Un convertizor controlează alimentarea motorului.

Un variator de frecvență, sau VFD, transformă puterea electrică de intrare într-o ieșire controlată pentru un motor AC. Schimbarea frecvenței de ieșire modifică turația câmpului său magnetic rotitor.

Tensiunea și curentul trebuie să fie, de asemenea, potrivite pentru motor și sarcină. Un variator este mai mult decât un dispozitiv care schimbă pur și simplu frecvența.

Trei etape principale de putere.

De la puterea electrică la puterea la arbore

Patru etape conectate ale conversiei puterii motoruluiAC de intrare trece printr-un redresor, circuitul intermediar DC și un invertor către motor. Circuitul intermediar DC include capacitate electrică. Invertorul comută alimentarea motorului; motorul produce cuplu pe arbore.Alimentare de intrare cu AC trifazat1 RedresorAC → DC2 Circuit intermediar DC+−3 InvertorComutare controlatăM4 Motor → cuplu la arbore
  1. Redresor. Transformă AC de intrare în DC.
  2. Circuit intermediar DC. Condensatoarele contribuie la susținerea alimentării intermediare de DC și la netezirea ondulației acesteia; circuitul intermediar nu este un rezervor nelimitat de energie.
  3. Invertor. Comutatoarele semiconductoare conectează fazele motorului la barele DC într-o secvență controlată.
  4. Motor. Curenții din înfășurări produc un câmp rotitor și cuplu. O parte din energia de intrare devine căldură și alte pierderi.
Un variator uzual cu sursă de tensiune în regim de motor. Diagrama funcțională omite protecțiile, filtrele, circuitele de comandă și traseele de frânare. Regenerarea necesită un traseu energetic adecvat; un redresor simplu cu diode nu poate restitui energie rețelei.

Ieșirea este comutată, nu o formă de undă netedă a rețelei.

Comutatoarele electronice aplică impulsuri de tensiune care se schimbă rapid. Modulația controlează alimentarea efectivă a motorului; inductanța motorului ajută la modelarea curentului.

Frecvența fundamentală a ieșirii și frecvența de comutație mult mai mare sunt diferite. Niciuna nu trebuie confundată cu frecvența fixă a rețelei de alimentare.

Impulsuri de tensiune și curentul în înfășurare

Tensiune comutată și curent al motorului mai netedGraficul superior arată comutarea ilustrativă a tensiunii unui braț de fază între niveluri pozitive și negative față de punctul median DC. Graficul inferior arată curentul aproximativ sinusoidal al unei faze a motorului, cu ondulație mică. Au același interval de timp, dar unități verticale diferite și scări independente.Tensiunea brațului de fazăfață de punctul median DC+0−Curentul de fază al motorului+0−Același interval de timp →
  1. Trasă superioară: tensiune de comutație. În acest braț de fază ideal cu două niveluri, nodul de comutație alternează între +VDC/2 și −VDC/2 față de punctul median al circuitului intermediar DC. Lățimile impulsurilor variază pe parcursul ciclului electric.
  2. Trasă inferioară: curentul printr-o fază a motorului. Inductanța motorului se opune schimbărilor bruște ale curentului. Curentul este mai neted decât tensiunea comutată, deși ondulația și distorsiunea rămân.
  3. Citiți axele separat. Intervalul de timp de pe orizontală este comun. Tensiunea și curentul folosesc unități și scări verticale diferite; înălțimile curbelor nu se pot compara. Faza curentului depinde de condițiile de funcționare.
Forme de undă ilustrative, nu măsurători de la un ascensor. Sunt desenate doar 14 cicluri de comutație pentru lizibilitatea impulsurilor; frecvența reală de comutație este de obicei mult peste frecvența fundamentală a motorului. Curba superioară nu este tensiunea motorului între faze sau fază-neutru.

Metodele de control răspund diferit la sarcină.

Frecvența este un punct de plecare

Câmpul unui motor cu patru poli se rotește la 900 rpm la 30 Hz. Turația reală a unui rotor de inducție depinde și de alunecare; un rotor sincron urmărește câmpul în funcționare sincronă.

Comanda simplă tensiune/frecvență și comanda vectorială mai avansată au capacități diferite. Unele variatoare folosesc un encoder; altele estimează condițiile relevante ale motorului din măsurători electrice.

Tabloul de comandă și convertizorul ascensorului își împart sarcina.

Controlerul solicită mișcarea și coordonează deplasarea. Variatorul controlează motorul conform comenzii și reacției primite. Secvențierea frânei și alte autorizări aparțin sistemului complet de comandă.

Un VFD nu înlocuiește frâna mecanică sau sistemele de siguranță ale ascensorului. Funcționarea adecvată depinde de motor, sarcină, reacție și metoda de comandă configurată.

O privire mai atentă

Peste zona vitezei de bază a motorului, limitele de tensiune pot impune slăbirea câmpului și reducerea cuplului disponibil. Creșterea frecvenței nu promite cuplu constant, viteză nelimitată sau compatibilitate cu mecanismul conectat.

Verificați ce ați înțeles

Frecvența de comutare a unui convertizor este aceeași cu frecvența electrică comandată a motorului?

Arată explicația

Nu. Invertorul poate comuta de multe ori în fiecare ciclu al formei de undă fundamentale de ieșire a motorului.

Lecturi suplimentare.

Lecturi opționale pentru aprofundarea acestei lecții.