Eri tilanteissa voi olla tarpeen muuntaa alkuvirran taajuus virraksi, jolla on säädelty taajuusjännite. Tätä tarvitaan esimerkiksi käytettäessä asynkronisia moottoreita niiden pyörimisnopeuden muuttamiseksi. Tässä artikkelissa käsitellään taajuusmuuttajan tarkoitusta ja toimintaperiaatetta.
Sisältö
Mikä on taajuusmuuttaja
Taajuusmuuttaja (FC) on sähkölaite, joka muuntaa ja säätelee tasaisesti yksi- tai kolmivaiheista vaihtovirtaa, jonka taajuus on 50 Hz, samantyyppiseksi virraksi, jonka taajuus on 1 - 800 Hz. Tällaisia laitteita käytetään laajalti erilaisten asynkronisten sähkökoneiden toiminnan ohjaamiseen, esimerkiksi niiden pyörimistaajuuden muuttamiseksi. Laitteita on myös teollisuuden suurjänniteverkkoihin.
Yksinkertaiset muuntimet säätelevät taajuutta ja jännitettä V/f-ominaisuuden mukaan, monimutkaiset laitteet käyttävät vektoriohjausta.
Taajuusmuuttaja on teknisesti monimutkainen laite, ja se ei koostu pelkästään taajuusmuuttajasta, vaan siinä on myös suojaus ylivirtaa, ylijännitettä ja oikosulkua vastaan. Tällaisissa laitteissa voi myös olla kuristin aaltomuodon parantamiseksi ja suodattimet erilaisten sähkömagneettisten häiriöiden vähentämiseksi. Siellä on elektroniikkamuuntimia sekä sähkökonelaitteita.
Taajuusmuuttajan toimintaperiaate
Elektroniikkamuunnin koostuu useista pääkomponenteista: tasasuuntaajasta, suodattimesta, mikroprosessorista ja invertteristä.
Tasasuuntaaja siinä on joukko diodeja tai tyristoreita, jotka tasasuuntaavat alkuvirran muuntimen tulossa. Diodiinverttereille on ominaista täydellinen aaltoilun puuttuminen, ne ovat halpoja, mutta samalla luotettavia laitteita. Tyristoripohjaiset muuntimet mahdollistavat virran kulkemisen molempiin suuntiin ja mahdollistavat sähköenergian palautumisen verkkoon moottorin jarrutuksen yhteydessä.
Suodattaa käytetään tyristorilaitteissa jännitteen aaltoilun vähentämiseen tai poistamiseen. Tasoitus suoritetaan kapasitiivisilla tai induktiivis-kapasitiivisilla suodattimilla.
Mikroprosessori – on muuntimen ohjaus- ja analysointilinkki. Se vastaanottaa ja käsittelee signaaleja antureilta, minkä ansiosta voit säätää taajuusmuuttajan lähtösignaalia sisäänrakennetulla PID-säätimellä.Lisäksi tämä järjestelmäkomponentti tallentaa ja tallentaa tapahtumatietoja, rekisteröi ja suojaa laitetta ylikuormituksilta, oikosuluilta, analysoi toimintatilan ja sammuttaa laitteen hätätilanteessa.
invertteri jännitettä ja virtaa käytetään sähkökoneiden ohjaamiseen, eli virran taajuuden sujuvaan ohjaukseen. Tällainen laite tuottaa "puhtaan sinilähdön", mikä mahdollistaa sen käytön monilla teollisuudenaloilla.
Elektronisen taajuusmuuttajan (invertterin) toimintaperiaate koostuu seuraavista työvaiheista:
- Tulo sinimuotoinen vaihtuva yksivaiheinen tai kolmivaiheinen virta on tasasuuntautunut diodisillalla tai tyristoreilla;
- Erikoissuodattimien (kondensaattoreiden) avulla signaali suodatetaan jännitteen aaltoilun vähentämiseksi tai poistamiseksi;
- Jännite muunnetaan kolmivaiheiseksi aalloksi tietyillä parametreilla käyttämällä mikropiiriä ja transistorisiltaa;
- Invertterin lähdössä suorakaiteen muotoiset pulssit muunnetaan sinimuotoiseksi jännitteeksi määritetyillä parametreilla.
Taajuusmuuttajien tyypit
Taajuusmuuttajatyyppejä on useita, jotka ovat tällä hetkellä yleisimpiä tuotannossa ja käytössä:
Sähkökoneen (sähköinduktio) muuntimet: käytetään tapauksissa, joissa elektronisten FC:iden käyttö on mahdotonta tai sopimatonta. Rakenteellisesti tällaiset laitteet ovat asynkronisia moottoreita, joissa on vaiheroottori ja jotka toimivat generaattori-muunnintilassa.
Nämä laitteet ovat skalaariohjattuja muuntimia. Tämän laitteen ulostulossa luodaan tietyn amplitudin ja taajuuden jännite tietyn magneettivuon ylläpitämiseksi staattorin käämeissä.Niitä käytetään tapauksissa, joissa roottorin nopeutta ei tarvitse ylläpitää kuormituksesta riippuen (pumput, puhaltimet ja muut laitteet).
Elektroniset muuntimet: käytetään laajasti kaikissa työolosuhteissa erilaisille laitteille. Tällaiset laitteet ovat vektoreita, ne laskevat automaattisesti staattorin ja roottorin magneettikenttien vuorovaikutuksen ja tarjoavat roottorin nopeuden vakioarvon kuormituksesta riippumatta.
- Syklomuuntimet;
- Sykloinvertterit;
- Taajuusmuuttaja DC-välipiirillä:
- Virtalähteen taajuusmuuttaja;
- Jännitelähteen taajuusmuuttaja (amplitudi- tai pulssinleveysmodulaatiolla).
Laajuuden mukaan laitteet voivat olla:
- laitteille, joiden teho on enintään 315 kW;
- vektorimuuntimet teholle 500 kW asti;
- Räjähdyssuojatut laitteet käytettäväksi räjähdysalttiissa ja pölyisissä ympäristöissä;
- Sähkömoottoreihin asennetut taajuusmuuttajat;
Jokaisella taajuusmuuttajatyypillä on tiettyjä etuja ja haittoja, ja niitä voidaan soveltaa erilaisiin laitteisiin ja kuormiin sekä työolosuhteisiin.
Taajuusmuuttajaa voidaan ohjata manuaalisesti tai ulkoisesti. Manuaalinen ohjaus tapahtuu invertterin ohjauspaneelista, joka voi säätää nopeutta tai pysäyttää toiminnan. Ulkoinen ohjaus suoritetaan automaattisilla ohjausjärjestelmillä (APCS), jotka voivat ohjata kaikkia laiteparametreja ja mahdollistaa järjestelmän tai toimintatilan vaihtamisen (FC:n tai ohituksen kautta).Myös ulkoisen ohjauksen avulla voit ohjelmoida muuntimen toiminnan käyttöolosuhteiden, kuormituksen, ajan mukaan, minkä ansiosta voit työskennellä automaattitilassa.
Miksi sähkömoottori tarvitsee taajuusmuuttajan?
Taajuusmuuttajien käyttö mahdollistaa sähkökustannusten, moottoreiden ja laitteiden poistojen alentamisen. Niitä voidaan käyttää halvoissa oravahäkkimoottoreissa, mikä vähentää tuotantokustannuksia.
Monet sähkömoottorit toimivat olosuhteissa, joissa toimintatapoja vaihdetaan usein (usein käynnistyy ja pysähtyy, vaihtuu kuormitus). Taajuusmuuttajien avulla voit käynnistää moottorin sujuvasti ja vähentää laitteen suurinta käynnistysmomenttia ja lämmitystä. Tämä on tärkeää esimerkiksi nostokoneissa ja sen avulla voidaan vähentää äkillisten käynnistysten negatiivista vaikutusta sekä poistaa kuorman heilahtelu ja nykiminen pysähtyessä.
Invertterin avulla voit säätää puhaltimien, pumppujen toimintaa sujuvasti ja mahdollistaa teknisten prosessien automatisoinnin (käytetään kattilahuoneissa, kaivosteollisuudessa, öljy- ja öljynjalostusaloilla, vesilaitoksissa ja muissa yrityksissä).
Taajuusmuuttajien käyttö kuljettimissa, kuljettimissa, hisseissä mahdollistaa niiden komponenttien käyttöiän pidentämisen, koska se vähentää nykäyksiä, iskuja ja muita negatiivisia tekijöitä laitteita käynnistettäessä ja pysäytettäessä. Ne voivat nostaa ja laskea moottorin nopeutta sujuvasti, suorittaa peruutusliikettä, mikä on tärkeää useille korkean tarkkuuden teollisuuslaitteille.
Taajuusmuuttajien edut:
- Energiakustannusten vähentäminen: vähentämällä käynnistysvirtoja ja säätämällä moottorin tehoa kuormituksen perusteella;
- Laitteiden luotettavuuden ja kestävyyden lisääminen: voit pidentää käyttöikää ja pidentää ajanjaksoa teknisestä palvelusta toiseen;
- Mahdollistaa laitteiden ulkoisen ohjauksen ja hallinnan etätietokonelaitteista sekä mahdollisuuden integroida automaatiojärjestelmiin;
- Taajuusmuuttajat voivat toimia millä tahansa kuormitusteholla (yhdestä kilowatista kymmeniin megawatteihin);
- Erikoiskomponenttien läsnäolo taajuusmuuttajien koostumuksessa antaa sinun suojautua ylikuormituksilta, vaihekatkoilta ja oikosululta sekä varmistaa laitteiden turvallisen toiminnan ja sammutuksen hätätilanteessa.
Tietenkin, kun tarkastellaan tällaista etujen luetteloa, voisi ihmetellä, miksi ei käyttäisi niitä kaikissa yrityksen moottoreissa? Vastaus tähän on valitettavasti ilmeinen, mutta tämä on chastotnikovin korkea hinta, niiden asennus ja säätö. Kaikilla yrityksillä ei ole varaa näihin kustannuksiin.
Samanlaisia artikkeleita:
