Во всем мире доля потребления силовыми установками переменного тока высокая. Контроль частоты питающего напряжения дает возможность снижать в отдельных случаях энергопотребления до 70%, повышая параллельно КПД. Метод подбора оптимального управления позволяет достичь желаемого результата, снизить себестоимость продукцию. Проанализируем векторное и скалярное управление частотным преобразователем.

Метод векторный и скалярный

Наибольшим спросом в электроприводах двигателей до 1 кВ пользуются преобразователи с элементом постоянного тока. Регулировка частоты производится за счет смены процессов (отпирание/запирание) транзисторных ключей. Работают они благодаря изменению длительности базовых сигналов модулятора ШИМ.

Всего есть два способа управления:

Векторный.

Скалярный.

Векторное управление частотным преобразователем основывается на сохранении частоты и напряжения электродвигателя. Такая технология дает возможность:

- управлять скоростью вращения;

- контролировать момент;

- руководить жесткостью механических показателей по всему диапазону частот;

- реализовывать пуск с использованием высоких нагрузок.

Недостатки: Слишком сложные построения, векторные преобразователи зависят от работы мощных контроллеров, что повышает неизбежно себестоимость ПЧ. Подобная техника используется в различных точных приводах, грузоподъёмных механизмах и т.п.

Скалярное управление позволяет контролировать показатель U/f; Каковы характеристики вращения – не имеет значения , рассмотрим некоторые виды:

Сохранение коэффициента U/f позволяет сохранять магнитный трафик в зазоре силовой установки. Если возрастает напряжение, то растут дополнительные нагрузки, возникают вибрации.

Коэффициент U/f высчитывается с учетом показателей напряжения, частоты движка. Во внимание не принимается фаза, вычислительная сложность для руководства ШИМ небольшая. Скалярные элементы обеспечиваются простыми недорогими контроллерами.

Отсутствие обратной связи.

Связь со скоростью вращения вала.

Первый метод (вольт-частотный) можно встретить в асинхронных установках, в приводах, где есть наличие стабильной нагрузки.

Подобные ПЧ просты и применяются в недорогих приводах, здесь нет датчиков, технические требования элементарны. Скалярная технология позволяет формировать групповые блоки двигателей, подключив их на одну кнопку «пуск/стоп».

Технология скалярного управления частотой

скалярный метод управления частотным преобразователем.jpg
Вольт-частотный способ управления с энкодером (датчиком оборотов или скорости) позволяет существенно расширить возможности метода. При этом величина U/f поддерживается при различных скоростях. Одновременно с этим показатель U/f устойчиво работает на самых разных скоростях.

Рост угловой частоты оборотов увеличивает напряжение на обмотках движков. В асинхронных установках частота поля статора, и показатель вращения различаются; Скольжение напрямую связано с ростом напряжения. Чтобы восстановить баланс, добавляется датчик скорости (энкодер). Такая методика сокращает погрешность в точности скорости до 0,031%, что вполне приемлемо для продуктивной работы.

Руководство скалярной технологией

Как в любом деле, здесь также присутствуют свои отрицательные стороны. Главная тема – сложность наладки энкодера. Теряется показатели характеристик (жесткость) если скорость вращения незначительна. Не запаса прочности в сегменте перегрузок, управлять вращением и моментом не представляется возможным.

Однако скалярные методики широко применяются на практике, так как себестоимость технологии невысока. Нет также необходимости монтировать датчики на вал, управлять можно сразу несколькими силовыми установками.

Область применения:

Сегмент использования скалярных ПЧ обширен:

- Электроприводы.

- Вольт-частотные преобразователи (насосы, вентиляция).

- Распределение воздушных и гидро потоков без использования заслонок.

- Постепенная активация гидроконтуров.

- Автоматизированные пропуски частот при воздухообмене.

- Скалярные элементы задают алгоритм работы в воздушных и гидравлических блоках, при этом применяются отлаженные методики. ПЧ в приводах станков упрощает передаточные механизмы и саму кинематическую схему. При этом уровень допусков становится более высоким, а число бракованных деталей уменьшается заметно.

- Частотные преобразователи позволяют экономить электрическую энергию (токарное оборудование). Монтаж таких девайсов на движки конвейеров дает возможность:

- Управлять скоростью более точно.

- Экстренно останавливать работу в случае форс-мажора.

- Радикально снизить вибрации, ударные нагрузки при пуске.

- Уменьшить амортизацию механических узлов.

- Формировать автоматические опции и режимы.

Вывод:

Каждый технологический цикл имеет свои особенности. Скалярные преобразователи просты и недороги, они широко используются в движках с одинарными характеристиками и требованиями. При этом нет необходимости регулировать скрупулёзно момент и скорость, когда обороты снижаются ниже номинальных показателей.

Частотник векторного управления встречается в блоках, где стабильно присутствуют высокие нагрузки и необходимо точное позиционирование.

Частотные преобразователи

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Пт)

Назад к списку