Az átalakító főként egyenirányításból (AC-DC), szűrésből, újra-egyenirányításból (DC-AC), fékezőegységből, hajtóegységből, érzékelőegységből, mikro-feldolgozó egységből áll.
1. Miért változhat szabadon a motor fordulatszáma?
A motor fordulatszámának mértékegysége: r/perc fordulatszám/perc, ami rpm-ben is kifejezhető
Például: 2-pólusmotor 50 Hz 3000 [r/perc]
4-pólusmotor 50 Hz 1500 [r/perc]
Következtetés: A motor forgási sebessége arányos a frekvenciával
Az indukciós váltakozó áramú motor forgási sebessége a pólusok számától és a motor frekvenciájától függ. A motor működési elve határozza meg, hogy a motor pólusainak száma rögzített. Mivel a pólusérték nem folytonos érték (2 többszöröse, például a pólusok száma 2, 4, 6), általában kényelmetlen a motor fordulatszámának módosítása az érték változtatásával.
Ezenkívül a frekvencia a motoron kívül állítható, majd a motorhoz táplálható, így a motor forgási sebessége szabadon szabályozható.
Ezért a frekvencia-szabályozás céljára szolgáló frekvenciaváltó a motor fordulatszám-szabályozó berendezéseinek előnyben részesített berendezése.
n = 60f/p
n: Szinkron sebesség
f: Teljesítményfrekvencia
p: Motor póluspárok
Következtetés: A frekvencia és a feszültség változtatása a legjobb módszer a motorvezérlésre
Ha csak a frekvenciát változtatja meg a feszültség megváltoztatása nélkül, akkor a motor túlfeszültsége (túlgerjesztése) lesz a frekvencia csökkentésekor, és a motor kiéghet. Ezért a frekvenciaváltónak változtatnia kell a feszültségen és a frekvencián is. Ha a kimeneti frekvencia a névleges frekvencia felett van, a feszültség nem tud tovább növekedni, és a maximum csak a motor névleges feszültségével lehet egyenlő.
Például a motor forgási sebességének felére csökkentése érdekében a frekvenciaváltó kimeneti frekvenciáját 50 Hz-ről 25 Hz-re kell módosítani, majd a frekvenciaváltó kimeneti feszültségét 400 V-ról körülbelül 200 V-ra kell módosítani.
2. Ha a motor fordulatszáma (frekvenciája) megváltozik, mekkora lesz a kimenő nyomatéka?
Az indítónyomaték és a maximális nyomaték a frekvenciaváltó meghajtásakor kisebb, mint a frekvenciaváltó által közvetlenül meghajtottak.
Ha a motort tápfrekvenciás tápegység táplálja, akkor az indítási és gyorsítási hatások nagyok, de ha a frekvenciaváltót tápellátásra használják, akkor ezek a hatások gyengébbek. A teljesítmény-frekvenciás közvetlen indítás nagy indítóáramot eredményez. A frekvenciaváltó használatakor a frekvenciaváltó kimeneti feszültsége és frekvenciája fokozatosan hozzáadódik a motorhoz, így a motor indítóárama és behatása kisebb.
Általában a motor által generált nyomaték a frekvencia csökkenésével csökken (fordulatszám csökkenés). A fluxusvektor vezérlésű frekvenciaváltó használata javítja a motor nyomatékhiányát alacsony fordulatszámon, és még a motor is elegendő nyomatékot tud leadni alacsony fordulatszámon.
3. Ha a frekvenciaváltót 50 Hz-nél nagyobb frekvenciára állítják be, a motor kimenő nyomatéka csökken.
Általában a motort 50 Hz-es feszültség szerint tervezik és gyártják, és a névleges nyomatéka is ebben a feszültségtartományban van megadva. Ezért a névleges frekvencia melletti fordulatszám-szabályozást állandó nyomaték-fordulatszám-szabályozásnak nevezzük (T=Te, P<=Pe)
Ha a frekvenciaváltó kimeneti frekvenciája nagyobb, mint 50 Hz, a motor által generált nyomaték a frekvenciával fordítottan arányos lineáris összefüggésben csökken.
Ha a motor 50 Hz-nél nagyobb fordulatszámon működik, akkor figyelembe kell venni a motor terhelésének méretét, hogy megakadályozza a motor elégtelen kimeneti nyomatékát.
Például a motor által 100 Hz-en generált nyomatékot az 50 Hz-en generált nyomaték körülbelül 1/2-ére kell csökkenteni.
Ezért a névleges frekvencia feletti sebességszabályozást állandó teljesítményű sebességszabályozásnak (P=Ue*Ie) nevezzük.
4. Frekvenciaváltó alkalmazása 50Hz felett
Egy adott motor esetében a névleges feszültsége és névleges árama állandó.
Ha a frekvenciaváltó és a motor névleges értéke 15kW/380V/30A, akkor a motor 50Hz felett is működhet.
Amikor a sebesség 50 Hz, az átalakító kimeneti feszültsége 380 V, az áramerősség pedig 30 A. Ekkor, ha a kimeneti frekvenciát 60 Hz-re emeljük, a konverter maximális kimeneti feszültsége és árama csak 380V/30A lehet. Nyilvánvalóan a kimenő teljesítmény állandó, ezért nevezzük állandó teljesítmény-fordulatszám szabályozásnak.
Nyomaték ebben az időben:
Mivel P=wT (w: szögsebesség, T: nyomaték) Mivel P állandó és w növekszik, a nyomaték ennek megfelelően csökken.
Más szemszögből is nézhetjük:
A motor állórészfeszültsége U=E plusz I * R (I az áramerősség, R az elektronikus ellenállás, E az indukált potenciál)
Látható, hogy ha U és I változatlanok maradnak, akkor E is változatlan marad
E=k * f * X, (k: constant, f: frequency, X: magnetic flux), so when f is from 50 -->60 Hz, X ennek megfelelően csökken
A motornál T=K * I * X, (K: állandó, I: áram, X: fluxus), így a T nyomaték csökkenni fog, ahogy az X fluxus csökken
At the same time, when the frequency is less than 50 Hz, because I * R is very small, when U/f=E/f is constant, the magnetic flux (X) is constant Torque T is proportional to current This is why the overload (torque) capacity of frequency converter is usually described by its overcurrent capacity It is also called constant torque speed regulation (rated current constant -->maximális nyomaték állandó)
Következtetés: A motor kimenő nyomatéka csökkenni fog, ha a frekvenciaváltó kimeneti frekvenciája 50 Hz fölé emelkedik.
5. A kimeneti nyomatékkal kapcsolatos egyéb tényezők
A fűtési és hűtési teljesítmény határozza meg a konverter kimeneti áramkapacitását, így befolyásolja a konverter kimeneti nyomatékkapacitását.
Vivőfrekvencia: általában a frekvenciaváltó által megjelölt névleges áram az az érték, amely a legmagasabb vivőfrekvencián és a legmagasabb környezeti hőmérsékleten képes folyamatos kimenetet biztosítani. Csökkentse a vivőfrekvenciát, és ez nem befolyásolja a motor áramát. Az alkatrészek melegedése azonban csökkenni fog.
Környezeti hőmérséklet: Olyan, mintha a frekvenciaváltó védelmi áramértéke nem nőne, mert a környezeti hőmérsékletet viszonylag alacsonynak érzékelik.
Magasság: A magasság növekedése hatással van a hőelvezetésre és a szigetelési teljesítményre. Általánosságban elmondható, hogy 1000 m alatt nem tekinthető Fölött 5 százalékos kapacitáscsökkentés 1000 méterenként.