Αρχή λειτουργίας της αντίστασης φρένων στον μετατροπέα συχνότητας

Στην πραγματική εργασία, ο μετατροπέας ταχύτητας αλλάζει συχνά την ταχύτητα του κινητήρα συχνά, ξεκινά και σταματά συνεχώς. Ένα τέτοιο εργασιακό περιβάλλον καθιστά το ρεύμα του κυκλώματος εργασίας να αλλάζει συνεχώς και να αναστρέφει την τάση. Εάν δεν γίνει λογικός σχεδιασμός κυκλώματος, θα προκαλέσει συχνά μη αναστρέψιμη βλάβη στον εξοπλισμό ελέγχου!

Λόγω των πλεονεκτημάτων της ομαλής ρύθμισης ταχύτητας, η μεγάλη εμβέλεια και το μικρό ρεύμα εκκίνησης, η ρύθμιση της ταχύτητας μεταβλητής συχνότητας έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα τα τελευταία χρόνια. Στην παραγωγή, ο εξοπλισμός με μεγάλη αδράνεια, όπως οι επαγόμενοι ανεμιστήρες σχεδίου, η μείωση της ταχείας συχνότητας ή η διακοπή λειτουργίας θα προκαλέσουν τη λειτουργία της προστασίας του μετατροπέα, προκαλώντας συχνές διακοπές εξοπλισμού. Αυτό το άρθρο θα ξεκινήσει από την αρχή λειτουργίας των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων και μετατροπέων συχνότητας και θα περιγράψει εν συντομία την εφαρμογή αντιστάσεων φρένων σε τέτοια βιομηχανικά περιβάλλοντα.

1 Αρχή ρύθμισης ταχύτητας των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων

Οι τριφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες συνδέονται με τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα για να δημιουργήσουν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο κόβει τον κλειστό αγωγό του ρότορα για να δημιουργήσει ένα επαγόμενο ρεύμα. Το ρεύμα του ρότορα αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο του στάτορα για να παράγει ηλεκτρομαγνητική δύναμη, οδηγώντας τον ρότορα να περιστρέφεται. Ορίζουμε τη σύγχρονη ταχύτητα ως την ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, που αντιπροσωπεύεται από το n 0. Η ταχύτητα εξόδου του ρότορα είναι n. Η αναλογία της διαφοράς μεταξύ της σύγχρονης ταχύτητας και της ταχύτητας του ρότορα προς τη σύγχρονη ταχύτητα του μαγνητικού πεδίου ονομάζεται ρυθμός ολίσθησης S, F είναι η συχνότητα ισχύος και το P είναι ο αριθμός των ζεύγους κινητήρα.

Σύγχρονη ταχύτητα: n {{0}} f/p, ρυθμός ολίσθησης: s=(n 0- n)/n0, ταχύτητα κινητήρα: n {4}} f/p (1- s)

Από τον παραπάνω τύπο, μπορεί να φανεί ότι η αλλαγή της συχνότητας ισχύος, του αριθμού του ζεύγους και του ρυθμού ολίσθησης μπορεί να επιτύχει τον σκοπό της αλλαγής της ταχύτητας του κινητήρα. Ωστόσο, στην πράξη, όταν οι συνηθισμένοι κινητήρες εγκαταλείψουν το εργοστάσιο, ο αριθμός των ζεύγους και ο ρυθμός ολίσθησης είναι σταθεροί και η ρύθμιση της ταχύτητας κατά πάσσματος μπορεί να επιτευχθεί μόνο με την αλλαγή της συχνότητας ισχύος.

1 Αρχή της δομής του μετατροπέα

1.1 Ο μετατροπέας αποτελείται από το κύριο κύκλωμα και το κύκλωμα ελέγχου

Το κύριο κύκλωμα είναι το τμήμα μετατροπής συχνότητας ισχύος, το οποίο αποτελείται κυρίως από τρία μέρη. Περιλαμβάνει έναν "ανορθωτή" που μετατρέπει τη βιομηχανική συχνότητα σε ισχύ DC, ένα "κύκλωμα φίλτρου" που απορροφά παλμούς τάσης και έναν "μετατροπέα" που μετατρέπει το DC σε AC. Το κύκλωμα ελέγχου είναι ένα κύκλωμα που παρέχει σήματα ελέγχου στο κύριο κύκλωμα. Περιλαμβάνει κυκλώματα όπως λειτουργία, ανίχνευση, ανίχνευση ταχύτητας, κίνηση και προστασία.

1.2 Εστίαση στην αρχή λειτουργίας του κύριου κυκλώματος του μετατροπέα

1.2.1 Κύκλωμα διόρθωσης VD 1- VD6 Δημιουργήστε ένα τριφασικό κύκλωμα ανορθωτή πλήρους κύματος γέφυρας.

1.2.1 Κύκλωμα φίλτρου. Η διορθωμένη τάση είναι μια παλλόμενη τάση και ο πυκνωτής φίλτρου CL παίζει ρόλο φιλτραρίσματος. Δεδομένου ότι ο πυκνωτής αποθήκευσης ενέργειας είναι μεγάλος, η τάση σε όλο τον πυκνωτή είναι 0 όταν η ισχύς είναι συνδεδεμένη. Ως εκ τούτου, το ρεύμα φόρτισης του CL Capacitor του φίλτρου είναι πολύ μεγάλο τη στιγμή της ισχύος. Το υπερβολικό ρεύμα θα βλάψει τον σωλήνα ανορθωτή. Προκειμένου να περιοριστεί το ρεύμα φόρτισης, η αντίσταση φόρτισης RS συνδέεται σε σειρά τη στιγμή της ισχύος της γέφυρας ανορθωτή. Όταν το CL χρεώνεται σε κάποιο βαθμό, ο διακόπτης παράκαμψης KS βραχυκυκλώματα Rs.

1.2.3 Κύκλωμα μετατροπέα. Η γέφυρα μετατροπέα που αποτελείται από V 1- V6 αναστρέφει την ισχύ DC σε ισχύ AC με ρυθμιζόμενη συχνότητα και πλάτος. Οι δίοδοι ελεύθερων κεφαλαίων D 1- D6 παρέχουν ένα κανάλι για το αντιδραστικό ρεύμα για να επιστρέψουν στην τροφοδοσία DC. Όταν ο κινητήρας βρίσκεται στην κατάσταση πέδησης, η αναγεννημένη ηλεκτρική ενέργεια επιστρέφει στο κύκλωμα DC μέσω του D 1- D6; Η διαδικασία αναστροφής του V 1- V6 είναι ότι οι δύο σωλήνες μετατροπέα στον ίδιο βραχίονα γέφυρας είναι εναλλάξ ενεργοποιημένοι και απενεργοποιούνται και το D 1- D6 απαιτείται επίσης για να παρέχει μια διαδρομή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μεταγωγής.

1.2.4 Κύκλωμα αποθήκευσης και πέδησης ενέργειας. Δεδομένου ότι η τάση μεταξύ του πόλου και του πόλου e αυξάνεται από σχεδόν 0 V στην τιμή τάσης DC κάθε φορά που ο σωλήνας μετατροπέα V 1- V6 διακόπτει από την κατάσταση προς την κατάσταση OFF, η υπερβολικά υψηλή τάση μπορεί να βλάψει τον σωλήνα μετατροπέα. Ο ρόλος των πυκνωτών αποθήκευσης ενέργειας C1 και C2 είναι να μειώσει τον ρυθμό ανάπτυξης τάσης όταν είναι απενεργοποιημένος ο ρυθμός αύξησης της τάσης. Όταν ο κινητήρας επιβραδύνεται, η ταχύτητα του ρότορα μπορεί να υπερβεί τη σύγχρονη ταχύτητα αυτή τη στιγμή και να βρίσκεται στην κατάσταση παραγωγής ενέργειας. Η κινητική ενέργεια του συστήματος θα τροφοδοτηθεί πίσω στο busbar, προκαλώντας την αύξηση της τάσης και μπορεί ακόμη και να βλάψει τον μετατροπέα. Η αντίσταση φρεναρίσματος RB χρησιμοποιείται για να καταναλώσει αυτό το τμήμα της ενέργειας.
2. Αρχή ρύθμισης ταχύτητας του τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα

Ο τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας συνδέεται με τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα για να δημιουργήσει περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο κόβει τον κλειστό αγωγό του ρότορα για να παράγει επαγόμενο ρεύμα. Το ρεύμα του ρότορα αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο του στάτορα για να παράγει ηλεκτρομαγνητική δύναμη, οδηγώντας τον ρότορα να περιστρέφεται. Ορίζουμε τη σύγχρονη ταχύτητα ως την ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, που αντιπροσωπεύεται από το n 0. Η ταχύτητα εξόδου του ρότορα είναι n. Η αναλογία της διαφοράς μεταξύ της σύγχρονης ταχύτητας και της ταχύτητας του ρότορα στην σύγχρονη ταχύτητα του μαγνητικού πεδίου ονομάζεται Slip S, F είναι η συχνότητα τροφοδοσίας και το P είναι ο αριθμός των ζευγών κινητήρων.

Σύγχρονη ταχύτητα: n {{0}} f/p, slip: s=(n 0- n)/n0, ταχύτητα κινητήρα: n {4}} f/p (1- s)

Από τον παραπάνω τύπο, μπορεί να φανεί ότι η αλλαγή της συχνότητας τροφοδοσίας, του αριθμού ζεύγους και του ρυθμού ολίσθησης μπορεί να επιτύχει τον σκοπό της αλλαγής της ταχύτητας του κινητήρα. Ωστόσο, στην πράξη, όταν οι συνηθισμένοι κινητήρες εγκαταλείψουν το εργοστάσιο, ο αριθμός των ζεύγους και ο ρυθμός ολίσθησης είναι σταθεροί και η ρύθμιση της ταχύτητας κατά βάσης μπορεί να επιτευχθεί μόνο με την αλλαγή της συχνότητας τροφοδοσίας.

3 Δημιουργία ενέργειας ανάδρασης κινητήρα και ρόλος της μονάδας φρένων μετατροπέα

Στη ρύθμιση της μεταβλητής ταχύτητας συχνότητας των επαγόμενων ανεμιστήρων σχεδίου, όταν η διαδικασία απαιτεί να επιβραδύνει ο κινητήρας και να σταματήσει γρήγορα, η σύγχρονη ταχύτητα του κινητήρα μειώνεται με τη συχνότητα εξόδου του μετατροπέα, αλλά λόγω της μεγάλης αδράνειας τέτοιων φορτίων, η ταχύτητα του ρότορα του κινητήρα δεν μπορεί να μειωθεί αμέσως. Όταν η σύγχρονη ταχύτητα είναι μικρότερη από την ταχύτητα του ρότορα, η έξοδος ροπής στον άξονα του κινητήρα γίνεται η ροπή πέδησης, η οποία μειώνει την ταχύτητα του κινητήρα. Αυτή τη στιγμή, ο κινητήρας γίνεται μια κατάσταση παραγωγής ενέργειας και η αναγεννημένη ηλεκτρική ενέργεια τροφοδοτείται πίσω στο κύκλωμα DC. Δεδομένου ότι η ηλεκτρική ενέργεια του κυκλώματος DC δεν μπορεί να τροφοδοτηθεί πίσω στο ηλεκτρικό δίκτυο, δεν αρκεί να βασίζεται αποκλειστικά στην απορρόφηση αντίστασης του μετατροπέα με περιορισμένη ισχύ. Η συσσώρευση του φορτίου προκαλεί συνεχώς την τάση να αυξάνεται συνεχώς και η υπερβολική τάση θα βλάψει τα εσωτερικά εξαρτήματα. Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια του μετατροπέα, θα ενεργοποιηθεί η εσωτερική προστασία της υπέρτασης, προκαλώντας τη διακοπή του μετατροπέα. Για να διατηρηθεί η σταθερή λειτουργία του μετατροπέα σε τέτοια βιομηχανικά περιβάλλοντα, η ηλεκτρική ενέργεια που τροφοδοτείται πίσω στην κατάσταση πέδησης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να καταναλώνεται.

Με την εγκατάσταση μιας μονάδας αντίστασης φρεναρίσματος στο δίαυλο DC του μετατροπέα, η αναγεννημένη ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνεται με τη μορφή θερμικής ενέργειας για την επίτευξη ταχείας μείωσης της ταχύτητας ή στάθμευσης. Περιλαμβάνει μια μονάδα πέδησης και μια αντίσταση πέδησης. Η λειτουργία της μονάδας πέδησης είναι να συνδέσει την αντίσταση φρένου όταν η τάση UD του κυκλώματος DC υπερβαίνει το καθορισμένο όριο, έτσι ώστε η ηλεκτρική ενέργεια να απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας μέσω της αντίστασης. Η μονάδα αντίστασης φρένου μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: ενσωματωμένο και εξωτερικό. Ο πρώτος είναι κατάλληλος για μετατροπείς γενικού σκοπού με χαμηλή ισχύ, δηλαδή το τμήμα που φαίνεται στο διακεκομμένο κιβώτιο στο σχήμα 1. Λόγω του μικρού εσωτερικού χώρου του μετατροπέα και των περιορισμένων συνθηκών διάχυσης θερμότητας, ο τελευταίος είναι κατάλληλος για μεγαλύτερους μετατροπείς ισχύος ή συνθήκες εργασίας με ειδικές απαιτήσεις για πέδηση.

Όταν οι συνθήκες εργασίας αλλάζουν, ο κινητήρας βρίσκεται στην κατάσταση παραγωγής ενέργειας και η ενέργεια τροφοδοτείται πίσω στο κύκλωμα DC, έτσι ώστε η τάση του διαύλου να αυξάνεται στην τιμή αγωγιμότητας της μονάδας φρένων, το ρεύμα ρέει μέσω της αντίστασης των φρένου και καταναλώνεται με τη μορφή θερμικής ενέργειας, η ταχύτητα του κινητήρα μειώνεται και η τάση του διαύλου μειώνεται επίσης. Όταν η τάση του διαύλου πέφτει στην τιμή που πρέπει να απενεργοποιηθεί η μονάδα φρένου, ο σωλήνας ισχύος της μονάδας φρένων διακόπτεται και κανένα ρεύμα δεν ρέει μέσω της αντίστασης φρένων. Η μονάδα φρένου εξισορροπεί την τάση του διαύλου ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας επανειλημμένα για να εξασφαλιστεί η κανονική λειτουργία του συστήματος.

4 Εφαρμογή μονάδας αντίστασης φρένων στην παραγωγή

Σε ένα χημικό εργοστάσιο άνθρακα, η ανάκτηση ατμού Flash απαιτεί δύο επαγόμενους ανεμιστήρες ρεύματος, εξοπλισμένοι με δύο κινητήρες μεταβλητής συχνότητας 18,5 kW και η ταχύτητα ελέγχεται από δύο μετατροπείς συχνότητας. Κατά τη χρήση, λόγω της αστάθειας πίεσης εισόδου, προκειμένου να εξασφαλιστεί η σταθερή παραγωγή, η συχνότητα εξόδου του μετατροπέα συχνότητας βρίσκεται σε ευρύ φάσμα αλλαγών και συχνά είναι απαραίτητο να μειωθεί γρήγορα η συχνότητα. Δεδομένου ότι ο μετατροπέας συχνότητας έχει μεγάλη χωρητικότητα και είναι αδρανειακό φορτίο, η μείωση της ταχείας συχνότητας του μετατροπέα συχνότητας προκαλεί τον διαύλου DC του μετατροπέα συχνότητας να σχηματίσει τάση αντλίας που υπερβαίνει την επιτρεπόμενη τιμή σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα και ενεργοποιείται η δράση προστασίας. Ο μετατροπέας συχνότητας συχνά σταματά και δεν μπορεί να εξασφαλίσει σταθερή λειτουργία, η οποία έχει σοβαρό αντίκτυπο στην παραγωγή. Αυτό το πρόβλημα παραγωγής επιλύθηκε προσθέτοντας μια μονάδα φρένων και μια αντίσταση φρένων.

Προσθέτοντας μια μονάδα αντίστασης φρένου, η ηλεκτρική ενέργεια ανατροφοδότησης καταναλώνεται με τη μορφή θερμικής ενέργειας στην αντίσταση φρένου, επίλυση της αστάθειας που προκαλείται από τη δράση προστασίας που προκαλείται από τον μετατροπέα συχνότητας που οδηγεί ένα μεγάλο αδρανειακό φορτίο, ταχεία μείωση συχνότητας ή ταχεία στάθμευση. Κάντε τη μεταβλητή ρύθμιση της ταχύτητας συχνότητας που χρησιμοποιείται ευρύτερα στη βιομηχανική παραγωγή.