U raznim situacijama može biti potrebno frekvenciju početne struje pretvoriti u struju s reguliranim frekvencijskim naponom. To je potrebno, na primjer, kod rada asinkronih motora kako bi se promijenila njihova brzina vrtnje. Ovaj članak će raspravljati o svrsi i principu rada frekventnog pretvarača.
Sadržaj
Što je pretvarač frekvencije
Pretvarač frekvencije (FC) je električni uređaj koji pretvara i glatko regulira jednofaznu ili trofaznu izmjeničnu struju frekvencije 50 Hz u sličnu vrstu struje frekvencije od 1 do 800 Hz. Takvi se uređaji naširoko koriste za kontrolu rada različitih asinkronih električnih strojeva, na primjer, za promjenu frekvencije njihove rotacije. Postoje i uređaji za korištenje u industrijskim visokonaponskim mrežama.
Jednostavni pretvarači reguliraju frekvenciju i napon prema V/f karakteristici, složeni uređaji koriste vektorsko upravljanje.
Pretvarač frekvencije je tehnički složen uređaj i ne sastoji se samo od frekventnog pretvarača, već ima i zaštitu od prekomjerne struje, prenapona i kratkog spoja. Također, takva oprema može imati prigušnicu za poboljšanje valnog oblika i filtere za smanjenje različitih elektromagnetskih smetnji. Postoje elektronički pretvarači, kao i uređaji električnih strojeva.
Princip rada frekventnog pretvarača
Elektronički pretvarač sastoji se od nekoliko glavnih komponenti: ispravljača, filtra, mikroprocesora i pretvarača.
Ispravljač ima hrpu dioda ili tiristora koji ispravljaju početnu struju na ulazu u pretvarač. Diodni pretvarači karakteriziraju potpuni odsutnost mreškanja, oni su jeftini, ali istodobno pouzdani uređaji. Tiristorski pretvarači stvaraju mogućnost da struja teče u oba smjera i omogućuju povrat električne energije u mrežu kada se motor koči.
filtar koristi se u tiristorskim uređajima za smanjenje ili uklanjanje mreškanja napona. Zaglađivanje se izvodi pomoću kapacitivnih ili induktivno-kapacitivnih filtara.
Mikroprocesor – je upravljačka i analitička poveznica pretvarača. Prima i obrađuje signale od senzora, što vam omogućuje podešavanje izlaznog signala iz frekventnog pretvarača s ugrađenim PID regulatorom.Također, ova komponenta sustava bilježi i pohranjuje podatke o događajima, registrira i štiti uređaj od preopterećenja, kratkih spojeva, analizira način rada i isključuje uređaj u slučaju nužde.
inverter napon i struja služi za upravljanje električnim strojevima, odnosno za nesmetano upravljanje frekvencijom struje. Takav uređaj proizvodi "čisti sinus" izlaz, što mu omogućuje da se koristi u mnogim industrijama.
Načelo rada elektroničkog pretvarača frekvencije (pretvarača) sastoji se od sljedećih faza rada:
- Ulazna sinusna izmjenična jednofazna ili trofazna struja ispravlja se diodnim mostom ili tiristorima;
- Uz pomoć posebnih filtara (kondenzatora), signal se filtrira kako bi se smanjio ili eliminirao mreškanje napona;
- Napon se pretvara u trofazni val s određenim parametrima pomoću mikrosklopa i tranzistorskog mosta;
- Na izlazu pretvarača pravokutni impulsi se pretvaraju u sinusni napon s određenim parametrima.
Vrste frekventnih pretvarača
Postoji nekoliko vrsta frekventnih pretvarača, koji su trenutno najčešći za proizvodnju i uporabu:
Elektrostrojevi (elektroindukcijski) pretvarači: koriste se u slučajevima kada je nemoguće ili neprikladno koristiti elektroničke FC-ove. Strukturno, takvi uređaji su asinkroni motori s faznim rotorom, koji rade u načinu rada generator-pretvarač.
Ovi uređaji su skalarno kontrolirani pretvarači. Na izlazu ovog uređaja stvara se napon određene amplitude i frekvencije za održavanje određenog magnetskog toka u namotima statora.Koriste se u slučajevima kada nije potrebno održavati brzinu rotora ovisno o opterećenju (pumpe, ventilatori i druga oprema).
Elektronički pretvarači: široko se koristi u svim radnim uvjetima za različitu opremu. Takvi uređaji su vektorski, automatski izračunavaju interakciju magnetskih polja statora i rotora i osiguravaju konstantnu vrijednost brzine rotora bez obzira na opterećenje.
- ciklokonvertori;
- cikloinvertori;
- Pretvarač sa međupoveznicom DC:
- Frekvencijski pretvarač izvora struje;
- Frekvencijski pretvarač izvora napona (s amplitudnom ili pulsno-širinskom modulacijom).
Po obimu, oprema može biti:
- za opremu snage do 315 kW;
- vektorski pretvarači za snagu do 500 kW;
- uređaji otporni na eksploziju za uporabu u eksplozivnim i prašnjavim okruženjima;
- frekventni pretvarači montirani na elektromotore;
Svaki tip frekventnog pretvarača ima određene prednosti i nedostatke, a primjenjiv je na različitu opremu i opterećenja, kao i radne uvjete.
Frekvencijskim pretvaračem može se upravljati ručno ili eksterno. Ručno upravljanje vrši se s upravljačke ploče pretvarača, koja može podesiti brzinu ili zaustaviti rad. Vanjska kontrola se provodi pomoću automatskih upravljačkih sustava (APCS), koji mogu kontrolirati sve parametre uređaja i omogućiti vam promjenu sheme ili načina rada (putem FC ili bypass).Također, vanjska kontrola omogućuje programiranje rada pretvarača ovisno o radnim uvjetima, opterećenju, vremenu, što vam omogućuje rad u automatskom načinu rada.
Zašto bi elektromotor mogao trebati frekventni pretvarač?
Korištenje frekventnih pretvarača omogućuje smanjenje troškova električne energije, troškova amortizacije motora i opreme. Mogu se koristiti za jeftine kavezne motore, što smanjuje troškove proizvodnje.
Mnogi elektromotori rade u uvjetima česte promjene načina rada (česta pokretanja i zaustavljanja, promjena opterećenja). Frekvencijski pretvarači omogućuju glatko pokretanje motora i smanjenje maksimalnog startnog momenta i zagrijavanja opreme. To je važno, na primjer, kod strojeva za podizanje i omogućuje vam smanjenje negativnog utjecaja naglih pokretanja, kao i uklanjanje ljuljanja tereta i trzaja prilikom zaustavljanja.
Uz pomoć pretvarača možete nesmetano regulirati rad puhala, crpki i omogućuje vam automatizaciju tehnoloških procesa (koriste se u kotlovnicama, u rudarstvu, u sektoru prerade nafte i ulja, u vodovodima i drugim poduzećima).
Korištenje frekventnih pretvarača u transporterima, transporterima, dizalima omogućuje vam da produžite vijek trajanja njihovih komponenti, jer smanjuje trzaje, udarce i druge negativne čimbenike pri pokretanju i zaustavljanju opreme. Oni mogu glatko povećavati i smanjivati brzinu motora, izvoditi kretanje unatrag, što je važno za veliki broj visoko precizne industrijske opreme.
Prednosti frekventnih pretvarača:
- Smanjenje troškova energije: smanjenjem startnih struja i podešavanjem snage motora prema opterećenju;
- Povećanje pouzdanosti i trajnosti opreme: omogućuje vam produljenje vijeka trajanja i povećanje razdoblja od jedne tehničke usluge do druge;
- Omogućuje implementaciju vanjske kontrole i upravljanja opremom s udaljenih računalnih uređaja i mogućnost integracije u sustave automatizacije;
- Frekvencijski pretvarači mogu raditi s bilo kojom snagom opterećenja (od jednog kilovata do desetaka megavata);
- Prisutnost posebnih komponenti u sastavu frekventnih pretvarača omogućuje vam zaštitu od preopterećenja, kvara faze i kratkog spoja, kao i osiguravanje sigurnog rada i isključivanja opreme u slučaju nužde.
Naravno, gledajući takav popis prednosti, netko bi se mogao zapitati zašto ih ne koristiti za sve motore u poduzeću? Odgovor je ovdje očit, nažalost, ali to je visoka cijena chastotnikov, njihova instalacija i prilagodba. Ne može si svaka tvrtka priuštiti ove troškove.
Slični članci:
