Tapoja lisätä nykyistä taajuutta

Nykyään suosituin tapa lisätä (tai vähentää) virran taajuutta on käyttää taajuusmuuttajaa. Taajuusmuuttajien avulla on mahdollista saada yksi- tai kolmivaiheisesta vaihtovirrasta teollisuustaajuudella (50 tai 60 Hz) vaaditulla taajuudella, esimerkiksi 1 - 800 Hz, yksivaiheisen tai kolmivaiheisen virran syöttämiseksi. vaihe-vaihemoottorit.

Sähköisten taajuusmuuttajien ohella virran taajuuden lisäämiseksi käytetään myös sähköisiä induktiotaajuusmuuttajia, joissa esimerkiksi asynkroninen moottori, jossa on kierretty roottori, toimii osittain generaattoritilassa. On myös umformereita - moottorigeneraattoreita, joista myös keskustellaan tässä artikkelissa.

Elektroniset taajuusmuuttajat

Elektronisten taajuusmuuttajien avulla voit ohjata tasaisesti synkronisten ja asynkronisten moottoreiden nopeutta, koska muuntimen lähtötaajuus kasvaa tasaisesti asetettuun arvoon. Yksinkertaisin lähestymistapa on asettamalla vakio V / f -ominaisuus, ja edistyneemmät ratkaisut käyttävät vektoriohjausta.

Taajuusmuuntimetsisältävät tavallisesti tasasuuntaajan, joka muuntaa tehotaajuisen vaihtovirran tasavirraksi; Tasasuuntaajan jälkeen on yksinkertaisimmassa muodossaan PWM-pohjainen invertteri, joka muuntaa vakiojännitteen vaihtokuormitusvirraksi ja jonka taajuus ja amplitudi ovat jo käyttäjän asettamia, ja nämä parametrit voivat poiketa verkkoparametreista. syöttö ylös tai alas.

Elektronisen taajuusmuuttajan lähtömoduuli on useimmiten tyristori tai transistorisilta, joka koostuu neljästä tai kuudesta kytkimestä, jotka muodostavat tarvittavan virran kuorman, erityisesti sähkömoottorin, syöttämiseen. Lähtöön on lisätty EMC-suodatin tasoittaakseen lähtöjännitteen kohinan.

Kuten edellä mainittiin, elektroninen taajuusmuuttaja käyttää tyristoreita tai transistoreita kytkiminä toimiessaan. Näppäinten ohjaamiseen käytetään mikroprosessorimoduulia, joka toimii ohjaimena ja suorittaa samanaikaisesti useita diagnostisia ja suojaustoimintoja.

Samaan aikaan taajuusmuuttajat ovat edelleen kahta luokkaa: suoraan kytketyt ja tasavirtakytketyt. Valittaessa näiden kahden luokan välillä molempien tyyppien edut ja haitat punnitaan ja määritetään jommankumman soveltuvuus kiireellisen ongelman ratkaisemiseen.

Suoraa viestintää

Suorakytketyt muuntimet erottuvat siitä, että ne käyttävät ohjattua tasasuuntaajaa, jossa tyristoriryhmät peräkkäin, lukituksen avautuessa, kytkevät kuorman, esimerkiksi moottorin käämit, suoraan syöttöverkkoon.

Seurauksena on, että lähtöön saadaan bittejä verkon jännitteen siniaaltoa, ja vastaava lähtötaajuus (moottorille) tulee verkkoa pienemmäksi, 60 %:n sisällä siitä, eli 0 - 36 Hz 60 Hz:llä syöttö.

Tällaiset ominaisuudet eivät salli teollisuuden laitteiden parametrien muuttamista laajasti, joten näiden ratkaisujen kysyntä on vähäistä. Lisäksi lukkiutumattomia tyristoreita on vaikea hallita, piirien hinta nousee ja lähdössä on paljon melua, kompensaattoreita tarvitaan, minkä seurauksena mitat ovat korkeat ja hyötysuhde alhainen.

DC-liitäntä

Tässä suhteessa paljon parempia ovat taajuusmuuttajat, joissa on selkeä tasavirtaliitäntä, jossa ensin vaihtovirta tasasuunnetaan, suodatetaan ja sitten taas elektronisten kytkinten piirin kautta muunnetaan vaaditun taajuuden ja amplitudin vaihtovirraksi. Tässä taajuus voi olla paljon suurempi. Tietenkin kaksoismuunnos heikentää jonkin verran tehokkuutta, mutta lähtötaajuusparametrit yksinkertaisesti vastaavat käyttäjän vaatimuksia.

Puhtaan siniaallon saamiseksi moottorin käämeihin käytetään invertteripiiriä, jossa halutun muotoinen jännite saadaan pulssinleveysmodulaatio (PWM)… Elektroniset kytkimet ovat lukitustyristoreita tai IGBT-transistoreja.

Tyristorit kestävät suuria impulssivirtoja verrattuna transistoreihin, minkä vuoksi ne turvautuvat yhä useammin tyristoripiireihin sekä suorassa tiedonsiirtomuuntimessa että muuntimissa, joissa on välipiiri, hyötysuhde on jopa 98%.

Oikeudenmukaisuuden vuoksi todetaan, että sähköverkon elektroniset taajuusmuuttajat ovat epälineaarista kuormaa ja synnyttävät siihen korkeampia harmonisia, mikä huonontaa sähkön laatua.

Moottorigeneraattori (umformer)

Sähkön muuntamiseksi sen muodosta toiseen, erityisesti virran taajuuden lisäämiseksi, ilman tarvetta turvautua elektronisiin ratkaisuihin, käytetään niin kutsuttuja umformereja - moottorigeneraattoreita. Tällaiset koneet toimivat sähkön johtimina, mutta suoraa sähkön muuntamista, kuten muuntajassa tai elektronisessa taajuusmuuttajassa sellaisenaan, ei ole.

Seuraavat vaihtoehdot ovat käytettävissä täällä:

• tasavirta voidaan muuntaa vaihtovirraksi suuremmalla jännitteellä ja vaaditulla taajuudella;

• tasavirta voidaan saada vaihtovirrasta;

• taajuuden suora mekaaninen muunnos sen lisäyksen tai laskun kanssa;

• saadaan kolmivaiheinen virta vaaditulla taajuudella yksivaiheisesta virrasta verkkotaajuudella.

Kanonisessa muodossaan moottorigeneraattori on sähkömoottori, jonka akseli on kytketty suoraan generaattoriin. Generaattorin lähtöön on asennettu stabilointilaite, joka parantaa tuotetun sähkön taajuus- ja amplitudiparametreja.

Joissakin umformers-malleissa ankkuri sisältää keloja sekä moottorin ja generaattorin, jotka galvaanisesti eristetty, ja joiden johdot on kytketty kollektoriin ja lähtörenkaisiin, vastaavasti.

Muissa versioissa on yhteiset käämit molemmille virroille, esimerkiksi liukurenkailla ei ole kollektoria, joka muuttaisi vaiheiden lukumäärää, vaan staattorikäämistä tehdään yksinkertaisesti tapit kullekin lähtövaiheelle.Joten induktiokone muuntaa yksivaiheisen virran kolmivaiheiseksi (periaatteessa identtinen taajuuden kasvaessa).

Joten moottorigeneraattori antaa sinun muuttaa virran tyypin, jännitteen, taajuuden, vaiheiden lukumäärän. 70-luvulle asti tämän tyyppisiä muuntimia käytettiin Neuvostoliiton sotilasvarusteissa, joissa ne käyttivät erityisesti lamppulaitteita. Yksivaiheisiin ja kolmivaiheisiin muuntimiin syötetään 27 voltin vakiojännite, ja lähtö on 127 voltin 50 hertsin yksivaiheinen tai 36 voltin 400 hertsin kolmivaiheinen vaihtojännite.

Tällaisten muuntajien teho saavuttaa 4,5 kVA. Samanlaisia ​​koneita käytetään sähkövetureissa, joissa 50 voltin tasajännite muunnetaan 220 voltin vaihtojännitteeksi, jonka taajuus on enintään 425 hertsiä, loistelamppujen ja 127 voltin 50 hertsin vaihtojännitteeksi matkustajien parranajokoneille. Umformers käyttivät usein ensimmäisiä tietokoneita virranlähteenä.

Tähän päivään asti umformereja löytyy sieltä sun täältä: johdinautoissa, raitiovaunuissa, sähköjunissa, joissa ne on asennettu saamaan pientä jännitettä ohjauspiireihin, mutta nyt ne on jo lähes kokonaan syrjäytetty puolijohderatkaisuilla ( tyristorit ja transistorit).

Moottori-generaattorimuuntimet ovat arvokkaita useiden etujen vuoksi. Ensinnäkin se on lähtö- ja tulovirtapiirien luotettava galvaaninen eristys. Toiseksi lähtö on puhtain siniaalto, jossa ei ole vääristymiä, ei kohinaa. Laite on rakenteeltaan hyvin yksinkertainen ja siksi huolto on varsin kekseliäs.

Tämä on helppo tapa saada kolmivaiheinen jännite. Roottorin inertia tasoittaa virtapiikkejä, kun kuormitusparametrit muuttuvat äkillisesti.Ja tietysti täällä on erittäin helppoa palauttaa sähkö.

Ei ilman sen puutteita. Umformereissa on liikkuvia osia ja siksi niiden resurssit ovat rajalliset. Massa, paino, materiaalien runsaus ja sen seurauksena korkea hinta. Meluisa työ, tärinä. Laakereiden toistuva voitelu, keräinten puhdistus, harjojen vaihto. Tehokkuus on 70 prosentin sisällä.

Haitoista huolimatta mekaanisia moottorigeneraattoreita käytetään edelleen sähköteollisuudessa suurten tehojen muuntamiseen. Tulevaisuudessa moottorigeneraattorit voivat auttaa sovittamaan yhteen 60 ja 50 Hz verkkoja tai tarjota verkkoja, joilla on korkeammat virranlaatuvaatimukset. Koneen roottorikäämien syöttö on tässä tapauksessa mahdollista pienitehoisesta puolijohde-taajuusmuuttajasta.