اصل کار مقاومت ترمز در مبدل فرکانس

در کار واقعی ، مبدل سرعت اغلب سرعت موتور را به طور مکرر تغییر می دهد ، به طور مداوم شروع و متوقف می شود. چنین محیط کار باعث می شود جریان مدار کار به طور مداوم تغییر کند و ولتاژ معکوس ظاهر می شود. اگر طراحی مدار معقول انجام نشود ، اغلب باعث آسیب برگشت ناپذیر به تجهیزات کنترل می شود!

با توجه به مزایای تنظیم سرعت صاف ، دامنه بزرگ و جریان کوچک شروع ، تنظیم سرعت فرکانس متغیر در سالهای اخیر به طور گسترده ای در تنظیم سرعت حرکتی مورد استفاده قرار گرفته است. در تولید ، تجهیزات دارای بی تحرکی بزرگ مانند فن های پیش نویس ناشی از ، کاهش سریع فرکانس یا خاموش شدن باعث می شود تا حفاظت از ولتاژ مبدل کار کند و باعث خاموش شدن تجهیزات مکرر شود. این مقاله از اصل کار موتورهای ناهمزمان سه فاز و مبدل های فرکانس شروع می شود و به طور خلاصه کاربرد مقاومت های ترمز در چنین محیط های صنعتی را شرح می دهد.

1 اصل تنظیم سرعت موتورهای ناهمزمان سه فاز

موتورهای ناهمزمان سه فاز به جریان متناوب سه فاز متصل می شوند تا یک میدان مغناطیسی در حال چرخش ایجاد کنند. میدان مغناطیسی چرخان ، هادی بسته روتور را برای تولید جریان القایی کاهش می دهد. جریان روتور با میدان مغناطیسی استاتور برای تولید نیروی الکترومغناطیسی در تعامل است و روتور را برای چرخش سوق می دهد. ما سرعت همزمان را به عنوان سرعت میدان مغناطیسی چرخان تعریف می کنیم ، که توسط N 0 نشان داده شده است. سرعت خروجی روتور n است. نسبت تفاوت بین سرعت همزمان و سرعت روتور به سرعت همزمان میدان مغناطیسی ، سرعت لغزش را نامیده می شود ، f فرکانس برق است و P تعداد جفت قطب موتور است.

سرعت همزمان: n {{0}} f/p ، نرخ لغزش: s=(n 0- n)/n0 ، سرعت موتور: n =60 f/p ({5}} s)

از فرمول فوق می توان دریافت که تغییر فرکانس برق ، تعداد جفت قطب و نرخ لغزش می تواند به هدف تغییر سرعت موتور برسد. با این حال ، در عمل ، هنگامی که موتورهای معمولی کارخانه را ترک می کنند ، تعداد جفت قطب و نرخ لغزش ثابت می شود و تنظیم سرعت سریع فقط با تغییر فرکانس برق قابل دستیابی است.

1 اصل ساختار اینورتر

1.1 اینورتر از مدار اصلی و مدار کنترل تشکیل شده است

مدار اصلی قسمت تبدیل فرکانس قدرت است که عمدتا از سه قسمت تشکیل شده است. این شامل "یکسو کننده" است که فرکانس صنعتی را به قدرت DC تبدیل می کند ، "مدار فیلتر" که پالس ولتاژ را جذب می کند ، و "اینورتر" که DC را به AC تبدیل می کند. مدار کنترل یک مدار است که سیگنال های کنترل را به مدار اصلی ارائه می دهد. این شامل مدارهایی مانند عملکرد ، تشخیص ، تشخیص سرعت ، درایو و محافظت است.

1.2 روی اصل کار مدار اصلی اینورتر تمرکز کنید

1.2.1 مدار اصلاح VD 1- Vd6 یک مدار یکسو کننده کامل موج پل سه فاز را تشکیل دهید.

1.2.1 مدار فیلتر. ولتاژ اصلاح شده ولتاژ پالس کننده است و CL خازن فیلتر نقش فیلتر را ایفا می کند. از آنجا که خازن ذخیره انرژی بزرگ است ، ولتاژ در سراسر خازن 0 هنگام اتصال برق است. بنابراین ، جریان شارژ خازن فیلتر Cl در لحظه قدرت بسیار زیاد است. جریان بیش از حد به لوله یکسو کننده آسیب می رساند. به منظور محدود کردن جریان شارژ ، مقاومت در برابر شارژ RS در لحظه برق پل یکسو کننده به صورت سری متصل می شود. هنگامی که CL تا حدی شارژ می شود ، سوئیچ بای پس KS CIRCUITS RS.

1.2.3 مدار اینورتر. پل اینورتر متشکل از V {3}} V6 قدرت DC را با فرکانس و دامنه قابل تنظیم وارد قدرت AC می کند. دیودهای آزاد D {5}} D6 کانال برای جریان واکنشی را برای بازگشت به منبع تغذیه DC فراهم می کند. هنگامی که موتور در حالت ترمز قرار دارد ، انرژی الکتریکی بازسازی شده از طریق D {7}} D6 به مدار DC باز می گردد. فرآیند وارونگی V 1- V6 این است که دو لوله اینورتر در همان بازوی پل به طور متناوب روشن و خاموش می شوند و D {11} D6 نیز لازم است تا در طی فرآیند جابجایی مسیری را فراهم کند.

1.2.4 مدار ذخیره سازی و ترمز انرژی. از آنجا که ولتاژ بین قطب C و قطب E از تقریباً {3}} V به مقدار ولتاژ DC ud افزایش می یابد هر بار که لوله اینورتر V {4}} V6 از حالت خاموش به حالت خاموش سوئیچ می شود ، ولتاژ بیش از حد زیاد ممکن است به لوله اینورتر آسیب برساند. نقش خازن های ذخیره انرژی C1 و C2 کاهش نرخ رشد ولتاژ در هنگام خاموش بودن V {8}} V6 است. هنگامی که موتور در حال کاهش است ، سرعت روتور ممکن است در این زمان از سرعت همزمان فراتر رفته و در حالت تولید برق باشد. انرژی جنبشی سیستم به نوار اتوبوس تغذیه می شود و باعث افزایش ولتاژ می شود و حتی ممکن است به اینورتر آسیب برساند. مقاومت ترمز RB برای مصرف این بخش از انرژی استفاده می شود.
2. اصل تنظیم سرعت موتور ناهمزمان سه فاز

موتور ناهمزمان سه فاز به جریان متناوب سه فاز متصل می شود تا میدان مغناطیسی چرخشی ایجاد شود. میدان مغناطیسی چرخان ، هادی بسته روتور را برای تولید جریان ناشی از آن کاهش می دهد. جریان روتور با میدان مغناطیسی استاتور برای تولید نیروی الکترومغناطیسی در تعامل است و روتور را برای چرخش سوق می دهد. ما سرعت همزمان را به عنوان سرعت میدان مغناطیسی چرخان تعریف می کنیم ، که توسط N 0 نشان داده شده است. سرعت خروجی روتور n است. نسبت تفاوت بین سرعت همزمان و سرعت روتور به سرعت همزمان میدان مغناطیسی Slip S نام دارد ، F فرکانس منبع تغذیه است و P تعداد جفت های قطب موتور است.

سرعت هماهنگ: n {0}} f/p ، slip: s=(n 0- n)/n0 ، سرعت موتور: n =60 f/p ({5 {5} s)

از فرمول فوق می توان دریافت که تغییر فرکانس منبع تغذیه ، تعداد جفت قطب و نرخ لغزش می تواند به هدف تغییر سرعت موتور برسد. با این حال ، در عمل ، هنگامی که موتورهای معمولی کارخانه را ترک می کنند ، تعداد جفت قطب و نرخ لغزش ثابت می شود و تنظیم سرعت سریع فقط با تغییر فرکانس منبع تغذیه قابل دستیابی است.

3 نسل انرژی بازخورد حرکتی و نقش واحد ترمز اینورتر

در تنظیم سرعت فرکانس متغیر فن های پیش نویس القا شده ، هنگامی که این فرآیند به موتور نیاز دارد تا به سرعت کاهش یابد و به سرعت متوقف شود ، سرعت همزمان موتور با فرکانس خروجی اینورتر کاهش می یابد ، اما به دلیل عدم تحرک بزرگ چنین بارها ، سرعت روتور موتور نمی تواند بلافاصله کاهش یابد. هنگامی که سرعت همزمان از سرعت روتور کمتر باشد ، خروجی گشتاور به شافت موتور به گشتاور ترمز تبدیل می شود که باعث کاهش سرعت موتور می شود. در این زمان ، موتور به حالت تولید برق تبدیل می شود و انرژی الکتریکی بازسازی شده به مدار DC تغذیه می شود. از آنجا که انرژی الکتریکی مدار DC را نمی توان به شبکه برق بازگرداند ، کافی نیست که صرفاً به جذب مقاومت اینورتر با قدرت محدود اعتماد کنید. تجمع بار باعث می شود ولتاژ به طور مداوم افزایش یابد و ولتاژ بیش از حد به اجزای داخلی آسیب می رساند. برای اطمینان از ایمنی اینورتر ، محافظت از ولتاژ داخلی فعال می شود و باعث می شود اینورتر متوقف شود. برای حفظ عملکرد پایدار اینورتر در چنین محیط های صنعتی ، انرژی الکتریکی تغذیه شده در حالت ترمز تولید موتور باید مصرف شود.

با نصب واحد مقاومت ترمز در اتوبوس DC اینورتر ، انرژی الکتریکی بازسازی شده به شکل انرژی گرما برای دستیابی به کاهش سریع سرعت یا پارکینگ مصرف می شود. این شامل یک واحد ترمز و مقاومت ترمز است. عملکرد واحد ترمز اتصال مقاومت ترمز در هنگام ولتاژ UD مدار DC از حد مشخص شده است ، به طوری که انرژی الکتریکی به صورت گرما از طریق مقاومت آزاد می شود. واحد مقاومت ترمز را می توان به دو نوع تقسیم کرد: داخلی و خارجی. اولی برای اینورترهای با هدف عمومی با قدرت کم مناسب است ، یعنی بخشی که در جعبه نقطه ای در شکل 1 نشان داده شده است. با توجه به فضای داخلی کوچک اینورتر و شرایط اتلاف گرما محدود ، دومی برای اینورترهای قدرت بزرگتر یا شرایط کار با الزامات ویژه برای ترمز مناسب است.

هنگامی که شرایط کار تغییر می کند ، موتور در حالت تولید برق قرار دارد و انرژی به مدار DC تغذیه می شود ، به طوری که ولتاژ اتوبوس به مقدار هدایت واحد ترمز افزایش می یابد ، جریان از طریق مقاومت ترمز جریان می یابد و به شکل انرژی گرما مصرف می شود ، سرعت موتور کاهش می یابد و ولتاژ اتوبوس نیز کاهش می یابد. هنگامی که ولتاژ اتوبوس به مقداری کاهش می یابد که واحد ترمز باید خاموش شود ، لوله برق واحد ترمز قطع می شود و هیچ جریان از طریق مقاومت ترمز جریان نمی یابد. واحد ترمز ولتاژ اتوبوس را با روشن و خاموش کردن مکرر تعادل می بخشد تا از عملکرد عادی سیستم اطمینان حاصل شود.

4 کاربرد واحد مقاومت ترمز در تولید

در یک کارخانه شیمیایی ذغال سنگ ، بازیابی بخار فلش به دو فن پیش نویس القا شده ، مجهز به دو موتور فرکانس متغیر 18.5 کیلو وات ، و سرعت توسط دو مبدل فرکانس کنترل می شود. در استفاده ، به دلیل ناپایداری فشار ورودی ، به منظور اطمینان از تولید پایدار ، فرکانس خروجی مبدل فرکانس در طیف گسترده ای از تغییرات قرار دارد و اغلب برای کاهش سریع فرکانس لازم است. از آنجا که مبدل فرکانس از ظرفیت زیادی برخوردار است و یک بار اینرسی است ، کاهش سریع فرکانس مبدل فرکانس باعث می شود که اتوبوس DC مبدل فرکانس یک ولتاژ پمپ را بیش از مقدار مجاز در مدت زمان بسیار کوتاه تشکیل دهد و عمل محافظت فعال می شود. مبدل فرکانس اغلب متوقف می شود و نمی تواند عملکرد پایدار را تضمین کند ، که تأثیر جدی بر تولید دارد. این مشکل تولید با اضافه کردن یک واحد ترمز و مقاومت ترمز حل شد.

با افزودن یک واحد مقاومت ترمز ، انرژی الکتریکی بازخورد به صورت انرژی گرما بر روی مقاومت ترمز مصرف می شود و از این طریق بی ثباتی ناشی از عمل محافظت ناشی از مبدل فرکانس را که یک بار بزرگ بی تحرکی ، کاهش سریع فرکانس یا پارکینگ سریع را حل می کند ، حل می کند. تنظیم سرعت فرکانس متغیر را به طور گسترده تر در تولید صنعتی استفاده کنید.