כיצד לשלוט במנוע עם ממיר תדרים

ממיר תדרים הוא טכנולוגיה שיש לשלוט בה בעת ביצוע עבודות חשמל. שימוש בממיר תדר לשליטה במנוע היא שיטה נפוצה בבקרה חשמלית; חלקם גם דורשים מיומנות בשימוש בהם.

1. קודם כל, למה להשתמש בממיר תדרים כדי לשלוט במנוע?

המנוע הוא עומס אינדוקטיבי, המעכב את שינוי הזרם וייצור שינוי גדול בזרם בעת התנעה.

המהפך הוא התקן בקרת אנרגיה חשמלית המשתמש בפונקציית הדלקה-כיבוי של התקני מוליכים למחצה הספק כדי להמיר את אספקת החשמל בתדר התעשייתי לתדר אחר. הוא מורכב בעיקר משני מעגלים, האחד הוא המעגל הראשי (מודול מיישר, קבל אלקטרוליטי ומודול מהפך), והשני הוא מעגל הבקרה (לוח אספקת חשמל מתחלף, לוח מעגל בקרה).

על מנת להפחית את זרם ההתנעה של המנוע, במיוחד המנוע בעל הספק גבוה יותר, ככל שההספק גדול יותר, כך זרם ההתנעה גדול יותר. זרם התנעה מוגזם יביא לעומס גדול יותר על אספקת החשמל ורשת ההפצה. ממיר התדרים יכול לפתור את בעיית ההתנעה הזו ולאפשר למנוע להתניע בצורה חלקה מבלי לגרום לזרם התנעה מוגזם.

פונקציה נוספת של שימוש בממיר תדרים היא להתאים את מהירות המנוע. במקרים רבים, יש צורך לשלוט במהירות המנוע כדי להשיג יעילות ייצור טובה יותר, וויסות מהירות ממיר התדרים תמיד היה גולת הכותרת הגדולה ביותר שלו. ממיר התדר שולט על מהירות המנוע על ידי שינוי תדר אספקת החשמל.

2. מהן שיטות בקרת המהפך?

חמש השיטות הנפוצות ביותר של מנועי בקרת אינוורטר הן כדלקמן:

א. שיטת בקרת רוחב דופק סינוסואידי (SPWM).

המאפיינים שלו הם מבנה מעגל בקרה פשוט, עלות נמוכה, קשיות מכנית טובה, ויכולים לעמוד בדרישות ויסות המהירות החלק של שידור כללי. נעשה בו שימוש נרחב בתחומים שונים של התעשייה.

עם זאת, בתדרים נמוכים, בשל מתח המוצא הנמוך, המומנט מושפע באופן משמעותי מירידה במתח ההתנגדות של הסטטור, מה שמפחית את מומנט המוצא המרבי.

בנוסף, המאפיינים המכניים שלו אינם חזקים כמו אלו של מנועי DC, ויכולת המומנט הדינמית וביצועי ויסות המהירות הסטטית שלו אינם מספקים. בנוסף, ביצועי המערכת אינם גבוהים, עקומת הבקרה משתנה עם העומס, תגובת המומנט איטית, קצב ניצול המומנט של המנוע אינו גבוה, והביצועים יורדים במהירות נמוכה עקב קיומה של התנגדות סטטור ומצב של מהפך. אפקט אזור, והיציבות מתדרדרת. לכן, אנשים למדו ויסות מהירות משתנה של בקרת וקטור.

ב. שיטת בקרת מתח מרחב וקטור (SVPWM).

הוא מבוסס על השפעת היצירה הכוללת של צורת הגל התלת פאזי, במטרה להתקרב למסלול השדה המגנטי המסתובב האידיאלי של מרווח האוויר המנוע, לייצר צורת גל אפנון תלת פאזי בכל פעם ולשלוט בו בדרך. של מצולע רשום המתקרב למעגל.

לאחר שימוש מעשי, הוא שופר, כלומר, הצגת פיצוי תדרים כדי לבטל את השגיאה של בקרת המהירות; הערכת משרעת השטף באמצעות משוב כדי לבטל את השפעת התנגדות הסטטור במהירות נמוכה; סגירת מתח המוצא ולולאת הזרם כדי לשפר את הדיוק והיציבות הדינמיים. עם זאת, ישנם קישורי מעגל בקרה רבים, ולא הוכנסה התאמת מומנט, כך שביצועי המערכת לא שופרו מהותית.

ג. שיטת בקרת וקטור (VC).

המהות היא להפוך את מנוע AC שווה ערך למנוע DC, ולשלוט באופן עצמאי במהירות ובשדה המגנטי. על ידי שליטה בשטף הרוטור, זרם הסטטור מפורק כדי להשיג את מרכיבי המומנט והשדה המגנטי, ושינוי הקואורדינטות משמש להשגת שליטה אורתוגונלית או מנותקת. הכנסת שיטת הבקרה הווקטורית היא בעלת משמעות יצירת עידן. עם זאת, ביישומים מעשיים, מכיוון שקשה לצפות במדויק על שטף הרוטור, מאפייני המערכת מושפעים מאוד מפרמטרי המנוע, והטרנספורמציה של סיבוב וקטור המשמש בתהליך בקרת מנוע DC המקביל מורכבת יחסית, מה שמקשה על הביצוע בפועל. אפקט בקרה כדי להשיג את תוצאת הניתוח האידיאלית.

ד. שיטת בקרת מומנט ישירה (DTC).

בשנת 1985, פרופסור DePenbrock מאוניברסיטת Ruhr בגרמניה הציע לראשונה טכנולוגיית המרת תדר בקרת מומנט ישירה. טכנולוגיה זו פתרה במידה רבה את החסרונות של בקרת הווקטור הנ"ל, והיא פותחה במהירות עם רעיונות בקרה חדשים, מבנה מערכת תמציתי וברור וביצועים דינמיים וסטטיים מצוינים.

נכון לעכשיו, טכנולוגיה זו יושמה בהצלחה על מתיחה בהספק גבוה של העברת AC של קטרים ​​חשמליים. בקרת מומנט ישירה מנתחת ישירות את המודל המתמטי של מנועי AC במערכת הקואורדינטות של הסטטור ושולטת בשטף המגנטי והמומנט של המנוע. זה לא צריך להשוות מנועי AC למנועי DC, ובכך לבטל חישובים מורכבים רבים בטרנספורמציה של סיבוב וקטור; זה לא צריך לחקות את הבקרה של מנועי DC, וגם לא צריך לפשט את המודל המתמטי של מנועי AC לניתוק.

E. שיטת בקרת מטריקס AC-AC

המרת תדר VVVF, המרת תדר בקרת וקטור והמרת תדר בקרת מומנט ישירה הם כל סוגי המרת תדר AC-DC-AC. החסרונות הנפוצים שלהם הם מקדם הספק נמוך, זרם הרמוני גדול, קבל אחסון אנרגיה גדול הנדרש למעגל DC, ואי אפשר להחזיר אנרגיה רגנרטיבית לרשת החשמל, כלומר, היא לא יכולה לפעול בארבעה ריבועים.

מסיבה זו, נוצרה המרת תדר AC-AC של מטריקס. מכיוון שהמרת תדר AC-AC מטריצת מבטלת את קישור DC הביניים, היא מבטלת את הקבל האלקטרוליטי הגדול והיקר. היא יכולה להשיג מקדם הספק של 1, זרם כניסה סינוסואידי ויכולה לפעול בארבעה ריבועים, ולמערכת יש צפיפות הספק גבוהה. למרות שטכנולוגיה זו עדיין לא בשלה, היא עדיין מושכת חוקרים רבים לערוך מחקר מעמיק. המהות שלו היא לא לשלוט בעקיפין על זרם, שטף מגנטי וכמויות אחרות, אלא להשתמש ישירות במומנט ככמות המבוקרת כדי להשיג אותו.

3.איך ממיר תדרים שולט במנוע? איך השניים מחוברים יחד?

החיווט של המהפך לשליטה במנוע פשוט יחסית, בדומה לחיווט המגע, כאשר שלושה קווי מתח ראשיים נכנסים ואז יוצאים אל המנוע, אך ההגדרות מסובכות יותר, והדרכים לשלוט במהפך הן גם שׁוֹנֶה.

קודם כל, עבור מסוף המהפך, למרות שיש הרבה מותגים ושיטות חיווט שונות, מסופי החיווט של רוב הממירים אינם שונים בהרבה. מחולקת בדרך כלל לכניסות מתג קדימה ואחורה, המשמשות לשליטה על ההתנעה קדימה ואחורה של המנוע. מסופי משוב משמשים למשוב על מצב הפעולה של המנוע,כולל תדירות הפעלה, מהירות, מצב תקלה וכו'.

עבור בקרת הגדרת המהירות, חלק מממירי התדר משתמשים בפוטנציומטרים, חלק משתמשים בלחצנים ישירות, כולם נשלטים באמצעות חיווט פיזי. דרך נוספת היא שימוש ברשת תקשורת. ממירי תדר רבים תומכים כעת בבקרת תקשורת. קו התקשורת יכול לשמש לשליטה בהתנעה ובעצירה, סיבוב קדימה ואחורה, התאמת מהירות וכו' של המנוע. במקביל, מידע משוב מועבר גם באמצעות תקשורת.

4.מה קורה למומנט המוצא של מנוע כאשר מהירות הסיבוב שלו (תדר) משתנה?

מומנט ההתחלה והמומנט המרבי כאשר מונעים על ידי ממיר תדרים קטנים יותר מאשר כאשר מונעים ישירות על ידי ספק כוח.

למנוע יש השפעת התנעה והאצה גדולה כאשר הוא מופעל על ידי ספק כוח, אך ההשפעות הללו חלשות יותר כאשר מופעל על ידי ממיר תדרים. התנעה ישירה עם ספק כוח תיצור זרם התנעה גדול. כאשר נעשה שימוש בממיר תדר, מתח המוצא והתדר של ממיר התדר מתווספים בהדרגה למנוע, כך שזרם ההתנעה וההשפעה של המנוע קטנים יותר. בדרך כלל, המומנט שנוצר על ידי המנוע יורד ככל שהתדר יורד (המהירות יורדת). הנתונים בפועל של ההפחתה יוסברו בכמה מדריכים של ממיר תדרים.

המנוע הרגיל מתוכנן ומיוצר למתח של 50Hz, והמומנט הנקוב שלו ניתן גם בטווח מתח זה. לכן, ויסות מהירות מתחת לתדר המדורג נקרא ויסות מהירות מומנט קבוע. (T=Te, P<=Pe)

כאשר תדר המוצא של ממיר התדר גדול מ-50Hz, המומנט שנוצר על ידי המנוע יורד ביחס ליניארי ביחס הפוך לתדר.

כאשר המנוע פועל בתדר העולה על 50Hz, יש לקחת בחשבון את גודל עומס המנוע כדי למנוע מומנט פלט מנוע לא מספיק.

לדוגמה, המומנט שנוצר על ידי המנוע ב-100Hz מצטמצם לכ-1/2 מהמומנט שנוצר ב-50Hz.

לכן, ויסות מהירות מעל התדר המדורג נקרא ויסות מהירות הספק קבוע. (P=Ue*Ie).

5.יישום ממיר תדר מעל 50Hz

עבור מנוע ספציפי, המתח הנקוב והזרם המדורג שלו קבועים.

לדוגמה, אם הערכים הנקובים של המהפך והמנוע הם שניהם: 15kW/380V/30A, המנוע יכול לפעול מעל 50Hz.

כאשר המהירות היא 50Hz, מתח המוצא של המהפך הוא 380V והזרם הוא 30A. בשלב זה, אם תדר המוצא גדל ל-60Hz, מתח המוצא והזרם המרביים של המהפך יכולים להיות רק 380V/30A. ברור שהספק המוצא נשאר ללא שינוי, אז אנו קוראים לזה ויסות מהירות הספק קבוע.

מה המומנט בזמן הזה?

מכיוון ש-P=wT(w; מהירות זוויתית, T: מומנט), מכיוון ש-P נשאר ללא שינוי ו-w עולה, המומנט יקטן בהתאם.

אנחנו יכולים גם להסתכל על זה מזווית אחרת:

מתח הסטטור של המנוע הוא U=E+I*R (I הוא זרם, R הוא התנגדות אלקטרונית, ו-E הוא פוטנציאל מושרה).

ניתן לראות שכאשר U ואני לא משתנים, גם E לא משתנה.

ו-E=k*f*X (k: קבוע; f: תדר; X: שטף מגנטי), כך שכאשר f משתנה מ-50–>60Hz, X יקטן בהתאם.

עבור המנוע, T=K*I*X (K: קבוע; I: זרם; X: שטף מגנטי), כך שהמומנט T יקטן ככל שהשטף המגנטי X יורד.

יחד עם זאת, כאשר הוא קטן מ-50Hz, מכיוון ש-I*R קטן מאוד, כאשר U/f=E/f אינו משתנה, השטף המגנטי (X) הוא קבוע. מומנט T פרופורציונלי לזרם. זו הסיבה שקיבולת זרם היתר של המהפך משמשת בדרך כלל לתיאור קיבולת עומס היתר (מומנט) שלו, והיא נקראת ויסות מהירות מומנט קבוע (הזרם המדורג נשאר ללא שינוי ->מומנט המרבי נשאר ללא שינוי)

מסקנה: כאשר תדר המוצא של המהפך עולה מלמעלה מ-50Hz, מומנט המוצא של המנוע יקטן.

6. גורמים אחרים הקשורים למומנט הפלט

יצירת החום וקיבולת פיזור החום קובעים את קיבולת זרם המוצא של המהפך, ובכך משפיעה על קיבולת מומנט היציאה של המהפך.

1. תדר הספק: הזרם הנקוב המסומן על המהפך הוא בדרך כלל הערך שיכול להבטיח פלט רציף בתדר הנשא הגבוה ביותר ובטמפרטורת הסביבה הגבוהה ביותר. הפחתת תדר המוביל לא תשפיע על זרם המנוע. עם זאת, ייצור החום של הרכיבים יקטן.

2. טמפרטורת הסביבה: בדיוק כמו שערך הזרם של הגנת המהפך לא יוגדל כאשר טמפרטורת הסביבה תתגלה כנמוכה יחסית.

3. גובה: לעלייה בגובה יש השפעה על פיזור החום וביצועי הבידוד. בדרך כלל, ניתן להתעלם ממנו מתחת ל-1000 מטר, וניתן להפחית את הקיבולת ב-5% עבור כל 1000 מטר מעל.

7. מהו התדר המתאים לממיר תדרים לשליטה במנוע?

בסיכום לעיל, למדנו מדוע משמש המהפך לשליטה במנוע, וכן הבנו כיצד המהפך שולט במנוע. המהפך שולט במנוע, שניתן לסכם כך:

ראשית, המהפך שולט במתח התנעה ובתדירות של המנוע כדי להשיג התחלה חלקה ועצירה חלקה;

שנית, המהפך משמש להתאמת מהירות המנוע, ומהירות המנוע מותאמת על ידי שינוי התדר.

מנוע המגנט הקבוע של Anhui Mingtengהמוצרים נשלטים על ידי המהפך. בטווח העומס של 25%-120%, יש להם יעילות גבוהה יותר וטווח פעולה רחב יותר מאשר למנועים אסינכרוניים מאותו מפרט, ויש להם השפעות משמעותיות לחיסכון באנרגיה.

הטכנאים המקצועיים שלנו יבחרו במהפך מתאים יותר בהתאם לתנאי העבודה הספציפיים ולצרכים בפועל של הלקוחות כדי להשיג שליטה טובה יותר במנוע ולמקסם את ביצועי המנוע. בנוסף, מחלקת השירות הטכני שלנו יכולה להדריך מרחוק לקוחות להתקין וניפוי באגים של המהפך, ולממש מעקב ושירות מקיף לפני ואחרי המכירה.

זכויות יוצרים: מאמר זה הוא הדפסה מחודשת של המספר הציבורי של WeChat "הדרכה טכנית", הקישור המקורי https://mp.weixin.qq.com/s/eLgSvyLFTtslLF-m6wXMtA

מאמר זה אינו מייצג את דעות החברה שלנו. אם יש לך דעות או דעות שונות, אנא תקן אותנו!