Принцип работы частотного преобразователя
Содержание
Частотные преобразователи — это ключевые устройства в современных технологиях, используемых для эффективного управления частотой вращения электродвигателей. Поэтому многих интересует, как работает данное устройство, его конструкция и возможности.
Для чего используются частотные преобразователи
Основной задачей частотного преобразователя является изменение частоты переменного тока, поступающего на электродвигатель. Процесс начинается с преобразования присутствующего в сети переменного тока в другой его вид, получивший название постоянного. Затем он снова преобразуется в переменный с нужной частотой.
Отвечая на вопрос, зачем нужен частотный преобразователь, можно сказать, что его применение весьма разнообразно. Он является неотъемлемой частью привода для электродвигателя, поскольку обеспечивает точное регулирование частоты вращения. Это особенно важно в промышленности, где требуется высокая эффективность и контроль над работой оборудования. Преобразователи частоты позволяют контролировать скорость вращения электродвигателя, что в свою очередь приводит к уменьшению энергопотребления и повышению долговечности оборудования.
Структура преобразователя
Принципиальная схема преобразователя частоты состоит из двух частей: силовой и управляющей. В силовую входят:
- Выпрямитель.
- Емкостный фильтр.
- Инвертор.
Основным элементом выпрямителя является диодный мост, с помощью которого переменное сетевое напряжение преобразуется в постоянное. Емкостный фильтр — это набор конденсаторов определенной емкости. Их задача — максимально сгладить пульсации напряжения.
Самым важным и сложным блоком преобразователя является инвертор. Его основные элементы — IGBT-транзисторы, которые управляются процессором. Он их переключает по строго определенной программе в соответствии с заданным алгоритмом действия.
Управляется преобразователь частоты (ниже ПЧ) цифровым микропроцессором — вычислительным модулем, который обрабатывает сигналы и отдает команды, предусматривающие изменение производительности конвертора и прочих элементов ПЧ. Сигналы на процессор поступают от датчиков тока. Он их считывает и определяет оптимальный рабочий алгоритм. С помощью блока управления решаются и многие вспомогательные задачи, например, контроль, диагностика, защита оборудования.
Принцип действия
Принцип работы частотного преобразователя основывается на взаимодействии всех блоков, входящих в его состав. Сначала переменное напряжение из сети поступает в выпрямитель.
Сглаживание пульсаций происходит в емкостном фильтре. Этот фильтр, состоящий из конденсаторов, образует вместе с выпрямителем звено постоянного тока. Поэтому на выходе из этого звена получают постоянное напряжение, которое поступает в импульсный инвертор.
В инверторе постоянное напряжение снова становится переменным — трехфазным или однофазным, в зависимости от того, какое потребляет оборудование, подключенное к преобразователю. Какими будут такие его показатели, как амплитуда и частота, зависит от параметров модулирующей синусоидальной функции.
На выходе из ПЧ получают напряжение, изменяющееся практически по синусоиде. Прямоугольные пачки выходящих импульсов преобразуются обычно в синусоиду самим двигателем, а если точнее, то его обмотками и индуктивностью.
Корректировка частоты тока дает возможность эффективно управлять электромотором, точно поддерживать его скорость, плавно разгонять или останавливать.
Виды преобразователей
Существуют электроиндукционные и электронные преобразователи. Частотный индукционный преобразователь фактически является асинхронным электродвигателем, работающим в режиме изменения частоты тока.
Основное достоинство электронных ПЧ — способность автоматически определять параметры магнитных полей, образованных вокруг статора и ротора двигателя. Это позволяет обеспечить вращение ротора с постоянными оборотами и не зависящим от нагрузки.
Исходя из принципа работы, ПЧ делят на устройства с непосредственной связью и с промежуточным звеном постоянного тока. В частотниках первого вида электропривод является по сути управляемым выпрямителем. Тиристоры, используемые в этом блоке, поочередно отпираются системой управления. Результатом их срабатывания является подключение статорных обмоток двигателя к питающей электросети.
В устройствах, в которых присутствует промежуточное звено, происходит двойное преобразование электроэнергии. Напряжение с необходимыми показателями формируется в инверторе и поступает на обмотки двигателя.
ПЧ с промежуточным звеном отличаются более низким КПД, чем устройства с непосредственной связью. Они еще сложнее по конструкции, но обеспечивают более широкие возможности, касающиеся управления режимами работы двигателя.
По способу управления преобразователи делятся на скалярные и векторные. Скалярные ПЧ позволяют поддерживать постоянное соотношение между амплитудой и частотой на выходе. Векторный режим обеспечивает контроль не только выходного напряжения и частоты, но и фазы. Он является более сложным по сравнению со скалярным способом, но позволяет добиться расширенного диапазона регулирования.
Частотные преобразователи играют ключевую роль в современных технологиях, обеспечивая гибкость и эффективность использования электродвигателей. С их помощью можно легко регулировать скорость, чтобы получать оптимальные условия работы оборудования.
Загрузка...
