Przemiennik częstotliwości steruje zasilaniem silnika.
Przemiennik częstotliwości, czyli VFD, przekształca wejściową energię elektryczną w kontrolowane wyjście dla silnika AC. Zmiana częstotliwości wyjściowej zmienia prędkość jego wirującego pola magnetycznego.
Napięcie i prąd również muszą odpowiadać silnikowi i obciążeniu. Napęd to więcej niż urządzenie jedynie zmieniające częstotliwość.
Trzy główne stopnie mocy.
Od mocy elektrycznej do mocy na wale
- Prostownik. Przekształca wejściowe AC w DC.
- Obwód pośredni DC. Kondensatory wspierają pośrednie zasilanie DC i wygładzają jego tętnienia; obwód pośredni nie jest nieograniczonym magazynem energii.
- Falownik. Łączniki półprzewodnikowe łączą fazy silnika z szynami DC w kontrolowanej sekwencji.
- Silnik. Prądy uzwojeń wytwarzają wirujące pole i moment obrotowy. Część energii wejściowej zamienia się w ciepło i inne straty.
Napięcie wyjściowe jest przełączane, nie ma gładkiego przebiegu sieciowego.
Łączniki elektroniczne podają szybko zmieniające się impulsy napięcia. Modulacja kontroluje efektywne zasilanie silnika; jego indukcyjność pomaga kształtować prąd.
Częstotliwość podstawowa wyjścia i znacznie wyższa częstotliwość przełączania to różne wielkości. Żadnej z nich nie należy mylić ze stałą częstotliwością zasilającej sieci.
Impulsy napięcia i prąd uzwojenia
- Górny przebieg: napięcie przełączane. W tej idealnej dwupoziomowej gałęzi fazowej węzeł przełączający zmienia stan między +VDC/2 i −VDC/2 względem punktu środkowego obwodu pośredniego DC. Szerokości impulsów zmieniają się w cyklu elektrycznym.
- Dolny przebieg: prąd jednej fazy silnika. Indukcyjność silnika przeciwdziała nagłym zmianom prądu. Prąd jest bardziej wygładzony niż przełączane napięcie, choć pozostają tętnienia i zniekształcenia.
- Odczytuj osie oddzielnie. Poziomy przedział czasu jest wspólny. Napięcie i prąd mają różne jednostki i skale pionowe; wysokości przebiegów nie można porównywać. Faza prądu zależy od warunków pracy.
Metody sterowania różnie reagują na obciążenie.
Pole silnika czterobiegunowego obraca się z prędkością 900 rpm przy 30 Hz. Rzeczywista prędkość wirnika indukcyjnego zależy też od poślizgu; wirnik synchroniczny podąża za polem podczas pracy synchronicznej.
Proste sterowanie napięcie/częstotliwość i bardziej zaawansowane sterowanie wektorowe mają różne możliwości. Niektóre napędy używają enkodera; inne szacują istotne stany silnika na podstawie pomiarów elektrycznych.
Sterownik dźwigu i przemiennik dzielą między sobą to zadanie.
Sterownik żąda ruchu i koordynuje przejazd. Napęd steruje silnikiem zgodnie z poleceniem i sprzężeniem zwrotnym. Sekwencja działania hamulca i pozostałe zezwolenia należą do całego układu sterowania.
VFD nie zastępuje hamulca mechanicznego ani układów bezpieczeństwa dźwigu. Prawidłowe działanie zależy od silnika, obciążenia, sprzężenia zwrotnego i skonfigurowanej metody sterowania.
Bliższe spojrzenie
Powyżej zakresu prędkości bazowej silnika ograniczenia napięcia mogą wymagać osłabiania pola i zmniejszać dostępny moment. Zwiększenie częstotliwości nie gwarantuje stałego momentu, nieograniczonej prędkości ani przydatności dla podłączonych maszyn.
Sprawdź swoją wiedzę
Czy częstotliwość przełączania napędu jest taka sama jak zadana częstotliwość elektryczna silnika?
Pokaż wyjaśnienie
Nie. Falownik może przełączać wielokrotnie w każdym cyklu podstawowego przebiegu wyjściowego silnika.
Dalsza lektura.
Lektura opcjonalna, pozwalająca dokładniej zgłębić tę lekcję.
- ABB: stopnie mocy i przełączanie w przemienniku (PDF) (Dokument w języku angielskim)
Lektura techniczna: Guide 4, strony drukowane 14–15 (strony PDF 164–165). Prześledź etapy przekształcania i schemat falownika, aby powiązać przełączanie z polem wirującym.
- Microchip: przełączane napięcie i prąd silnika (PDF) (Dokument w języku angielskim)
AN984, strona 3, odróżnia napięcie PWM falownika od prądu w indukcyjnym uzwojeniu silnika. Strona 5 rozdziela częstotliwość przełączania od modulacji sinusoidalnej.