محرك كهربائي للتحكم في التردد لوحدات الضخ. الطرق الأساسية للتحكم في محرك التردد

الصفحة الرئيسية

خزان للصرف الصحي

يتم تنظيم أوضاع تشغيل مضخات الطرد المركزي بشكل فعال من خلال تغيير سرعة دوران دفاعاتها. يمكن تغيير سرعة الدفاعات إذا تم استخدام محرك كهربائي قابل للتعديل كمحرك للقيادة.
إن تصميم وخصائص التوربينات الغازية ومحركات الاحتراق الداخلي يمكن أن توفر تغييرًا في السرعة في النطاق المطلوب.

من الملائم تحليل عملية التحكم في السرعة لأي آلية باستخدام الخصائص الميكانيكية للوحدة.

يعتبر الخصائص الميكانيكيةوحدة ضخ تتكون من مضخة ومحرك كهربائي. على التين. يوضح الشكل 1 الخصائص الميكانيكية لمضخة طرد مركزي مزودة بصمام فحص (منحنى 1) ومحرك كهربائي بدوار على شكل قفص سنجاب (منحنى 2).

أرز. 1. الخصائص الميكانيكية لوحدة المضخة

يسمى الفرق بين عزم دوران المحرك الكهربائي ولحظة مقاومة المضخة بالعزم الديناميكي. إذا كان عزم دوران المحرك المزيد من الوقتمقاومة المضخة ، تعتبر اللحظة الديناميكية إيجابية ، إذا كانت أقل - سلبية.

تحت تأثير لحظة ديناميكية إيجابية ، تبدأ وحدة الضخ في العمل مع التسارع ، أي يسرع. إذا كانت اللحظة الديناميكية سالبة ، فإن وحدة المضخة تعمل بالتباطؤ ، أي أبطئ.

إذا كانت هذه اللحظات متساوية ، فإن وضع التشغيل في الحالة المستقرة يحدث ، أي تعمل وحدة المضخة بسرعة ثابتة. يتم تحديد هذه السرعة وعزم الدوران المقابل لها من خلال تقاطع الخصائص الميكانيكية للمحرك الكهربائي والمضخة (النقطة أ في الشكل 1).

إذا تم تغيير الخاصية الميكانيكية في عملية التنظيم بطريقة أو بأخرى ، على سبيل المثال ، لجعلها أكثر ليونة عن طريق إدخال مقاوم إضافي في الدائرة الدوارة للمحرك الكهربائي (المنحنى 3 في الشكل 1) ، فإن عزم الدوران سوف يصبح المحرك الكهربائي أقل لحظةمقاومة.

تحت تأثير اللحظة الديناميكية السلبية ، تبدأ وحدة الضخ في العمل مع التباطؤ ، أي يتباطأ حتى يتم موازنة عزم الدوران ولحظة المقاومة مرة أخرى (النقطة ب في الشكل 1). هذه النقطة لها سرعتها الدورانية وقيمة عزم الدوران الخاصة بها.

وبالتالي ، فإن عملية تنظيم سرعة وحدة المضخة تكون مصحوبة باستمرار بالتغيرات في عزم دوران المحرك الكهربائي ولحظة مقاومة المضخة.

يمكن إجراء التحكم في سرعة المضخة إما عن طريق تغيير سرعة المحرك الكهربائي المتصل بشكل صارم بالمضخة ، أو عن طريق تغيير نسبة التروس الخاصة بناقل الحركة الذي يربط المضخة بالمحرك الكهربائي ، والذي يعمل بسرعة ثابتة.

تنظيم وتيرة دوران المحركات الكهربائية

في تركيبات الضخ ، تستخدم محركات التيار المتردد بشكل أساسي. تعتمد سرعة محرك التيار المتردد على تردد تيار الإمداد f وعدد أزواج القطب p والانزلاق s. من خلال تغيير واحد أو أكثر من هذه المعلمات ، يمكنك تغيير سرعة المحرك الكهربائي والمضخة المرتبطة به.

العنصر الرئيسي لمحرك التردد هو. في المحول ، يتم تحويل التردد الثابت لشبكة الإمداد f1 إلى متغير f 2. بالتناسب مع التردد f 2 ، تتغير سرعة المحرك الكهربائي المتصل بإخراج المحول.

بمساعدة محول التردد ، يتم تحويل معلمات الشبكة غير المتغيرة عمليًا الجهد U1 والتردد f1 إلى معلمات متغيرة U2 و f 2 التي يتطلبها نظام التحكم. لضمان التشغيل المستقر للمحرك الكهربائي ، والحد من الحمل الزائد الحالي والتدفق المغناطيسي ، والحفاظ على ارتفاع مؤشرات الطاقةيجب أن يحافظ محول التردد على نسبة معينة بين معلمات الإدخال والإخراج ، اعتمادًا على نوع الخصائص الميكانيكية للمضخة. يتم الحصول على هذه النسب من معادلة قانون تنظيم التردد.

بالنسبة للمضخات ، يجب مراعاة النسبة:

U1 / f1 = U2 / f2 = const

على التين. 2 يعرض الخصائص الميكانيكية محرك غير متزامنمع التحكم في التردد. مع انخفاض التردد f2 ، لا تغير الخاصية الميكانيكية موضعها في إحداثيات n-M فحسب ، بل تغير شكلها إلى حد ما. على وجه الخصوص ، يتم تقليل أقصى عزم دوران للمحرك الكهربائي. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه إذا لوحظت النسبة U1 / f1 = U2 / f2 = const وتغير التردد f1 ، فإن تأثير المقاومة النشطة للجزء الثابت على قيمة عزم دوران المحرك لا يؤخذ في الاعتبار.

أرز. 2. الخصائص الميكانيكية لمحرك التردد بترددات قصوى (1) ومنخفضة (2)

مع تنظيم التردد ، مع مراعاة هذا التأثير ، يظل الحد الأقصى لعزم الدوران دون تغيير ، ويتم الحفاظ على شكل الخاصية الميكانيكية ، ويتغير موضعه فقط.

تتميز محولات التردد بخصائص طاقة عالية نظرًا لحقيقة أن شكل منحنيات التيار والجهد يتم توفيره عند خرج المحول ، مقتربًا من الشكل الجيبي. في الآونة الأخيرة ، أصبحت محولات التردد القائمة على وحدات IGBT (الترانزستورات ثنائية القطب المعزولة للبوابة) الأكثر انتشارًا.

وحدة IGBT عالية الكفاءة العنصر الأساسي. لديها انخفاض الجهد المنخفض وسرعة عالية وقوة تحويل منخفضة. محول التردد الذي يعتمد على وحدات IGBT مع PWM وخوارزمية التحكم في ناقل الحركة لمحرك غير متزامن له مزايا مقارنة بأنواع المحولات الأخرى. يتميز بعامل طاقة عالي على النطاق الكامل لتردد الخرج.

يظهر الرسم التخطيطي للمحول في الشكل. 3.

أرز. 3. مخطط محول التردد على وحدات IGBT: 1 - وحدة مروحة ؛ 2 - مزود الطاقة ؛ 3 - المعدل غير المنضبط ؛ 4 - لوحة تحكم ؛ 5 - لوحة لوحة التحكم ؛ 6 - PWM ؛ 7 - وحدة تحويل الجهد ؛ 8 - لوحة نظام التحكم ؛ 9 - السائقين 10 - الصمامات من وحدة العاكس. 11 - أجهزة الاستشعار الحالية ؛ 12 - محرك قفص السنجاب غير المتزامن ؛ Q1 ، Q2 ، Q3 - مفاتيح دائرة الطاقة ودائرة التحكم ووحدة المروحة ؛ K1 ، K2 - موصلات لشحن المكثفات ودائرة الطاقة ؛ ج - كتلة المكثفات. Rl ، R2 ، R3 - مقاومات للحد من تيار شحن المكثف وتفريغ المكثف ووحدة التصريف ؛ VT - مفاتيح طاقة العاكس (وحدات IGBT)

عند خرج محول التردد ، يتشكل منحنى الجهد (التيار) ، والذي يختلف نوعًا ما عن الجيب الجيبي ، الذي يحتوي على مكونات توافقية أعلى. يستلزم وجودهم زيادة الخسائر في المحرك الكهربائي. لهذا السبب ، عندما يعمل المحرك الكهربائي بسرعات قريبة من الاسمية ، يكون المحرك الكهربائي محملاً بشكل زائد.

عند التشغيل بسرعات منخفضة ، تسوء ظروف التبريد للمحركات الكهربائية ذاتية التهوية المستخدمة في محركات المضخات. في نطاق التحكم المعتاد لوحدات الضخ (1: 2 أو 1: 3) ، يتم تعويض هذا التدهور في ظروف التهوية عن طريق انخفاض كبير في الحمل بسبب انخفاض تدفق وضغط المضخة.

عند التشغيل بترددات قريبة من القيمة الاسمية (50 هرتز) ، فإن تدهور ظروف التبريد مع ظهور التوافقيات عالية الترتيب يتطلب تقليل القدرة الميكانيكية المسموح بها بنسبة 8 - 15٪. وبسبب هذا ، يتم تقليل أقصى عزم دوران للمحرك الكهربائي بنسبة 1-2٪ ، وكفاءته - بنسبة 1-4٪ ، و cosφ - بنسبة 5-7٪.

لتجنب التحميل الزائد على المحرك ، إما أن تحدد السرعة القصوى للمحرك أو تزود المحرك بمحرك أكبر. يعتبر الإجراء الأخير إلزاميًا عند توقع تشغيل وحدة الضخ بتردد f 2> 50 هرتز. يتم تحديد القيمة العليا لسرعة المحرك عن طريق الحد من التردد f 2 إلى 48 هرتز. تتم الزيادة في تصنيف طاقة محرك الدفع عن طريق التقريب إلى أقرب قيمة قياسية.

التحكم الجماعي في المحركات الكهربائية القابلة للتعديل للوحدات

تتكون العديد من وحدات الضخ من عدة وحدات. كقاعدة عامة ، ليست كل الوحدات مجهزة بمحرك كهربائي قابل للتعديل. من بين وحدتين أو ثلاث وحدات مثبتة ، يكفي تجهيز واحدة بمحرك كهربائي قابل للتعديل. إذا كان أحد المحولات متصلاً باستمرار بإحدى الوحدات ، فهناك استهلاك غير متساوٍ لموارد محركها ، حيث يتم استخدام الوحدة المجهزة بمحرك متغير السرعة لفترة أطول.

ل توزيع موحدالتحميل بين جميع الوحدات المثبتة في المحطة ، وقد تم تطوير محطات التحكم الجماعية ، والتي يمكن من خلالها توصيل الوحدات بالمحول واحدة تلو الأخرى. عادة ما تصنع محطات التحكم لوحدات الجهد المنخفض (380 فولت).

عادة ، تم تصميم محطات التحكم ذات الجهد المنخفض للتحكم في وحدتين أو ثلاث وحدات. يتضمن هيكل محطات التحكم ذات الجهد المنخفض قواطع دوائر توفر الحماية ضد الدوائر القصيرة من الطور إلى الطور والأعطال الأرضية ، والمرحلات الحرارية لحماية الوحدات من الحمل الزائد ، فضلاً عن معدات التحكم (المفاتيح ، إلخ).

تحتوي دائرة التحويل الخاصة بمحطة التحكم على التشابك الضروري الذي يسمح بتوصيل محول التردد بأي وحدة محددة واستبدال وحدات التشغيل دون إزعاج النظام التكنولوجيعملية الضخ أو النفخ.

محطات التحكم ، كقاعدة عامة ، إلى جانب عناصر الطاقة ( القواطع، الموصلات ، وما إلى ذلك) تحتوي على أجهزة تحكم وتنظيم (وحدات تحكم المعالجات الدقيقة ، إلخ).

بناء على طلب العميل تكون المحطات مجهزة بأجهزة تحويل آلي الطاقة الاحتياطية(ATS) ، القياس التجاري للكهرباء المستهلكة ، التحكم في معدات القفل.

إذا لزم الأمر ، يتم إدخال أجهزة إضافية في محطة التحكم لضمان استخدام مشغل ناعم للوحدات جنبًا إلى جنب مع محول التردد.

توفر محطات التحكم الآلية:

الحفاظ على القيمة المحددة للمعلمة التكنولوجية (الضغط ، المستوى ، درجة الحرارة ، إلخ) ؛

التحكم في أوضاع تشغيل المحركات الكهربائية للوحدات المنظمة وغير المنظمة (التحكم في التيار المستهلك ، الطاقة) وحمايتها ؛

تشغيل تلقائيفي تشغيل وحدة النسخ الاحتياطي في حالة وقوع حادث للوحدة الرئيسية ؛

تبديل الوحدات مباشرة إلى الشبكة في حالة فشل محول التردد ؛

التبديل التلقائي للمدخلات الكهربائية الاحتياطية (ATS) ؛

إعادة الإغلاق التلقائي (AR) للمحطة بعد الخسارة و الهبوط العميقمصدر التيار الشبكة الكهربائية;

التغيير التلقائي لوضع تشغيل المحطة مع توقف وبدء تشغيل الوحدات في الوقت المعطى;

التبديل التلقائي لوحدة إضافية غير خاضعة للتنظيم ، إذا كانت الوحدة المنظمة ، التي وصلت إلى السرعة المقدرة ، لا توفر إمدادات المياه المطلوبة ؛

التناوب التلقائي لوحدات التشغيل على فترات زمنية محددة لضمان الاستهلاك الموحد لموارد المحرك ؛

التحكم التشغيلي في وضع التشغيل لتركيب الضخ (منفاخ الهواء) من لوحة التحكم أو من وحدة المرسل.

أرز. 4. محطة للتحكم الجماعي في المحركات الكهربائية للمضخات التي يتم التحكم فيها بالتردد

فعالية التردد محرك كهربائي يتم التحكم فيهفي وحدات الضخ

يسمح لك استخدام محرك يتم التحكم فيه بالتردد بتوفير الطاقة بشكل كبير ، لأنه يجعل من الممكن استخدام وحدات ضخ كبيرة في وضع التدفق المنخفض. بفضل هذا ، من الممكن ، عن طريق زيادة سعة الوحدة للوحدات ، تقليل عددها الإجمالي ، وبالتالي تقليل الأبعاد الكلية للمباني ، لتبسيط مخطط هيدروليكيمحطة ، تقليل عدد وصلات الأنابيب.

وبالتالي ، فإن استخدام محرك كهربائي متحكم به في وحدات الضخ يسمح ، جنبًا إلى جنب مع توفير الكهرباء والمياه ، بتقليل عدد وحدات الضخ ، وتبسيط الدائرة الهيدروليكية للمحطة ، وتقليل حجم بناء مبنى محطة الضخ. في هذا الصدد ، تنشأ آثار اقتصادية ثانوية: يتم تقليل تكاليف التدفئة والإضاءة وإصلاح المباني ، ويمكن تقليل التكاليف ، اعتمادًا على الغرض من المحطات والظروف المحددة الأخرى ، بنسبة 20 - 50 ٪.

في الوثائق الفنيةعلى محولات التردد ، يُشار إلى أن استخدام محرك كهربائي قابل للتعديل في وحدات الضخ يسمح بتوفير ما يصل إلى 50٪ من الطاقة المستهلكة لضخ المياه النظيفة و مياه الصرف الصحي، وفترة الاسترداد من ثلاثة إلى تسعة أشهر.

في الوقت نفسه ، تُظهر الحسابات والتحليلات الخاصة بكفاءة محرك كهربائي قابل للتعديل في وحدات الضخ الحالية أنه في وحدات الضخ الصغيرة بوحدات تصل إلى 75 كيلوواط ، خاصة عندما تعمل بمكون رأس ثابت كبير ، من غير المناسب استخدام قابل للتعديل محركات كهربائية. في هذه الحالات ، يمكنك استخدام المزيد أنظمة بسيطةالتنظيم باستخدام الاختناق ، وتغيير عدد وحدات الضخ العاملة.

تطبيق محرك كهربائي قابل للتعديل في أنظمة الأتمتة وحدات الضخ، من ناحية ، يقلل من استهلاك الطاقة ، ومن ناحية أخرى ، فإنه يتطلب تكاليف رأسمالية إضافية ، وبالتالي ، يتم تحديد جدوى استخدام محرك كهربائي قابل للتعديل في وحدات الضخ من خلال مقارنة التكاليف المخفضة لخيارين: أساسي وجديد. وراء نسخة جديدةيتم أخذ وحدة ضخ مزودة بمحرك كهربائي قابل للتعديل ، ويتم أخذ وحدة أساسية ، تعمل وحداتها بسرعة ثابتة.

وفقًا لآخر الإحصاءات ، يستهلك ما يقرب من 70٪ من إجمالي الكهرباء المولدة في العالم محركًا كهربائيًا. وهذه النسبة تتزايد كل عام.

من خلال طريقة محددة بشكل صحيح للتحكم في المحرك الكهربائي ، من الممكن الحصول على أقصى قدر من الكفاءة ، وأقصى عزم دوران على عمود الآلة الكهربائية ، وفي نفس الوقت سيزداد الأداء الكلي للآلية. تستهلك المحركات الكهربائية التي تعمل بكفاءة الحد الأدنى من الكهرباء وتوفر أقصى قدر من الكفاءة.

بالنسبة للمحركات الكهربائية التي يتم تشغيلها بواسطة محول التردد ، ستعتمد الكفاءة إلى حد كبير على الطريقة المختارة للتحكم في الماكينة الكهربائية. فقط من خلال فهم مزايا كل طريقة يمكن للمهندسين والمصممين الحصول على أفضل أداء من كل طريقة تحكم.
المحتوى:

طرق المكافحة

يعتقد العديد من الأشخاص الذين يعملون في مجال الأتمتة ، ولكنهم لا يشاركون عن كثب في تطوير وتنفيذ أنظمة القيادة الكهربائية ، أن التحكم في المحرك الكهربائي يتكون من سلسلة من الأوامر التي يتم إدخالها باستخدام واجهة من لوحة التحكم أو الكمبيوتر الشخصي. نعم ، من حيث التسلسل الهرمي للإدارة العامة النظام الآليهذا صحيح ، ولكن لا تزال هناك طرق للتحكم في المحرك الكهربائي نفسه. هذه الأساليب سيكون لها أقصى تأثير على أداء النظام بأكمله.

بالنسبة للمحركات غير المتزامنة المتصلة بمحول التردد ، توجد أربع طرق تحكم أساسية:

U / f - فولت لكل هرتز ؛
U / f مع جهاز التشفير ؛
مكافحة ناقلات الحلقة المفتوحة ؛
مكافحة ناقلات حلقة مغلقة ؛

تستخدم جميع الطرق الأربع تعديل عرض النبضة PWM ، والذي يغير عرض إشارة ثابتة عن طريق تغيير عرض النبضة لإنشاء إشارة تناظرية.

يتم تطبيق تعديل عرض النبضة على محول التردد باستخدام جهد ناقل ثابت التيار المباشر. عن طريق الفتح والإغلاق بسرعة (بشكل صحيح ، التبديل) تولد نبضات الإخراج. من خلال تغيير عرض هذه النبضات ، يتم الحصول على "موجة جيبية" للتردد المطلوب عند الخرج. حتى إذا كان شكل جهد الخرج للترانزستورات نابضًا ، فلا يزال يتم الحصول على التيار على شكل جيب ، لأن المحرك الكهربائي له محاثة تؤثر على شكل التيار. تعتمد جميع طرق التحكم على تعديل PWM. يكون الاختلاف بين طرق التحكم فقط في طريقة حساب الجهد المطبق على المحرك.

في هذه الحالة ، يمثل تردد الموجة الحاملة (الموضح باللون الأحمر) أقصى تردد تبديل للترانزستورات. عادة ما يكون تردد الموجة الحاملة للعواكس في حدود 2 كيلو هرتز - 15 كيلو هرتز. مرجع التردد (الموضح باللون الأزرق) هو إشارة مرجعية لتردد الخرج. لمحولات قابلة للتطبيق في الأنظمة التقليديةكقاعدة عامة ، تقع المحركات الكهربائية في حدود 0 هرتز - 60 هرتز. عندما يتم تثبيت إشارات ترددين فوق بعضهما البعض ، سيتم إصدار إشارة فتح الترانزستور (المشار إليها باللون الأسود) ، والتي تزود المحرك الكهربائي بالطاقة.

طريقة التحكم V / F

ربما يكون التحكم في Volt-per-hertz ، والذي يشار إليه عادةً باسم V / F ، هو أسهل طريقة للتنظيم. غالبًا ما يستخدم في أنظمة الدفع الكهربائي البسيطة نظرًا لبساطته والحد الأدنى من عدد المعلمات المطلوبة للتشغيل. لا تتطلب طريقة التحكم هذه تثبيتًا إلزاميًا لجهاز تشفير وإعدادات إلزامية لمحرك كهربائي يتم التحكم فيه بالتردد (لكن يوصى به). ينتج عن هذا انخفاض تكاليف المعدات المساعدة(أجهزة الاستشعار وأسلاك التغذية المرتدة والمرحلات وما إلى ذلك). غالبًا ما يستخدم التحكم U / F في المعدات عالية التردد ، على سبيل المثال ، غالبًا ما يستخدم في آلات CNC لقيادة دوران المغزل.

يحتوي نموذج العزم الثابت على عزم دوران ثابت على مدى السرعة بأكمله بنفس نسبة U / F. نموذج نسبة عزم الدوران المتغيرة لديه جهد إمداد أقل بسرعات منخفضة. هذا ضروري لمنع تشبع الآلة الكهربائية.

V / F هي الطريقة الوحيدة للتحكم في سرعة المحرك التعريفي الذي يسمح بالتحكم في محركات متعددة من محول تردد واحد. وفقًا لذلك ، تبدأ جميع الأجهزة وتتوقف في نفس الوقت وتعمل على نفس التردد.

لكن من هناالإدارة لها العديد من القيود. على سبيل المثال ، عند استخدام طريقة التحكم V / F بدون مشفر ، فليس هناك على الإطلاق يقين من أن عمود آلة الحث يدور. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عزم بدء تشغيل الآلة الكهربائية بتردد 3 هرتز يقتصر على 150٪. نعم ، إن العزم المحدود أكثر من كافٍ لمعظم المعدات الموجودة. على سبيل المثال ، تستخدم جميع المراوح والمضخات تقريبًا طريقة تحكم V / F.

هذه الطريقة بسيطة نسبيًا نظرًا لمواصفاتها الأكثر مرونة. عادة ما يكون التحكم في السرعة في نطاق 2٪ - 3٪ من الحد الأقصى لتردد الخرج. يتم حساب استجابة السرعة للترددات التي تزيد عن 3 هرتز. يتم تحديد سرعة استجابة محول التردد من خلال سرعة استجابته للتغيير في التردد المرجعي. كلما زادت سرعة الاستجابة ، زادت سرعة استجابة محرك الأقراص لتغيير مرجع السرعة.

نطاق التحكم في السرعة عند استخدام طريقة V / F هو 1:40. ضرب هذه النسبة في الحد الأقصى تردد التشغيلمحرك كهربائي ، نحصل على قيمة الحد الأدنى للتردد الذي يمكن أن تعمل به الآلة الكهربائية. على سبيل المثال ، إذا أقصى قيمةالتردد 60 هرتز والمدى 1:40 ثم الحد الأدنى للتردد هو 1.5 هرتز.

يحدد نمط U / F نسبة التردد والجهد أثناء تشغيل محرك التردد المتغير. ووفقًا له ، فإن منحنى ضبط سرعة الدوران (تردد المحرك الكهربائي) سيحدد ، بالإضافة إلى قيمة التردد ، قيمة الجهد المقدم إلى أطراف الآلة الكهربائية.

يمكن للمشغلين والفنيين تحديد نمط تنظيم V / F المطلوب بمعامل واحد في محول تردد حديث. تم بالفعل تحسين القوالب المعدة مسبقًا لتطبيقات معينة. هناك أيضًا فرص لإنشاء القوالب الخاصة بك ، والتي سيتم تحسينها لنظام معين لمحرك التردد المتغير أو المحرك الكهربائي.

تحتوي الأجهزة مثل المراوح أو المضخات على عزم تحميل يعتمد على سرعة دورانها. يمنع العزم المتغير (الشكل أعلاه) لنمط V / F أخطاء الضبط ويحسن الكفاءة. يقلل نموذج التنظيم هذا من التيارات الممغنطة عند الترددات المنخفضة عن طريق تقليل الجهد على الآلة الكهربائية.

تستخدم آلات عزم الدوران الثابت مثل الناقلات والقاذفات وغيرها من المعدات طريقة التحكم في عزم الدوران الثابت. مع الحمل المستمر ، يلزم وجود تيار ممغنط كامل في جميع السرعات. وفقًا لذلك ، فإن الخاصية لها منحدر مباشر في نطاق السرعة بأكمله.

طريقة التحكم U / F مع المشفر

إذا كان من الضروري تحسين دقة التحكم في السرعة ، تتم إضافة مشفر إلى نظام التحكم. مقدمة ردود الفعلمن حيث السرعة ، يتيح لك استخدام المشفر زيادة دقة التنظيم حتى 0.03٪. سيظل تحديد جهد الخرج من خلال نمط V / F المحدد.

لم يتم استخدام طريقة التحكم هذه على نطاق واسع ، نظرًا لأن المزايا التي تقدمها مقارنة بوظائف V / F القياسية ضئيلة. بدء عزم الدوران وسرعة الاستجابة ونطاق التحكم في السرعة كلها متطابقة مع معيار V / F. بالإضافة إلى ذلك ، مع زيادة ترددات التشغيل ، قد تنشأ مشاكل في تشغيل المشفر ، لأنه يحتوي على عدد محدود من الثورات.

افتح التحكم في متجه الحلقة

يُستخدم التحكم في ناقل الحلقة المفتوحة (VU) من أجل تحكم أوسع وأكثر ديناميكية في سرعة الماكينة الكهربائية. عند البدء من محول التردد ، يمكن للمحركات تطوير عزم بدء التشغيل بنسبة 200٪ من عزم الدوران المقدر بتردد 0.3 هرتز فقط. يؤدي هذا إلى توسيع قائمة الآليات إلى حد كبير حيث يمكن استخدام محرك كهربائي غير متزامن مع التحكم في القوة الموجهة. تتيح لك هذه الطريقة أيضًا التحكم في عزم دوران الماكينة في الأرباع الأربعة.

يتم تحديد عزم الدوران بواسطة المحرك. هذا ضروري لمنع تلف المعدات أو الآلات أو المنتجات. تنقسم قيمة اللحظات إلى أربعة أرباع مختلفة ، اعتمادًا على اتجاه دوران الآلة الكهربائية (للأمام أو للخلف) اعتمادًا على ما إذا كان المحرك الكهربائي يعمل. يمكن تعيين الحدود لكل ربع على حدة ، أو يمكن للمستخدم ضبط عزم الدوران الإجمالي في محول التردد.

سيتم توفير وضع المحرك للآلة غير المتزامنة بأن المجال المغناطيسي للعضو الدوار يتخلف عن الركب حقل مغناطيسيالجزء الثابت. إذا بدأ المجال المغناطيسي الدوار في تجاوز المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، فسوف تدخل الآلة في وضع الكبح المتجدد مع عودة الطاقة ، بمعنى آخر ، سيتحول المحرك غير المتزامن إلى وضع المولد.

على سبيل المثال ، قد تستخدم آلة تغطية الزجاجة حد عزم الدوران في الربع 1 (للأمام مع عزم إيجابي) لمنع التشديد المفرط لغطاء الزجاجة. الآلية تنتج حركة واستخدامات إلى الأمام لحظة إيجابيةلربط غطاء الزجاجة. من ناحية أخرى ، فإن جهازًا مثل مصعد بوزن موازن أثقل من سيارة فارغة سيستخدم الربع 2 (دوران عكسي وعزم دوران موجب). إذا ارتفعت السيارة إلى الطابق العلوي ، فسيكون عزم الدوران معاكسًا للسرعة. يعد ذلك ضروريًا للحد من سرعة الرفع ومنع ثقل الموازنة من السقوط الحر ، حيث إنه أثقل من الكابينة.

تسمح لك التغذية الراجعة الحالية في هذه المحولات بوضع حدود لعزم الدوران والتيار للمحرك ، لأنه مع زيادة التيار ، يزداد عزم الدوران أيضًا. قد يزداد جهد خرج العاكس إذا كانت الآلية تتطلب المزيد من عزم الدوران ، أو تنخفض إذا تم الوصول إلى الحد الأقصى. هذا يجعل مبدأ التحكم في القوة الموجهة للآلة غير المتزامنة أكثر مرونة وديناميكية من مبدأ U / F.

كما تتمتع محولات التردد ذات التحكم في ناقل الحلقة المفتوحة باستجابة أسرع للسرعة - 10 هرتز ، مما يجعل من الممكن استخدامها في الآليات ذات الأحمال الصدمية. على سبيل المثال ، الكسارات صخريتغير الحمل باستمرار ويعتمد على حجم وأبعاد الصخور المعالجة.

بخلاف نمط التحكم V / F ، يستخدم التحكم في القوة الموجهة خوارزمية متجه لتحديد أقصى جهد تشغيل فعال للمحرك.

يحل التحكم في ناقلات VU هذه المشكلة نظرًا لوجود ردود فعل على تيار المحرك. كقاعدة عامة ، يتم إنشاء التغذية المرتدة الحالية بواسطة المحولات الحالية الداخلية لمحول التردد نفسه. بناءً على القيمة الحالية التي تم الحصول عليها ، يحسب محول التردد عزم الدوران وتدفق الآلة الكهربائية. يتم تقسيم ناقل تيار المحرك الأساسي رياضيًا إلى متجه تيار ممغنط (I d) ومتجه عزم الدوران (I q).

باستخدام بيانات ومعلمات الآلة الكهربائية ، يقوم العاكس بحساب متجهات التيار الممغنط (I d) وعزم الدوران (I q). لتحقيق أقصى أداء ، يجب أن يبقي محول التردد I d و I q مفصولين بمقدار 90 0. هذا مهم لأن sin 90 0 = 1 والقيمة 1 تمثل أقصى قيمة لعزم الدوران.

بشكل عام ، يوفر التحكم في القوة الموجهة للمحرك التعريفي تحكمًا أكثر إحكامًا. يبلغ التحكم في السرعة حوالي ± 0.2٪ من الحد الأقصى للتردد ، ويصل نطاق التحكم إلى 1: 200 ، مما يسمح لك بالحفاظ على عزم الدوران بسرعات منخفضة.

التحكم في ردود الفعل الموجهة

يستخدم التحكم في متجه الحلقة المغلقة نفس خوارزمية التحكم مثل VU بدون ملاحظات. يتمثل الاختلاف الرئيسي في وجود جهاز تشفير ، والذي يسمح لمحرك التردد المتغير بتطوير عزم دوران بدء التشغيل بنسبة 200٪ عند 0 دورة في الدقيقة. هذا العنصر ضروري ببساطة لإنشاء لحظة أولية عند بدء تشغيل المصاعد والرافعات وغيرها آلات الرفعلمنع انزلاق البضائع.

يتيح لك وجود مستشعر ردود الفعل على السرعة زيادة وقت استجابة النظام لأكثر من 50 هرتز ، فضلاً عن توسيع نطاق التحكم في السرعة حتى 1: 1500. أيضًا ، يتيح لك وجود التعليقات التحكم ليس في سرعة الماكينة الكهربائية ، ولكن في الوقت الحالي. في بعض الآليات ، تعتبر قيمة اللحظة ذات أهمية كبيرة. على سبيل المثال ، آلة اللف وآليات الحجب وغيرها. في مثل هذه الأجهزة ، من الضروري تنظيم لحظة الآلة.

يسمح التحكم في محرك التردد باستخدام محول خاص لتغيير أوضاع تشغيل المحرك الكهربائي بمرونة: البدء ، والإيقاف ، والتسريع ، والفرامل ، وتغيير سرعة الدوران.

يؤدي تغيير تردد جهد الإمداد إلى تغيير السرعة الزاوية للحقل المغناطيسي للجزء الثابت. عندما ينخفض التردد ، يقل المحرك ويزداد الانزلاق.

مبدأ تشغيل محول تردد القيادة

العيب الرئيسي للمحركات غير المتزامنة هو صعوبة التحكم في السرعة. الطرق التقليدية: عن طريق تغيير جهد الإمداد وإدخال مقاومات إضافية في دائرة اللف. الأكثر كمالًا هو محرك التردد للمحرك الكهربائي. حتى وقت قريب ، كانت المحولات باهظة الثمن ، لكن ظهور ترانزستورات IGBT وأنظمة التحكم في المعالجات الدقيقة جعل ذلك ممكنًا الشركات المصنعة الأجنبيةإنشاء أجهزة ميسورة التكلفة. الأكثر مثالية الآن هي ثابتة

السرعة الزاوية للحقل المغناطيسي للجزء الثابت ω 0 تختلف بالتناسب مع التردد ƒ 1 وفقًا للصيغة:

ω 0 \ u003d 2π × ƒ 1 / ع ،

حيث p هو عدد أزواج القطب.

توفر الطريقة تحكمًا سلسًا في السرعة. في هذه الحالة ، لا تزيد سرعة انزلاق المحرك.

للحصول على أداء عالي للطاقة للمحرك - الكفاءة وعامل القدرة وسعة التحميل الزائد ، جنبًا إلى جنب مع التردد ، يتم تغيير جهد الإمداد وفقًا لبعض التبعيات:

لحظة تحميل ثابتة - U 1 / ƒ 1 = const ؛
طبيعة مروحة لحظة التحميل - U 1 / ƒ 1 2 = const ؛
عزم الحمل يتناسب عكسياً مع السرعة - U 1 / √ ƒ 1 = const.

يتم تنفيذ هذه الوظائف باستخدام محول يقوم في نفس الوقت بتغيير التردد والجهد على الجزء الثابت للمحرك. يتم توفير الكهرباء بسبب التنظيم باستخدام المعلمة التكنولوجية الضرورية: ضغط المضخة ، أداء المروحة ، سرعة تغذية الآلة ، إلخ. في نفس الوقت ، تتغير المعلمات بسلاسة.

طرق التحكم في التردد للمحركات الكهربائية غير المتزامنة والمتزامنة

في محرك يتم التحكم فيه بالتردد على أساس محركات غير متزامنة مع دوار قفص السنجاب ، يتم استخدام طريقتين للتحكم - عددي ومتجه. في الحالة الأولى ، يتغير اتساع وتواتر جهد الإمداد في وقت واحد.

يعد هذا ضروريًا للحفاظ على أداء المحرك ، وغالبًا ما تكون النسبة ثابتة من أقصى عزم دوران له إلى لحظة المقاومة على العمود. نتيجة لذلك ، تظل الكفاءة وعامل الطاقة دون تغيير خلال نطاق الدوران بأكمله.

يتكون التحكم في القوة الموجهة من التغيير المتزامن لسعة وطور التيار على الجزء الثابت.

لا يعمل محرك التردد من النوع إلا عند الأحمال الصغيرة ، مع زيادة قد ينقطع التزامن فوق القيم المسموح بها.

مزايا محرك التردد

يحتوي تنظيم التردد على مجموعة كاملة من المزايا مقارنة بالطرق الأخرى.

أتمتة المحرك وعمليات الإنتاج.
بدء القضاء على لينة أخطاء نموذجيةالتي تحدث أثناء تسارع المحرك. تحسين موثوقية محرك التردد والمعدات عن طريق تقليل الأحمال الزائدة.
تحسين الاقتصاد في التشغيل وأداء المحرك ككل.
إنشاء تردد ثابت لدوران المحرك الكهربائي ، بغض النظر عن طبيعة الحمل ، وهو أمر مهم أثناء العبور. يتيح استخدام التغذية الراجعة الحفاظ على سرعة ثابتة للمحرك تحت تأثيرات مزعجة مختلفة ، على وجه الخصوص ، في ظل الأحمال المتغيرة.
يتم دمج المحولات بسهولة في القائمة الأنظمة التقنيةدون تغيير كبير ووقف العمليات التكنولوجية. نطاق القدرات كبير ، ولكن مع زيادتها ، ترتفع الأسعار بشكل كبير.
فرصة للتخلي عن المغيرات وعلب التروس والخنق ومعدات التحكم الأخرى أو توسيع نطاق تطبيقها. ينتج عن هذا توفير كبير في الطاقة.
القضاء على التأثير الضار للعمليات العابرة على المعدات التكنولوجية، مثل مطرقة الماء أو ضغط دم مرتفعالسوائل في خطوط الأنابيب مع انخفاض استهلاكها ليلا.

سلبيات

مثل جميع العواكس ، فإن chastotniki هي مصادر التداخل. يحتاجون إلى مرشحات.

قيم العلامة التجارية عالية. يزداد بشكل ملحوظ مع زيادة قوة الأجهزة.

التحكم في التردد لنقل السوائل

في المنشآت التي يتم فيها ضخ الماء والسوائل الأخرى ، يتم التحكم في التدفق في الغالب بمساعدة صمامات البوابة والصمامات. حالياً اتجاه واعدهو استخدام محرك تردد لمضخة أو مروحة تدفع ريشها.

يوفر استخدام محول التردد كبديل للصمام الخانق تأثير توفير الطاقة بنسبة تصل إلى 75٪. الصمام ، الذي يعيق تدفق السائل ، لا يؤدي عملاً مفيدًا. في الوقت نفسه ، تزداد خسائر الطاقة والمواد اللازمة لنقلها.

يتيح محرك التردد الحفاظ على ضغط ثابت عند المستهلك عندما يتغير تدفق السوائل. من مستشعر الضغط ، يتم إرسال إشارة إلى محرك الأقراص ، والتي تغير سرعة المحرك وبالتالي تنظم سرعته ، مما يحافظ على معدل تدفق معين.

يتم التحكم في وحدات الضخ من خلال تغيير أدائها. استهلاك الطاقة للمضخة يعتمد على المكعب على أداء أو سرعة دوران العجلة. إذا تم تقليل السرعة بمقدار مرتين ، سينخفض أداء المضخة بمقدار 8 مرات. يتيح لك وجود جدول يومي لاستهلاك المياه تحديد توفير الطاقة لهذه الفترة ، إذا كنت تتحكم في محرك التردد. نتيجة لذلك ، من الممكن أتمتة محطة الضخ وبالتالي تحسين ضغط المياه في الشبكات.

تشغيل أنظمة التهوية والتكييف

لا يكون الحد الأقصى لتدفق الهواء في أنظمة التهوية ضروريًا دائمًا. قد تتطلب ظروف التشغيل انخفاضًا في الأداء. تقليديا ، يتم استخدام الاختناق لهذا ، عندما تظل سرعة العجلة ثابتة. إنه أكثر ملاءمة لتغيير معدل تدفق الهواء بسبب محرك التردد المتغير عندما يكون موسميًا و الظروف المناخيةوإطلاق الحرارة والرطوبة والأبخرة والغازات الضارة.

لا يتم تحقيق وفورات في الطاقة في أنظمة التهوية وتكييف الهواء أقل من محطات الضخ ، حيث أن استهلاك الطاقة لدوران العمود يعتمد على التكعيبي على الثورات.

جهاز تحويل التردد

تم تصميم محرك التردد الحديث وفقًا لمخطط المحول المزدوج. يتكون من مقوم وعاكس نبض مع نظام تحكم.

بعد تصحيح جهد التيار الكهربائي ، يتم تنعيم الإشارة بواسطة مرشح ويتم تغذيتها إلى العاكس بستة مفاتيح ترانزستور ، حيث يتم توصيل كل منها بملفات الجزء الثابت لمحرك كهربائي غير متزامن. تقوم الوحدة بتحويل الإشارة المصححة إلى إشارة ثلاثية الطور للتردد والسعة المطلوبين. تتميز IGBTs للطاقة في مراحل الإخراج بتردد تحويل عالٍ وتوفر موجة مربعة واضحة وخالية من التشويه. نظرًا لخصائص الترشيح لملفات المحرك ، فإن شكل منحنى التيار عند خرجها يظل جيبيًا.

طرق التحكم في سعة الإشارة

يتم تنظيم جهد الخرج بطريقتين:

السعة - تغيير في حجم الجهد.
تعديل عرض النبضة هو طريقة لتحويل الإشارة النبضية ، حيث تتغير مدتها ، لكن التردد يبقى دون تغيير. هنا ، تعتمد الطاقة على عرض النبضة.

يتم استخدام الطريقة الثانية في أغلب الأحيان فيما يتعلق بتطوير تقنية المعالجات الدقيقة. تصنع العواكس الحديثة على أساس GTO- الثايرستور أو الترانزستورات IGBT.

قدرات المحولات وتطبيقها

محرك التردد لديه العديد من الاحتمالات.

تنظيم تردد جهد الإمداد ثلاثي الطور من صفر إلى 400 هرتز.
تسريع أو تباطؤ المحرك الكهربائي من 0.01 ثانية. تصل إلى 50 دقيقة. وفقًا لقانون زمني معين (خطي عادةً). أثناء التسارع ، ليس من الممكن حدوث انخفاض فحسب ، بل أيضًا زيادة تصل إلى 150٪ من عزم الدوران الديناميكي وبدء التشغيل.
عكس المحرك بأوضاع الكبح المحددة والتسارع إلى السرعة المطلوبة في الاتجاه الآخر.
تستخدم المحولات حماية إلكترونية قابلة للتكوين ضد الدوائر القصيرة والحمل الزائد والتسرب الأرضي والكسر في خطوط طاقة المحرك.
تعرض شاشات العرض الرقمية للمحولات بيانات عن معلماتها: التردد ، جهد الإمداد ، السرعة ، التيار ، إلخ.
في المحولات ، يتم ضبط خصائص تردد الفولت اعتمادًا على الأحمال المطلوبة على المحركات. يتم توفير وظائف أنظمة التحكم القائمة عليها بواسطة وحدات تحكم مدمجة.
بالنسبة للترددات المنخفضة ، من المهم استخدام التحكم في القوة الموجهة ، والذي يسمح لك بالعمل مع عزم الدوران الكامل للمحرك ، والحفاظ على سرعة ثابتة عند تغير الأحمال ، والتحكم في عزم الدوران على العمود. يعمل محرك التردد المتغير بشكل جيد مع الإدخال الصحيح لبيانات جواز سفر المحرك وبعد اختباره بنجاح. منتجات شركات HYUNDAI و Sanyu وما إلى ذلك معروفة.

مجالات تطبيق المحولات هي كما يلي:

مضخات في الماء الساخن والبارد وأنظمة التدفئة ؛
مضخات الحمأة والرمل والطين لمحطات التركيز ؛
أنظمة النقل: الناقلات ، والطاولات الدوارة والوسائل الأخرى ؛
الخلاطات ، المطاحن ، الكسارات ، الطارد ، الموزعات ، المغذيات ؛
أجهزة الطرد المركزي.
المصاعد.
المعدات المعدنية
معدات الحفر؛
المحركات الكهربائية للأدوات الآلية ؛
معدات الحفارات والرافعات وآليات المناور.

الشركات المصنعة لمحولات التردد والاستعراضات

بدأت الشركة المصنعة المحلية بالفعل في إنتاج منتجات مناسبة للمستخدمين من حيث الجودة والسعر. الميزة هي القدرة على الحصول بسرعة على الجهاز المناسب ، بالإضافة إلى نصائح مفصلة حول إعداده.

شركة " أنظمة فعالة"تنتج منتجات متسلسلة ودُفعات تجريبية من المعدات. تُستخدم المنتجات للاستخدام المنزلي ، في الأعمال التجارية الصغيرة وفي الصناعة. تنتج الشركة المصنعة Vesper سبع سلاسل من المحولات ، من بينها محولات متعددة الوظائف مناسبة لمعظم الآليات الصناعية.

الشركة الرائدة في إنتاج chastotnikov هي شركة Danfoss الدنماركية. تستخدم منتجاتها في أنظمة التهوية وتكييف الهواء وإمدادات المياه والتدفئة. شركة فنلنديةتنتج Vacon ، وهي جزء من الدنماركية ، هياكل معيارية يمكنك تكوينها الأجهزة اللازمةبدون أجزاء غير ضرورية ، مما يوفر على المكونات. ومن المعروف أيضًا المحولات ذات الاهتمام الدولي ABB ، والمستخدمة في الصناعة وفي الحياة اليومية.

بناءً على التقييمات ، يمكن استخدام المحولات المحلية الرخيصة لحل المشكلات النموذجية البسيطة ، وبالنسبة للمشكلات المعقدة ، فأنت بحاجة إلى علامة تجارية بها إعدادات أكثر بكثير.

خاتمة

يتحكم محرك التردد في المحرك الكهربائي عن طريق تغيير تردد وسعة جهد الإمداد ، مع حمايته من الأعطال: الأحمال الزائدة ، الدوائر القصيرة ، الانقطاعات في شبكة الإمداد. تؤدي ثلاث وظائف رئيسية تتعلق بالتسارع والفرملة وسرعة المحرك. يتيح لك ذلك زيادة كفاءة المعدات في العديد من مجالات التكنولوجيا.

VFD

محرك التردد المتغير (VFD)- نظام التحكم في سرعة دوران محرك كهربائي غير متزامن (متزامن). يتكون من المحرك الكهربائي الفعلي ومحول التردد.

محول التردد (محول التردد) هو جهاز يتكون من مقوم (جسر DC) يقوم بالتحويل التيار المتناوبالتردد الصناعي إلى المباشر والعاكس (المحول) (أحيانًا مع PWM) ، والذي يحول التيار المباشر إلى تيار متناوب للتردد والسعة المطلوبين. إخراج الثايرستور (GTO) أو الاختناق ، ولتقليل التداخل الكهرومغناطيسي - مرشح EMC.

تطبيق

تُستخدم VFDs في أنظمة النقل ، وآلات القطع ، والتحكم في محرك المحرضات ، والمضخات ، والمراوح ، والضواغط ، إلخ. وجد CHRP مكانًا في مكيفات الهواء المحلية. تزداد شعبية VFD في النقل الكهربائي في المناطق الحضرية ، وخاصة في حافلات الترولي. يسمح التطبيق:

تحسين دقة التحكم
تقليل استهلاك الطاقة في حالة الحمل المتغير.

استخدام محولات التردد في محطات الضخ

تتضمن الطريقة الكلاسيكية للتحكم في إمداد وحدات الضخ اختناق خطوط الضغط وتنظيم عدد وحدات التشغيل ، وفقًا لبعض المعايير الفنية (على سبيل المثال ، الضغط في خط الأنابيب). في هذه الحالة ، يتم اختيار وحدات الضخ بناءً على خصائص تصميم معينة (كقاعدة عامة ، في جانب كبير) وتعمل باستمرار في وضع معين بسرعة ثابتة ، دون مراعاة التقلبات في معدلات التدفق والضغوط الناتجة عن الاستهلاك المتغير للمياه. هؤلاء. بعبارات بسيطة، حتى في حالة عدم الحاجة إلى بذل جهد كبير ، تستمر المضخات في العمل بوتيرة تشغيل معينة ، مع استهلاك كمية كبيرة من الكهرباء. لذلك ، على سبيل المثال ، يحدث ذلك في الليل ، عندما ينخفض استهلاك المياه بشكل حاد.

أتاحت ولادة محرك كهربائي قابل للتعديل الانتقال من العكس في تقنية نظام الإمداد: الآن ليست وحدة الضخ هي التي تملي الظروف ، ولكن خصائص خطوط الأنابيب نفسها. تلقى محرك كهربائي يتم التحكم فيه بتردد مع محرك كهربائي غير متزامن للاستخدام الصناعي العام تطبيقًا واسعًا في الممارسة العالمية. يتم تنظيم التردد لسرعة دوران عمود المحرك غير المتزامن باستخدام جهاز الكتروني، والذي يطلق عليه عادة محول التردد. يتم تحقيق التأثير أعلاه من خلال تغيير تردد واتساع الجهد ثلاثي الطور المزود للمحرك الكهربائي. وبالتالي ، من خلال تغيير معلمات جهد الإمداد (التحكم في التردد) ، من الممكن جعل سرعة دوران المحرك أقل وأعلى من السرعة الاسمية.

تعتمد طريقة تحويل التردد على المبدأ التالي. كقاعدة عامة ، فإن تردد الشبكة الصناعية هو 50 هرتز. على سبيل المثال ، خذ مضخة بمحرك كهربائي ثنائي القطب. عند مثل هذا التردد للشبكة ، تكون سرعة دوران المحرك 3000 (50 هرتز × 60 ثانية) دورة في الدقيقة وتعطي وحدة المضخة رأسًا وإخراجًا اسميًا (لأن هذه هي المعلمات الاسمية ، وفقًا لجواز السفر). إذا تم ، بمساعدة محول التردد ، خفض تردد الجهد المتناوب المقدم إليه ، فإن سرعة دوران المحرك ستنخفض وفقًا لذلك ، وبالتالي ، سيتغير ضغط وحدة الضخ وأدائها. تدخل المعلومات حول الضغط في الشبكة إلى وحدة محول التردد باستخدام مستشعر ضغط خاص مثبت في خط الأنابيب ، بناءً على هذه البيانات ، يقوم المحول وفقًا لذلك بتغيير التردد المزود للمحرك.

يتميز محول التردد الحديث بتصميم مضغوط ، وغطاء مقاوم للأتربة والرطوبة ، وواجهة سهلة الاستخدام ، مما يسمح باستخدامه في أصعب الظروف والبيئات الصعبة. نطاق الطاقة واسع جدًا ويتراوح من 0.4 إلى 500 كيلو واط أو أكثر مع مصدر طاقة قياسي من 220/380 فولت و 50-60 هرتز. تبين الممارسة أن استخدام محولات التردد على محطات الضخيسمح:

توفير الطاقة عن طريق ضبط تشغيل المحرك الكهربائي اعتمادًا على استهلاك المياه الفعلي (توفير تأثير 20-50٪) ؛

تقليل استهلاك المياه عن طريق تقليل التسرب عند تجاوز الضغط في الخط ، عندما يكون استهلاك المياه صغيرًا بالفعل (في المتوسط بنسبة 5٪) ؛

تقليل تكلفة العلاج الوقائي و اصلاحالهياكل والمعدات (البنية التحتية لإمداد المياه بالكامل) ، نتيجة قمع حالات الطوارئ الناتجة ، على وجه الخصوص ، عن طريق المطرقة المائية ، والتي تحدث غالبًا عند استخدام محرك كهربائي غير منظم (لقد ثبت أن عمر خدمة زيادة المعدات 1.5 مرة على الأقل) ؛

تحقيق وفورات معينة في الحرارة في أنظمة إمداد الماء الساخن عن طريق تقليل فقد الماء الحامل للحرارة ؛

قم بزيادة الضغط فوق المعدل الطبيعي إذا لزم الأمر ؛

أتمتة نظام إمداد المياه بشكل شامل ، وبالتالي تقليل الأموال أجورموظفي الصيانة والواجبات ، واستبعاد تأثير "العامل البشري" على تشغيل النظام ، وهو أمر مهم أيضًا. وفقًا لتقديرات المشاريع المنفذة بالفعل ، فإن فترة الاسترداد للمشروع لإدخال محولات التردد هي 1-2 سنوات.

فقدان الطاقة أثناء فرملة المحرك

في العديد من التركيبات ، يتم تكليف المحرك الكهربائي القابل للتعديل بمهام ليس فقط التحكم السلس في عزم الدوران وسرعة دوران المحرك الكهربائي ، ولكن أيضًا مهام إبطاء عناصر التثبيت وكبحها. الحل الكلاسيكي لهذه المشكلة هو نظام القيادة بمحرك غير متزامن مع محول تردد مزود بمفتاح فرامل بمقاوم فرامل.

في نفس الوقت ، في وضع التباطؤ / الكبح ، يعمل المحرك الكهربائي كمولد ، وتحويل الطاقة الميكانيكيةإلى الكهرباء ، والتي تتبدد في النهاية بواسطة المقاوم الكبح. التركيبات النموذجية التي تتناوب فيها دورات التسارع مع دورات التباطؤ هي الرافعات والمصاعد وأجهزة الطرد المركزي واللفافات وما إلى ذلك.

ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، توجد بالفعل محولات تردد مزودة بجهاز استرداد مدمج ، مما يسمح لك بإعادة الطاقة المستلمة من المحرك الذي يعمل في وضع الكبح إلى الشبكة. من المثير للاهتمام أيضًا أنه بالنسبة لنطاق طاقة معين ، فإن تكلفة تثبيت محول التردد بمقاومات الكبح غالبًا ما تكون قابلة للمقارنة بتكلفة تثبيت محول التردد مع مبادل حراري مدمج ، حتى دون مراعاة الكهرباء الموفرة.

في هذه الحالة ، يبدأ التثبيت في "كسب المال" فور بدء التشغيل تقريبًا.

المصنّعين

مركز البحث والتطوير "Drive Technology" ، العلامة التجارية "Momentum" (تشيليابينسك)

أنظر أيضا

روابط خارجية

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

محرك التردد المتغير (VFD) محرك التردد المتغير (VFD) هو نظام للتحكم في سرعة دوران محرك كهربائي غير متزامن (متزامن). يتكون من المحرك الفعلي ومحول التردد ... ويكيبيديا

محرك الأقراص: في مجال الميكانيكا ، يعد محرك الأقراص (أيضًا محرك الطاقة) مجموعة من الأجهزة المصممة لقيادة الآلات. يتكون من المحرك وناقل الحركة ونظام التحكم. هناك محرك جماعي (للعديد من الأجهزة) و ... ... ويكيبيديا

- (محرك كهربائي مختصر) هو النظام الكهروميكانيكيلتحريك مشغلات آلات العمل والتحكم في هذه الحركة من أجل تنفيذ العملية التكنولوجية. محرك كهربائي حديث ...... ويكيبيديا

هذا المصطلح له معاني أخرى ، انظر محول التردد. هذه المقالة يجب أن تكون wikified. برجاء تنسيقه حسب قواعد تنسيق المقالات ... ويكيبيديا

هل ترغب في تحسين هذه المقالة ؟: ضع interwikis كجزء من مشروع Interwiki. البحث والإصدار في شكل روابط حواشي سفلية لمصادر موثوقة تؤكد ما هو مكتوب ... ويكيبيديا

هذه المقالة يجب أن تكون wikified. برجاء تنسيقه حسب قواعد تنسيق المقالات ... ويكيبيديا

تم تصميم محولات التردد للتحكم بسلاسة في سرعة محرك غير متزامن عن طريق إنشاء جهد ثلاثي الطور بتردد متغير عند خرج المحول. في أبسط الحالات ، يحدث تنظيم التردد والجهد وفقًا لـ خاصية V / f المحددة، فإن المحولات الأكثر تقدمًا تنفذ ما يسمى ب مكافحة ناقلات .
مبدأ تشغيل محول التردد أو ، كما يطلق عليه غالبًا ، العاكس: يتم تصحيح الجهد المتناوب لشبكة صناعية عن طريق كتلة من الثنائيات المعدلة ويتم ترشيحه بواسطة بنك مكثف كبير لتقليل تموج الجهد المستلم. يتم تطبيق هذا الجهد على دائرة الجسر التي تتضمن ستة ترانزستورات يتم التحكم فيها بواسطة IGBT أو MOSFET مع صمامات ثنائية متصلة في موازٍ مضادة لحماية الترانزستورات من الانهيار العكسي لجهد القطبية الذي يحدث عند العمل مع لفات المحرك. بالإضافة إلى ذلك ، تشتمل الدائرة أحيانًا على دائرة "تصريف" للطاقة - ترانزستور بمقاوم تبديد طاقة عالي. تستخدم هذه الدائرة في وضع الكبح لتخميد الجهد الناتج عن المحرك وحماية المكثفات من الشحن الزائد والفشل.
يظهر مخطط كتلة العاكس أدناه.
يسمح لك محول التردد الكامل بمحرك كهربائي غير متزامن باستبدال محرك كهربائي DC. تعد أنظمة التحكم في سرعة محرك التيار المستمر بسيطة للغاية ، لكن نقطة الضعف في مثل هذا المحرك الكهربائي هي المحرك الكهربائي. إنها باهظة الثمن وغير موثوقة. أثناء التشغيل ، تتسبب الفرشاة في اهتراء المجمع تحت تأثير التآكل الكهربائي. لا يمكن استخدام هذا المحرك الكهربائي في البيئات المتربة والمتفجرة.
تتفوق المحركات الكهربائية غير المتزامنة على محركات التيار المستمر بعدة طرق: فهي بسيطة التصميم وموثوق بها ، حيث لا تحتوي على جهات اتصال متحركة. بالمقارنة مع محركات التيار المستمر ، فهي ذات أبعاد ووزن وتكلفة أصغر بنفس القوة. المحركات غير المتزامنة سهلة التصنيع والتشغيل.
العيب الرئيسي للمحركات الكهربائية غير المتزامنة هو صعوبة تنظيم سرعتها بالطرق التقليدية (عن طريق تغيير جهد الإمداد ، وإدخال مقاومات إضافية في دائرة اللف).
كان التحكم في محرك كهربائي غير متزامن في وضع التردد حتى وقت قريب مشكلة كبيرة ، على الرغم من تطوير نظرية تنظيم التردد في الثلاثينيات. تم إعاقة تطوير محرك كهربائي يتم التحكم فيه بالتردد التكلفة العاليةمحولات التردد. سمح ظهور دوائر الطاقة مع ترانزستورات IGBT ، وتطوير أنظمة التحكم في المعالجات الدقيقة عالية الأداء ، للعديد من الشركات في أوروبا والولايات المتحدة واليابان بإنشاء محولات تردد حديثة بتكلفة معقولة.
يمكن التحكم في سرعة دوران المشغلات باستخدام أجهزة مختلفة: مغيرات ميكانيكية ، قوابض هيدروليكية ، مقاومات يتم إدخالها بشكل إضافي في الجزء الثابت أو الدوار ، محولات التردد الكهروميكانيكية ، محولات التردد الثابتة.
لا يوفر استخدام الأجهزة الأربعة الأولى جودة عاليةيتطلب التحكم في السرعة ، غير الاقتصادي ، تكاليف عالية أثناء التركيب والتشغيل. محولات التردد الثابت هي أكثر أجهزة التحكم في المحرك غير المتزامن تقدمًا في الوقت الحاضر.
مبدأ طريقة التردد للتحكم في سرعة المحرك غير المتزامن هو أنه من خلال تغيير التردد f1 لجهد الإمداد ، يكون ذلك ممكنًا ، وفقًا للتعبير

عدد ثابت من أزواج الأقطاب ص لتغيير السرعة الزاوية للحقل المغناطيسي للجزء الثابت.
توفر هذه الطريقة تحكمًا سلسًا في السرعة في نطاق واسع ، وتكون الخصائص الميكانيكية شديدة الصلابة.
في هذه الحالة ، لا يكون التحكم في السرعة مصحوبًا بزيادة انزلاق المحرك غير المتزامن ، وبالتالي يكون فقد الطاقة أثناء التنظيم صغيرًا.
للحصول على أداء عالي للطاقة لمحرك غير متزامن - عوامل القدرة ، عمل مفيد، سعة التحميل الزائد - من الضروري تغيير جهد الدخل في وقت واحد مع التردد.
يعتمد قانون تغيير الجهد على طبيعة لحظة التحميل. مع عزم الحمل الثابت Mс = const ، يجب تنظيم الجهد على الجزء الثابت بما يتناسب مع التردد:

بالنسبة لطبيعة مروحة لحظة التحميل ، فإن هذه الحالة لها الشكل:

عندما يتناسب عزم الحمل عكسياً مع السرعة:

وبالتالي ، من أجل التنظيم السلس غير المتدرج لسرعة عمود المحرك غير المتزامن ، يجب أن يوفر محول التردد تنظيمًا متزامنًا للتردد والجهد على لف الجزء الثابت للمحرك غير المتزامن.
فوائد استخدام محرك متغير السرعة في العمليات التكنولوجية
يضمن استخدام محرك كهربائي قابل للتعديل توفير الطاقة ويسمح بالحصول على صفات جديدة للأنظمة والأشياء. يتم تحقيق وفورات كبيرة في الطاقة من خلال تنظيم أي معيار تكنولوجي. إذا كان ناقلًا أو ناقلًا ، فيمكنك ضبط سرعة حركته. إذا كانت مضخة أو مروحة ، يمكنك الحفاظ على الضغط أو ضبط الأداء. إذا كانت هذه آلة ، فيمكنك ضبط معدل التغذية أو الحركة الرئيسية بسلاسة.
من التأثيرات الاقتصادية الخاصة لاستخدام محولات التردد استخدام تنظيم التردد في المرافق التي توفر نقل السوائل. حتى الآن ، فإن الطريقة الأكثر شيوعًا للتحكم في أداء هذه الكائنات هي استخدام صمامات البوابة أو صمامات التحكم ، ولكن أصبح التحكم في التردد للمحرك غير المتزامن متاحًا اليوم ، والذي يقود ، على سبيل المثال ، المكره لوحدة ضخ أو مروحة . عند استخدام أجهزة التحكم في التردد ، يتم توفيرها تعديل سلستسمح سرعة الدوران في معظم الحالات بالتخلي عن استخدام علب التروس والمغيرات والصمامات وغيرها من معدات التحكم.
عند التوصيل من خلال محول التردد ، يبدأ المحرك بسلاسة ، دون بدء تيارات وصدمات ، مما يقلل من الحمل على المحرك والآليات ، وبالتالي يزيد من عمر الخدمة.
إن احتمال تنظيم التردد واضح للعيان من الشكل

وهكذا ، عند الاختناق ، فإن تدفق المادة التي يعيقها الصمام أو الصمام لا يحدث ذلك عمل مفيد. يتيح لك استخدام مضخة قابلة للتعديل أو محرك كهربائي مروحة ضبط الضغط المطلوبأو الاستهلاك ، والذي لن يوفر الكهرباء فحسب ، بل سيقلل أيضًا من فقد المادة المنقولة.
هيكل محول التردد
تم بناء معظم محولات التردد الحديثة وفقًا لنظام التحويل المزدوج. وهي تتكون من الأجزاء الرئيسية التالية: وصلة DC (مقوم غير متحكم فيه) ، وعاكس نبض كهربائي ونظام تحكم.
يتكون ارتباط DC من مقوم غير متحكم فيه ومرشح. يتم تحويل جهد التيار المتردد فيه إلى جهد تيار مباشر.
يتكون عاكس النبض ثلاثي الأطوار من ستة مفاتيح ترانزستور. يتم توصيل كل ملف محرك من خلال المفتاح المناسب للأطراف الموجبة والسالبة للمقوم. يقوم العاكس بتحويل الجهد المعدل إلى جهد متناوب ثلاثي الأطوار للتردد والسعة المطلوبين ، والذي يتم تطبيقه على لفات الجزء الثابت للمحرك الكهربائي.
في مراحل إخراج العاكس ، يتم استخدام ترانزستورات الطاقة IGBT كمفاتيح. بالمقارنة مع الثايرستور ، لديهم المزيد تردد عاليالتبديل ، والذي يسمح لك بتوليد إشارة خرج جيبية بأقل قدر من التشويه.
كيف يعمل محول التردد
يتكون محول التردد من مقوم طاقة ديود غير متحكم فيه B ، وعاكس مستقل ، ونظام تحكم PWM ، و التنظيم التلقائي، مغو Lv وفلتر مكثف Cv. تنظيم fout تردد الإخراج. والجهد Uout يتم تنفيذه في العاكس بسبب التحكم في عرض النبض عالي التردد.
يتميز التحكم في عرض النبض بفترة تعديل ، يتم خلالها توصيل لف الجزء الثابت للمحرك الكهربائي بالتناوب مع القطبين الموجب والسالب للمقوم.
يتم تعديل مدة هذه الحالات خلال فترة PWM وفقًا لقانون الجيب. على ارتفاع (عادة 2 ... 15 كيلو هرتز) سرعات الساعة PWM ، في لفات المحرك ، بسبب خصائص الترشيح ، تتدفق التيارات الجيبية.

وبالتالي ، فإن شكل منحنى جهد الخرج هو تسلسل ثنائي القطب عالي التردد للنبضات المستطيلة (الشكل 3).
يتم تحديد تردد النبض بواسطة تردد PWM ، يتم تعديل مدة (عرض) النبضات خلال فترة تردد خرج AVI وفقًا لقانون الجيب. شكل منحنى التيار الناتج (التيار في لفات المحرك غير المتزامن) شبه جيبي.
يمكن تنظيم جهد خرج العاكس بطريقتين: السعة (AR) عن طريق تغيير جهد الدخل Ub وعرض النبض (PWM) عن طريق تغيير برنامج التبديل للصمامات V1-V6 عند Ub = const.
أصبحت الطريقة الثانية منتشرة في محولات التردد الحديثة بسبب تطور قاعدة العناصر الحديثة (المعالجات الدقيقة ، الترانزستورات IBGT). مع تعديل عرض النبضة ، يكون شكل التيارات في لفات الجزء الثابت للمحرك الحثي قريبًا من شكل الجيب بسبب خصائص الترشيح للملفات نفسها.

هذا النوع من الإدارة يجعل من الممكن كفاءة عاليةالمحول وما يعادله من التحكم التناظري باستخدام سعة التردد والجهد.
تعتمد العواكس الحديثة على أجهزة أشباه موصلات الطاقة التي يتم التحكم فيها بالكامل - GTO - الثايرستور ، أو الترانزستورات ثنائية القطب IGBT مع بوابة معزولة. على التين. يُظهر الشكل 2.45 دائرة جسر ثلاثية الطور لعاكس مستقل يعتمد على ترانزستورات IGBT.
وهو يتألف من مرشح إدخال سعوي Cf وستة ترانزستورات IGBT V1-V6 متصلة في ثنائيات التيار العكسي الموازية D1-D6.
نظرًا للتبديل البديل للصمامات V1-V6 وفقًا للخوارزمية المحددة بواسطة نظام التحكم ، يتم تحويل جهد الدخل الثابت Uv إلى جهد خرج نبضي مستطيل متناوب. يتدفق المكون النشط لتيار المحرك الكهربائي غير المتزامن عبر المفاتيح الخاضعة للتحكم V1-V6 ، ويتدفق المكون التفاعلي للتيار عبر الثنائيات D1-D6.

أنا - عاكس الجسر ثلاثي المراحل ؛
ب - مقوم الجسر ثلاثي المراحل ؛
CF - مكثف مرشح ؛

متغير من مخطط اتصال محول التردد Omron.

اتصال متوافق مع EMC لمحولات التردد

التركيب والتوصيل وفقًا لمتطلبات التوافق الكهرومغناطيسي موصوف بالتفصيل في أدلة الجهاز المعنية.

محولات المعلومات الفنية

الأقسام