El control VFD permet utilitzar un convertidor especial per canviar de manera flexible els modes de funcionament del motor elèctric: arrencar, aturar, accelerar, frenar, canviar la velocitat de rotació.
Canviar la freqüència de la tensió d'alimentació comporta un canvi en la velocitat angular del camp magnètic de l'estator. Quan la freqüència disminueix, la velocitat del motor disminueix i el lliscament augmenta.
El principi de funcionament del convertidor de freqüència d'accionament
El principal desavantatge dels motors asíncrons és la complexitat del control de velocitat de les maneres tradicionals: canviant la tensió d'alimentació i introduint resistències addicionals al circuit de bobinatge. Més perfecte és el variador de freqüència del motor elèctric. Fins fa poc, els convertidors eren cars, però l'arribada dels transistors IGBT i els sistemes de control de microprocessadors van permetre als fabricants estrangers crear dispositius assequibles. La majoriaperfectes ara són els convertidors de freqüència estàtics.
La velocitat angular del camp magnètic de l'estator ω0 canvia en proporció a la freqüència ƒ1 segons la fórmula:
ω0=2π׃1/p, on p és el nombre de parells de pols.
El mètode proporciona un control suau de la velocitat. En aquest cas, la velocitat de lliscament del motor no augmenta.
Per obtenir un alt rendiment energètic del motor: eficiència, factor de potència i capacitat de sobrecàrrega, juntament amb la freqüència, canvieu la tensió d'alimentació segons determinades dependències:
- parell de càrrega constant – U1/ ƒ1=const;
- personatge de fan del moment de càrrega - U1/ ƒ12=const;
- Parell de càrrega inversament proporcional a la velocitat - U1/√ ƒ1=const.
Aquestes funcions s'implementen mitjançant un convertidor que canvia simultàniament la freqüència i la tensió a l'estator del motor. S'estalvia electricitat gràcies a la regulació mitjançant el paràmetre tecnològic necessari: pressió de la bomba, rendiment del ventilador, velocitat d'alimentació de la màquina, etc. En aquest cas, els paràmetres canvien sense problemes.
Mètodes de control de freqüència de motors elèctrics asíncrons i síncrons
En un accionament controlat per freqüència basat en motors asíncrons amb un rotor de gàbia d'esquirol, s'utilitzen dos mètodes de control: escalar i vectorial. En el primer cas, canvien simultàniamentamplitud i freqüència de la tensió d'alimentació.
Això és necessari per mantenir el rendiment del motor, la majoria de les vegades una relació constant entre el seu parell màxim i el moment de resistència a l'eix. Com a resultat, l'eficiència i el factor de potència es mantenen sense canvis en tot el rang de rotació.
La regulació vectorial consisteix en el canvi simultània de l'amplitud i la fase del corrent a l'estator.
El convertidor de freqüència del motor síncron només funciona amb càrregues petites, amb el creixement de les quals per sobre dels valors permesos, el sincronisme es pot trencar.
Avantatges del convertidor de freqüència
El control de freqüència té tot un ventall d'avantatges respecte a altres mètodes.
- Automatització del motor i dels processos de producció.
- Arrencada suau que elimina els errors típics que es produeixen durant l'acceleració del motor. Millora de la fiabilitat del convertidor de freqüència i dels equips reduint les sobrecàrregues.
- Millora l'economia i el rendiment generals de la unitat.
- Creació d'una velocitat constant del motor elèctric independentment de la naturalesa de la càrrega, que és important durant els transitoris. L'ús de la retroalimentació permet mantenir una velocitat constant del motor sota diverses influències pertorbadores, en particular sota càrregues variables.
- Els convertidors s'integren fàcilment als sistemes tècnics existents sense alteracions significatives i aturades dels processos tecnològics. El rang de potència és gran, però amb el seu augmentels preus estan augmentant substancialment.
- La capacitat d'abandonar variadors, caixes de canvis, acceleradors i altres equips de control o ampliar el rang de la seva aplicació. Això comporta un estalvi energètic important.
- Eliminació dels efectes nocius dels transitoris en els equips de procés, com el cop de ariete o l'augment de la pressió del fluid a les canonades, alhora que es redueix el seu consum a la nit.
Defectes
Com tots els inversors, els chastotniki són fonts d'interferència. Han d'instal·lar filtres.
El cost de les marques és elevat. Augmenta significativament amb l'augment de la potència dels dispositius.
Ajust de freqüència per al transport de líquids
A les instal·lacions on es bombeja aigua i altres líquids, el control del cabal es fa principalment amb l'ajuda de vàlvules i vàlvules de comporta. Actualment, una direcció prometedora és l'ús d'un convertidor de freqüència d'una bomba o d'un ventilador que posi en moviment les seves pales.
L'ús d'un convertidor de freqüència com a alternativa a la vàlvula d'acceleració ofereix un efecte d'estalvi d'energia de fins a un 75%. La vàlvula, que frena el flux de fluid, no realitza un treball útil. Al mateix temps, augmenta la pèrdua d'energia i matèria per al seu transport.
El convertidor de freqüència permet mantenir una pressió constant al consumidor quan canvia el flux de fluid. Des del sensor de pressió, s'envia un senyal a la unitat, que modifica la velocitat del motor i així la regularevolucions, mantenint el cabal establert.
Les unitats de bombeig es controlen canviant-ne el rendiment. El consum d'energia de la bomba està en la dependència cúbica del rendiment o velocitat de gir de la roda. Si la velocitat es redueix 2 vegades, el rendiment de la bomba baixarà 8 vegades. La presència d'un programa diari de consum d'aigua permet determinar l'estalvi energètic d'aquest període, si controleu el variador de freqüència. Gràcies a això, és possible automatitzar l'estació de bombeig i optimitzar així la pressió de l'aigua a les xarxes.
Funcionament dels sistemes de ventilació i aire condicionat
El flux d'aire màxim als sistemes de ventilació no sempre és necessari. Les condicions de funcionament poden requerir una reducció del rendiment. Tradicionalment, s'utilitza l'acceleració per a això, quan la velocitat de la roda es manté constant. És més convenient canviar el cabal d'aire a causa de l'accionament controlat per freqüència, quan canvien les condicions estacionals i climàtiques, l'alliberament de calor, humitat, vapors i gasos nocius.
L'estalvi energètic en els sistemes de ventilació i aire condicionat s'aconsegueix no menys que a les estacions de bombeig, ja que el consum d'energia de la rotació de l'eix està en la dependència cúbica de les revolucions.
Dispositiu convertidor de freqüència
El convertidor de freqüència modern està organitzat segons l'esquema de doble convertidor. Consta d'un rectificador i un inversor de polsos amb un sistema de control.
Desprésrectificant la tensió de la xarxa, el senyal és suavitzat per un filtre i alimentat a un inversor amb sis interruptors de transistors, on cadascun d'ells està connectat als bobinats de l'estator d'un motor elèctric asíncron. La unitat converteix el senyal rectificat en un senyal trifàsic de la freqüència i amplitud requerides. Els IGBT de potència a les etapes de sortida tenen una freqüència de commutació alta i proporcionen una ona quadrada nítida i sense distorsions. A causa de les propietats de filtratge dels bobinatges del motor, la forma de la corba de corrent a la seva sortida segueix sent sinusoïdal.
Mètodes de control de l'amplitud del senyal
La tensió de sortida es regula per dos mètodes:
- Amplitud: canvi en el valor de tensió.
- La modulació d'amplada de pols és un mètode de conversió d'un senyal polsat, en el qual la seva durada canvia, però la freqüència es manté sense canvis. Aquí la potència depèn de l'amplada del pols.
El segon mètode s'utilitza més sovint en relació amb el desenvolupament de la tecnologia de microprocessador. Els inversors moderns es fabriquen amb transistors d'apagat GTO o IGBT.
Capacitat i aplicació de convertidors
El convertidor de freqüència té moltes possibilitats.
- Regular la freqüència de la tensió d'alimentació trifàsica de zero a 400 Hz.
- Acceleració o desacceleració del motor elèctric a partir de 0,01 seg. fins a 50 min. segons una llei del temps determinada (generalment lineal). Durant l'acceleració, no només és possible una disminució, sinó també un augment de fins a un 150% dels parells dinàmics i d'arrencada.
- Invertir el motor amb els modes de frenada i acceleració donats al desitjatvelocitat en l' altra direcció.
- Els inversors disposen de protecció electrònica configurable contra curtcircuits, sobrecàrregues, fuites a terra i línies elèctriques obertes del motor.
- Les pantalles digitals dels convertidors mostren dades dels seus paràmetres: freqüència, tensió d'alimentació, velocitat, corrent, etc.
- Les característiques V/f s'ajusten als convertidors en funció de les càrregues del motor que es requereixin. Les funcions dels sistemes de control basats en ells les proporcionen controladors integrats.
- Per a les freqüències baixes, és important utilitzar el control vectorial, que permet treballar amb tot el parell del motor, mantenir una velocitat constant quan canvien les càrregues i controlar el parell a l'eix. El variador de freqüència funciona bé amb l'entrada correcta de les dades del passaport del motor i després de la prova correcta. Productes coneguts de HYUNDAI, Sanyu, etc.
Les àrees d'aplicació dels convertidors són les següents:
- bombes d'aigua calenta i freda i sistemes de subministrament de calor;
- bombes de concentradors de purins, sorra i purins;
- sistemes de transport: cintes transportadores, taules de rodets i altres mitjans;
- mescladores, molins, trituradores, extrusores, dispensadors, alimentadors;
- centrífugues;
- ascensors;
- equips metal·lúrgics;
- equip de perforació;
- accionaments elèctrics de màquines-eina;
- equips d'excavadora i grua, mecanismes de manipulació.
Fabricants de convertidors de freqüència, ressenyes
El fabricant nacional ja ha començat a produir productes adequats per als usuaris en termes de qualitat i preu. L'avantatge és la possibilitat d'aconseguir ràpidament el dispositiu adequat, així com consells detallats sobre la configuració.
Company "Effective systems" produeix productes en sèrie i lots pilot d'equips. Els productes s'utilitzen per a ús domèstic, en petites empreses i en la indústria. El fabricant Vesper produeix set sèries de convertidors, entre els quals hi ha convertidors multifuncionals adequats per a la majoria de mecanismes industrials.
L'empresa danesa Danfoss és líder en la producció de chastotnikov. Els seus productes s'utilitzen en sistemes de ventilació, aire condicionat, subministrament d'aigua i calefacció. L'empresa finlandesa Vacon, que forma part de l'empresa danesa, produeix dissenys modulars a partir dels quals podeu muntar els dispositius necessaris sense peces innecessàries, la qual cosa estalvia components. També es coneixen els convertidors de l'empresa internacional ABB, utilitzats a la indústria i a la vida quotidiana.
A jutjar per les ressenyes, els convertidors nacionals barats es poden utilitzar per resoldre problemes típics senzills, mentre que els complexos necessiten una marca amb moltes més configuracions.
Conclusió
El convertidor de freqüència controla el motor elèctric canviant la freqüència i l'amplitud de la tensió d'alimentació, alhora que el protegeix de mal funcionament: sobrecàrregues, curtcircuits, interrupcions a la xarxa de subministrament. Aquests actuadors elèctrics realitzen tres funcions principals,relacionades amb l'acceleració, la desacceleració i la velocitat del motor. Això millora l'eficiència dels equips en moltes àrees de la tecnologia.
