इलेक्ट्रिक मोटरसाठी वारंवारता कनवर्टर

वारंवारता कन्व्हर्टर वापरण्याच्या तांत्रिक बाबी

आजकाल, बहुतेक इलेक्ट्रिक ड्राईव्हमध्ये इंडक्शन मोटर हे मुख्य साधन बनले आहे. वाढत्या प्रमाणात, नियंत्रणासाठी फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर वापरला जातो - PWM नियमनसह एक इन्व्हर्टर. असे नियंत्रण अनेक फायदे देते, परंतु काही तांत्रिक निराकरणे निवडताना काही समस्या देखील निर्माण करतात. चला त्यांना अधिक तपशीलवार समजून घेण्याचा प्रयत्न करूया.

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्सचे उपकरण

शक्तिशाली उच्च-व्होल्टेज ट्रान्झिस्टर IGBT मॉड्यूल्सच्या विस्तृत श्रेणीच्या विकास आणि उत्पादनामुळे थेट डिजिटल सिग्नलद्वारे नियंत्रित मल्टीफेस पॉवर स्विचची अंमलबजावणी करणे शक्य झाले. प्रोग्राम करण्यायोग्य संगणकीय सुविधांमुळे सिग्नल प्रदान करणाऱ्या स्विच इनपुटवर संख्यात्मक अनुक्रम तयार करणे शक्य झाले. असिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर्सचे वारंवारता नियंत्रण… मोठ्या संगणकीय संसाधनांसह सिंगल-चिप मायक्रोकंट्रोलर्सचा विकास आणि मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनामुळे डिजिटल कंट्रोलर्ससह सर्वो ड्राइव्हमध्ये संक्रमण शक्य झाले.

पॉवर फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर्स, नियमानुसार, शक्तिशाली डायोड किंवा पॉवर ट्रान्झिस्टरवर आधारित रेक्टिफायर आणि डायोड्सद्वारे शंट केलेल्या IGBT ट्रान्झिस्टरवर आधारित इन्व्हर्टर (नियंत्रित स्विच) असलेल्या योजनेनुसार लागू केले जातात (चित्र 1).

तांदूळ. 1. वारंवारता कनवर्टर सर्किट

इनपुट स्टेज पुरवलेले साइनसॉइडल ग्रिड व्होल्टेज दुरुस्त करते, जे प्रेरक-कॅपेसिटिव्ह फिल्टरसह गुळगुळीत केल्यानंतर, नियंत्रित इन्व्हर्टरसाठी उर्जा स्त्रोत म्हणून काम करते, जे यासह सिग्नल तयार करते पल्स मॉड्युलेशन, जे इलेक्ट्रिक मोटरचे आवश्यक ऑपरेटिंग मोड प्रदान करणारे पॅरामीटर्ससह स्टेटर विंडिंग्समध्ये साइनसॉइडल प्रवाह निर्माण करते.

पॉवर कन्व्हर्टरचे डिजिटल नियंत्रण मायक्रोप्रोसेसर हार्डवेअर आणि हातातील कार्यांशी संबंधित सॉफ्टवेअर वापरून केले जाते. कंप्युटिंग युनिट रिअल टाइममध्ये 52 मॉड्यूल्ससाठी नियंत्रण सिग्नल व्युत्पन्न करते आणि ड्राईव्हचे ऑपरेशन नियंत्रित करणार्‍या मापन प्रणालींकडून सिग्नलवर प्रक्रिया देखील करते.

पॉवर सप्लाय आणि कंट्रोल कॉम्प्युटर हे स्ट्रक्चरल डिझाईन केलेल्या औद्योगिक उत्पादनामध्ये एकत्र केले जातात ज्याला फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर म्हणतात.

औद्योगिक उपकरणांमध्ये दोन मुख्य प्रकारचे फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर वापरले जातात:

• विशिष्ट प्रकारच्या उपकरणांसाठी मालकीचे कन्व्हर्टर.

• युनिव्हर्सल फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर हे वापरकर्ता-परिभाषित मोडमध्ये AM ऑपरेशनच्या मल्टीफंक्शनल कंट्रोलसाठी डिझाइन केलेले आहेत.

प्रविष्ट केलेली माहिती दर्शविण्यासाठी स्क्रीनसह सुसज्ज नियंत्रण पॅनेल वापरून वारंवारता कनवर्टरचे ऑपरेटिंग मोड सेट करणे आणि व्यवस्थापित करणे शक्य आहे.साध्या स्केलर फ्रिक्वेंसी कंट्रोलसाठी, तुम्ही कंट्रोलरच्या फॅक्टरी सेटिंग्जमध्ये उपलब्ध असलेल्या सोप्या लॉजिक फंक्शन्सचा संच आणि बिल्ट-इन पीआयडी कंट्रोलर वापरू शकता.

फीडबॅक सेन्सर सिग्नलचा वापर करून अधिक जटिल नियंत्रण मोड लागू करण्यासाठी, कनेक्ट केलेल्या बाह्य संगणकाचा वापर करून ACS रचना आणि एक अल्गोरिदम विकसित करणे आवश्यक आहे.

बहुतेक उत्पादक फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्सची श्रेणी तयार करतात जे इनपुट आणि आउटपुट इलेक्ट्रिकल वैशिष्ट्ये, पॉवर, डिझाइन आणि इतर पॅरामीटर्समध्ये भिन्न असतात. बाह्य उपकरणे (मुख्य, मोटर) शी जोडण्यासाठी अतिरिक्त बाह्य घटक वापरले जाऊ शकतात: चुंबकीय स्टार्टर्स, ट्रान्सफॉर्मर, चोक.

नियंत्रण सिग्नलचे प्रकार

वेगवेगळ्या प्रकारच्या सिग्नलमध्ये फरक करणे आणि प्रत्येकासाठी स्वतंत्र केबल वापरणे आवश्यक आहे. वेगवेगळ्या प्रकारचे सिग्नल एकमेकांवर प्रभाव टाकू शकतात. सराव मध्ये, हे वेगळे करणे सामान्य आहे, उदाहरणार्थ एक केबल पासून दाब संवेदक फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरशी थेट कनेक्ट केले जाऊ शकते.

अंजीर मध्ये. 2 विविध सर्किट्स आणि कंट्रोल सिग्नलच्या उपस्थितीत वारंवारता कनवर्टर कनेक्ट करण्याचा शिफारस केलेला मार्ग दर्शविते.

तांदूळ. 2. पॉवर सर्किट्स आणि फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरच्या कंट्रोल सर्किट्सला जोडण्याचे उदाहरण

खालील प्रकारचे सिग्नल ओळखले जाऊ शकतात:

• अॅनालॉग - व्होल्टेज किंवा वर्तमान सिग्नल (0 … 10 V, 0/4 … 20 mA), ज्याचे मूल्य हळूहळू किंवा क्वचितच बदलते, सहसा हे नियंत्रण किंवा मापन सिग्नल असतात;

• स्वतंत्र व्होल्टेज किंवा वर्तमान सिग्नल (0 … 10 V, 0/4 … 20 एमए), जे फक्त दोन क्वचित बदलणारी मूल्ये (उच्च किंवा निम्न) घेऊ शकतात;

• डिजिटल (डेटा) — व्होल्टेज सिग्नल (0 … 5 V, 0 … 10 V) जे त्वरीत आणि उच्च वारंवारतेसह बदलतात, सामान्यत: हे RS232, RS485, इत्यादी बंदरांचे सिग्नल असतात;

• रिले — रिले संपर्क (0 … 220 V AC) मध्ये जोडलेल्या लोड (बाह्य रिले, दिवे, व्हॉल्व्ह, ब्रेक इ.) वर अवलंबून प्रेरक प्रवाह समाविष्ट असू शकतात.

वारंवारता कनवर्टर शक्ती निवड

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरची शक्ती निवडताना, केवळ इलेक्ट्रिक मोटरच्या सामर्थ्यावरच नव्हे तर कन्व्हर्टर आणि मोटरच्या नाममात्र प्रवाह आणि व्होल्टेजवर देखील अवलंबून असणे आवश्यक आहे. वस्तुस्थिती अशी आहे की वारंवारता कनवर्टरची निर्दिष्ट शक्ती केवळ मानक अनुप्रयोगांमध्ये मानक 4-ध्रुव असिंक्रोनस मोटरसह त्याच्या ऑपरेशनचा संदर्भ देते.

वास्तविक डिव्हाइसेसमध्ये अनेक पैलू असतात ज्यामुळे डिव्हाइसवरील वर्तमान लोड वाढू शकते, उदाहरणार्थ स्टार्टअप दरम्यान. तत्त्वानुसार, फ्रिक्वेंसी ड्राइव्ह वापरणे आपल्याला सॉफ्ट स्टार्टमुळे वर्तमान आणि यांत्रिक भार कमी करण्यास अनुमती देते. उदाहरणार्थ, प्रारंभिक प्रवाह रेट केलेल्या प्रवाहाच्या 600% वरून 100-150% पर्यंत कमी केला जातो.

कमी वेगाने गाडी चालवा

हे लक्षात ठेवले पाहिजे की जरी मोटार कमी वेगाने चालत असताना फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर सहज 10: 1 गती नियमन प्रदान करते, परंतु त्याच्या स्वत: च्या पंखाची शक्ती पुरेशी असू शकत नाही. इंजिनच्या तापमानाचे निरीक्षण करा आणि सक्तीचे वायुवीजन प्रदान करा.

विद्युतचुंबकीय अनुरुपता

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर हा उच्च-फ्रिक्वेंसी हार्मोनिक्सचा एक शक्तिशाली स्त्रोत असल्याने, मोटर्स जोडण्यासाठी किमान लांबीची ढाल असलेली केबल वापरली पाहिजे. अशी केबल इतर केबल्सपासून किमान 100 मिमी अंतरावर घातली पाहिजे.यामुळे उलटतपासणी कमी होते. केबल्स ओलांडायचे असल्यास, क्रॉसिंग 90 अंशांच्या कोनात केले जाते.

हे आपत्कालीन जनरेटरद्वारे समर्थित आहे

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरद्वारे प्रदान केलेली सॉफ्ट स्टार्ट जनरेटरची आवश्यक शक्ती कमी करण्यास अनुमती देते. अशा प्रारंभासह विद्युत प्रवाह 4-6 पट कमी होत असल्याने, जनरेटरची शक्ती समान संख्येने कमी केली जाऊ शकते. परंतु जनरेटर आणि ड्राइव्ह दरम्यान कॉन्टॅक्टर स्थापित करणे आवश्यक आहे, वारंवारता ड्राइव्हच्या रिले आउटपुटद्वारे नियंत्रित केले जाते. हे फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टरला धोकादायक ओव्हरव्होल्टेजपासून संरक्षण करते.

सिंगल-फेज नेटवर्कमधून तीन-फेज कनवर्टर पुरवणे

थ्री-फेज फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्स सिंगल-फेज नेटवर्कवरून चालवले जाऊ शकतात, परंतु त्यांचे आउटपुट वर्तमान रेट केलेल्या 50% पेक्षा जास्त नसावे.

ऊर्जा आणि पैसा वाचवा

बचत अनेक कारणांमुळे होते. प्रथम, वाढीमुळे cosine phi 0.98 च्या मूल्यांपर्यंत, म्हणजे जास्तीत जास्त शक्ती उपयुक्त काम करण्यासाठी वापरली जाते, किमान वाया जाते. दुसरे, सर्व इंजिन ऑपरेटिंग मोडमध्ये याच्या जवळचा गुणांक प्राप्त होतो.

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरशिवाय, कमी लोडवर असिंक्रोनस मोटर्सचा कोसाइन फाई 0.3-0.4 असतो. तिसरे, अतिरिक्त यांत्रिक समायोजन (डॅम्पर, थ्रॉटल, वाल्व्ह, ब्रेक इ.) करण्याची आवश्यकता नाही, सर्व काही इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने केले जाते. अशा नियंत्रण उपकरणासह, बचत 50% पर्यंत असू शकते.

एकाधिक डिव्हाइस समक्रमित करा

फ्रिक्वेंसी ड्राइव्ह नियंत्रित करण्यासाठी अतिरिक्त इनपुटमुळे, कन्व्हेयर प्रक्रिया सिंक्रोनाइझ करणे किंवा इतरांवर अवलंबून काही मूल्यांमधील बदलांचे गुणोत्तर सेट करणे शक्य आहे.उदाहरणार्थ, मशीनच्या स्पिंडलची गती कटरच्या फीड दरावर अवलंबून असणे. प्रक्रिया ऑप्टिमाइझ केली जाईल कारण कटरचा भार जसजसा वाढेल, फीड कमी होईल आणि उलट होईल.

उच्च हार्मोनिक्स विरूद्ध नेटवर्क संरक्षण

अतिरिक्त संरक्षणासाठी, शॉर्ट शील्डेड केबल्स व्यतिरिक्त, लाइन चोक आणि बायपास कॅपेसिटर वापरले जातात. थ्रोटलयाव्यतिरिक्त, ते चालू केल्यावर इनरश करंट मर्यादित करते.

योग्य संरक्षण वर्ग निवडणे

फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्हच्या सुरळीत ऑपरेशनसाठी विश्वसनीय उष्णता अपव्यय आवश्यक आहे. जर उच्च संरक्षण वर्ग वापरले जातात, उदाहरणार्थ आयपी 54 आणि उच्च, अशा उष्णतेचा अपव्यय साध्य करणे कठीण किंवा महाग आहे. म्हणून, उच्च दर्जाच्या संरक्षणासह एक स्वतंत्र कॅबिनेट वापरणे शक्य आहे, जेथे निम्न वर्गाचे मॉड्यूल स्थापित केले जाऊ शकतात आणि सामान्य वायुवीजन आणि शीतकरण केले जाऊ शकते.

एका फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरला इलेक्ट्रिक मोटर्सचे समांतर कनेक्शन

खर्च कमी करण्यासाठी, अनेक इलेक्ट्रिक मोटर्स नियंत्रित करण्यासाठी एक वारंवारता कनवर्टर वापरला जाऊ शकतो. त्याची शक्ती सर्व इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या एकूण शक्तीच्या 10-15% च्या फरकाने निवडली पाहिजे. असे करताना, मोटर केबल्सची लांबी कमी करणे आवश्यक आहे आणि मोटार चोक स्थापित करणे अत्यंत इष्ट आहे.

फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्ह चालू असताना बहुतेक फ्रिक्वेन्सी कन्व्हर्टर मोटर्स बंद करू देत नाहीत किंवा कॉन्टॅक्टर्सद्वारे कनेक्ट होऊ देत नाहीत. हे फक्त डिव्हाइसवरील स्टॉप कमांडद्वारे केले जाते.

नियंत्रण कार्य सेटिंग

इलेक्ट्रिक ड्राईव्हची जास्तीत जास्त कामगिरी साध्य करण्यासाठी, जसे की: पॉवर फॅक्टर, कार्यक्षमता, ओव्हरलोड क्षमता, नियमन गुळगुळीतपणा, टिकाऊपणा, ऑपरेटिंग फ्रिक्वेंसीमधील बदल आणि फ्रिक्वेंसीच्या आउटपुट व्होल्टेजमधील गुणोत्तर योग्यरित्या निवडणे आवश्यक आहे. कनवर्टर

व्होल्टेज बदलण्याचे कार्य लोडच्या टॉर्क वर्णावर अवलंबून असते. स्थिर टॉर्कवर, मोटर स्टेटर व्होल्टेज वारंवारता (स्केलर कंट्रोल U / F = const) च्या प्रमाणात नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. फॅनसाठी, उदाहरणार्थ, दुसरा गुणोत्तर U / F * F = const आहे. जर आपण वारंवारता 2 वेळा वाढवली, तर व्होल्टेज 4 ने वाढले पाहिजे (वेक्टर नियंत्रण). अधिक जटिल नियंत्रण कार्ये असलेली उपकरणे आहेत.

वारंवारता कनवर्टरसह व्हेरिएबल स्पीड ड्राइव्ह वापरण्याचे फायदे

कार्यक्षमता वाढवणे आणि उर्जेची बचत करण्याव्यतिरिक्त, अशा इलेक्ट्रिक ड्राइव्हमुळे आपल्याला नवीन ड्रायव्हिंग गुण मिळू शकतात. हे अतिरिक्त यांत्रिक उपकरणांच्या नकारात प्रतिबिंबित होते जे नुकसान निर्माण करतात आणि सिस्टमची विश्वासार्हता कमी करतात: ब्रेक, शॉक शोषक, थ्रॉटल, वाल्व्ह, कंट्रोल वाल्व्ह इ. ब्रेकिंग, उदाहरणार्थ, मोटरच्या स्टेटरमध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड उलट करून केले जाऊ शकते. वारंवारता आणि व्होल्टेजमधील फंक्शनल संबंध बदलून, आम्हाला यांत्रिकीमध्ये काहीही न बदलता वेगळी ड्राइव्ह मिळते.

कागदपत्रे वाचत आहे

हे नोंद घ्यावे की फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्स एकमेकांसारखे असले तरीही आणि एकामध्ये प्रभुत्व मिळविल्यानंतर, दुसर्‍याशी व्यवहार करणे सोपे आहे, तथापि, दस्तऐवजीकरण काळजीपूर्वक वाचणे आवश्यक आहे. काही उत्पादक त्यांच्या उत्पादनांच्या वापरावर निर्बंध लादतात आणि त्यांचे उल्लंघन झाल्यास ते उत्पादन वॉरंटीमधून काढून टाकतात.

तुम्हाला यामध्ये स्वारस्य असू शकते: ऊर्जा बचत करण्याचे साधन म्हणून व्हेरिएबल इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह