разрушать форму волны напряжения, вызывающую надрез. Этот «шум» передается обратно на любое оборудование, которое питается от того же источника. Без надлежащей фильтрации этот «шум» может повредить электронные схемы и сократить срок службы оборудования. Поскольку коммутирующий зазор также искажает форму сигнала входящей мощности, от коммунальных предприятий требуется подавать больше энергии для компенсации потерь в линии.Это приводит к более высоким эксплуатационным расходам для этих установок SCR.

    Возможность безразрывной передачи мощности
    Для большинства новых самолетов, особенно широкофюзеляжных, требуется так называемая безразрывная передача мощности. Во время этой переходной фазы SSFC и внутренняя вспомогательная силовая установка (ВСУ) самолета работают параллельно, чтобы предотвратить любое прерывание питания при переключении с внутреннего питания на внешнее. Поскольку нет точной синхронизации и регулятора распределения/переключения нагрузки, APU может возвращать некоторую мощность обратно в SSFC (обратная мощность).

    SSFC с выпрямителями SCR содержат риск повреждения некоторых компонентов в условиях обратного питания. В этом случае необходимо использовать дополнительные аппаратные средства (прерыватель с резистором и т.п.) для «сжигания» обратной мощности, так как она не может быть передана в коммунальную сеть напрямую. Даже при наличии дополнительного оборудования внутренние компоненты подвергаются воздействию более высоких напряжений в переходной фазе. Это более высокое напряжение и ряд дополнительных компонентов снизят надежность этих узлов.

    SSFC с выпрямителями IGBT будут передавать обратную мощность непосредственно в сеть и, таким образом, не требуют дополнительного оборудования. Так как никакие компоненты не подвергаются нагрузке от более высоких напряжений, создаваемых обратной мощностью, надежность устройства не снижается, и нет дополнительного риска неисправности.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.