Įvairiose situacijose gali prireikti šaltinio srovės dažnį paversti reguliuojamo dažnio įtampa. To reikia, pavyzdžiui, paleidžiant asinchroninius variklius, kad būtų keičiamas jų greitis. Šiame straipsnyje aprašoma dažnio keitiklio paskirtis ir veikimo principas.
Turinys
Kas yra dažnio keitiklis
Dažnio keitiklis (FK) - tai elektros prietaisas, kuris 50 Hz dažnio vienfazę arba trifazę kintamąją srovę keičia į 1-800 Hz dažnio srovę ir tolygiai ją reguliuoja. Šie prietaisai plačiai naudojami įvairių asinchroninių elektros mašinų darbui valdyti, pavyzdžiui, jų greičiui keisti. Taip pat yra aparatų, skirtų naudoti pramoniniuose aukštos įtampos tinkluose.
Paprasti keitikliai dažnį ir įtampą reguliuoja pagal V/f charakteristiką, o sudėtingi įrenginiai naudoja vektorinį valdymą.
Dažnio keitiklis yra techniškai sudėtingas įrenginys, kurį sudaro ne tik dažnio keitiklis, bet ir apsauga nuo viršsrovių, viršįtampių ir trumpojo jungimo. Tokioje įrangoje taip pat gali būti droselis, pagerinantis bangos formą, ir filtrai, mažinantys įvairius elektromagnetinius trukdžius. Skiriami elektroniniai keitikliai ir elektromechaniniai įtaisai.
Dažnio keitiklio veikimo principas
Elektroninį dažnio keitiklį sudaro keli pagrindiniai komponentai: lygintuvas, filtras, mikroprocesorius ir keitiklis.
Iš lygintuvas turi keletą diodų arba tiristorių, kurie ištiesina pradinę srovę keitiklio įėjime. Diodiniai keitikliai pasižymi tuo, kad juose visiškai nėra pulsacijų ir jie yra nebrangūs, bet patikimi prietaisai. Tiristoriniai inverteriai užtikrina srovės tekėjimą abiem kryptimis ir leidžia grąžinti elektros energiją į elektros tinklą, kai variklis stabdomas.
Filtras naudojamas tiristoriniuose įrenginiuose, siekiant sumažinti arba pašalinti įtampos pulsacijas. Išlyginimas atliekamas naudojant talpinius arba indukcinius talpinius filtrus.
Mikroprocesorius - yra inverterio valdymo ir vertinimo blokas. Jis priima ir įvertina jutiklių signalus, todėl inverterio išėjimo signalą gali reguliuoti integruotas PID valdiklis. Šis komponentas taip pat įrašo ir saugo įvykius, registruoja ir apsaugo įrenginį nuo perkrovos, trumpojo jungimo, analizuoja darbo režimą ir išsijungia avariniu atveju.
Inverteris Įtampos ir srovės valdymas naudojamas elektros mašinoms valdyti, t. y. nuolat reguliuoti srovės dažnį. Toks prietaisas sukuria "gryną sinusinį" išėjimą, todėl jį galima naudoti daugelyje pramonės sričių.
Elektroninio dažnio keitiklio (inverterio) veikimo principas yra toks:
- Įėjimo sinusinė kintamoji vienfazė arba trifazė srovė ištiesinama diodiniu tilteliu arba tiristoriais;
- Specialūs filtrai (kondensatoriai) filtruoja signalą, kad sumažintų arba pašalintų įtampos pulsacijas;
- Įtampa paverčiama į trifazę bangą su nustatytais parametrais naudojant mikroschemą ir tranzistorinį tiltą;
- Keitiklio išėjime stačiakampio formos impulsai paverčiami į sinusinę apibrėžtų parametrų įtampą.
Dažnio keitiklių tipai
Yra kelių tipų dažnio keitikliai, kurie šiuo metu gaminami ir naudojami dažniausiai:
Elektromašininiai (elektroindukciniai) keitikliai: naudojami tais atvejais, kai neįmanoma arba netikslinga naudoti elektroninių dažnio keitiklių. Tai asinchroniniai varikliai su faziškai suvyniotais rotoriais, veikiantys generatoriaus ir keitiklio režimu.
Šie įrenginiai yra skaliarinio valdymo keitikliai. Šio įrenginio išėjimas generuoja tam tikros amplitudės ir dažnio įtampą, kad statoriaus apvijose būtų palaikomas tam tikras magnetinis srautas. Jie naudojami tais atvejais, kai nebūtina palaikyti rotoriaus greičio priklausomai nuo apkrovos (siurbliai, ventiliatoriai ir kita įranga).
elektroniniai keitikliai: plačiai naudojami įvairioje įrangoje bet kokiomis darbo sąlygomis. Šie prietaisai yra vektoriniai, jie automatiškai apskaičiuoja statoriaus ir rotoriaus magnetinių laukų sąveiką ir užtikrina pastovų rotoriaus greitį nepriklausomai nuo apkrovos.
- Cikloinverteriai;
- Cikloinverteriai;
- nuolatinės srovės grandinės keitikliai:
- Srovės šaltinio dažnio keitiklis;
- Įtampos šaltinio dažnio keitiklis (su amplitudės arba impulsų pločio moduliacija).
Įranga gali būti:
- Iki 315 kW galios įrangai;
- vektoriniai keitikliai, skirti iki 500 kW galiai;
- sprogimui atsparūs prietaisai, skirti naudoti sprogioje ir dulkėtoje aplinkoje;
- dažnio keitikliai, montuojami ant elektros variklių;
Kiekvienas dažnio keitiklio tipas turi tam tikrų privalumų ir trūkumų ir tinka skirtingiems įrenginiams, apkrovoms bei darbo sąlygoms.
Dažnio keitiklį galima valdyti rankiniu arba išoriniu būdu. Rankinis valdymas atliekamas iš dažnio keitiklio valdymo skydelio, kuriuo galima reguliuoti greitį arba sustabdyti darbą. Išorinis valdymas atliekamas naudojant automatinio valdymo sistemas (ACS), kurios gali stebėti visus įrenginio parametrus ir leisti perjungti grandinę arba darbo režimą (naudojant dažnio keitiklį arba apylanką). Išorinis valdymas taip pat leidžia užprogramuoti keitiklį pagal darbo sąlygas, apkrovą ir laiką, todėl keitiklis gali veikti automatiniu režimu.
Kam elektros varikliui gali prireikti dažnio keitiklio
Naudojant dažnio keitiklius sumažėja energijos sąnaudos, variklių ir įrangos nusidėvėjimo išlaidos. Juos galima naudoti nebrangiems vikšriniams varikliams, todėl sumažėja gamybos sąnaudos.
Daugelis elektros variklių veikia dažnai besikeičiančiomis darbo sąlygomis (dažnas paleidimas ir stabdymas, kintanti apkrova). Dažnio keitikliai leidžia varikliui sklandžiai įsijungti ir sumažina maksimalų paleidimo momentą bei įrangos įkaitimą. Tai svarbu, pavyzdžiui, kėlimo mašinoms, nes sumažina neigiamą staigaus paleidimo ir trūkčiojančio stabdymo poveikį.
Naudojant pavaros keitiklius galima sklandžiai valdyti ventiliatorių, siurblių darbą ir automatizuoti technologinius procesus (taikoma katilinėse, kasyklose, naftos gavybos ir perdirbimo įmonėse, vandentiekio ir kitose įmonėse).
Naudojant dažnio keitiklius konvejeriuose, transporteriuose, liftuose galima pailginti jų komponentų tarnavimo laiką, nes sumažėja trūkčiojimų, smūgių ir kitų neigiamų veiksnių paleidžiant ir stabdant įrangą. Jie gali sklandžiai didinti ir mažinti variklio greitį, atlikti reversavimą, o tai svarbu daugeliui didelio tikslumo pramoninių įrenginių.
Dažnio keitiklių privalumai:
- Mažesnės energijos sąnaudos: dėl sumažėjusių paleidimo srovių ir nuo apkrovos priklausomo variklio galios reguliavimo;
- Didina įrangos patikimumą ir ilgaamžiškumą: leidžia prailginti tarnavimo laiką ir prailginti techninės priežiūros intervalus;
- Leidžia įdiegti išorinę įrangos kontrolę ir valdymą iš nutolusių kompiuterinių įrenginių bei galimybę integruoti į automatizavimo sistemas;
- Dažnio keitikliai gali veikti bet kokio galingumo (nuo vieno kilovato iki dešimčių megavatų);
- Dažnio keitikliuose esantys specialūs komponentai gali apsaugoti nuo perkrovų, fazės dingimo ir trumpojo jungimo, taip pat užtikrinti saugų įrangos veikimą ir išjungimą avarijos atveju.
Žinoma, pažvelgę į šį privalumų sąrašą, galite susimąstyti, kodėl jų nenaudoti visiems gamyklos varikliams? Atsakymas, deja, akivaizdus, tačiau tai - didelės dažnio keitiklių, jų montavimo ir paleidimo išlaidos. Ne kiekviena įmonė gali sau leisti tokias išlaidas.
Susiję straipsniai:
