כונן תדרים: תיאור וסקירות

2024 מְחַבֵּר: Aaron Duncan | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-01 20:08

בקרת VFD מאפשרת שימוש בממיר מיוחד לשינוי גמיש של מצבי הפעולה של המנוע החשמלי: התנעה, עצירה, האצה, בלם, שינוי מהירות הסיבוב.

שינוי תדירות מתח האספקה מוביל לשינוי במהירות הזוויתית של השדה המגנטי של הסטטור. כאשר התדירות יורדת, מהירות המנוע יורדת וההחלקה גדלה.

עקרון הפעולה של ממיר תדר הכונן

החיסרון העיקרי של מנועים אסינכרוניים הוא המורכבות של בקרת מהירות בדרכים מסורתיות: על ידי שינוי מתח האספקה והכנסת התנגדויות נוספות למעגל המתפתל. מושלם יותר הוא כונן התדרים של המנוע החשמלי. עד לאחרונה, הממירים היו יקרים, אך הופעתם של טרנזיסטורי IGBT ומערכות בקרת מיקרו-מעבדים אפשרה ליצרנים זרים ליצור מכשירים במחיר סביר. רובמושלמים כעת הם ממירי תדר סטטיים.

מהירות זוויתית של השדה המגנטי של הסטטור ω₀ משתנה ביחס לתדר ƒ_{1 לפי הנוסחה:}

ω₀=2π׃_{1/p, כאשר p הוא מספר זוגות הקטבים.}

השיטה מספקת בקרת מהירות חלקה. במקרה זה, מהירות ההחלקה של המנוע אינה עולה.

כדי לקבל ביצועים אנרגטיים גבוהים של המנוע - יעילות, גורם הספק ויכולת עומס יתר, יחד עם התדר, שנה את מתח האספקה בהתאם לתלות מסויימות:

• מומנט עומס קבוע – U₁/ ƒ_1=const;
• תו אוהד של רגע הטעינה - U₁/ ƒ₁^2=const;
• מומנט העומס ביחס הפוך למהירות - U₁/√ ƒ_1=const.

פונקציות אלו מיושמות באמצעות ממיר המשנה בו-זמנית את התדר והמתח בסטטור המנוע. חשמל נחסך עקב ויסות באמצעות הפרמטר הטכנולוגי הדרוש: לחץ משאבה, ביצועי מאוורר, מהירות הזנת מכונה וכו'. במקרה זה, הפרמטרים משתנים בצורה חלקה.

שיטות לבקרת תדרים של מנועים חשמליים אסינכרוניים וסינכרוניים

בכונן מבוקר תדר המבוסס על מנועים אסינכרוניים עם רוטור של כלוב סנאי, נעשה שימוש בשתי שיטות בקרה - סקלר וקטור. במקרה הראשון, הם משתנים בו זמניתמשרעת ותדירות של מתח האספקה.

זה הכרחי כדי לשמור על ביצועי המנוע, לרוב יחס קבוע בין המומנט המרבי שלו לרגע ההתנגדות על הציר. כתוצאה מכך, היעילות ומקדם ההספק נשארים ללא שינוי לאורך כל טווח הסיבוב.

וויסות וקטור מורכב משינוי בו-זמני של המשרעת והפאזה של הזרם על הסטטור.

הנעת התדר של המנוע מהסוג הסינכרוני פועל רק בעומסים קטנים, כאשר גידולם מעל הערכים המותרים עלול להישבר סינכרון.

היתרונות של הנעת תדר

לבקרת תדר יש מגוון שלם של יתרונות על פני שיטות אחרות.

1. אוטומציה של המנוע ותהליכי הייצור.
2. התחלה רכה המבטלת שגיאות אופייניות המתרחשות במהלך האצת מנוע. שיפור האמינות של כונן התדרים והציוד על ידי הפחתת עומסי יתר.
3. שפר את צריכת הכונן והביצועים הכוללים.
4. יצירת מהירות קבועה של המנוע החשמלי ללא קשר לאופי העומס, שחשוב בזמן ארעיות. השימוש במשוב מאפשר לשמור על מהירות מנוע קבועה תחת השפעות מטרידות שונות, במיוחד בעומסים משתנים.
5. ממירים משולבים בקלות במערכות טכניות קיימות ללא שינוי משמעותי והפסקת תהליכים טכנולוגיים. טווח הכוח גדול, אבל עם הגידול שלהםהמחירים עולים משמעותית.
6. היכולת לנטוש וריאטורים, תיבות הילוכים, מצערות וציוד בקרה אחר או להרחיב את טווח היישום שלהם. זה מביא לחיסכון משמעותי באנרגיה.
7. ביטול ההשפעות המזיקות של ארעיות על ציוד תהליך, כגון פטיש מים או לחץ נוזל מוגבר בצינורות תוך הפחתת צריכתו בלילה.

פגמים

כמו כל הממירים, צ'סטוטניקי הם מקורות להפרעה. הם צריכים להתקין מסננים.

עלות המותגים גבוהה. זה עולה משמעותית עם עלייה בעוצמת המכשירים.

התאמת תדר להובלת נוזלים

במתקנים שבהם נשאבים מים ונוזלים אחרים, בקרת הזרימה נעשית בעיקר בעזרת שסתומי שער ושסתומים. נכון לעכשיו, כיוון מבטיח הוא השימוש בהנעת תדר של משאבה או מאוורר שמניע את הלהבים שלהם.

השימוש בממיר תדרים כחלופה לשסתום המצערת נותן אפקט חיסכון באנרגיה של עד 75%. השסתום, המעכב את זרימת הנוזל, אינו מבצע עבודה שימושית. במקביל, גדל אובדן האנרגיה והחומר להובלתו.

הנעת התדרים מאפשרת לשמור על לחץ קבוע על הצרכן כאשר זרימת הנוזל משתנה. מחיישן הלחץ נשלח אות לכונן, אשר משנה את מהירות המנוע ובכך מווסת אותהסיבובים, שמירה על קצב הזרימה שנקבע.

יחידות השאיבה נשלטות על ידי שינוי הביצועים שלהן. צריכת החשמל של המשאבה היא בתלות מעוקבת בביצועים או במהירות הסיבוב של הגלגל. אם המהירות מופחתת פי 2, ביצועי המשאבה ירדו פי 8. הנוכחות של לוח זמנים יומי של צריכת מים מאפשרת לך לקבוע את החיסכון באנרגיה לתקופה זו, אם אתה שולט בכונן התדרים. בשל כך, ניתן לבצע אוטומציה של תחנת השאיבה ובכך לייעל את לחץ המים ברשתות.

תפעול מערכות אוורור ומיזוג

לא תמיד יש צורך בזרימת אוויר מרבית במערכות אוורור. תנאי ההפעלה עשויים לדרוש הפחתה בביצועים. באופן מסורתי, מצערת משמשת לכך, כאשר מהירות הגלגל נשארת קבועה. נוח יותר לשנות את קצב זרימת האוויר עקב הכונן המבוקרת בתדר, כאשר תנאי עונתי ואקלים משתנים, שחרור חום, לחות, אדים וגזים מזיקים.

חיסכון באנרגיה במערכות אוורור ומיזוג מושג לא נמוך יותר מאשר בתחנות שאיבה, שכן צריכת החשמל של סיבוב הציר היא בתלות מעוקב במהפכות.

מכשיר ממיר תדרים

כונן תדרים מודרני מסודר לפי סכימת הממיר הכפול. הוא מורכב ממיישר וממיר דופק עם מערכת בקרה.

אחריתיקון מתח הרשת, האות מוחלק על ידי מסנן ומוזן למהפך עם שישה מתגי טרנזיסטור, כאשר כל אחד מהם מחובר לפיתולי הסטטור של מנוע חשמלי אסינכרוני. היחידה ממירה את האות המיושר לאות תלת פאזי בתדר ובמשרעת הנדרשים. ל-IGBT הכוח בשלבי הפלט יש תדר מיתוג גבוה ומספקים גל ריבוע חד ונטול עיוותים. בשל תכונות הסינון של פיתולי המנוע, צורת עקומת הזרם במוצאן נשארת סינוסואידית.

שיטות לבקרת משרעת האות

מתח המוצא מוסדר בשתי שיטות:

1. Amplitude - שינוי בערך המתח.
2. אפנון רוחב הדופק הוא שיטה להמרת אות פועם, שבה משך הזמן שלו משתנה, אבל התדר נשאר ללא שינוי. כאן ההספק תלוי ברוחב הדופק.

השיטה השנייה משמשת לרוב בקשר לפיתוח טכנולוגיית המיקרו-מעבד. ממירים מודרניים מיוצרים באמצעות טרנזיסטורי כיבוי של GTO או IGBT.

יכולת ויישום של ממירים

לכונן התדרים יש הרבה אפשרויות.

1. וויסות את התדר של מתח האספקה התלת-פאזי מאפס ל-400 הרץ.
2. האצה או האטה של המנוע החשמלי מ-0.01 שניות. עד 50 דקות. לפי חוק זמן נתון (בדרך כלל ליניארי). בזמן האצה אפשרית לא רק ירידה, אלא גם עלייה של עד 150% במומנטים דינמיים ומתנעים.
3. היפוך המנוע עם מצבי הבלימה וההאצה הנתונים לרצוימהירות בכיוון השני.
4. ממירים כוללים הגנה אלקטרונית הניתנת להגדרה מפני קצרים, עומסי יתר, דליפת אדמה וקווי חשמל פתוחים של מנוע.
5. הצגים הדיגיטליים של הממירים מציגים נתונים על הפרמטרים שלהם: תדר, מתח אספקה, מהירות, זרם וכו'.
6. מאפייני V/f מכוונים בממירים בהתאם לעומסי המנוע הנדרשים. הפונקציות של מערכות בקרה המבוססות עליהן מסופקות על ידי בקרים מובנים.
7. בתדרים נמוכים חשוב להשתמש בבקרת וקטור, המאפשרת לעבוד עם מלוא המומנט של המנוע, לשמור על מהירות קבועה בעת שינוי עומסים ולשלוט במומנט על הציר. כונן התדרים המשתנה פועל היטב עם קלט נכון של נתוני דרכון המנוע ולאחר בדיקה מוצלחת. מוצרים ידועים של HYUNDAI, Sanyu וכו'.

תחומי היישום של הממירים הם כדלקמן:

• משאבות במערכות אספקת מים וחמים חמים וקרים;
• משאבות תמיסה, חול ודילפון של רכזים;
• מערכות תחבורה: מסועים, שולחנות גלילה ואמצעים אחרים;
• מערבלים, טחנות, מגרסה, מכבשים, מחלקים, מזינים;
• צנטריפוגות;
• מעליות;
• ציוד מתכות;
• ציוד קידוח;
• כוננים חשמליים של כלי מכונות;
• ציוד מחפר ומנוף, מנגנוני מניפולטור.

יצרני ממירי תדר, ביקורות

היצרן המקומי כבר החל לייצר מוצרים המתאימים למשתמשים מבחינת איכות ומחיר. היתרון הוא היכולת להשיג במהירות את המכשיר המתאים, כמו גם עצות מפורטות לגבי ההגדרה.

חברת "מערכות יעילות" מייצרת מוצרים סדרתיים וקבוצות פיילוט של ציוד. מוצרים משמשים לשימוש ביתי, בעסקים קטנים ובתעשייה. יצרנית Vesper מייצרת שבע סדרות ממירים, ביניהן יש ממירים רב תכליתיים המתאימים לרוב המנגנונים התעשייתיים.

חברת Danfoss הדנית היא המובילה בייצור צ'סטוטניקוב. מוצריה משמשים במערכות אוורור, מיזוג אוויר, אספקת מים וחימום. חברת Vacon הפינית, שהיא חלק מהחברה הדנית, מייצרת עיצובים מודולריים מהם ניתן להרכיב את המכשירים הדרושים ללא חלקים מיותרים, מה שחוסך ברכיבים. ידועים גם ממירים של הקונצרן הבינלאומי ABB, המשמשים בתעשייה ובחיי היומיום.

לפי הביקורות, ניתן להשתמש בממירים ביתיים זולים כדי לפתור בעיות טיפוסיות פשוטות, בעוד שמורכבות זקוקות למותג עם הרבה יותר הגדרות.

מסקנה

כונן התדרים שולט במנוע החשמלי על ידי שינוי התדירות והמשרעת של מתח האספקה, תוך הגנה מפני תקלות: עומסי יתר, קצרים, הפסקות ברשת האספקה. מפעילים חשמליים כאלה מבצעים שלוש פונקציות עיקריות,קשור לתאוצה, האטה ומהירות מנוע. זה משפר את יעילות הציוד בתחומי טכנולוגיה רבים.