Преобразователи частоты — конструкция и типы органов управления

Преобразователи частоты, широко известные как инверторы, приобрели большую популярность и используются практически на каждом промышленном предприятии. Их основная функция — плавное регулирование скорости вращения электродвигателей. Но что означает термин скалярный преобразователь или векторный преобразователь?
Каковы различия между этими элементами управления, каковы их преимущества и недостатки? Как выбрать конвертеры для конкретного приложения? Попробуем ответить на все эти вопросы.

ЧТО ТАКОЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ?
Преобразователь частоты — это устройство, непосредственно связанное с работой электродвигателя. Преобразователь частоты состоит из следующих компонентов (который лучше рассмотреть https://vitox.com.ua) : выпрямитель, промежуточная система (фильтр) и инвертор постоянного / переменного тока (конечная ступень).

Напряжение питания преобразователя (однофазного или трехфазного переменного тока) подается на вход выпрямителя, а на выходе выпрямителя напряжение генерируется как пульсирующая постоянная (выпрямленная). На промежуточной ступени (фильтр) выпрямленное напряжение преобразуется в постоянный ток. На заключительном этапе имеется инвертор (то есть система постоянного / переменного тока), в котором частота напряжения питания двигателя генерируется и формируется. Генерируемое напряжение на выходе преобразователя контролирует скорость асинхронных двигателей.

Преобразователи частоты (инверторы) настолько популярны, потому что их использование имеет много преимуществ, наиболее важными из которых являются:
• плавное регулирование частоты вращения двигателя в зависимости от технологических потребностей
• экономия энергии в системах с переменной мощностью
• электронная защита двигателя с тепловым двигателем
• изменение направления вращения двигатель без использования контакторов
• функции плавного пуска (плавного пуска) и плавного останова

Благодаря алгоритму управления двигателем мы различаем скалярное (U / f) управление и векторное управление (управление вектором потока).

СКАЛЯРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Преобразователи частоты,
которые управляют асинхронным двигателем на основе алгоритма U / f = const. (линейная характеристика) или U / f2 (квадратичная характеристика) определяются скалярными преобразователями. Алгоритм U / f — это соотношение между выходной частотой и выходным напряжением. Это самый простой способ плавного регулирования скорости вращения асинхронных двигателей.
Скалярный преобразователь работает путем изменения частоты, которая напрямую влияет на выходной ток, который, в свою очередь, влияет на скорость двигателя. Такая корректировка происходит на основе зависимостей относительно устойчивого состояния. Скорость вращения регулируется путем изменения частоты обмоток двигателя.
Следовательно, система управления не влияет на взаимное положение векторов токов и связанных потоков, и, таким образом, невозможно правильно управлять переходными процессами в таком приводе. Это главный недостаток скалярного управления — снижение мощности при уменьшении частоты. Из-за возникновения проскальзывания (разницы между скоростью вращения поля в двигателе и частотой вращения вала) частота вращения двигателя не строго пропорциональна частоте.
Поэтому механическая скорость и частота скольжения точно не контролируются.

Использование скалярных преобразователей (U / f):
• насосы, вентиляторы
• воздуходувки и компрессоры
• конвейеры
• приложения, где не требуется очень точное регулирование скорости и когда момент нагрузки уменьшается со скоростью или является относительно постоянным во всем диапазоне его изменений

Преимущества скалярных преобразователей:
• низкая цена и простота настройки
• возможность подключения нескольких двигателей к одному преобразователю (при условии, что сумма всех номинальных токов отдельных двигателей не превышает выходного тока преобразователя)

Недостатки скалярных преобразователей:
• переходные состояния большой длительности, отсутствие управления двигателем в переходных состояниях
• низкий крутящий момент на низких частотах
• отсутствие контроля и регулирования крутящего момента
• колебания скорости вращения вокруг заданной скорости

Принимая во внимание вышеупомянутые недостатки, следует подчеркнуть, что скалярные преобразователи не могут использоваться в приложениях, где необходимо точно поддерживать заданную скорость или крутящий момент.
Эта проблема является существенной в приложениях, где нагрузка на вал двигателя изменяется со временем — двигатели имеют проскальзывания, что означает, что скорость вращения электромагнитного поля в двигателе не идентична скорости вращения вала.