El principio de funcionamiento del convertidor de frecuencia y los criterios para su selección para el usuario.

Una breve descripción del propósito, principio de funcionamiento y criterios para seleccionar un convertidor de frecuencia como dispositivo de control para un motor eléctrico asíncrono.

Motor de inducción de jaula de ardilla hoy es el dispositivo más masivo y confiable para controlar varias máquinas y mecanismos. Pero cada medalla tiene una otra cara.

Las dos principales desventajas del motor de inducción son la imposibilidad de simple control de velocidad del rotor, corriente de arranque muy grande: cinco, siete veces la nominal. Si solo se utilizan dispositivos de control mecánico, estas desventajas conducen a grandes pérdidas de energía y cargas mecánicas de choque. Esto tiene un efecto extremadamente negativo en la vida útil del equipo.

Convertidor de frecuencia

Como resultado de la investigación en esta dirección, nació una nueva clase de dispositivos que permite resolver estos problemas no mecánicamente, sino electrónicamente.

Convertidor de frecuencia con control de ancho de pulso (PE con PWM) reduce las corrientes de irrupción en 4-5 veces. Proporciona un arranque suave del motor de inducción y controla el accionamiento de acuerdo con una relación tensión/frecuencia dada.

El convertidor de frecuencia proporciona un ahorro de energía de hasta un 50%. Se hace posible permitir la retroalimentación entre dispositivos vecinos, es decir. equipo autoajustable para la tarea y cambiando las condiciones de operación de todo el sistema.

El principio de funcionamiento del convertidor de frecuencia.

El convertidor de frecuencia PWM es inversor de doble conversión… Primero se rectifica la tensión de red de 220 o 380 V mediante el puente de diodos de entrada, luego se alisa y filtra mediante condensadores.

Esta es la primera etapa de la transformación. En la segunda etapa, de voltaje constante, usando microcircuitos de control y un puente de salida interruptores IGBT, se forma una secuencia PWM con cierta frecuencia y ciclo de trabajo. A la salida del convertidor de frecuencia, se emiten paquetes de pulsos rectangulares, pero debido a la inductancia de los devanados del estator del motor de inducción, se integran y finalmente se convierten en un voltaje cercano a una sinusoide.

Características mecánicas de un motor eléctrico asíncrono con regulación de frecuencia de velocidad: a — diagrama de conexión; b — características para una carga con un momento de resistencia estático constante; c — características de carga del ventilador; d — características del par de carga estática, inversamente proporcional a la velocidad angular de rotación.

Un circuito típico para encender un convertidor de frecuencia Un ejemplo de conexión de líneas eléctricas (cables) en un circuito de convertidor de frecuencia

Criterios para seleccionar convertidores de frecuencia

Selección de características Cada fabricante trata de obtener una ventaja competitiva en el mercado. La primera regla general para aumentar las ventas es un precio bajo. Por lo tanto, el fabricante se esfuerza por incluir solo las funciones necesarias en su producto. Y el resto se ofrecen como opciones. Antes de comprar un convertidor de frecuencia, decida qué características necesita. Vale la pena elegir el dispositivo que tiene la mayoría de las funciones necesarias en la versión básica.

Por el método de control

Deseche inmediatamente aquellos convertidores que no sean adecuados en términos de potencia, tipo de rendimiento, capacidad de sobrecarga, etc. Según el tipo de gestión tienes que decidir cuál elegir, control escalar o vectorial.

La mayoría de los convertidores de frecuencia modernos implementan el control vectorial, pero dichos convertidores de frecuencia son más caros que los convertidores de frecuencia escalares.

El control vectorial permite un control más preciso al reducir el error estático. El modo escalar solo admite una relación constante entre el voltaje de salida y la frecuencia de salida, pero para los ventiladores, por ejemplo, esto es suficiente.

Desde sus inicios, el control vectorial se ha convertido en una estrategia de control extremadamente popular para motores de inducción. Actualmente, la mayoría de los convertidores de frecuencia implementan control vectorial o incluso control vectorial sin sensor (esta tendencia se encuentra en convertidores de frecuencia que originalmente implementan control escalar y no tienen terminales para conectar un sensor de velocidad).

El principio básico del control vectorial consiste en la regulación separada e independiente de la corriente de magnetización del motor y la corriente de cuadratura, a la que es proporcional el par mecánico del eje. La corriente de magnetización determina el valor del enlace de flujo cero del rotor y se mantiene constante.

Cuando la velocidad se estabiliza, el punto de ajuste de corriente en cuadratura se genera usando un controlador PI separado cuya entrada es la discrepancia entre la velocidad del motor medida y la deseada. Por lo tanto, la corriente en cuadratura siempre se establece en el nivel mínimo para proporcionar suficiente par mecánico para mantener la velocidad establecida. Por lo tanto, el control de vectores tiene una alta eficiencia energética.

A través del poder

Si la potencia del equipo es aproximadamente la misma, elija convertidores de la misma empresa con una capacidad de acuerdo con la potencia de la carga máxima. Esto asegurará la intercambiabilidad y simplificará el mantenimiento del equipo. Se recomienda que el centro de servicio del convertidor de frecuencia seleccionado esté en su ciudad.

A través de la tensión de red

Elija siempre un convertidor con el rango de voltaje más amplio posible, tanto hacia abajo como hacia arriba. El caso es que para las cadenas locales, la sola palabra estándar solo puede provocar risas entre lágrimas. Si es muy probable que la baja tensión haga que el convertidor de frecuencia se detenga, entonces el aumento de la tensión puede hacer que exploten los condensadores electrolíticos de la red y que falle la entrada del dispositivo.

Por rango de ajuste de frecuencia

El límite superior para la regulación de frecuencia es importante cuando se utilizan motores con frecuencias de funcionamiento nominales altas, como amoladoras (1000 Hz o más).Asegúrese de que el rango de frecuencia se adapte a sus necesidades. El límite inferior define el rango de control de velocidad del variador. El estándar es 1:10. Si necesita un rango más amplio, elija solo control vectorial, solicite al fabricante los parámetros de la unidad. Incluso el límite declarado de 0 Hz no garantiza un funcionamiento estable del convertidor.

Por el número de entradas de control

Se requieren entradas discretas para ingresar comandos de control (arranque, parada, marcha atrás, parada, etc.). Las entradas analógicas son necesarias para las señales de respuesta (ajuste y ajuste del convertidor durante el funcionamiento). Se requieren entradas digitales para ingresar señales de alta frecuencia desde sensores digitales de velocidad y posición (codificadores). El número de entradas nunca puede ser demasiado grande, pero cuantas más entradas, más complejo se puede construir el sistema y más caro es.

Por el número de señales de salida

Las salidas discretas se utilizan para emitir señales para varios eventos (alarma, sobrecalentamiento, voltaje de entrada por encima o por debajo del nivel, señal de error, etc.). Las salidas analógicas se utilizan para construir sistemas de retroalimentación complejos. Las recomendaciones de selección son similares al párrafo anterior.

autobús de control

El equipo con el que controlará el convertidor de frecuencia debe tener el mismo bus y número de entradas/salidas que el convertidor de frecuencia seleccionado. Deje algo de espacio para entradas y salidas para futuras actualizaciones.

Bajo garantía

El período de garantía le permite evaluar indirectamente la fiabilidad del convertidor de frecuencia. Naturalmente, debe elegir un convertidor de frecuencia con un plan a largo plazo.Algunos fabricantes prevén específicamente casos de daños que no están cubiertos por la garantía. Siempre lea atentamente la documentación y busque en línea reseñas de modelos y fabricantes de equipos. Esto le ayudará a tomar la decisión correcta. No ahorre dinero para un servicio de calidad y capacitación del personal.

Convertidor de frecuencia en el stand

Capacidad de sobrecarga

Como primera aproximación, la potencia del convertidor de frecuencia debe seleccionarse un 10-15% más que la potencia del motor. La corriente del convertidor debe ser superior a la corriente nominal del motor y ligeramente superior a la corriente de posibles sobrecargas.

En la descripción de un mecanismo en particular, generalmente se indican las corrientes de sobrecarga y la duración de su flujo. ¡Lee la documentación! Esto lo mantendrá entretenido y posiblemente evitará daños en el equipo en el futuro. Si la unidad también se caracteriza por cargas de choque (pico) (cargas durante 2-3 segundos), entonces es necesario elegir un convertidor para la corriente máxima. Tome el 10% de margen nuevamente.
Ver también sobre este tema: Convertidores de frecuencia VLT AQUA Drive para unidades de bomba