वारंवारता कनवर्टर - प्रकार, ऑपरेशनचे सिद्धांत, कनेक्शन योजना

कोणत्याही इलेक्ट्रिक मोटरचा रोटर स्टेटर विंडिंगच्या आत फिरणाऱ्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमुळे होणा-या शक्तींद्वारे चालविला जातो. त्याची गती सामान्यतः पॉवर ग्रिडच्या औद्योगिक वारंवारतेद्वारे निर्धारित केली जाते.

त्याचे मानक मूल्य 50 हर्ट्झ एका सेकंदात पन्नास दोलन कालावधी सूचित करते. एका मिनिटात, त्यांची संख्या 60 पट वाढते आणि ती 50×60 = 3000 क्रांती असते. रोटर लागू केलेल्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या प्रभावाखाली समान संख्येने फिरतो.

तुम्ही स्टेटरवर लागू केलेल्या मेन फ्रिक्वेंसीचे मूल्य बदलल्यास, तुम्ही रोटरच्या रोटेशनचा वेग आणि त्यास जोडलेल्या ड्राइव्हला समायोजित करू शकता. हे तत्त्व इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या नियंत्रणाचा आधार आहे.

वारंवारता कनवर्टरचे प्रकार

डिझाइननुसार, वारंवारता कन्व्हर्टर आहेत:

1. प्रेरण प्रकार;

2. इलेक्ट्रॉनिक.

उत्पादित असिंक्रोनस मोटर्स फेज रोटरसह योजनेनुसार आणि जनरेटर मोडमध्ये सुरू केलेले, पहिल्या प्रकारचे प्रतिनिधी आहेत. ऑपरेशन दरम्यान, त्यांच्याकडे कमी कार्यक्षमता असते आणि कमी कार्यक्षमता द्वारे दर्शविले जाते.म्हणून, त्यांना उत्पादनात विस्तृत अनुप्रयोग आढळला नाही आणि अत्यंत क्वचितच वापरला जातो.

इलेक्ट्रॉनिक फ्रिक्वेन्सी रूपांतरण पद्धत एसिंक्रोनस आणि सिंक्रोनस दोन्ही मशीन्सच्या गतीचे नियमन करण्यास अनुमती देते. या प्रकरणात, दोन नियंत्रण तत्त्वांपैकी एक लागू केले जाऊ शकते:

1. वारंवारता (V / f) वर रोटेशन गतीच्या अवलंबनाच्या पूर्वनिर्धारित वैशिष्ट्यानुसार;

2. वेक्टर नियंत्रण पद्धत.

पहिली पद्धत सर्वात सोपी आणि कमी परिपूर्ण आहे आणि दुसरी पद्धत गंभीर औद्योगिक उपकरणांच्या घूर्णन गतीवर अचूकपणे नियंत्रण ठेवण्यासाठी वापरली जाते.

वारंवारता रूपांतरण वेक्टर नियंत्रण वैशिष्ट्ये

या पद्धतीतील फरक म्हणजे रोटर फील्डच्या वारंवारतेसह फिरणाऱ्या चुंबकीय प्रवाहाच्या «स्पेस व्हेक्टर» वरील परिवर्तक नियंत्रण उपकरणाचा परस्परसंवाद, प्रभाव.

या तत्त्वावर कार्य करण्यासाठी कन्व्हर्टरसाठी अल्गोरिदम दोन प्रकारे तयार केले जातात:

1. सेन्सरलेस कंट्रोल;

2. प्रवाह नियमन.

पहिली पद्धत अनुक्रमांच्या बदलावर विशिष्ट अवलंबित्व निश्चित करण्यावर आधारित आहे पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन (PWM) प्रीसेट अल्गोरिदमसाठी इन्व्हर्टर. या प्रकरणात, कन्व्हर्टर आउटपुट व्होल्टेजचे मोठेपणा आणि वारंवारता स्लिप करंट आणि लोडद्वारे नियंत्रित केली जाते, परंतु रोटर स्पीड फीडबॅक न वापरता.

वारंवारता कनवर्टरसह समांतर जोडलेल्या अनेक इलेक्ट्रिक मोटर्स नियंत्रित करताना ही पद्धत वापरली जाते.फ्लक्स कंट्रोलमध्ये मोटारच्या आत कार्यरत प्रवाहांचे सक्रिय आणि प्रतिक्रियाशील घटकांमध्ये विघटन करून त्यांचे निरीक्षण करणे आणि आउटपुट व्होल्टेज व्हेक्टरसाठी मोठेपणा, वारंवारता आणि कोन सेट करण्यासाठी कनवर्टर ऑपरेशनमध्ये समायोजन करणे समाविष्ट आहे.

हे इंजिनची अचूकता सुधारते आणि त्याच्या समायोजनाची मर्यादा वाढवते. फ्लो कंट्रोलचा वापर क्रेन होइस्ट्स किंवा इंडस्ट्रियल विंडिंग मशीन्स सारख्या उच्च डायनॅमिक लोडसह कमी वेगाने चालणाऱ्या ड्राईव्हची क्षमता वाढवतो.

वेक्टर तंत्रज्ञानाचा वापर डायनॅमिक टॉर्क नियंत्रणाची अंमलबजावणी करण्यास अनुमती देतो तीन-फेज असिंक्रोनस मोटर्स. 

समतुल्य सर्किट

इंडक्शन मोटरचे मूलभूत सरलीकृत इलेक्ट्रिकल सर्किट खालीलप्रमाणे दर्शविले जाऊ शकते.

स्टेटर विंडिंग्सवर व्होल्टेज u1 लागू केला जातो, ज्यामध्ये सक्रिय प्रतिकार R1 आणि एक प्रेरक प्रतिरोध X1 असतो. हे, हवेतील अंतर Xv च्या प्रतिकारावर मात करून, रोटर विंडिंगमध्ये रूपांतरित होते, ज्यामुळे त्यात एक विद्युतप्रवाह निर्माण होतो जो त्याच्या प्रतिकारावर मात करतो.

वेक्टर सर्किटचे समतुल्य सर्किट

त्याचे बांधकाम इंडक्शन मोटरमध्ये होणाऱ्या प्रक्रिया समजून घेण्यास मदत करते.

स्टेटर करंटची उर्जा दोन भागांमध्ये विभागली आहे:

• iµ — फ्लो-फॉर्मिंग विभाजन;

• iw - क्षण निर्माण करणारा घटक.

या प्रकरणात, रोटरमध्ये स्लिप-आश्रित सक्रिय प्रतिकार R2 / s आहे.

सेन्सरलेस कंट्रोलसाठी, खालील मोजमाप केले जाते:

• व्होल्टेज u1;

• वर्तमान i1.

त्यांच्या मूल्यांनुसार, ते गणना करतात:

• iµ — प्रवाह तयार करणारा प्रवाह घटक;

• iw — व्हॅल्यू जनरेटिंग टॉर्क.

गणना अल्गोरिदममध्ये आता वर्तमान नियामकांसह इंडक्शन मोटरचे इलेक्ट्रॉनिक समतुल्य सर्किट समाविष्ट आहे, जे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या संपृक्ततेची परिस्थिती आणि स्टीलमधील चुंबकीय उर्जेचे नुकसान विचारात घेते.

वर्तमान व्हेक्टरचे दोन्ही घटक, कोन आणि मोठेपणामध्ये भिन्न, रोटर समन्वय प्रणालीसह एकत्र फिरतात आणि स्थिर स्टेटर अभिमुखता प्रणाली बनतात.

या तत्त्वानुसार, वारंवारता कनवर्टरचे मापदंड इंडक्शन मोटरच्या लोडनुसार समायोजित केले जातात.

वारंवारता कनवर्टरच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत

हे उपकरण, ज्याला इन्व्हर्टर देखील म्हणतात, मुख्य वीज पुरवठ्याच्या वेव्हफॉर्ममध्ये दुहेरी बदलावर आधारित आहे.

सुरुवातीला, औद्योगिक व्होल्टेज शक्तिशाली डायोडसह रेक्टिफायरला दिले जाते जे साइनसॉइडल हार्मोनिक्स काढून टाकतात परंतु सिग्नल रिपल्स सोडतात. त्यांच्या काढण्यासाठी, इंडक्टन्स (एलसी-फिल्टर) असलेली कॅपेसिटर बँक प्रदान केली जाते, जी सुधारित व्होल्टेजला स्थिर, गुळगुळीत आकार प्रदान करते.

सिग्नल नंतर फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरच्या इनपुटवर जातो, जे सहा चे तीन-फेज ब्रिज सर्किट आहे. पॉवर ट्रान्झिस्टर रिव्हर्स पोलरिटी व्होल्टेज संरक्षण डायोडसह IGBT किंवा MOSFET मालिका. या उद्देशांसाठी पूर्वी वापरल्या गेलेल्या थायरिस्टर्सना पुरेसा वेग नसतो आणि ते मोठ्या व्यत्ययांसह कार्य करतात.

मोटरचा "ब्रेक" मोड चालू करण्यासाठी, सर्किटमध्ये ऊर्जा नष्ट करणारे शक्तिशाली प्रतिरोधक असलेले नियंत्रित ट्रान्झिस्टर स्थापित केले जाऊ शकते. हे तंत्र फिल्टर कॅपेसिटरला ओव्हरचार्जिंग आणि नुकसान होण्यापासून संरक्षण करण्यासाठी मोटरद्वारे तयार केलेले व्होल्टेज काढून टाकण्याची परवानगी देते.

कनव्हर्टरची वेक्टर फ्रिक्वेंसी कंट्रोल पद्धत आपल्याला सर्किट्स तयार करण्यास अनुमती देते जी ACS सिस्टममधून सिग्नलचे स्वयंचलित नियंत्रण करते. यासाठी व्यवस्थापन प्रणाली वापरली जाते:

1. मोठेपणा;

2. PWM (पल्स रुंदी सिम्युलेशन).

मोठेपणा नियंत्रण पद्धत इनपुट व्होल्टेज बदलण्यावर आधारित आहे आणि PWM स्थिर इनपुट व्होल्टेजवर पॉवर ट्रान्झिस्टर स्विच करण्यासाठी अल्गोरिदमवर आधारित आहे.

PWM रेग्युलेशनसह, जेव्हा स्टेटर विंडिंग रेक्टिफायरच्या सकारात्मक आणि नकारात्मक टर्मिनल्सशी कठोर क्रमाने जोडलेले असते तेव्हा सिग्नल मॉड्युलेशनचा कालावधी तयार केला जातो.

जनरेटरची घड्याळाची वारंवारता खूप जास्त असल्याने, इलेक्ट्रिक मोटरच्या वळणात, ज्यामध्ये प्रेरक प्रतिकार असतो, ते सामान्य साइन वेव्हमध्ये गुळगुळीत केले जातात.

PWM नियंत्रण पद्धती उर्जेची हानी दूर करतात आणि वारंवारता आणि मोठेपणाच्या एकाच वेळी नियंत्रणामुळे उच्च रूपांतरण कार्यक्षमता प्रदान करतात. जीटीओ मालिका पॉवर-लॉक थायरिस्टर कंट्रोल टेक्नॉलॉजीज किंवा इन्सुलेटेड-गेट IGBT ट्रान्झिस्टरच्या द्विध्रुवीय ब्रँडच्या विकासामुळे ते उपलब्ध झाले आहेत.

तीन-चरण मोटर नियंत्रित करण्यासाठी त्यांच्या समावेशाची तत्त्वे फोटोमध्ये दर्शविली आहेत.

सहा IGBT पैकी प्रत्येक त्याच्या स्वतःच्या रिव्हर्स करंट डायोडशी अँटी-पॅरलल सर्किटमध्ये जोडलेला असतो. या प्रकरणात, इंडक्शन मोटरचा सक्रिय प्रवाह प्रत्येक ट्रान्झिस्टरच्या पॉवर सर्किटमधून जातो आणि त्याचा प्रतिक्रियाशील घटक डायोड्सद्वारे निर्देशित केला जातो.

इन्व्हर्टर आणि मोटरच्या ऑपरेशनवरील बाह्य विद्युत आवाजाचा प्रभाव दूर करण्यासाठी, वारंवारता कनवर्टरच्या सर्किटमध्ये समाविष्ट असू शकते आवाज कमी करणारे फिल्टरलिक्विडेशन:

• रेडिओ हस्तक्षेप;

• ऑपरेटिंग उपकरणांमुळे विद्युत डिस्चार्ज.

हे कंट्रोलरद्वारे सिग्नल केले जातात आणि शॉक कमी करण्यासाठी मोटर आणि इन्व्हर्टर आउटपुट टर्मिनल्स दरम्यान शील्ड वायरिंगचा वापर केला जातो.

एसिंक्रोनस मोटर्सच्या ऑपरेशनची अचूकता सुधारण्यासाठी, फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरच्या कंट्रोल सर्किटमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• प्रगत इंटरफेस क्षमतांसह संप्रेषण इनपुट;

• अंगभूत नियंत्रक;

• मेमरी कार्ड;

• सॉफ्टवेअर;

• मुख्य आउटपुट पॅरामीटर्स दर्शवणारे माहितीपूर्ण एलईडी डिस्प्ले;

• ब्रेक हेलिकॉप्टर आणि अंगभूत EMC फिल्टर;

• वाढीव संसाधनाच्या चाहत्यांसह फुंकण्यावर आधारित सर्किट कूलिंग सिस्टम;

• थेट करंट आणि काही इतर शक्यतांद्वारे इंजिन गरम करण्याचे कार्य.

ऑपरेशनल वायरिंग आकृत्या

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्स सिंगल-फेज किंवा थ्री-फेज नेटवर्कसह कार्य करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. तथापि, जर 220 व्होल्टच्या व्होल्टेजसह थेट प्रवाहाचे औद्योगिक स्त्रोत असतील, तर त्यांच्याकडून इनव्हर्टर चालवले जाऊ शकतात.

थ्री-फेज मॉडेल्स मुख्य व्होल्टेज 380 व्होल्टसाठी डिझाइन केलेले आहेत आणि ते इलेक्ट्रिक मोटरला पुरवतात. सिंगल-फेज इनव्हर्टर 220 व्होल्ट्सद्वारे समर्थित असतात आणि वेळेनुसार तीन टप्पे वितरित केले जातात.

मोटरला वारंवारता कन्व्हर्टरची कनेक्शन योजना योजनांनुसार चालविली जाऊ शकते:

• तारे;

• त्रिकोण

380 व्होल्टच्या थ्री-फेज नेटवर्कद्वारे पुरवलेल्या कन्व्हर्टरसाठी मोटरचे विंडिंग एका "स्टार" मध्ये एकत्र केले जातात.

"डेल्टा" योजनेनुसार, जेव्हा पॉवर कन्व्हर्टर सिंगल-फेज 220-व्होल्ट नेटवर्कशी जोडलेले असते तेव्हा मोटर विंडिंग एकत्र केले जातात.

इलेक्ट्रिक मोटरला फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरशी जोडण्याची पद्धत निवडताना, इन्व्हर्टरच्या क्षमतेसह, धीमे, लोड केलेल्या प्रारंभासह, चालणारी मोटर सर्व मोडमध्ये तयार करू शकणार्‍या पॉवर रेशोकडे लक्ष देणे आवश्यक आहे.

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरला सतत ओव्हरलोड करणे अशक्य आहे आणि त्याच्या आउटपुट पॉवरचा एक छोटासा राखीव दीर्घकालीन आणि त्रास-मुक्त ऑपरेशन सुनिश्चित करेल.