Operace s proměnlivou frekvencí byla v okolí generátoru střídavého proudu od nástupu indukčního motoru. Změňte rychlost otáčení generátoru a změňte jeho výstupní frekvenci. Před příchodem vysokorychlostních tranzistorů, toto byla jedna z mála možností, které jsou k dispozici pro změnu rychlosti elektromotoru, nicméně, změny frekvence byly omezeny, protože snížení rychlosti generátoru snížilo výstupní frekvenci, ale ne napětí. Frekvence Converter pro prodej Uvidíme, proč je to důležité o něco později. V našem oboru byly aplikace s proměnlivou rychlostí v minulosti mnohem složitější než dnes. Jedním z jednodušších způsobů bylo použití vícepólového motoru, který byl navinut takovým způsobem, že umožňoval přepínači (nebo spínačům) měnit počet pólů statoru, které byly aktivní v daném čase. Rychlost otáčení lze měnit ručně nebo senzorem připojeným ke spínačům. Mnoho způsobů čerpání s variabilním tokem stále používá tento způsob. Příklady zahrnují horké a chlazené cirkulační vody, bazénová čerpadla a ventilátory a čerpadla chladicích věží. Některá užitková čerpadla využívají kapalinové pohony nebo systémy s proměnným řemenovým pohonem (automatická převodovka druhů) pro změnu otáček čerpadla na základě zpětné vazby z tlakového membránového ventilu. A několik dalších bylo ještě složitější.

Na základě obručí, které jsme museli v minulosti přeskočit, je zřejmé, proč příchod moderního frekvenčního měniče způsobil revoluci (ještě další hříčku) prostředí s proměnnou rychlostí čerpání. Jediné, co dnes musíte udělat, je nainstalovat relativně jednoduchou elektronickou krabici (která často nahrazuje složitější startovací zařízení) v místě aplikace a najednou můžete manuálně nebo automaticky změnit rychlost čerpadla na přání vašeho srdce.

Podívejme se tedy na komponenty frekvenčního měniče a zjistíme, jak spolu fungují, aby se měnila frekvence a tím i rychlost motoru. Myslím, že budete ohromeni jednoduchostí procesu. Jediné, co trvalo, bylo zrání polovodičového zařízení, které známe jako tranzistor.

Frekvenční měnič Komponenty

Usměrňovač
Protože je obtížné měnit frekvenci AC sinusové vlny, zatímco v režimu AC, první úlohou měniče kmitočtu je převést vlnu na DC. Jak uvidíte později, je relativně snadné manipulovat s DC, aby to vypadalo jako AC. První složkou všech měničů kmitočtu je zařízení známé jako usměrňovač nebo převodník a je zobrazeno vlevo na obrázku níže.
usměrňovač frekvenčního měniče

Obvod usměrňovače konvertuje střídavý proud na stejnosměrný proud a dělá tak v podstatě stejným způsobem jako u nabíječky baterií nebo obloukové svářečky. Používá diodový můstek k omezení pohybu sinusové vlny AC na jediný směr. Výsledkem je plně usměrněná forma AC vlny, která je interpretována stejnosměrným obvodem jako nativní DC vlnová forma. Třífázové frekvenční měniče přijímají tři oddělené vstupní fáze AC a převádějí je na jeden stejnosměrný výstup. Většina třífázových frekvenčních měničů může také přijímat jednofázový (230V nebo 460V) výkon, ale protože existují pouze dvě příchozí ramena, musí být výstup frekvenčních měničů (HP) snížen, protože stejnosměrný proud, který je produkován, se úměrně snižuje. Naproti tomu skutečné jednofázové frekvenční měniče (ty, které řídí jednofázové motory) využívají jednofázový vstup a produkují stejnosměrný výstup, který je úměrný vstupu.

Existují dva důvody, proč jsou třífázové motory populárnější než jejich jednofázové čítače, pokud jde o provoz s proměnnými otáčkami. Nejprve nabízejí mnohem širší rozsah výkonu. Ale stejně tak důležitá je jejich schopnost začít rotovat sami. Jednofázový motor, na druhé straně, často vyžaduje nějakou vnější intervenci začít rotaci. V tomto případě omezíme naši diskusi na třífázové motory používané na třífázových frekvenčních měničech.

Sběrnice DC
Druhá komponenta, známá jako DC sběrnice (znázorněná ve středu obrázku) není vidět a ve všech frekvenčních měničech, protože nepřispívá přímo k provozu s proměnnou frekvencí. Bude to však vždy ve vysoce kvalitních frekvenčních měničech pro všeobecné použití (vyráběných výrobci měniče kmitočtu). Bez toho, aby se dostal do mnoha detailů, DC sběrnice používá kondenzátory a induktor k filtrování střídavého napětí “zvlnění” z převedených DC před tím, než vstoupí do sekce měniče. Může také zahrnovat filtry, které brání harmonickému zkreslení, které může být přiváděno zpět do zdroje napájení, který napájí měnič kmitočtu. Starší měniče kmitočtu a některé měniče specifické pro čerpadlo vyžadují pro splnění tohoto úkolu samostatné filtry vedení.

Střídač
Vpravo od obrázku jsou “střeva” měniče kmitočtu. Střídač používá tři sady vysokorychlostních spínacích tranzistorů pro vytvoření stejnosměrných “pulsů”, které emulovají všechny tři fáze AC sinusové vlny. Tyto impulsy nejen diktují napětí vlny, ale také její frekvenci. Termín invertor nebo inverze znamená “obrácení” a jednoduše odkazuje na pohyb nahoru a dolů generovaného tvaru vlny. Moderní měnič kmitočtu používá k regulaci napětí a kmitočtu techniku ​​známou jako “Pulse Width Modulation” (PWM). Budeme se zabývat podrobněji, když se podíváme na výstup měniče.

Další termín, který jste pravděpodobně narazili, když čtete frekvenci konvertor literatury nebo reklamy je “IGBT”. IGBT označuje “izolovanou bránu, bipolární tranzistor”, což je spínací (nebo pulzující) součást střídače. Tranzistor (který nahradil vakuovou trubici) slouží v našem elektronickém světě dvěma funkcím. To může fungovat jako zesilovač a zvýšit signál, jak to dělá v rádiu nebo stereo, nebo to může fungovat jako přepínač a jednoduše zapnout a vypnout signál. IGBT je prostě moderní verze, která poskytuje vyšší spínací rychlosti (3000 – 16000 Hz) a snížené vytváření tepla. Vyšší spínací rychlost má za následek zvýšenou přesnost emulace střídavých vln a snížený akustický šum motoru. Snížení generovaného tepla znamená menší tepelné jímky a tím i menší stopu frekvenčního měniče.

Výstup měniče
frekvenční měnič PWM vlnová křivkaNa obrázku vpravo je znázorněn tvar vlny generovaný měničem frekvenčního měniče PWM ve srovnání se skutečnou sinusovou vlnou AC. Výstup měniče se skládá ze série obdélníkových pulzů s pevnou výškou a nastavitelnou šířkou. V tomto konkrétním případě jsou k dispozici tři sady pulzů – široká sada uprostřed a úzká sada na začátku a konci obou kladných a záporných částí střídavého cyklu. Součet oblastí pulzů se rovná efektivnímu napětí skutečné AC vlny (budeme diskutovat o účinném napětí za několik minut). Pokud byste měli sekat části pulsů nad (nebo pod) skutečnou AC vlnu a použít je k vyplnění prázdných míst pod křivkou, zjistili byste, že se shodují téměř dokonale. Tímto způsobem měnič kmitočtu řídí napětí přiváděné do motoru.

Součet šířky pulzů a mezer mezi nimi určuje frekvenci vlny (tedy PWM nebo modulaci šířky pulsu), kterou motor vidí. Pokud by byl puls kontinuální (tj. Bez mezer), frekvence by byla stále správná, ale napětí by bylo mnohem větší než napětí skutečné sinusové vlny AC. V závislosti na požadovaném napětí a frekvenci měnič kmitočtu mění výšku a šířku pulsu a šířku mezer mezi nimi. I když interiéry, které to dokáží, jsou poměrně složité, výsledek je elegantně jednoduchý!