Monitör sizi invertörü öğrenmeye götürür: AC hız düzenlemesinin temel ilkeleri
"AC motor", mekanik enerji ile AC elektrik enerjisinin karşılıklı dönüşümünü gerçekleştirmek için kullanılan bir makinedir. AC güç sistemlerinin büyük gelişimi nedeniyle, AC motorlar en yaygın kullanılan motorlar haline gelmiştir. DC motorlarla karşılaştırıldığında, AC motorların komütatörü yoktur (DC motorların komutasyonuna bakın), bu nedenle yapı basittir, üretimi kolaydır, nispeten sağlamdır ve yüksek hız, yüksek voltaj, büyük akım ve büyük kapasiteli bir motora dönüştürülmesi kolaydır. AC motorların güç kapsamı, birkaç watt'tan yüz binlerce kilovata ve hatta milyonlarca kilovata kadar çok geniştir. 1980'lerin başında, en büyük buhar türbini jeneratörü 1,5 milyon kilovata ulaştı. AC motor, Sırp-Amerikalı bir bilim adamı olan Nikola Tesla tarafından icat edildi.
AC asenkron motorlar için voltaj regülasyonu, değişken hız regülasyonu, kademeli hız regülasyonu, kayma hızı regülasyonu, vb. Gibi birçok hız regülasyonu yöntemi vardır. Frekans dönüşüm hız regülasyonu, yukarıda bahsedilen hız regülasyon metotlarının herhangi birinden daha iyidir. Dünyada yaygın olarak kullanılan yüksek verimlilik, iyi performans ve geniş uygulama alanına sahip yeni teknolojiler. Endüstriyel AC asenkron motorun kademesiz hız düzenleme işlevini elde etmek için mikrobilgisayar kontrolü, güç elektroniği teknolojisi ve motor sürücü teknolojisini benimser. Şu anda, yurtiçi ve yurtdışında yaygın olarak kullanılmaktadır ve otomatik elektrikli sürücünün gelişme yönüdür.
AC frekans dönüştürme hızı düzenleme teknolojisi olgunlaştı. Yüksek kapasiteli fanlar ve yüksek basınçlı su pompaları gibi motorlara yüksek voltaj ve yüksek güçlü frekans dönüştürücüler (binlerce V, binlerce kW) uygulanmıştır. Düşük voltajlı ve düşük güçlü (birkaç yüz V, birkaç kW) frekans dönüştürücüler, üfleyiciler, kompresörler, santrifüjler, karıştırıcılar, su pompaları, takım tezgahları ve hatta klimalar, çamaşır makineleri vb. Tekstil endüstrisinde dokuma tezgahlarında, yün eğirme makinelerinde vb. Kullanılmaktadır. Bu makale, halı imalat endüstrisindeki uygulamasını açıklamak için halı arka kaplama makinesini bir örnek olarak almaktadır.
1. Frekans dönüştürme hızı düzenlemesinin temel ilkeleri ve özellikleri
Frekans dönüştürme hız düzenlemesi, motor stator sargı güç kaynağının frekansını değiştirerek hız düzenlemesinin amacına ulaşmaktır. Yaygın olarak kullanılan üç fazlı bir AC asenkron motorun yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir. Stator, bir demir çekirdek ve sargılardan oluşur ve rotor sargıları, genellikle bir sincap kafes motoru olarak bilinen bir kafes haline getirilir (bkz. Şekil 2). Stator sargılarına üç fazlı bir alternatif akım bağlandığında, stator ve rotor arasındaki hava boşluğunda dönen bir manyetik alan üretilir.Rotor sargılarına göre hareket ederek rotor sargılarının indüklenmiş bir elektrik potansiyeli oluşturmasına ve indüklenen bir akım ortaya çıkmasına neden olur. Bu akım dönüşle ilgilidir. Manyetik alanlar, motorun dönmesini sağlayan elektromanyetik tork üretmek için etkileşime girer. Motorun manyetik alanının hızı, n1 ile temsil edilen senkron hız olarak adlandırılır.
N1 = 60f / p (r / dak) (1)
Nerede: f üç fazlı AC güç frekansı, genellikle 50Hz.
P manyetik kutup çifti sayısı. P = 1 olduğunda, n1 = 3000r / dak; p = 2 olduğunda, n1 = 1500r / dak. Manyetik kutup çifti sayısı arttıkça p'nin hızı n1'in de o kadar yavaş olduğu görülebilir.
Rotorun gerçek hızı n, manyetik alanın senkron hızından n1 biraz daha yavaştır, bu nedenle buna asenkron motor denir. Bu fark kayma hızı s ile ifade edilir:
S = ×% 100 (2)
Güç kaynağı rotoru henüz dönmediğinde, n = 0, sonra s = 1; başladıktan sonra en uç durumda, n = n1, sonra s = 0, yani s, 0 ile 1 arasında değişir. Genel asenkron motor s = (1 6)% nominal yük altında.
Kapsamlı formül (1) ve formül (2) elde edilebilir
n = 60f (1-s) / p (3)
Denklemden (3), bitmiş motor için kutup çifti sayısının belirlendiği ve kayma hızının s çok fazla değişmediği, bu durumda motor hızının n güç frekansı f ile orantılı olduğu, dolayısıyla giriş gücü frekansının değiştirilebileceği görülmektedir. Motorun senkron hızı, asenkron motorun hız regülasyonu amacına ulaşır.
Bununla birlikte, hız regülasyonu sırasında motorun maksimum torkunu sabit tutmak için, motorun manyetik akısı sabit tutulmalı, bu nedenle stator güç kaynağı voltajı buna göre ayarlanmalıdır. Frekans dönüştürücü, frekansı (DeğişkenFrekans) ayarlarken voltajı (Değişken Voltaj) ayarlamaktır, bu nedenle kısaca VVVF (cihaz) olarak adlandırılır. Elektrik mühendisliği teorisinin analizine göre, tork manyetik akı ile orantılıdır (maksimum değer) Rotor parametre değeri sabit olduğunda tork, güç kaynağı voltajının karesiyle orantılıdır.
Frekans dönüştürücünün çalışma prensibi, ticari gücü (380V, 50Hz) bir doğrultucu aracılığıyla düzgün bir DC'ye dönüştürmek ve ardından DC gücünü değişken bir gerilime ve değişkene dönüştürmek için yarı iletken cihazlardan (GTO, GTR veya IGBT) oluşan üç fazlı bir invertör kullanmaktır. Mikroişlemci tarafından programlanan sinüs darbe genişlik modülasyonu (SPWM) yöntemine bağlı olarak alternatif akım frekansı, çıkış dalga biçimini, kademesiz hız düzenlemesi elde etmek için asenkron motoru sürmek için kullanılan bir sinüs dalgasına benzer hale getirir. Yukarıdaki iki dönüştürme, AC-DC-AC (AC-DC-AC) frekans dönüştürme moduna basitleştirilebilir.
Frekans dönüştürücü, hızı ayarlamak için güç frekansını, geniş bir hız aralığı, iyi stabilite ve pürüzsüzlük ve daha sert mekanik özelliklerle değiştirmek için kullanılır. Yani, nominal yük hızı daha az düşer. Kademesiz hız ayarına aittir. Çoğu üç fazlı sincap kafesli asenkron motorlar için uygundur.
2. Diğer hız düzenleme yöntemleri ve ilkeleri
1. Elektromanyetik hız düzenleme motorunun hız düzenleme yöntemi:
Elektromanyetik hız ayar motoru, bir kafesli motor, bir elektromanyetik kayma kavraması ve bir DC uyarma güç kaynağından oluşur. DC uyarma güç kaynağı, genellikle tek fazlı yarım dalga veya tam dalga tristör doğrultucudan oluşan düşük güce sahiptir Tristörün iletim açısının değiştirilmesi uyarma akımının boyutunu değiştirebilir.
2. Hidrolik kaplinin hız kontrol yöntemi:
Akışkan bağlantısı, genellikle bir pompa çarkı ve bir türbinden oluşan bir hidrolik transmisyon cihazıdır.Pompa çarkı, ana hareket ettiricinin tahriki altında döndüğünde, içindeki sıvı, kanatlar tarafından döndürülmek üzere itilir ve merkezkaç kuvvetinin etkisi altında pompa çarkının dış halkası boyunca hareket eder. Türbine girerken, üretim makinelerinin çalışmasını sağlamak için türbin kanatlarına aynı dönüşte itme kuvveti verilir. Hız ayarı, farklı hidroliklerle (yağlama yağı ve türbin) sağlanır.
3. Kademeli hız düzenleme yöntemi:
Kademeli hız regülasyonu, motorun kaymasını değiştirmek ve hız regülasyonu amacına ulaşmak için sarılmış motorun rotor devresine ayarlanabilir bir ek elektrik potansiyelinin seri olarak bağlanması anlamına gelir. Kayma gücünün çoğu, seri olarak bağlanan ek elektrik potansiyeli tarafından emilir ve daha sonra emilen kayma gücünü şebekeye geri döndürmek veya kullanım için enerjiyi dönüştürmek için ek cihazlar üretmek için kullanılır. Kayma gücünün absorpsiyon ve kullanım şekline göre, kademeli hız regülasyonu, motor kademeli hız regülasyonu, mekanik kademeli hız regülasyonu ve tristör kademeli hız regülasyonu olarak ayrılabilir ve tristör kademeli hız regülasyonu çoğunlukla kullanılır.
4. Sargı motorunun rotor dizisi direnci hız düzenleme yöntemi:
Doğrusal asenkron motorun rotoru, motorun kayma oranını artıran ek dirençle seri olarak bağlanır ve motor daha düşük bir hızda çalışır. Seri olarak bağlanan direnç ne kadar büyükse, motorun hızı o kadar düşük olur. Bu yöntem basit bir donanıma ve rahat bir kontrole sahiptir ancak kayma gücü ısı şeklinde dirençte tüketilir. Daha yumuşak mekanik özelliklere sahip, adım adım hız ayarlamasıdır.
5. Stator voltajı ve hız düzenleme yöntemi:
Motorun stator voltajı değiştirildiğinde farklı hızlar elde edilir. Motorun torku, voltajın karesiyle orantılı olduğundan, maksimum tork çok düşer ve hız aralığı küçüktür, bu da genel kafes motorlarının uygulanmasını zorlaştırır. Hız düzenleme aralığını genişletmek için, voltaj regülasyonu ve hız regülasyonu için bir tork motoru veya sarılı bir motorla seri olarak frekansa duyarlı bir direnç gibi voltaj regülasyonu ve hız regülasyonu için büyük bir rotor direnci değerine sahip bir kafesli motor kullanılmalıdır.
6. Kutup değiştiren logaritmik hız düzenleme yöntemi:
Hız regülasyonu elde etmek için kafes motorunun stator kutup çiftlerini değiştirmek için stator sargısının kırmızı bağlantı yöntemini değiştirin.
7. Frekans dönüştürme hızı düzenleme yöntemi:
Motor stator güç kaynağının frekansını değiştirmek için frekans dönüştürücüyü kullanın, böylece senkron hızının hız düzenleme yöntemini değiştirin.
8. Elektromanyetik hız ayarı
Yalnızca kayma motorları için kullanılır. Uyarma bobininin akımını değiştirerek kademesiz pürüzsüz hız ayarı, mekanizma basittir, ancak kontrol gücü küçüktür. Uzun süreli düşük hızda çalışmaya uygun değildir.
