Principios y aplicaciones de los convertidores de frecuencia

Principio de funcionamiento del convertidor de frecuencia

El convertidor de frecuencia se compone principalmente de rectificación (CA a CC), filtrado, rerectificación (CC a CA), unidad de frenado y unidad de accionamiento. , y microprocesamiento de la unidad de detección Compuesto por unidades, etc.

1. ¿Por qué se puede cambiar libremente la velocidad de rotación del motor?

*1: r/min

Unidad de velocidad de rotación del motor: número de revoluciones por minuto, también expresado como rpm

Por ejemplo: motor de 2 polos. 50Hz 3000 [r/min]

Motor de 4 polos 50Hz 1500 [r/min]

Conclusión: La velocidad de rotación del motor es proporcional a la frecuencia

A qué se refiere este artículo El motor es un motor de CA de inducción y la mayoría de los motores utilizados en la industria son de este tipo. La velocidad de rotación de un motor de CA de inducción (en adelante denominado motor) está determinada aproximadamente por el número de polos y la frecuencia del motor. El número de polos del motor está determinado por el principio de funcionamiento del motor. Dado que el valor del polo no es un valor continuo (es un múltiplo de 2, por ejemplo, el número de polos es 2, 4, 6), generalmente no es posible ajustar la velocidad del motor cambiando este valor.

Además, la frecuencia se puede ajustar fuera del motor antes de suministrarse al motor, de modo que la velocidad de rotación del motor se puede controlar libremente.

Por lo tanto, el convertidor de frecuencia con el propósito de controlar la frecuencia es el equipo preferido como equipo de regulación de velocidad del motor.

n = 60f/p

n: velocidad síncrona

f: frecuencia industrial

p: número de pares de polos del motor

Conclusión: Cambiar la frecuencia y el voltaje es el método óptimo de control del motor

Si solo cambia la frecuencia sin cambiar el voltaje, el motor tendrá sobretensión (sobreexcitación) cuando el La frecuencia se reduce, provocando que el motor pueda quemarse. Por lo tanto, cuando el convertidor de frecuencia cambia la frecuencia, debe cambiar el voltaje al mismo tiempo. Cuando la frecuencia de salida está por encima de la frecuencia nominal, el voltaje no puede continuar aumentando y el máximo solo puede ser igual al voltaje nominal del motor.

Por ejemplo: para reducir a la mitad la velocidad de rotación del motor y cambiar la frecuencia de salida del inversor de 50 Hz a 25 Hz, el voltaje de salida del inversor debe cambiarse de 400 V a aproximadamente 200 V

2. Cuando cambia la velocidad de rotación (frecuencia) del motor, ¿qué sucede con su par de salida?

*1: Fuente de alimentación de frecuencia industrial

Alimentación proporcionada por la red eléctrica (fuente de alimentación comercial)

*2: Corriente de arranque

Cuando el motor comienza a funcionar, la corriente de salida del inversor

El par de arranque y el par máximo cuando es impulsado por el inversor son menores que aquellos cuando es impulsado directamente por la fuente de alimentación de frecuencia industrial

El motor funciona con una fuente de alimentación de frecuencia industrial. Al arrancar y acelerar, el impacto es muy grande, pero cuando se utiliza un convertidor de frecuencia como fuente de alimentación, estos impactos serán más débiles. El arranque directo a frecuencia industrial producirá una gran corriente de arranque. Cuando se utiliza un convertidor de frecuencia, el voltaje de salida y la frecuencia del convertidor de frecuencia se agregan gradualmente al motor, por lo que la corriente de arranque y el impacto del motor son menores.

Generalmente, el par generado por el motor disminuye a medida que disminuye la frecuencia (disminuye la velocidad). Los datos reales de reducción se explicarán en algunos manuales de inversores.

Al utilizar el inversor con control vectorial de flujo magnético, se mejorará la falta de par a baja velocidad del motor y el motor puede generar suficiente par incluso en el área de baja velocidad.

3. Cuando el convertidor de frecuencia ajusta la velocidad a una frecuencia superior a 50 Hz, el par de salida del motor disminuirá.

Normalmente, el motor se diseña y fabrica de acuerdo con el voltaje de 50 Hz. , y su par nominal también se da dentro de este rango de voltaje. Por lo tanto, la regulación de velocidad bajo la frecuencia nominal se denomina regulación de velocidad de par constante (T=Te, Plt;=Pe)

Cuando la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia es superior a 50 Hz, el par generado por el motor debe. be Disminuye linealmente inversamente con la frecuencia.

Cuando el motor funciona a una frecuencia superior a 50 Hz, se debe considerar el tamaño de la carga del motor para evitar un par de salida insuficiente del motor.

Por ejemplo, el par generado por el motor a 100 Hz se reduce a aproximadamente la mitad del par generado a 50 Hz.

Por lo tanto, la regulación de velocidad por encima de la frecuencia nominal se denomina regulación de velocidad de potencia constante (P=Ue*Ie)

4. >Como todos sabemos, para un motor específico, su tensión nominal y su corriente nominal son constantes.

Si las capacidades del inversor y del motor son ambas: 15kW/380V/30A, el motor puede funcionar por encima de 50Hz.

Cuando la velocidad es de 50 Hz, el voltaje de salida del inversor es de 380 V y la corriente es de 30 A. En este momento, si la frecuencia de salida se aumenta a 60 Hz, el voltaje y la corriente de salida máximos del inversor pueden alcanzarse. solo será 380V/30A. Obviamente, la potencia de salida no cambia. Por eso lo llamamos regulación de velocidad de potencia constante.

¿Cuál es la situación del par en este momento?

Porque P=wT. (w: velocidad angular, T: Torque). Debido a que P permanece sin cambios y w aumenta, el torque disminuirá en consecuencia.

También podemos verlo desde otro ángulo:

La tensión del estator del motor U = E I*R (I es la corriente, R es la resistencia electrónica y E es el potencial inducido)

p>

Se puede ver que cuando U e I permanecen sin cambios, E también permanece sin cambios

Y E = k*f*X, (. k: constante, f: frecuencia, X: flujo magnético), por lo que cuando f cambia de 50 a 60 Hz, X disminuirá en consecuencia

Para el motor, T=K*I*X, (K: constante , I: corriente, X: flujo magnético), por lo que el par T disminuirá a medida que el flujo magnético, el flujo magnético (X) es una constante. El par T es proporcional a la corriente. El convertidor se usa generalmente para describir su capacidad de sobrecarga (par). También se le llama regulación de velocidad de par constante (corriente nominal sin cambios - gt; par máximo sin cambios).

Conclusión: Cuando la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia aumenta de. por encima de 50 Hz, el par de salida del motor disminuirá.

5. Otros factores relacionados con el par de salida

Las capacidades de calentamiento y disipación de calor determinan la capacidad de corriente de salida del inversor, por lo tanto. afectando la capacidad de par de salida del inversor.

Frecuencia portadora: Generalmente, la corriente nominal marcada por el inversor se basa en la frecuencia portadora más alta y el valor que puede garantizar una salida continua a la temperatura ambiente más alta. Si se reduce la frecuencia portadora, la corriente del motor. no se verá afectado. Pero se reducirá el calentamiento de los componentes.

Temperatura ambiental: No aumentará el valor de corriente de protección del inversor sólo porque detecte que la temperatura ambiente es relativamente baja.

Altitud: A medida que aumenta la altitud, aumenta la disipación de calor y el aislamiento. El rendimiento se verá afectado. Todos tienen un impacto. Generalmente, la distancia por debajo de 1000 m se puede ignorar. Por encima de eso, la capacidad se puede reducir en 5 por 1000 metros.