תַקצִיר.
מאמר זה עוסק במאפיינים של מנוע אינוורטר, עקרון היישום והבקרה של מנוע מהפך, מאפייני העיצוב מודגשים, כמו כן, היישום של מנוע מהפך עם כונן תדר משתנה ומנוע משותף מושווה.
מילות מפתח
טכנולוגיית בקרת מהירות AC; מהפך; מהירות משתנה ללא מדרגות; רמת בידוד; בקרת וקטור; בקרת מומנט ישירה, מנוע חשמלי, מנוע VFD, יצרן
מבוא
עם ההתפתחות המהירה של אלקטרוניקת הספק והתקני מוליכים למחצה חדשים, טכנולוגיית בקרת מהירות AC שופרה ושופרה ללא הרף, והממירים נמצאים בשימוש נרחב במנועי AC בשל צורת הגל הטובה של הפלט שלהם ויחס הביצועים-מחיר המצוינים שלהם.
לדוגמא: מפעלי פלדה לגלגול מנועים גדולים ומנועי רולר בינוניים וקטנים, מסילות ברזל ומעבר רכבות עירוניות עם מנועי מתיחה, מנועי מעליות, מנועי הרמה לציוד הרמת מכולות, משאבות ומאווררים עם מנועים, מדחסים, מכשירי חשמל ביתיים עם מנועים וכו'. השתמשו במנועי AC עם מהירות משתנה עם כונני תדר משתנה, והשיגו תוצאות טובות.
לשימוש במנוע מהירות AC בתדר משתנה מאשר במנוע מהירות DC יש יתרונות משמעותיים.
(1) פשוט וקל להתאים את המהירות, חיסכון באנרגיה.
(2) מבנה מנוע אינדוקציה AC פשוט, גודל קטן, אינרציה קטנה, עלות נמוכה, תחזוקה קלה, עמיד.
3) זה יכול להרחיב את הקיבולת, לממש מהירות גבוהה ופעולה במתח גבוה.
4） זה יכול לממש התחלה רכה ובלימה מהירה.
5) ללא ניצוצות, חסין פיצוץ ויכולת הסתגלות סביבתית חזקה.
בשנים האחרונות, מכשיר שידור בקרת מהירות המרת תדר ל-13% עד 16% קצב צמיחה שנתי, והחליף בהדרגה את רוב המגמה של מכשיר שידור בקרת מהירות DC.
מכיוון שלמנוע האסינכרוני הרגיל שעובד עם אספקת חשמל בתדר ומתח קבועים יש מגבלות גדולות כשהוא מיושם על מערכת בקרת המהירות בתדר משתנה, מסיבה זו, המנוע החשמלי AC בתדר משתנה מיוחד שתוכנן בהתאם לשימוש באירוע ודרישות השימוש. מפותח.
ישנם בעיקר מנועי אינוורטר לרעש נמוך ורטט נמוך, מנועי אינוורטר עם מאפייני מומנט משופרים במהירות נמוכה, מנועי אינוורטר מהירים, מנועים עם גנרטורים למדידת מהירות ומנועי אינוורטר מבוקרים וקטורים.
התכונות העיקריות ועקרון הבקרה של מנוע המרת תדר
למנוע מיוחד להמרת תדר יש את המאפיינים הבאים.
(1) עיצוב עליית טמפרטורה ברמת B, ייצור בידוד ברמת F.
אימוץ חומר בידוד פולימרי ותהליך ייצור טבילת צבע בלחץ ואקום ומבנה בידוד מיוחד, התנגדות מתח הבידוד החשמלית והחוזק המכני משתפרים מאוד, המסוגלים לפעול במהירות גבוהה של המנוע ולהתנגד להשפעת הזרם בתדר הגבוה של המהפך נזקי מתח לבידוד.
(2) איכות איזון גבוהה, רמת רטט R (רמת הפחתת רטט) דיוק עיבוד חלקים מכניים
השימוש במיסבים מיוחדים ברמת דיוק גבוהה, יכול להיות פעולה במהירות גבוהה במהירות המנוע.
(3) מערכת אוורור מאולץ ופיזור חום, הכל באמצעות מאווררים צירים מיובאים שקטים במיוחד, חיים גבוהים, רוח חזקה.
כדי להגן על המנוע בכל מהירות, לקבל פיזור חום יעיל, יכול להשיג פעולה במהירות גבוהה או מהירות נמוכה לטווח ארוך.
4） בהשוואה למנוע המרת התדר המסורתי,
עם טווח רחב יותר של ויסות מהירות ואיכות עיצוב גבוהה יותר, על ידי עיצוב השדה המגנטי המיוחד, כדי לדכא עוד יותר את השדה המגנטי ההרמוני הגבוה, על מנת לעמוד במדד העיצובי של תדר רחב, חיסכון באנרגיה ורעש נמוך.
5) עם מגוון רחב של מאפייני ויסות מומנט קבוע ומהירות כוח, ויסות מהירות חלק, ללא פעימת מומנט.
עם כל מיני ממירי תדר יש התאמת פרמטרים טובה, עם בקרת וקטור, יכולים לממש מומנט מלא במהירות אפס, מומנט גבוה בתדר נמוך ובקרת מהירות דיוק גבוהה, בקרת מיקום ובקרת תגובה דינמית מהירה.
(6) מנוע מיוחד להמרת תדר יכול להיות מצויד בבלמים ומקודדים,
כדי להשיג חניה מדויקת ולממש בקרת מהירות ברמת דיוק גבוהה באמצעות בקרת מהירות בלולאה סגורה.
Adopting "reducer + inverter special motor + encoder + inverter" to realize precise control of ultra-low speed step less speed regulation.
(7) למנוע המהפך יש צדדיות טובה,
גודל ההתקנה שלו תואם את תקן IEC וניתן להחלפה עם מנועים סטנדרטיים כלליים.
המהירות של המנוע האסינכרוני היא פרופורציונלית לתדר כאשר קצב הסיבוב אינו משתנה הרבה, כך ששינוי תדר אספקת החשמל יכול לשנות את מהירות המנוע האסינכרוני.
בוויסות התדרים, השטף העיקרי צפוי להישאר קבוע.
אם השטף הראשי גדול מהשטף בפעולה רגילה, המעגל המגנטי יהיה רווי יתר וזרם העירור יגדל, ומקדם ההספק יקטן.
אם השטף הראשי קטן מהשטף בפעולה רגילה, מומנט המנוע יקטן.
בתחילת המאה ה-21, המהפך בשימוש מאמץ בעיקר את מצב AC-DC (המרת תדר VVVF או המרת תדר בקרת וקטור), אשר תחילה ממיר את ספק הכוח AC למתח DC דרך המיישר, ולאחר מכן ממיר את הספק DC לתדר ו מֶתַח.
ספק הכוח DC מומר למתח DC על ידי מיישר, ולאחר מכן למתח AC עם תדר ומתח מבוקרים כדי לספק את המנוע התלת פאזי.
מעגל המהפך מורכב בדרך כלל מארבעה חלקים: מיישר, קישור DC ביניים, מהפך ובקרה.
המיישר הוא מיישר לא מבוקר מסוג גשר תלת פאזי, המהפך הוא מהפך מסוג גשר תלת פאזי מסוג IGBT עם פלט צורת גל PWM, והקישור הביניימי של DC מיועד לסינון, אחסון אנרגיית DC ואגירת הספק תגובתי.
מנוע VFD - יישום מנוע המרת תדר
מנוע המרת תדר הפך לתוכנית בקרת המהירות המרכזית, ניתן לשימוש נרחב בכל תחומי החיים שידור מהירות משתנה ללא מדרגות.
במיוחד עם היישום הנרחב יותר ויותר של אינוורטר בתחום הבקרה התעשייתית, השימוש במנועי אינוורטר הולך ומתרחב, בשל עדיפותו של מנוע אינוורטר בבקרת תדרים בהשוואה למנוע רגיל, כאשר המהפך משמש יש מנוע אינוורטר.
היתרונות החברתיים של מכשירי אינוורטר במתח גבוה שהולאמו הם משמעותיים, בעיקר חיסכון באנרגיה, חיסכון במשאבים והפחתת זיהום סביבתי.
לחסל את הלם ההתנעה של מנוע ה-AC ואת ההשפעה על רשת החשמל, ולהפחית את שיעור הכשל של המנוע החשמלי והציוד.
שפר את דיוק הבקרה ואת מידת האוטומציה.
היתרונות הכלכליים של בקרת מהירות המרת תדר הם מדהימים.
עבור משאבות ומאווררים צנטריפוגליים, זרימת הנוזל היא פרופורציונלית לצד הראשוני של המהירות, המומנט הוא פרופורציונלי לצד המשני של המהירות, וההספק הוא פרופורציונלי לצד השלישוני של המהירות, המהירות יורדת וצריכת החשמל של המנוע יורדת. בשלושה כיוונים, כך שהשפעת החיסכון בחשמל של בקרת מהירות המרת תדר היא משמעותית מאוד.
אם קצב הזרימה יורד, מהירות הסיבוב יורדת, הזרם יורד וצריכת החשמל של המנוע יורדת, ובאופן תיאורטי חוסך באנרגיה.
אם השימוש המקורי של בולמים, ויסות שסתום, קצב הזרימה יורד, ראש הלחץ עולה, הספק המנוע יורד, כך וויסות מהירות התדר המשתנה מאשר הבולמים, חסכון באנרגיה סוג שסתום.
בנוסף לחיסכון באנרגיה ויעילות, עבור עומסים שונים, ישנם כמה יתרונות כלכליים עקיפים, בעיקר ניתן לשפר את גורם הכוח, כדי להשיג התחלה רכה, להפחית את מומנט ההתחלה על הנזק החשמלי והמכני למנוע, חלק, יציב וגבוה בקרת דיוק.
המאה ה-21, בקרת מהירות בתדר משתנה הפכה לתוכנית בקרת המהירות המרכזית, ניתנת לשימוש נרחב בכל תחומי החיים שידור מהירות משתנה ללא מדרגות.
תכונות עיצוב של מנועים בתדר משתנה
3.1 עיצוב אלקטרומגנטי
פרמטרי הביצועים העיקריים הנחשבים בתכנון של מנועים אסינכרוניים רגילים הם קיבולת עומס יתר, ביצועי התחלה, יעילות ומקדם הספק.
באשר למנוע המהפך, מכיוון שקצב ההיפוך הקריטי עומד ביחס הפוך לתדר אספקת החשמל.
ניתן להפעיל אותו ישירות כאשר קצב ההשבתה הקריטי קרוב ל-1.
לכן, יכולת העומס וביצועי ההתנעה כבר לא מצריכים התייחסות רבה, והנושא המרכזי שיש לפתור הוא כיצד לשפר את יכולת ההסתגלות של המנוע לאספקת הכוח הלא-סינוסואידית.
העיצוב האלקטרומגנטי מתמקד בהיבטים הבאים:
1) הקטנת התנגדות הסטטור והרוטור ככל האפשר, הפחתת התנגדות הסטטור יכולה להפחית את צריכת הנחושת הבסיסית כדי לפצות על העלייה בצריכת הנחושת הנגרמת על ידי הרמוניות גבוהות.
2) כדי לדכא את ההרמוניות הגבוהות בזרם, יש להגביר את השראות מנוע ה-AC בצורה מתאימה.
אבל התנגדות דליפת חריץ הרוטור גדולה יותר, וגם אפקט העור שלו גדול יותר, וגם צריכת הנחושת של הרמוניות גבוהות גדלה.
לכן, גודל תגובת דליפת המנוע צריך לקחת בחשבון את הסבירות של התאמת עכבות בכל טווח המהירות.
3) המעגל המגנטי הראשי של מנוע המהפך מתוכנן בדרך כלל להיות בלתי רווי, האחד הוא לקחת בחשבון שהרמוניות גבוהות יעמיקו את רווית המעגל המגנטי, והשני הוא לקחת בחשבון שבתדר נמוך, יש להגביר את מתח המוצא של המהפך כראוי על מנת לשפר את מומנט היציאה.
3.2 תכנון מבנה
עיצוב מבנה, בעיקר לשקול גם את ההשפעה של מאפייני כוח לא-סינוסואידיים על מבנה הבידוד של מנוע המהפך, רטט, מצב קירור רעש וכו', בדרך כלל שימו לב לנושאים הבאים.
(1) רמת בידוד, בדרך כלל רמת F ומעלה, כדי לחזק את עוצמת הבידוד לקרקע ולפניית קו, במיוחד כדי לשקול את יכולת הבידוד לעמוד במתח הלם.
(2) הרטט והרעש של המנוע, עלינו לשקול היטב את הקשיחות של רכיבי המנוע ומכלול, ולנסות כמיטב יכולתנו לשפר את התדר המובנה שלו כדי למנוע את תופעת התהודה עם כל גל כוח.
(3) שיטת קירור: בדרך כלל השתמש בקירור אוורור מאולץ, כלומר, מאוורר הקירור הראשי של המנוע מונע על ידי מנוע עצמאי.
(4) יש לנקוט אמצעים למניעת זרם גל, אמצעי בידוד מיסבים עבור מנועים בעלי קיבולת מעל 160KW.
בעיקר, קל לייצר אסימטריה של מעגל מגנטי, שתיצור גם זרם פיר.
כאשר הזרמים המיוצרים על ידי רכיבים אחרים בתדר גבוה משולבים יחדיו, זרם הציר יוגדל מאוד, מה שיוביל לנזקי מסבים, ולכן יש לנקוט באמצעי בידוד באופן כללי.
5） עבור מנוע הספק קבוע בתדר משתנה, כאשר המהירות עולה על 3000/דקה, יש להשתמש בשומן מיוחד עם התנגדות לטמפרטורה גבוהה כדי לפצות על עליית הטמפרטורה של המיסב.
ההבדל בין מנוע אינוורטר למנוע רגיל
רוב המנועים הרגילים הביתיים יכולים לפעול רק בתנאי AC380V/50HZ, מנועים רגילים יכולים להפחית או להגדיל את תדירות השימוש.
אבל הטווח לא יכול להיות גדול מדי, אחרת המנוע יתחמם או אפילו יישרף. ניתן להשתמש במנועי אינוורטר בכל מהירות בטווח המהירות שלו, והמנוע לא ייפגע.
באופן כללי, מנוע אינדוקציה להמרת תדר עם עומס של 100% בטווח של 10% עד 100% מהירות מדורגת פעולה רציפה, עליית הטמפרטורה לא תחרוג מהערך המותר הסטנדרטי של המנוע.
רוב פיזור החום של מנועים רגילים הוא קירור עצמי באוויר, ופיזור החום של המנוע תלוי בחיבוב של שני האימפלרים בקצה המנוע.
כאשר מהירות המנוע נמוכה, פיזור החום של המנוע הופך לבעיה.
בהשוואה למנועים רגילים, המחיר של מנועי אינוורטר אינו יקר בהרבה, והיתרונות ברורים.
Inverter motor adopts "special inverter induction motor + inverter" AC speed control method, so that the degree of mechanical automation and production efficiency is greatly improved, equipment miniaturization, increase comfort.
מעל 3000r/min יש להשתמש בגריז מיוחד עם עמידות בטמפרטורה גבוהה כדי לפצות על עליית הטמפרטורה של המסבים.
עומס מומנט משני, כאשר המהירות מופחתת, המומנט מופחת גם, ויצירת חום מופחתת, מתאים לבחירה של מנוע רגיל להמרת תדר, במהירות בפועל היא לא פחות מ-40% מהמהירות הסינכרונית לשימוש.
עומסים אחרים, כאשר פועלים במהירות סינכרונית של 60% ומעלה, משתמשים במנועים רגילים.
כאשר פועל במהירות סינכרונית של 25%-60%, השתמש במנוע אסינכרוני תלת פאזי מסוג כלוב מהפך קירור מאולץ חיצוני, כלומר מנוע מיוחד להמרת תדר.
כאשר המהירות נמוכה מ-25% מהירות סינכרונית, השתמש במנוע קירור מאולץ לחלוטין. כלומר, מנוע מיוחד וקטורי.
המהירות הנשלטת על ידי שיטות בקרת המרת תדרים שונות היא שונה.
טווח המהירות הנשלט על ידי שיטת בקרת U/F הוא 150-1470m/min; טווח המהירות הנשלט על ידי בקרת וקטור ללא חיישן מהירות ובקרת מומנט ישירה הוא 60-1500m/min; טווח המהירות הנשלט על ידי בקרת וקטור עם חיישן מהירות ובקרת מומנט ישירה, טווח מהירות הבקרה הוא 5-1500m/min, ויציבות הפעולה ב-5m/min אינה טובה במיוחד.
לאחר אימוץ ממיר תדר, ניתן להפעיל את המנוע בתדר ובמתח נמוך מאוד ללא זרם כניסת, ויכול להשתמש בשיטות בלימה שונות המסופקות על ידי ממיר התדרים לבלימה מהירה,
מה שיוצר תנאים להתנעה ובלימה תכופה, ולכן המערכת המכנית והמערכת האלקטרומגנטית של המנוע נמצאים תחת פעולה של כוח מתחלף מחזורי,
מה שמביא עייפות ובעיות הזדקנות מואצות למבנה המכאני ולמבנה הבידוד.
טכנולוגיית FM דורשת שלושה היבטים עיקריים של המנוע: רמת בידוד, קירור מאולץ ומסבי רוטור.
אם המהירות מווסתת כלפי מעלה מעבר לתדר הבסיסי, נלקח בחשבון גם החוזק המכני של מבנה המנוע.
סיכום
היעילות ועליית הטמפרטורה של המנוע יהיו גבוהות בכ-10% בהנעת אינוורטר, ועליית הטמפרטורה תהיה קטנה בכ-20%, במיוחד באזור התדר הנמוך של בקרת וקטור או בקרת מומנט ישירה.
מנוע האינוורטר טוב יותר מהמנוע הרגיל לאירועים הדורשים התנעה תכופה, ויסות מהירות ובלימה.
מבחינת רעש ורטט אלקטרומגנטיים, למנועי אינוורטר יש רעש נמוך יותר ופחות רטט אלקטרומגנטי מאשר למנועים רגילים כשהם מונעים על ידי מהפך.
מכיוון שמנוע האינוורטר מיועד להנעת אינוורטר, הוא יכול לעמוד בשינויי מתח גדולים יותר וחוזק הבידוד של מנוע המהפך גבוה יותר.
במיוחד במצב בקרת DTC, זהו מבחן נהדר לחוזק הבידוד של המנוע.
ההבדל העיקרי, למנוע המהפך יש פיזור חום נוסף (אוורור מאולץ עם מאווררים צירים נפרדים).
פיזור החום בתדר נמוך, בלימת DC וכמה יישומים מיוחדים הוא הרבה יותר טוב מאשר מנועים אסינכרוניים AC רגילים.
מצא את הפרטים של מנוע VFD משתנה תדר מיצרן מקצועי
אם ברצונך לבצע הזמנה מקצועית, אנא שלח לנו הודעה.
למנוע דונגצ'ון מגוון רחב של מנועים חשמליים המשמשים בתעשיות שונות כגון תחבורה, תשתיות ובנייה.
קבל תשובה מהירה.
