Trong các tình huống khác nhau, có thể cần biến đổi tần số của dòng điện ban đầu thành dòng điện có điện áp tần số điều chỉnh. Điều này được yêu cầu, ví dụ, khi vận hành động cơ không đồng bộ để thay đổi tốc độ quay của chúng. Bài viết này sẽ đề cập đến mục đích và nguyên lý hoạt động của bộ biến tần.
Nội dung
Bộ biến tần là gì
Máy biến đổi tần số (FC) là thiết bị điện dùng để biến đổi và điều hòa thông suốt dòng điện xoay chiều một pha hoặc ba pha có tần số 50 Hz thành một loại dòng điện tương tự có tần số từ 1 đến 800 Hz. Các thiết bị này được sử dụng rộng rãi để điều khiển hoạt động của các máy điện không đồng bộ khác nhau, ví dụ, để thay đổi tần số quay của chúng. Ngoài ra còn có các thiết bị để sử dụng trong mạng cao áp công nghiệp.
Các bộ biến đổi đơn giản điều chỉnh tần số và điện áp theo đặc tính V / f, các thiết bị phức tạp sử dụng điều khiển véc tơ.
Bộ biến tần là một thiết bị phức tạp về mặt kỹ thuật và không chỉ bao gồm bộ biến tần mà còn có chức năng bảo vệ chống quá dòng, quá áp và ngắn mạch. Ngoài ra, thiết bị như vậy có thể có cuộn cảm để cải thiện dạng sóng và bộ lọc để giảm nhiễu điện từ khác nhau. Có bộ chuyển đổi điện tử, cũng như các thiết bị máy điện.
Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần
Một bộ chuyển đổi điện tử bao gồm một số thành phần chính: bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ vi xử lý và bộ biến tần.
Bộ chỉnh lưu có một loạt các điốt hoặc thyristor để chỉnh lưu dòng điện ban đầu ở đầu vào cho bộ chuyển đổi. Bộ nghịch lưu diode có đặc điểm là hoàn toàn không có gợn sóng, chúng rẻ tiền, nhưng đồng thời là thiết bị đáng tin cậy. Bộ chuyển đổi dựa trên Thyristor tạo ra khả năng cho dòng điện chạy theo cả hai hướng và cho phép trả lại năng lượng điện cho mạng khi động cơ được hãm.
Lọc được sử dụng trong các thiết bị thyristor để giảm hoặc loại bỏ gợn điện áp. Làm mịn được thực hiện bằng cách sử dụng các bộ lọc điện dung hoặc điện dung cảm ứng.
Bộ vi xử lý - là một liên kết điều khiển và phân tích của bộ chuyển đổi. Nó nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến, cho phép bạn điều chỉnh tín hiệu đầu ra từ bộ biến tần bằng bộ điều khiển PID tích hợp sẵn.Đồng thời, thành phần hệ thống này ghi lại và lưu trữ dữ liệu sự kiện, đăng ký và bảo vệ thiết bị khỏi quá tải, đoản mạch, phân tích chế độ hoạt động và tắt thiết bị trong trường hợp hoạt động khẩn cấp.
biến tần điện áp và dòng điện được sử dụng để điều khiển máy điện, tức là điều khiển một cách trơn tru tần số của dòng điện. Một thiết bị như vậy tạo ra sản lượng "sin thuần túy", cho phép nó được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp.
Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần điện tử (biến tần) bao gồm các giai đoạn làm việc sau:
- Dòng điện xoay chiều một pha hoặc ba pha hình sin đầu vào được chỉnh lưu bằng cầu điốt hoặc các thyristor;
- Với sự trợ giúp của các bộ lọc đặc biệt (tụ điện), tín hiệu được lọc để giảm hoặc loại bỏ các gợn sóng điện áp;
- Điện áp được chuyển đổi thành sóng ba pha với các thông số nhất định bằng cách sử dụng một vi mạch và một cầu bán dẫn;
- Tại đầu ra của biến tần, các xung hình chữ nhật được biến đổi thành điện áp hình sin với các thông số xác định.
Các loại bộ biến tần
Có một số loại bộ chuyển đổi tần số, hiện đang được sản xuất và sử dụng phổ biến nhất:
Bộ chuyển đổi điện cơ (cảm ứng điện): được sử dụng trong những trường hợp không thể hoặc không thích hợp để sử dụng FC điện tử. Về mặt cấu tạo, các thiết bị như vậy là động cơ không đồng bộ với rôto pha, hoạt động ở chế độ máy phát-biến đổi.
Các thiết bị này là bộ chuyển đổi được điều khiển vô hướng. Tại đầu ra của thiết bị này, một điện áp có biên độ và tần số nhất định được tạo ra để duy trì một từ thông nhất định trong các cuộn dây stato.Chúng được sử dụng trong trường hợp không cần thiết phải duy trì tốc độ rôto phụ thuộc vào tải (máy bơm, quạt và các thiết bị khác).
Bộ chuyển đổi điện tử: được sử dụng rộng rãi trong mọi điều kiện làm việc cho các thiết bị khác nhau. Các thiết bị như vậy là vector, chúng tự động tính toán sự tương tác của từ trường của stato và rôto và cung cấp một giá trị không đổi của tốc độ rôto bất kể tải.
- Biến tần;
- Máy biến tần;
- Biến tần với liên kết DC trung gian:
- Bộ biến tần của nguồn dòng điện;
- Bộ biến tần của nguồn điện áp (có điều chế biên độ hoặc độ rộng xung).
Theo phạm vi, thiết bị có thể là:
- đối với thiết bị có công suất đến 315 kw;
- bộ chuyển đổi vectơ cho công suất lên đến 500 kW;
- thiết bị chống cháy nổ để sử dụng trong môi trường dễ cháy nổ và bụi bẩn;
- bộ biến tần lắp trên động cơ điện;
Mỗi loại bộ biến tần đều có những ưu và nhược điểm nhất định, áp dụng cho các thiết bị và tải, cũng như điều kiện làm việc khác nhau.
Bộ biến tần có thể được điều khiển bằng tay hoặc bên ngoài. Điều khiển bằng tay được thực hiện từ bảng điều khiển của biến tần, có thể điều chỉnh tốc độ hoặc dừng hoạt động. Kiểm soát bên ngoài được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống điều khiển tự động (APCS), có thể kiểm soát tất cả các thông số thiết bị và cho phép bạn chuyển đổi sơ đồ hoặc chế độ hoạt động (thông qua FC hoặc bypass).Ngoài ra, điều khiển bên ngoài cho phép bạn lập trình hoạt động của bộ chuyển đổi tùy thuộc vào điều kiện hoạt động, tải, thời gian, cho phép bạn làm việc ở chế độ tự động.
Tại sao động cơ điện cần bộ biến tần?
Việc sử dụng bộ biến tần giúp giảm chi phí điện năng, chi phí khấu hao động cơ và thiết bị. Chúng có thể được sử dụng cho động cơ lồng sóc giá rẻ, giúp giảm chi phí sản xuất.
Nhiều động cơ điện hoạt động trong điều kiện thường xuyên thay đổi chế độ vận hành (khởi động và dừng thường xuyên, tải thay đổi). Bộ chuyển đổi tần số cho phép bạn khởi động động cơ một cách trơn tru và giảm mô-men xoắn khởi động tối đa và hệ thống sưởi của thiết bị. Điều này rất quan trọng, ví dụ, trong máy nâng và cho phép bạn giảm tác động tiêu cực của việc khởi động đột ngột, cũng như loại bỏ sự lắc lư của tải và giật khi dừng.
Với sự trợ giúp của biến tần, bạn có thể điều chỉnh trơn tru hoạt động của máy thổi, máy bơm và cho phép bạn tự động hóa các quy trình công nghệ (được sử dụng trong nhà lò hơi, trong khai thác mỏ, trong lĩnh vực dầu và lọc dầu, tại các nhà máy nước và các doanh nghiệp khác).
Việc sử dụng bộ biến tần trong băng tải, băng tải, thang máy cho phép bạn tăng tuổi thọ của các bộ phận của chúng, vì nó làm giảm hiện tượng giật, giật và các yếu tố tiêu cực khác khi khởi động và dừng thiết bị. Chúng có thể tăng giảm tốc độ động cơ một cách trơn tru, thực hiện chuyển động ngược chiều, điều này rất quan trọng đối với một số lượng lớn các thiết bị công nghiệp có độ chính xác cao.
Ưu điểm của bộ biến tần:
- Giảm chi phí năng lượng: bằng cách giảm dòng khởi động và điều chỉnh công suất động cơ dựa trên tải;
- Tăng độ tin cậy và độ bền của thiết bị: cho phép bạn kéo dài tuổi thọ và tăng thời gian từ dịch vụ kỹ thuật này sang dịch vụ kỹ thuật khác;
- Cho phép bạn thực hiện điều khiển bên ngoài và quản lý thiết bị từ các thiết bị máy tính từ xa và khả năng tích hợp vào hệ thống tự động hóa;
- Bộ chuyển đổi tần số có thể hoạt động với bất kỳ công suất tải nào (từ một kilowatt đến hàng chục megawatt);
- Sự hiện diện của các thành phần đặc biệt trong thành phần của bộ biến tần cho phép bạn bảo vệ chống quá tải, mất pha và ngắn mạch, cũng như đảm bảo vận hành an toàn và tắt thiết bị trong trường hợp khẩn cấp.
Tất nhiên, nhìn vào danh sách những ưu điểm như vậy, người ta có thể thắc mắc tại sao không sử dụng chúng cho tất cả các engine trong doanh nghiệp? Câu trả lời ở đây là hiển nhiên, than ôi, nhưng đây là chi phí cao của chastotnikov, việc lắp đặt và điều chỉnh của họ. Không phải doanh nghiệp nào cũng có thể chi trả được những chi phí này.
Các bài tương tự:
