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
- Redresor. Transformă AC de intrare în DC.
- 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.
- Invertor. Comutatoarele semiconductoare conectează fazele motorului la barele DC într-o secvență controlată.
- Motor. Curenții din înfășurări produc un câmp rotitor și cuplu. O parte din energia de intrare devine căldură și alte pierderi.
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
- 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.
- 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.
- 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.
Metodele de control răspund diferit la sarcină.
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.
- ABB: etapele de putere și comutația convertizorului (PDF) (Document în engleză)
Lectură tehnică: Ghidul 4, paginile tipărite 14–15 (paginile PDF 164–165). Urmăriți etapele de conversie și schema invertorului pentru a corela comutarea cu câmpul rotitor.
- Microchip: tensiune comutată și curentul motorului (PDF) (Document în engleză)
AN984, pagina 3, diferențiază tensiunea PWM a invertorului de curentul din înfășurarea inductivă a motorului. Pagina 5 separă frecvența de comutație de modulația sinusoidală.