전기 모터용 주파수 변환기

주파수 변환기 사용의 기술적 측면

오늘날 유도 전동기는 대부분의 전기 드라이브에서 주요 장치가 되었습니다. 제어를 위해 주파수 변환기(PWM 조절 기능이 있는 인버터)가 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이러한 제어는 많은 이점을 제공하지만 특정 기술 솔루션을 선택할 때 몇 가지 문제를 야기하기도 합니다. 더 자세히 이해하려고 노력합시다.

주파수 변환기 장치

광범위한 고전압 트랜지스터 IGBT 모듈의 개발 및 생산으로 디지털 신호로 직접 제어되는 다상 전원 스위치를 구현할 수 있게 되었습니다. 프로그래밍 가능한 컴퓨팅 시설을 통해 신호를 제공하는 스위치 입력에서 숫자 시퀀스를 생성할 수 있습니다. 비동기 전기 모터의 주파수 제어… 대용량 컴퓨팅 리소스를 갖춘 단일 칩 마이크로 컨트롤러의 개발 및 대량 생산으로 인해 디지털 컨트롤러가 있는 서보 드라이브로의 전환이 가능해졌습니다.

전력 주파수 변환기는 일반적으로 강력한 다이오드 또는 전력 트랜지스터를 기반으로 한 정류기와 다이오드로 분로된 IGBT 트랜지스터를 기반으로 하는 인버터(제어 스위치)를 포함하는 방식에 따라 구현됩니다(그림 1).

쌀. 1. 주파수 변환기 회로

입력단은 공급된 정현파 그리드 전압을 정류하며, 유도 용량성 필터로 평활화한 후 제어 인버터의 전원 역할을 하며 다음과 같은 신호를 생성합니다. 펄스 변조, 전기 모터의 필요한 작동 모드를 제공하는 매개 변수를 사용하여 고정자 권선에 정현파 전류를 생성합니다.

전력 변환기의 디지털 제어는 현재 작업에 해당하는 마이크로프로세서 하드웨어 및 소프트웨어를 사용하여 수행됩니다. 컴퓨팅 장치는 실시간으로 52개 모듈에 대한 제어 신호를 생성하고 드라이브 작동을 제어하는 ​​측정 시스템의 신호를 처리합니다.

전원 공급 장치와 제어 컴퓨터는 구조적으로 설계된 산업용 제품인 주파수 변환기에 결합됩니다.

산업용 장비에 사용되는 두 가지 주요 유형의 주파수 변환기가 있습니다.

• 특정 유형의 장비를 위한 독점 변환기.

• 범용 주파수 변환기는 사용자 정의 모드에서 AM 작동의 다기능 제어를 위해 설계되었습니다.

주파수 변환기의 작동 모드 설정 및 관리는 입력된 정보를 표시하는 화면이 있는 제어 패널을 사용하여 수행할 수 있습니다.간단한 스칼라 주파수 제어를 위해 컨트롤러의 공장 설정 및 내장 PID 컨트롤러에서 사용할 수 있는 간단한 논리 기능 세트를 사용할 수 있습니다.

피드백 센서 신호를 사용하여 보다 복잡한 제어 모드를 구현하려면 연결된 외부 컴퓨터를 사용하여 프로그래밍할 ACS 구조 및 알고리즘을 개발해야 합니다.

대부분의 제조업체는 입력 및 출력 전기적 특성, 전력, 설계 및 기타 매개변수가 다른 다양한 주파수 변환기를 생산합니다. 마그네틱 스타터, 변압기, 초크와 같은 추가 외부 요소를 사용하여 외부 장비(주 전원, 모터)에 연결할 수 있습니다.

제어 신호의 종류

서로 다른 유형의 신호를 구별하고 각각에 대해 별도의 케이블을 사용해야 합니다. 다른 유형의 신호는 서로 영향을 줄 수 있습니다. 실제로 이러한 분리는 일반적입니다. 압력 센서 주파수 변환기에 직접 연결할 수 있습니다.

무화과에서. 그림 2는 다양한 회로 및 제어 신호가 있을 때 주파수 변환기를 연결하는 권장 방법을 보여줍니다.

쌀. 2. 주파수 변환기의 전원 회로와 제어 회로 연결 예

다음 유형의 신호를 구분할 수 있습니다.

• 아날로그 - 값이 천천히 또는 드물게 변경되는 전압 또는 전류 신호(0 ~ 10V, 0/4 ~ 20mA), 일반적으로 제어 또는 측정 신호입니다.

• 이산 전압 또는 전류 신호(0 … 10 V, 0/4 … 20 mA)는 거의 변하지 않는 두 값(높음 또는 낮음)만 취할 수 있습니다.

• 디지털(데이터) - 고주파로 빠르게 변하는 전압 신호(0 ~ 5V, 0 ~ 10V), 일반적으로 RS232, RS485 등의 포트에서 나오는 신호입니다.

• 릴레이 - 릴레이 접점(0 ~ 220V AC)은 연결된 부하(외부 릴레이, 램프, 밸브, 브레이크 등)에 따라 유도 전류를 포함할 수 있습니다.

주파수 변환기 전원 선택

주파수 변환기의 전력을 선택할 때 전기 모터의 전력뿐만 아니라 변환기와 모터의 공칭 전류 및 전압도 고려해야 합니다. 사실 주파수 변환기의 지정된 출력은 표준 애플리케이션에서 표준 4극 비동기 모터를 사용한 작동만을 의미합니다.

실제 장치에는 예를 들어 시작하는 동안 장치의 현재 부하를 증가시킬 수 있는 많은 측면이 있습니다. 원칙적으로 주파수 변환기를 사용하면 소프트 스타트로 인한 전류 및 기계적 부하를 줄일 수 있습니다. 예를 들어 시동 전류는 정격 전류의 600%에서 100-150%로 감소합니다.

감속 주행

주파수 변환기는 모터가 저속에서 작동할 때 쉽게 10:1 속도 조절을 제공하지만 자체 팬의 전력이 충분하지 않을 수 있음을 기억해야 합니다. 엔진 온도를 모니터링하고 강제 환기를 제공하십시오.

전자기 호환성

주파수 변환기는 고주파수 고조파의 강력한 원인이므로 최소 길이의 차폐 케이블을 사용하여 모터를 연결해야 합니다. 이러한 케이블은 다른 케이블과 최소 100mm의 거리를 두고 배치해야 합니다.이것은 교차 조사를 최소화합니다. 케이블을 교차해야 하는 경우 교차는 90도 각도로 이루어집니다.

비상 발전기로 구동됩니다.

주파수 변환기가 제공하는 소프트 스타트를 통해 발전기에 필요한 전력을 줄일 수 있습니다. 이러한 시작으로 전류가 4-6 배 감소하므로 발전기의 전력을 비슷한 횟수만큼 줄일 수 있습니다. 그러나 주파수 변환기의 릴레이 출력에 의해 제어되는 접촉기는 여전히 발전기와 인버터 사이에 설치해야 합니다. 이는 위험한 과전압으로부터 주파수 변환기를 보호합니다.

단상 네트워크에서 3상 변환기 공급

3상 주파수 변환기는 단상 네트워크에서 전원을 공급받을 수 있지만 출력 전류는 정격 전류의 50%를 초과해서는 안 됩니다.

에너지 및 비용 절약

저축에는 여러 가지 이유가 있습니다. 첫째, 성장 때문입니다. 코사인 파이 0.98의 값, 즉 최대 전력은 유용한 작업을 수행하는 데 사용되고 최소 전력은 낭비됩니다. 둘째, 모든 엔진 작동 모드에서 이것에 가까운 계수가 얻어진다.

주파수 변환기가 없으면 낮은 부하의 비동기 모터는 0.3-0.4의 코사인 파이를 갖습니다. 셋째, 추가 기계적 조정(댐퍼, 스로틀, 밸브, 브레이크 등)이 필요하지 않으며 모든 것이 전자적으로 수행됩니다. 이러한 제어 장치를 사용하면 최대 50%까지 절감할 수 있습니다.

여러 장치 동기화

주파수 변환기를 제어하기 위한 추가 입력으로 인해 컨베이어 프로세스를 동기화하거나 다른 값에 따라 일부 값의 변경 비율을 설정할 수 있습니다.예를 들어 기계의 스핀들 속도를 커터의 이송 속도에 따라 결정합니다. 커터 부하가 증가하면 이송이 감소하고 그 반대도 마찬가지이므로 공정이 최적화됩니다.

더 높은 고조파에 대한 네트워크 보호

추가 보호를 위해 짧은 차폐 케이블 외에도 라인 초크 및 바이패스 커패시터가 사용됩니다. 조절판또한 전원을 켰을 때 돌입 전류를 제한합니다.

올바른 보호 등급 선택

주파수 변환기의 원활한 작동을 위해서는 안정적인 열 방출이 필수적입니다. 예를 들어 IP 54 이상과 같이 높은 보호 등급을 사용하는 경우 이러한 열 발산을 달성하기 어렵거나 비용이 많이 듭니다. 따라서 보호 수준이 높은 별도의 캐비닛을 사용하여 하위 등급의 모듈을 설치할 수 있으며 일반 환기 및 냉각을 수행할 수 있습니다.

하나의 주파수 변환기에 전기 모터의 병렬 연결

비용을 줄이기 위해 하나의 주파수 변환기를 사용하여 여러 전기 모터를 제어할 수 있습니다. 전력은 모든 전기 모터의 총 전력의 10-15%의 여유를 두고 선택해야 합니다. 이때 모터 케이블의 길이를 최소화할 필요가 있으며 모터 초크를 설치하는 것이 매우 바람직합니다.

대부분의 주파수 변환기는 주파수 변환기가 작동하는 동안 모터를 끄거나 컨택터를 통해 연결할 수 없습니다. 이는 장치의 중지 명령을 통해서만 수행됩니다.

제어 기능 설정

역률, 효율, 과부하 용량, 규제 평활성, 내구성과 같은 전기 드라이브의 최대 성능을 달성하려면 작동 주파수의 변화와 주파수의 출력 전압 사이의 비율을 올바르게 선택해야 합니다. 변환기.

전압 변경 기능은 부하의 토크 특성에 따라 다릅니다. 일정한 토크에서 모터 고정자 전압은 주파수에 비례하여 제어되어야 합니다(스칼라 제어 U/F = const). 예를 들어 팬의 경우 다른 비율은 U/F * F = const입니다. 주파수를 2배 증가시키면 전압은 4배 증가해야 합니다(벡터 제어). 더 복잡한 제어 기능을 가진 장치가 있습니다.

주파수 변환기와 함께 가변 속도 드라이브를 사용할 때의 이점

효율성을 높이고 에너지를 절약하는 것 외에도 이러한 전기 드라이브를 사용하면 새로운 운전 품질을 얻을 수 있습니다. 이는 브레이크, 쇼크 업소버, 스로틀, 밸브, 제어 밸브 등과 같이 손실을 발생시키고 시스템의 신뢰성을 감소시키는 추가 기계 장치의 거부에 반영됩니다. 예를 들어 제동은 모터의 고정자에서 전자기장을 역전시켜 수행할 수 있습니다. 주파수와 전압 사이의 기능적 관계만 변경함으로써 기계적인 부분을 변경하지 않고 다른 드라이브를 얻을 수 있습니다.

문서 읽기

주파수 변환기는 서로 유사하고 하나를 마스터했지만 다른 하나는 다루기가 쉽지만 설명서를 주의 깊게 읽어야 합니다. 일부 제조업체는 제품 사용에 제한을 두며 이를 위반할 경우 제품 보증에서 제외합니다.

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