Frekvenčný menič: princíp činnosti, vlastnosti a použitie v asynchrónnych motoroch

Najčastejšie sa frekvenčné meniče používajú pre indukčný motor, ale nachádzajú sa aj v domácich spotrebičoch. Napriek ich rozšírenosti majú nielen výhody, ale aj nevýhody, ktoré je potrebné odstrániť pomocou prídavných zariadení. Všetky prevodníky fungujú dôležitá funkciaa nie je možné si predstaviť aspoň jednu výrobu bez frekvenčného meniča pre asynchrónne motory.

Aplikácie zariadenia

Frekvenčný menič je špeciálne zariadenie, ktoré je inštalované na výkonných elektromotoroch. Ich hlavným účelom je zmeniť frekvenciu prichádzajúceho prúdu. Ako viete, prúd, ktorý prichádza zo zásuvky, má frekvenciu, ktorá sa rovná 50 Hz. Pre zrýchlenie alebo naopak spomalenie motora je možné túto frekvenciu meniť. Úlohou, ktorú hrá frekvenčný prehrávač, je zmena frekvencie prúdu.

Najvýraznejším príkladom sú práčky, každý ich má v dome, aby zrýchlili rýchlosť bubna frekvenčný menič elektromotora zvyšuje frekvenciu prúdu, aby sa znížil počet otáčok, robí sa opak akcie. Používajú sa aj na plynulý štart výkonných motorov: moderné frekvenčné meniče dokážu meniť kolísanie prúdu od 1 do 800 Hertzov.

Princíp činnosti chastotnika

Prevádzka frekvenčného meniča je založená na striedači s dvojitou konverziou. Prevodník pracuje podľa nasledujúcej schémy:

• Najprv sa usmerní striedavý sínusový prúd (220-380 V) privádzaný do meniča. Na usmernenie sa používa diódový mostík.
• Potom prúd tečie do skupiny kondenzátorov, kde sa filtruje a vyhladzuje.
• Ďalej mostové kľúče bipolárnych tranzistorov (IGBT, IGBT) a riadiace mikroobvody odoberajú filtrovaný prúd a vytvárajú z neho troj alebo jednofázovú pulzno-šírkovú moduláciu s požadovanými parametrami.
• Na výstupe sa získa sínusový prúd s už zmenenými charakteristikami, sínusoida je zabezpečená indukčnosťou vinutí.

Celý proces je podrobnejšie znázornený na nasledujúcom diagrame:

Aplikácia v asynchrónnych motoroch

Indukčné motory sú výkonnejšie a výkonnejšie ako bežné elektromotory, ale majú aj množstvo nevýhod. Hlavným z nich je potreba zvýšiť menovitý výkon pri spustení o faktor 5-7, ako aj skutočnosť, že na reguláciu otáčok rotora je potrebné použiť špeciálne zariadenia. Zvýšenie spotreby energie pri spustení generuje prepätia v rámci siete a šokové impulzyna druhej strane to negatívne ovplyvňuje životnosť akéhokoľvek indukčného motora.

Na vyriešenie všetkých problémov bol okamžite vyvinutý asynchrónny frekvenčný menič. Ich použitie je pohodlné vďaka tomu, že frekvenčný menič pracuje v automatickom režime, a preto sú prúdy neustále monitorované. Toto zariadenie znižuje rozbehové prúdy, čím nedochádza k preťaženiu siete a bez poškodenia motora, umožňuje aj nastavenie otáčok rotora. Nie je potrebné používať magnetický štartér. Hlavné výhody frekvenčného prehrávača:

• úspora energie;
• zvýšená životnosť motora;
• schopnosť regulovať činnosť motora;
• poskytuje spätnú väzbu susedným pohonom.

V skutočnosti ide o skutočný generátor trojfázového napätia, pomocou ktorého môžete dosiahnuť požadovanú veľkosť a frekvenciu.

Hlavné komponenty zariadenia

Každý frekvenčný menič obsahuje štyri hlavné moduly:

• usmerňovač;
• jednotka na filtrovanie napätia;
• invertorová jednotka;
• mikroprocesorový riadiaci systém.

Všetky tieto moduly sú prepojené riadiacou jednotkou, ktorá riadi systémy a je zodpovedná za prevádzku koncového stupňa zabezpečovaného meničom. Moderné zariadenia tohto typu majú tiež určité ochranné zostavy, ktoré ich chránia pred nadprúdom a skratmi. Sú tiež vybavené snímačmi na sledovanie teploty a ďalšími systémami, ktoré vám umožňujú sledovať odchýlky od normy počas jeho prevádzky.

Napriek tomu, že frekvenčný menič musí usmerňovať prúd a udržiavať jeho frekvenciu konštantnú, nedokáže úplne vyhladiť zvlnenie, je to spôsobené premenlivou zložkou a nestálosťou prúdu v samotnej sieti. Na úplné odstránenie týchto vibrácií použite induktory a kondenzátory. Ich pripojenie a nastavenie prebieha spravidla v systéme frekvenčného meniča. Cievka vyhladzuje prúd, vďaka svojej reaktancii, naopak kondenzátor, ktorý prechádza prúdom cez seba, nevytvára striedavé, ale konštantné napätie.

Existujú frekvenčné meniče pre jednofázové aj trojfázové siete. Líšiť sa môžu aj typom ovládania, existujú vektorové a skalárne modely. Vector sa používajú v prípadoch, keď je potrebné prísne kontrolovať rýchlosť rotora, druhého typu frekvenční pracovníci sa používajú v zariadeniach, kde nie je špeciálna potreba prísnej regulácie dodávanej frekvencie, môžu stretnúť sa vo ventilačných systémoch. Pre jednofázové systémy sa používa skalárny typ riadenia, pre trojfázové systémy zasa vektorové riadenie. Princíp regulácie frekvencie v oboch prípadoch zostáva rovnaký.