Dažnio keitikliai, dar žinomi kaip kintamo dažnio pavaros (VFD), yra pažangūs elektroniniai įrenginiai, skirti konvertuoti vieno dažnio kintamąją srovę (AC) į kitą dažnį. Šie prietaisai yra esminis šiuolaikinių automatizuotų sistemų elementas, leidžiantis efektyviai valdyti elektros variklių greitį ir sukimo momentą. Jų universalumas ir plačios pritaikymo galimybės daro juos nepakeičiamais daugelyje pramonės šakų, ypač valdant siurblius ir ventiliatorius.
Tinkamo dažnio keitiklio pasirinkimas yra itin svarbus kintamo greičio pavaros sistemos projektavime. Jei pasirinktas įrenginys per mažas, jis nebus pajėgus optimaliai valdyti prijungto variklio. Jei per didelis - kyla rizika, kad variklis bus netinkamai suvaldomas ir projektas eikvos daugiau kaštų nei būtina. Dažnai naudojamas dažnio keitiklio pasirinkimo būdas yra vardinė variklio galia. Nors gamintojai nurodo dažnio keitiklių galingumo nominalus, šie duomenys įprastai yra susiję su standartiniais 4 polių varikliais. Kadangi to paties galingumo variklių srovės nominalai stipriai skiriasi, priklausant nuo variklio konstrukcijos (pavyzdžiui standartinis variklis arba variklis su pavara) bei nuo polių porų skaičiaus.
Šiuo metu pačios moderniausios ir daugiausia privalumų (pvz., didelis energetinis efektyvumas, greičio reguliavimo sklandumas, galimybė integruoti į bendrą automatizavimo sistemą) turinčios kintamosios srovės elektros pavaros yra valdomos panaudojant dažnio keitiklį. Jų galimybės reguliuojant asinchroninio variklio greitį yra daug geresnės negu keičiant statoriaus polių porų skaičių, rotoriaus varžos dydį, statoriaus apvijas perjungiant iš žvaigždės į trikampį. Variklio valdymo būdas, naudojant dažnio keitiklį yra geriausias variantas.
Kaip veikia dažnio keitiklis?
Dažnio keitiklio paskirtis - suformuoti keičiamo dažnio ir įtampos tinklą, prie kurio prijungus asinchroninį elektros variklį, jo apvijomis tekėtų sinuso formos srovės ir jos būtų tokio dažnio, fazės ir dydžio, kad variklio rotorius suktųsi norimu greičiu, norima kryptimi ir turėtų reikiamą sukimo momentą. Keitikliai dažniausiai naudojami variklio greičiui reguliuoti. Didelis dažnio keitiklio privalumas - esant mažam greičiui pasiekiamas didelis sukimo momentas, o paleidimo srovė siekia 1-1,5 Inom variklio srovės. Kitas dažnio keitiklio privalumas - minkštas stabdymas. Šio privalumo pagrindinis pritaikymas siurbliams stabdyti, išvengiant hidraulinio smūgio, taip pat konvejeriams stabdyti, išvengiant galimo produkcijos sugadinimo.
Dažnio keitiklis yra įtaisas, kuris keičia kintamosios srovės dažnį ir įtampą, kad reguliuotų indukcinio variklio sukimosi greitį ir sukimo momentą. Dažnio keitiklis keičia kintamosios srovės ir įtampos dažnį. Dažniausiai dažnio keitiklis susideda iš trijų dalių: lygintuvo, nuolatinės srovės (NS) grandinės filtro ir inverterio. Reguliari trifazė srovė tiekiama į lygintuvo dalį, kuri paverčia srovę į nuolatinę. Nuolatinė įtampa paduodama į nuolatinės srovės (NS) grandinę, kuri filtruoja pulsuojančią įtampą. Keitiklis tam tikra tvarka sujungia kiekvieną variklio apvijos fazę su neigiamu arba su teigiamu NS grandinės dydžiu.
Pagrindiniai dažnio keitiklių privalumai
Dažnių keitiklių darbe nereikalingi kondensatoriai reaktyvinei energijai kompensuoti. Jei siekiama, kad nesikeistų variklio magnetinis srautas Φm ≈U1/(4,44 f k1 N1), reikia palaikyti santykį U1/f ≈ const. Tai reiškia, kad keičiant dažnį f, proporcingai jam reikia keisti statoriaus apvijos įtampą.
Be energijos taupymo, dažnio keitikliai turi daugiau privalumų, kurie prideda lankstumo ir patikimumo elektros sistemai:
- Dažnio keitikliai neturi paleidimo srovių šuolio (paleidimo srovė nustatoma iki 150% nuo nominalios variklio srovės). Paleidimo srovių šuoliai atsiranda mechaniškai paleidžiant variklį ir tai gali sukelti variklio nesklandumus. Tai taip pat gali sukelti įtampos svyravimus, kurie savo ruožtu gali pakenkti kitoms apkrovoms (kompiuteriai ir t.t.).
- Dažnio keitikliai turi aukštą galios koeficientą, todėl nebereikia naudoti reaktyviosios galios kompensavimo įrenginių (kondensatorių baterijų).
- Dažnio keitikliai išlygina jungimo pikus (trumpalaikius įtampos šuolius), kai išjungiamas variklis. Variklio greitis švelniai mažinamas (pvz. per 20 - 30s). Dažnio keitiklis išsijungia, kai variklio greičio ir srovės reikšmės tampa mažos.
- Dažnio keitikliai turi programuojamas variklio valdymo, apsaugos ir komunikacijų funkcijas, tuo stipriai nutoldami nuo kontaktorių, variklio apsaugų, papildomų kontaktų ir atkabiklių funkcijų. Pavyzdžiui, dažnio keitikliui galima užprogramuoti variklio sukimo kryptį, ir tam nereikia papildomo kontaktoriaus.
- Vienfazėse sistemose, dažnio keitikliai leidžia pakeisti vienfazius variklius trifaziais.
Dažnio keitiklių pritaikymas ir tipai
Populiariausios dažnio keitiklių panaudojimo sritys yra siurbliai, ventiliatoriai ir dalis konvejerių. Skaliarinis valdymas (su U/f algoritmu) naudojamas paprastose programose, kuriose nereikia tikslaus greičio valdymo ir nėra „sunkios pradžios“. Vektorinio valdymo dažnio keitikliai gali greitai ir tiksliai valdyti variklio sukimosi momentą esant įvairiems sukimosi greičiams, gali dirbti esant dideliam pagreičiui. Jis taip pat gali įsijungti, kai variklis sukasi į bet kurią pusę.
Pagal maitinimo įtampą ir fazių skaičių, dažnio keitikliai skirstomi į:
- Vienfazis dažnio keitiklis: Maitinamas iš vienos 230 VAC fazės, o išėjimo metu turi 3 fazes, kurių fazinė įtampa yra 230 V. Dažniausiai naudojamas vienfaziams asinchroniniams varikliams valdyti.
- Trifazis dažnio keitiklis: Maitinamas iš trijų 3 × 400 VAC fazių. Keitiklio išvestyje taip pat yra trys fazės, kurių fazinė įtampa yra 400 V. Trifazių variklių dažnio keitikliai gali veikti didesnėmis apimtimis, paprastai galios diapazone nuo 0,7 kW iki 500 kW.
Prekiaujame „Enertronica Santerno“ ir „Siemens“ dažnio keitikliais, pramonėje naudojamais išmaniam ir taupiam elektros variklių valdymui. Siūlome įvairių serijų (pvz., „Santerno“ - Sinus B, M ir Penta serijos) dažnio keitiklius.
Pagrindiniai siūlomų dažnių keitiklių parametrai:
- Galia - nuo 0,12 kW iki 6 000 kW;
- Maitinimo įtampos diapazonas - nuo 200 V iki 690 V;
- Tinklo dažnis - 50-60 Hz;
- Saugos klasė - IP00, IP20, IP54;
- Pilnai skaitmenizuoti ir skirti užduotims, kai reikia itin tiksliai valdyti servovariklius;
- Įdiegtos šiuolaikinės apsaugos funkcijos: STO, avarinis režimas ir kt.;
- Su nuotolinio valdymo moduliais, skirtais dažnių keitikliams konfigūruoti.
Daugumoje mūsų dažnio keitiklių gali būti iš anksto suprogramuotų technologinio valdymo algoritmų, reikalingų atitinkamai programai, o parametrai gali būti nustatomi kompiuteriu. Platus komunikacijos galimybių spektras: Profinet, Profibus, Modbus ir kt.
Dažnio keitiklių trūkumai ir sprendimai
Dažnio keitikliai turi ir neigiamo poveikio elektros tinklui ir varikliui. Tai harmonikos ir variklių pavarų suderinamumas. Skirtumas tik tas, kad mažiems varikliams ir dažnio keitikliams skiriamas mažesnis dėmesys nei dideliems, brangesniems dažnio keitikliams. Paprastai didelės galios dažnio keitiklio įtaka tinklo parametrų netiesiniams iškraipymams yra didelė, todėl jiems būtini filtrai.
Kaip kovoti su harmonikomis:
- Prie dažnio keitiklio turi būti prijungta reaktoriaus ritė. Ji mažina srovės iškraipymus dažnio keitiklio įėjime ir apsaugo nuo viršįtampių šuolių.
- Kai kuriuose pigesniuose dažnio keitikliuose gamintojai mažina kainą išimdami reaktoriaus ritę, taip padarydami dažnio keitiklį „harmonikų generatoriumi”. Tai ypač pavojinga, kai jie montuojami kartu su tiesioginio paleidimo varikliais. Šiuo atveju situaciją galima pataisyti instaliuojant linijinius reaktorius ar izoliuojančius transformatorius.
- Esant didelės galios dažnio keitikliui galima montuoti pasyvinį penktosios (250Hz) ir septintosios (350Hz) harmonikų filtrą. Tačiau šiuo atveju tai nebūtų teisinga, nes mažos apkrovos gali būti labai dinamiškos ir pasyvus harmonikų filtras gali nesumažinti harmonikų. Tokiu atveju geriausiai tinka aktyvūs harmonikų filtrai.
Dažnio keitikliams gali atsirasti variklio suderinamumo problemos, ypač kai dažnio keitikliai montuojami seniems varikliams. Greitas puslaidininkių junginėjimasis bei ilgas kabelis gali sukelti viršįtampių atspindžius. Daugelis gamintojų deklaruoja, kad kabelio ilgis iki variklio neturi viršyti 30 m, bet kartais net tai yra per daug. Jie gali pramušti pirmųjų kelių variklio apvijų izoliaciją.
Kaip pasirinkti variklio keitiklį?
Iš pradžių reikia išsinagrinėti variklio techninius duomenis ant vardinės plokštės: maitinimo įtampą, variklio galią, variklio srovę, prijungimo tipą ir variklio greitį. Mūsų specialistai suteiks jums visą reikalingą informaciją, atsakys į iškilusius klausimus ir padės priimti tinkamą sprendimą.
Taip pat siūlome visus rinkoje esančius dažnių keitiklių priedus: išėjimo reaktorius, įėjimo filtrus, stabdymo rezistorius ir kt. Siūlome ir tokias automatikos inžinieriaus paslaugas kaip dažnio keitiklių instaliacija, paleidimas bei konfigūravimas pagal jūsų techninę užduotį.
tags: #daznio #keitikline #pavara