Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός μαλακού εκκινητή κινητήρα και ενός μετατροπέα συχνότητας; Ανάλυση της διαφοράς μεταξύ των μαλακών εκκινητών και των μετατροπέων συχνότητας (Μέρος 2)

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αΜΟΝΑΔΑ ΜΟΝΑΔΑ ΜΟΝΑΔΑκαι έναμετατροπέας συχνότητας; Ανάλυση της διαφοράς μεταξύ των μαλακών εκκινητών και των μετατροπέων συχνότητας (Μέρος 2)

 

3. Αρχή εργασίας

Μαλακός εκκινητής:

• Συνήθως χρησιμοποιεί αντι-παράλληλη θυρίστορ (SCRS) ως συσκευή ισχύος πυρήνα.
• Μέσω του ελέγχου της γωνίας φάσης, η τάση που εφαρμόζεται στον στάτορα του κινητήρα αυξάνεται σταδιακά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκκίνησης του κινητήρα (ξεκινώντας από χαμηλή τάση, όπως 30% -70% της ονομαστικής τάσης και σταδιακά αυξάνεται σε πλήρη τάση).
• Αυτή η ομαλή άνοδος τάσης περιορίζει το ρεύμα εκκίνησης και τη ροπή.
• Μετά την έναρξη, οι θυρίστορ παρακάμπτονται και ο κινητήρας συνδέεται άμεσα με το πλέγμα.

 

Μετατροπέας συχνότητας:

• Χρησιμοποιεί μια δομή AC-DC-AC: Η ισχύς AC εισόδου διορθώνεται πρώτα στην ισχύ DC και στη συνέχεια η ισχύς DC αναστρέφεται σε τριφασική ισχύ AC με ρυθμιζόμενη συχνότητα και τάση για έξοδο στον κινητήρα.
• Το τμήμα του μετατροπέα χρησιμοποιεί τυπικά συσκευές γρήγορης μεταγωγής, όπως IGBTS και χρησιμοποιεί τεχνολογία PWM (διαμόρφωση πλάτους παλμών) για να συνθέσει ένα ημιτονοειδές κύμα της απαιτούμενης συχνότητας και εύρους.
• Με βάση τον έλεγχο V/F (ή άλλο πιο προηγμένο έλεγχο φορέα, άμεσο έλεγχο ροπής κ.λπ.), το εύρος και η συχνότητα της τάσης εξόδου μεταβάλλονται ταυτόχρονα και συντονισμένα για να διατηρηθούν σταθερή ροή κινητήρα και να επιτυγχάνουν ρύθμιση ευρείας ταχύτητας.

 

4. Έλεγχος ταχύτητας κινητήρα

 

 

• Μαλακός εκκινητής: Αυτό επηρεάζει την ταχύτητα του κινητήρα μόνο κατά την έναρξη και τη διακοπή (αργά αυξάνοντας/μειώνουν την). Κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, ο κινητήρας λειτουργεί με πλήρη ταχύτητα σε σταθερή συχνότητα ισχύος (50Hz/60Hz). Η ρύθμιση ταχύτητας δεν είναι δυνατή.
• Μετατροπέας συχνότητας: Αυτό επιτρέπει ακριβή και συνεχή ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα σε όλη τη λειτουργία (συνήθως εντός ευρείας εμβέλειας, όπως 1:10 ή υψηλότερη).

 

5. Σενάρια εφαρμογής

 

 

• Μαλακός εκκινητής:

Χρησιμοποιείται κυρίως στον εξοπλισμό που χρειάζεται μόνο να αντιμετωπίσει την έναρξη σοκ και δεν απαιτεί ρύθμιση ταχύτητας κατά τη διάρκεια της λειτουργίας.
Για παράδειγμα:
Αντλίες νερού (για να αποφευχθεί το σφυρί νερού και να μειωθεί η αύξηση της πίεσης σε σωλήνες).
Ανεμιστήρες (για να μειώσουν το άγχος του αγωγού και της λεπίδας).
Συμπιεστές;
Μεταφορέτες;
Οι θραυστήρες, οι μύλοι μπάλας και άλλοι εξοπλισμοί εκκίνησης βαρέως φορτίου.

• Μετατροπέας συχνότητας:

Εφαρμόζεται στον εξοπλισμό που απαιτεί τόσο ομαλή εκκίνηση όσο και ακρίβεια και ακριβή ρύθμιση ταχύτητας κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Για παράδειγμα:
Αντλίες και ανεμιστήρες που πρέπει να προσαρμόσουν την ταχύτητα με βάση τις αλλαγές ροής/πίεσης (επιτυγχάνοντας σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας).
Γραμμές μεταφοράς και γραμμές παραγωγής που απαιτούν ακριβή έλεγχο ταχύτητας.
Γερανοί και ανελκυστήρες (που απαιτούν ακριβή ροπή και έλεγχο ταχύτητας).
Μηχανισμός δίσκων ατράκτου;
Οποιαδήποτε εφαρμογή απαιτεί λειτουργία μεταβλητής ταχύτητας για την ικανοποίηση των απαιτήσεων διαδικασίας ή την εξοικονόμηση ενέργειας.

 

6. Δομή και πολυπλοκότητα

 

 

• Μαλακοί εκκινητές: Η δομή τους είναι σχετικά απλή, αποτελούμενη κυρίως από μια μονάδα θυρίστορ, ένα κύκλωμα ελέγχου ενεργοποίησης και ένα κύκλωμα προστασίας.
• Οι μετατροπείς: Η δομή τους είναι πολύ πιο περίπλοκη, συμπεριλαμβανομένης μιας μονάδας ανορθωτή, ενός δίαυλου DC (αποθήκευση ενέργειας πυκνωτή), μιας μονάδας μετατροπέα, ενός σύνθετου κυκλώματος ελέγχου (μικροεπεξεργαστή), λειτουργιών πολλαπλών προστασίας και ενός πλούσιου συνόλου διεπαφών εισόδου και εξόδου. Απαιτούν πιο σύνθετες ρυθμίσεις παραμέτρων και εντοπισμό σφαλμάτων.

 

7. Κόστος

 

• Μαλακοί εκκινητές: Είναι γενικά πολύ φθηνότεροι από τους μετατροπείς της ίδιας δύναμης.
• Μετατροπείς: Λόγω της σύνθετης δομής και των ισχυρών χαρακτηριστικών τους, το κόστος τους είναι σημαντικά υψηλότερο από τους μαλακούς εκκινητές.

 

8. Ενεργειακή απόδοση

 

• Μαλακοί εκκινητές: Μετά την έναρξη, παρακάμπτονται, επιτρέποντας στον κινητήρα να τρέχει απευθείας στη συχνότητα του δικτύου, με αποτέλεσμα την υψηλή απόδοση. Κατά τη διάρκεια της εκκίνησης, ο θυρίστορ διεξάγει, με αποτέλεσμα την πτώση τάσης και ορισμένες απώλειες.
• Μετατροπέας συχνότητας: Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας μεταβλητής ταχύτητας (ειδικά σε μεσαίες και χαμηλές ταχύτητες), οι απώλειες μεταγωγής IGBT και οι αρμονικές απώλειες μπορούν να μειώσουν τη συνολική απόδοση του συστήματος. Ωστόσο, σε εφαρμογές που απαιτούν μεταβλητή ροή/όγκο αέρα (όπως αντλίες και ανεμιστήρες), η ενέργεια κίνησης που εξοικονομείται από μειωμένη λειτουργία ταχύτητας υπερβαίνει τις απώλειες στον ίδιο τον μετατροπέα συχνότητας, με αποτέλεσμα σημαντική συνολική εξοικονόμηση ενέργειας. Ακόμη και όταν λειτουργούν σε πλήρη συχνότητα ισχύος, ο ίδιος ο μετατροπέας συχνότητας εξακολουθεί να βιώνει ένα μικρό ποσό ζημιών (περίπου 2%-5%).

Εάν απλά θέλετε μια απαλή εκκίνηση και σταματήστε για τον κινητήρα και συνεχίστε να τρέχει με πλήρη ταχύτητα το υπόλοιπο του χρόνου, ένας μαλακός εκκινητής είναι επαρκής. Είναι φθηνό και χωρίς ανησυχία.
Εάν χρειάζεστε εύκαμπτο έλεγχο ταχύτητας κινητήρα (για παράδειγμα, η αυτόματη ρύθμιση της ταχύτητας μιας αντλίας με βάση τη ροή του νερού) ή απαιτεί εξαιρετικά ακριβή έλεγχο (ταχύτητα, ροπή και θέση), ένας μετατροπέας συχνότητας είναι απαραίτητος. Ενώ είναι ακριβό, προσφέρει ισχυρά χαρακτηριστικά.
Η επιλογή εξαρτάται από τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής: Είτε χρειάζεται μόνο να λύσετε το πρόβλημα εκκίνησης είτε να απαιτήσετε συνεχή ρύθμιση ταχύτητας.