WIASTY

Od czasu pojawienia się automatycznych silników indukcyjnych, działanie falownika istnieje w postaci alternatorów.Przed pojawieniem się szybkich tranzystorów, był to jeden z głównych sposobów zmiany prędkości silnika, ale ponieważ prędkość generatora zmniejszała częstotliwość wyjścia, a nie napięcie, zmiana częstotliwości była ograniczona.

Przyjrzyjmy się komponentom falownika i zobaczmy, jak one współpracują, zmieniając częstotliwość i prędkość silnika.

01 Składnik inwertera - prostownik

Ponieważ częstotliwość fali AC w trybie AC jest trudna do zmiany, pierwszym zadaniem inwertera jest przekształcenie formy fali w prąd stały.Pierwszym elementem wszystkich konwerterów częstotliwości jest urządzenie zwane prostownikiem lub konwerterem, jak przedstawiono poniżej:

Obwód wyprostowujący przekształca prąd przemienny w prąd stały i działa w sposób podobny do ładowarki akumulatora lub spawarki łukowej.Używa mostka diodowego, aby ograniczyć falę AC do przemieszczania się tylko w jednym kierunku.W rezultacie w pełni wyprostowana forma fali AC jest interpretowana przez obwód stałego prądu jako lokalna forma fali stałego prądu.Trójfazowy falownik przyjmuje trzy oddzielne fazy wejścia AC i przekształca je w pojedynczy wyjście DC.

Większość falowników trójfazowych może również akceptować jednofazowe źródło zasilania (230V lub 460V), ale ponieważ istnieją tylko dwa oddziały wejściowe,moc obrotowa (HP) musi zostać zmniejszona, ponieważ wytwarzany prąd stały zmniejsza się proporcjonalnieZ drugiej strony, prawdziwy jednofazowy falownik (jednopasowy falownik, który steruje jednofazowym silnikiem) wykorzystuje jednofazowe wejście i wytwarza wyjście prądu stałego proporcjonalne do wejścia.

W przypadku pracy o zmiennej prędkości silniki trójfazowe są częściej stosowane niż jednofazowe części licznikowe z dwóch powodów.z drugiej strony, zazwyczaj wymagają interwencji zewnętrznej, aby zacząć obracanie.

02 Składniki inwerterów - prąd stały

Drugi składnik prądu stałego (zaprezentowany na rysunku prądem stałym) nie jest widoczny we wszystkich przetwornikach, ponieważ nie wpływa bezpośrednio na operację konwersji częstotliwości.jest zawsze obecny w wysokiej jakości napędów ogólnego przeznaczeniaAutobus prądu stałego wykorzystuje kondensatory i induktory do filtrowania napięcia "wrotkowego" AC w przekształconym prądzie stałym, a następnie w sekcji falowniczej.Zawiera również filtr, który blokuje zniekształcenia harmonijne i może być podany z powrotem do zasilania falownikaDo zakończenia tego procesu potrzebne są starsze falowniki i oddzielne filtry linii.

03 Składniki inwerterów - Inwertery

Po prawej stronie ilustracji znajdują się wnętrzności falownika (pokazane w falowniku).Inwerter wykorzystuje trzy zestawy szybkich tranzystorów przełącznikowych (pokazanych w IGBT) do tworzenia "impulsu" stałego prądu, który symuluje wszystkie trzy fazy fali sinusów ACPojęcie inwerter oznacza "inwersję" i jest po prostu ruchem w górę i w dół powstałej formy fali.Nowoczesne falowniki wykorzystują technikę zwaną "modulacją szerokości impulsu" (PWM) do regulacji napięcia i częstotliwości.

Następnie mówimy o IGBT, co oznacza "izolowany tranzystor dwubiegunowy", który jest elementem przełącznika (lub impulsu) falownika.W naszym świecie elektronicznym tranzystory (zamiast rur próżniowych) pełnią dwie funkcjeMoże działać jak wzmacniacz i zwiększać sygnał, lub może działać jak przełącznik po prostu włączając i wyłączając sygnał.IGBT to nowoczesna wersja, która oferuje wyższe prędkości przełączania (3000-16000 Hz) i zmniejszone wytwarzanie ciepła. Wyższa prędkość przełączania może poprawić dokładność symulacji fal zmiennego prądu i zmniejszyć hałas silnika.więc konwerter częstotliwości ma mniejszy odcisk.

04 Inwerter PWM

Na rysunku poniżej przedstawiono formę fali wytwarzaną przez falownik z przetwornikiem PWM w porównaniu z prawdziwą falą sinusową AC.Wyjście z falownika składa się z serii prostokątnych impulsów o stałej wysokości i regulowanej szerokościW tym konkretnym przypadku istnieją trzy zestawy impulsów - szeroki zestaw w środku i wąski zestaw na początku i końcu pozytywnej i negatywnej części cyklu AC.

Suma obszarów impulsów jest równa efektywnemu napięciu rzeczywistej fali AC.Gdybyś wyciął impulsy powyżej (lub poniżej) rzeczywistej fali AC i wypełnił puste miejsce poniżej krzywej z nimiW ten sposób inwerter może kontrolować napięcie silnika.

Suma szerokości impulsu i pustych szerokości pomiędzy nimi określa częstotliwość fali widzianej przez silnik (stąd PWM lub modulacja szerokości impulsu).nie ma żadnych luk), częstotliwość będzie nadal prawidłowa, ale napięcie będzie znacznie większe niż prawdziwa fala sinusów AC. W zależności od pożądanego napięcia i częstotliwości,Konwerter częstotliwości zmieni wysokość i szerokość impulsu i szerokość pustej przestrzeni między nimi.

Niektórzy ludzie mogą się zastanawiać, jak ten "fałszywy" prąd prądowy (w rzeczywistości prąd prądowy) uruchamia silnik indukcyjny prądu prądowego.Czy potrzebujesz prądu przemiennego do "czucia" prądu w wirniku silnika i jego odpowiedniego pola magnetycznego/Wówczas prąd przenośny naturalnie spowoduje indukcję, ponieważ ciągle zmienia kierunek, z drugiej strony prąd stały nie będzie działał normalnie po uruchomieniu obwodu.

Jednakże, jeśli prąd stały jest włączany i wyłączony, prąd stały może indukować prąd.Celem tych punktów jest "impulsowanie" z baterii do cewki (transformatora)To wywołuje ładunek elektryczny w cewce, który następnie zwiększa napięcie do poziomu, który umożliwia zapalenie świecy.Szerokie impulsy prądu stałego na rysunku powyżej są w rzeczywistości złożone z setek pojedynczych impulsów, a ten ruch włączania i wyłączania wyjścia falownika pozwala na jego wystąpienie poprzez indukcję prądu stałego.

05 Napięcie rzeczywiste

Jednym z czynników, które sprawiają, że prądy prądowe są skomplikowane jest to, że stale zmieniają napięcie, z zera do maksymalnego dodatniego napięcia, potem z powrotem do zera, a następnie do maksymalnego ujemnego napięcia,i znowu do zera.. Jak określić rzeczywiste napięcie stosowane do obwodu? Na rysunku poniżej jest fala sinus 60Hz, 120V. Należy jednak zauważyć, że jej napięcie szczytowe wynosi 170V. Jeśli jej rzeczywiste napięcie wynosi 170V,Jak możemy nazwać to falą 120V?

W jednym cyklu zaczyna się od 0 V, wzrasta do 170 V, a następnie spada do 0 ponownie.Powierzchnia oryginalnego zielonego prostokąta z górną granicą w 120V jest równa sumie powierzchni pozytywnych i ujemnych części krzywejWięc 120 V to średnia?

Gdybyśmy obliczyli średnią wszystkich wartości napięcia w każdym punkcie cyklu, wynik byłby około 108 V, więc nie może to być odpowiedź.To ma związek z tym, co nazywamy "efektywnym napięciem". "

Gdyby zmierzyć ciepło generowane przez prąd prądu stałego przepływający przez rezystor, okazałoby się, że jest ono większe niż ciepło generowane przez równoważny prąd prądu przemiennego.Wynika to z faktu, że zmiana biegów nie utrzymuje stałej wartości przez cały cyklJeśli przeprowadzone w laboratorium, w kontrolowanych warunkach, stwierdzono, że określony prąd stały wytwarza wzrost ciepła o 100 stopni, jego odpowiednik AC wytworzy 70.7 stopni wzrostu lub 70Więc efektywna wartość AC to 70,7% DC.Można również zobaczyć, że wartość rzeczywista napięcia prądu przemiennego jest równa pierwiastkowi kwadratowemu sumy napięć kwadratowych pierwszej połowy krzywej.

Jeżeli napięcie szczytowe wynosi 1 i należy zmierzyć poszczególne napięcia od 0 stopni do 180 stopni, napięcie skuteczne będzie napięciem szczytowym wynoszącym 0-707,0.707 razy napięcie szczytowe 170 na rysunku jest równe 120V. To napięcie efektywne jest również znane jako średni kwadrat korzenia lub napięcie RMS. Dlatego napięcie szczytowe jest zawsze 1,414 napięcia efektywnego.Prąd przemienny 230V ma napięcie szczytowe 325V, podczas gdy 460 ma napięcie szczytowe 650V.

Oprócz zmian częstotliwości, nawet jeśli napięcie jest niezależne od prędkości pracy silnika AC, falownik musi również zmieniać napięcie.

Na diagramie przedstawiono dwie fale sinusów 460V AC. Czerwony jest krzywą 60hz, niebieski 50hz. Oba mają napięcie szczytowe 650V, jednak 50hz jest znacznie szersze.Można łatwo zobaczyć, że obszar w pierwszej połowie krzywej 50 Hz (0-10 ms) jest większy niż pierwsza połowa krzywej 60 Hz (0-8Ponadto, ponieważ powierzchnia pod krzywą jest proporcjonalna do napięcia skutecznego, napięcie skuteczne jest wyższe.wzrost napięcia efektywnego staje się bardziej dramatyczny.

Jeśli silniki 460 V będą mogły pracować przy tych wyższych napięciach, ich żywotność może zostać znacznie skrócona.Inwerter musi stale zmieniać napięcie "szczytowe" w stosunku do częstotliwości w celu utrzymania stałego napięcia efektywnegoIm niższa częstotliwość pracy, tym niższe napięcie szczytowe i odwrotnie.

Teraz powinieneś dobrze zrozumieć, jak działa falownik i jak kontrolować prędkość silnika.Większość napędów umożliwia użytkownikowi ręczne ustawianie prędkości silnika za pomocą przełącznika wielopozycyjnego lub klawiatury, lub zautomatyzować proces za pomocą czujników (ciśnienie, przepływ, temperatura, poziom itp.).