内页图
noticias
Casa noticias Los conceptos básicos de las unidades de frecuencia variables.

Los conceptos básicos de las unidades de frecuencia variables.

  • March 13, 2015
Cuando Tesla introdujo por primera vez la 3 fases Corriente alterna (AC) Motor de inducción en 1888, él sabía que su La invención fue más eficiente y confiable que Edison's corriente directa (DC) Motor. Sin embargo, el control de velocidad del motor de CA requiere variar el flujo magnético o cambiar el número de polos en el motor Incluso décadas después de que el motor de inducción adquirió un uso generalizado, cambiando la frecuencia para el control de velocidad se mantuvo una tarea extremadamente difícil y la construcción física del motor impidió que los fabricantes creen motores con más Dos velocidades.

Como resultado, los motores de DC fueron necesarios donde Se requiere control preciso de la velocidad y la potencia significativa. En contraste con los requisitos de control de velocidad del motor de CA, se logró el control de velocidad del motor DC insertando un RHEOTTAT en la potencia baja Circuito de campo DC, que fue factible con la tecnología disponible. Estos Los controles de motor simples variaron la velocidad y el par, y fueron la forma más económica de hacerlo por una serie de décadas.

En la década de 1980, la tecnología AC Motor Drive se hizo lo suficientemente confiable y económica para competir con el control de DC tradicional Control. Estos Frecuencia variable Drives (VFD) Controle con precisión la velocidad de la inducción estándar de CA o síncrono Motores. Con VFD, el control de velocidad con un torque completo se logra a partir de 0 rpm a través de la velocidad máxima nominal y, si es necesario, por encima de la velocidad nominal en el par. VFD manipular la frecuencia de su Salida mediante la rectificación de una corriente de CA entrante en DC, y luego usando voltaje Ancho de pulso Modulación para recrear una salida de corriente de CA y salida de voltaje Forma de onda. Sin embargo, este proceso de conversión de frecuencia causa 2% a 3% pérdida de calor en el VFD VFD - Energía calórica que debe disiparse. El proceso también produce la sobretensión Picos y corriente armónica Distorsiones.

Frecuencia variable tipos

Hay tres tipos comunes de VFD. inversión fuente actual (CSI) Se ha utilizado con éxito en el procesamiento de la señal y la potencia industrial aplicaciones. CSI VFD son el único tipo que tiene regenerativo Potencia Capacidad. En otras palabras, ellos Puede absorber el flujo de energía hacia atrás desde el motor hasta la alimentación Suministro. CSI VFD Dé una forma de onda de corriente muy limpia, pero requieren inductores grandes y costosos en su Construcción y Causa Cogging (pulsante Movimiento Durante Rotación) por debajo de 6 Hz.

Inversión de fuente de voltaje (VSI) Los accionamientos tienen un factor de poder deficiente, pueden causar una dentadura de motor por debajo de 6 Hz, y son no regenerativos. En consecuencia, CSI y vsi Las unidades no han sido ampliamente usadas.

Ancho de pulso modulación (pwm) VFD son los más utilizados en la industria porque de excelente factor de potencia de entrada debido a la tensión de bus DC fija, sin dentadura de motor, eficiencias más altas y más bajo costo. a pwm VFD Utiliza una serie de pulsos de voltaje de diferentes longitudes para simular una onda sinusoidal (Fig. 1 en la página 8). Idealmente, los pulsos están cronometrados de modo que el tiempo promedio integral de la unidad produce un sinusoide perfecto. El método actual de elección para producir esta forma de onda ejecuta una onda de triángulo y una onda sinusoidal a través de un comparador, y sale un pulso de voltaje. Siempre que el sine ola El valor es mayor que el triángulo ola. El componente eléctrico actual de la opción para generar el pulso de voltaje es el transistor bipolar de la puerta aislada (IGBT), aunque controlado por silicona rectificadores (SCRS) Puede trabajar como bien. en un futuro cercano, mejorado por inyección Transistores de puerta (IEGTS) Se utilizará para realizar esta tarea. Mucho más a largo plazo, Memristors Probablemente se convierta en el componente de elección para esta tarea.

Memristors Son el cuarto elemento de circuito pasivo, vinculando la carga eléctrica y el flujo magnético. Memristors han sido hipótesis para existir para más 30 años, pero no fueron fabricados hasta abril 2008 por Hewlett Packard Labs. Hewlett Packard espera utilizar estos dispositivos como transistor pasivo, reduciendo su Generación de calor en comparación con otros tipos de memoria. Independientemente del componente utilizado para formar la onda sinusoidal, la acción de conmutación causa problemas.

Calor, pérdidas de poder y armónicos.

El primer problema A VFD El fabricante debe abordar es Calor. Aunque VFD Son dispositivos altamente eficientes, los fabricantes no pueden producir un conjunto ideal de componentes. El calor perdido en la unidad se rige por la siguiente ecuación:

Hloss = PT (1-η)

Donde Hloss es el poder perdido (W), PT es el poder a través de la unidad (W), y η Es la eficiencia de la unidad. Generalmente, VFD Tener una calificación de eficiencia entre el 95% y 98%. Este significa que la cantidad de aire que debe moverse a través de la unidad se rige por la ecuación

m = Hloss ÷ (cpδt) = PT (1-η) ÷ (CPΔT)

Donde m es el caudal de masas (kg / s), CP es el calor de aire específico [kj ÷ (kg × k)], y Δt es la diferencia de temperatura entre el aire entrante y el aire saliente (k). Este El calor puede causar que los costos de refrigeración significativos se agreguen al diseño, especialmente si la unidad no puede colocarse en una ubicación no clasificada (área libre de gases inflamables o partículas). Si La unidad debe colocarse en una ubicación clasificada, luego el flujo de aire que va a la unidad necesitará ser purgado y a presión.

La calefacción es solo uno de los problemas con VFD. El otro problema importante se encuentra con el sistema armónicos. una foto de la pwm y los armónicos ellos Se muestra la causa en Fig. 2. Las irregularidades en la onda sinusoidal se llaman armónicos. En un mundo ideal del circuito de poder, estos armónicos debería no existe. Ellos No haga nada más que causa Problemas. Afortunadamente, hay una serie de formas de mitigar armónicos.

Uno de los métodos más simples para tratar con armónicos es colocar un filtro de onda sinusoidal a ambos lados del VFD. en el lado de la línea, estos normalmente se llaman reactores de línea y tienen valores de reactancia en cualquier lugar entre 1.5% y 5.0% Impedancia. La mayor impedancia no solo detiene más armónicos, sino que también limita el poder que va a la VFD.


Otra táctica que se puede usar en la línea de la línea del VFD es colocar condensadores en un autobús común Porque La impedancia de un condensador es inversamente proporcional a la frecuencia de una señal, los armónicos ven un corto a través del condensador y viajan a través del condensador al suelo, con suerte ignorando las otras cargas en el autobús VFD También puede usar un extremo delantero activo para limitar los armónicos que vea la línea. Un extremo delantero activo tiene otro IGBT Cambiando a un voltaje inverso como la IGBT principal, pero se coloca a través de un filtro de paso alto para que la señal de energía fundamental se vuelva a escala. La suma de las dos señales armónicas idealmente, debería ser cero. Si un activo Front-end La unidad no es adecuada para alguna razón, pasiva Front-end VFD podría ser procurado. pasivo Front-end VFD Use múltiples Shiffing de fase Transformadores y puentes de diodo para mitigar armónicos.

Cuanto más pulsos pasivos Front-end VFD Tiene, menos problemas con los armónicos Existen. La compensación es que los voltajes de línea deben estar bien equilibrados, y con cada transformador de cambio de fase adicional, hay un mayor costo y una pérdida en la eficiencia. En casos extremos, podría ser un transformador de aislamiento procurado. Aunque Esta es una de las formas más efectivas de evitar que los armónicos se propaguen, es También uno de los más costosos.

Si Los armónicos no están suficientemente mitigados en el lado de la línea del VFD, la interferencia y el sobrecalentamiento podrían convertirse en temas sobrecalentamiento podría Cualquiera de los tamaños de bus para ser derribados o aumentar el enfriamiento Costos. CrostTalk se define como la señal de un circuito que interfiere con otro circuito. En términos generales, es un problema más grande que sobrecalentamiento. Un ejemplo de esto es una radio un poco fuera de Sintonice. Aunque Es posible escuchar la música a través de la estática, la estática es Molesto. Crosstalk es una cosa molesta en telecomunicaciones Circuitos. En los circuitos de alimentación, CrostTalk causará sobrecalentamiento y relé de frecuencia Viajes.

Así como los armónicos dejados sin marcar en el lado de la línea pueden causar problemas, ellos Puede crear problemas en el lado de la carga como bien. Este es porque de la naturaleza de las olas. Para Ejemplo, una pequeña fuerza ejercida en a Slinky En cada extremo causará una gran amplitud sine ola. Las ondas electromagnéticas actúan de la misma manera, lo que significa que una pequeña cantidad de reactancia puede causar un gran voltaje espigas. Porque Esta reactancia es de naturaleza inductiva, la mayoría de los filtros de salida son condensadores conectados en un Delta Configuración. Idealmente, esto debería Haz que la parte de reactancia de la impedancia vaya a cero. Si La impedancia se combina correctamente, entonces esto no ocurre.

Una nota de PRECAUCIÓN: condensadores conectados en el lado de carga del VFD VFD Puede crear una gran cantidad de problemas, hasta e incluyendo destruir una unidad. Por lo tanto, es sabio para verificar con el fabricante de la unidad antes de instalar un filtro de onda sinusoidal en el lado de carga del VFD. En raras ocasiones, se puede usar un filtro activo. Aunque estos tienden a trabajar bien, ellos son bastante caros y generalmente tienen que ser personalizados diseñado.

VFD beneficios
A pesar de que VFD Generar una gran cantidad de armónicos y calor, ellos sería No ser tan ampliamente utilizado y popular como ellos son hoy si ellos No tenía beneficios económicos significativos.

Eléctricamente, VFD Ejecutar a un alto poder Factor. Cualquier clase de motores de inducción generalmente tiene un factor de potencia bajo a la mitad y la carga de tres cuartos (0.75 a 0.85). Este En realidad disminuye la vida del motor, porque El incremento innecesario de la corriente sobrecaliente del bobinado Aislamiento. VFD Eliminar este problema ejecutando la carga a una frecuencia debajo del Fundamental.

La razón más obvia para procurar a VFD es velocidad control. Este Generalmente se realiza para el proceso, la operación y los beneficios económicos. Un beneficio económico proviene de la reducción del mantenimiento cuando utilizando un VFD, especialmente no tener que lidiar con los cepillos de carbono del motor DC o mecánico Control de velocidad Caja de engranajes (Transmisiones). Los beneficios económicos más obvios de VFDs Ocurren con los fanáticos y las bombas. El poder que consume una bomba o ventilador es directamente proporcional al cubo de la velocidad. Este significa si un operador puede ejecutar un ventilador en 80% De velocidad completa, teóricamente se usa 51% de carga completa POWER.

VFD También optimiza el arranque del motor Características. VFD Trae motores a toda velocidad rápidamente y dibujando solo 100% a 150% de amplificadores de carga completa (FLAS). Este Posibilidad de empezar en la normalidad FLA es muy importante si la fuente de alimentación no puede soportar normalmente seis veces FLA A través de la línea Empezando el sorteo, o incluso el 350% Fla Inicio suave Dispositivo actual. VFD Haga esto manejando el flujo magnético de una inducción Motor. El flujo magnético es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la frecuencia. Al mantener la constante de flujo, la corriente de arranque no excede el Fla Fla La calificación del motor y el torque completo se mantienen. Este es una mejora significativa en un inicio suave, que tiene problemas de caída de voltaje significativos y no puede Comenzar bajo completo carga.

otro aspecto potencialmente útil de VFD se demuestra en Fig. 3, (Haga clic en Aquí para ver Fig. 3) que muestra la salida de un par constante VFD. Observe las dos regiones, un torque constante y constante caballos de fuerza. La región de par constante es bastante auto explicativo el VFD Está regulando el flujo para que la corriente sea constante. Una vez el VFD Supera la frecuencia del sistema nominal, el voltaje no puede aumento debido a las restricciones físicas del sistema Porque El voltaje es estático - y la frecuencia está aumentando - El flujo es forzado a la disminución. Cuando Esto ocurre, la corriente y el par se ven obligados a disminuir a medida que bien. Este se llama campo debilitando. Aunque No necesariamente algo bueno, puede ser útil si hay una necesidad de alimentar una carga parcial de torque sobre la velocidad calificada Además de esta capacidad, VFD También puede tomar cualquier forma de potencia de entrada, ya sea es monofásico AC, 3-fases AC, OR DC. VFD La alimentación de una fuente de CC aún alimenta una carga de CA sin un rectificador interno.

VFD También tienen algunas aplicaciones en el poder Grid. Un ejemplo clásico de esto es un generador de inducción doblemente alimentado, en el que el VFD Puede forzar una frecuencia de frecuencia y voltaje fija de una velocidad variable (Frecuencia) Entrada. Este Se ve comúnmente en turbinas eólicas y otros pequeños proyectos de generación hidroeléctrica que se conectarán a la rejilla de poder. Otras fuentes de energía renovables, como las células fotovoltaicas, pueden usar VFD Actuar como inversor antes de conectarse a la red eléctrica, aunque Inversores con Buck-Boost La tecnología es más común. Si bien hay muchos usos potenciales para VFD En la cuadrícula de poder comercial, ellos están más allá del alcance de este artículo.

En resumen, siempre que Una carga tiene un torque variable o una velocidad variable, A VFD debería ser considerado. A VFD podría considerarse si un motor grande tiene un problema con la caída de voltaje, el par o la corriente de arranque durante Inicio. Aunque vfds Indudablemente resuelve su Cantidad justa de problemas y proporciona ahorros sustanciales de energía, el calor ellos generar debe ser disipado - y los armónicos ellos El producto debe ser mitigado.

Derechos de autor © 2022 Shenzhen V&T Technologies Co.,Ltd.. Reservados todos los derechos. Poder por

Red IPv6 admitida

cima

dejar un mensaje

dejar un mensaje

    Si Usted está interesado en nuestros productos y desea saber más detalles, deje un mensaje aquí, le responderemos tan pronto como nosotros .. puedamos.

  • #
  • #
  • #