Principio de trabajo de la resistencia de frenos en el convertidor de frecuencia

En el trabajo real, el convertidor de velocidad a menudo cambia la velocidad del motor con frecuencia, comienza y se detiene continuamente. Tal entorno de trabajo hace que la corriente del circuito de trabajo cambie constantemente y aparezca el voltaje inverso. Si no se realiza un diseño de circuito razonable, ¡a menudo causará daños irreversibles al equipo de control!

Debido a las ventajas de la regulación de la velocidad suave, el rango grande y la pequeña corriente de arranque, la regulación de la velocidad de frecuencia variable se ha utilizado ampliamente en la regulación de la velocidad del motor en los últimos años. En la producción, los equipos con grandes inercia, como los ventiladores de draft inducidos, la reducción de frecuencia rápida o el apagado, causará que la protección de sobrevoltaje del convertidor funcione, lo que provocará cierres de equipos frecuentes. Este artículo comenzará desde el principio de funcionamiento de los motores asíncronos y convertidores de frecuencia trifásicos, y describirá brevemente la aplicación de resistencias de frenos en tales entornos industriales.

Principio de regulación de 1 velocidad de motores asíncronos trifásicos

Los motores asincrónicos trifásicos están conectados a la corriente alterna trifásica para generar un campo magnético giratorio. El campo magnético giratorio corta el conductor cerrado del rotor para generar una corriente inducida. La corriente del rotor interactúa con el campo magnético del estator para generar fuerza electromagnética, lo que hace que el rotor gire. Definimos la velocidad sincrónica como la velocidad del campo magnético giratorio, representado por n 0; La velocidad de salida del rotor es n; La relación de la diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad del rotor a la velocidad sincrónica del campo magnético se llama velocidad de deslizamiento S, F es la frecuencia de potencia y P es el número de pares de postes del motor.

Velocidad sincrónica: n {{0}} f/p, velocidad de deslizamiento: s=(n 0-}} n0, velocidad del motor: n =60 f/p (1- S)

De la fórmula anterior, se puede ver que cambiar la frecuencia de potencia, el número de par de polos y la velocidad de deslizamiento pueden lograr el propósito de cambiar la velocidad del motor. Sin embargo, en la práctica, una vez que los motores ordinarios salen de la fábrica, el número de par de polos y la velocidad de deslizamiento son fijos, y la regulación de velocidad sin pasos solo se puede lograr cambiando la frecuencia de potencia.

1 Principio de la estructura del inversor

1.1 El inversor consta del circuito principal y el circuito de control

El circuito principal es la parte de conversión de frecuencia de potencia, que consta principalmente de tres partes. Incluye un "rectificador" que convierte la frecuencia industrial en potencia de CC, un "circuito de filtro" que absorbe el pulsación de voltaje y un "inversor" que convierte la CC en AC. El circuito de control es un circuito que proporciona señales de control al circuito principal. Incluye circuitos como operación, detección, detección de velocidad, disco y protección.

1.2 Centrarse en el principio de funcionamiento del circuito principal del inversor

1.2.1 Circuito de rectificación VD 1- VD6 Forma un circuito rectificador de onda completa del puente trifásico.

1.2.1 Circuito de filtro. El voltaje rectificado es un voltaje pulsante, y el condensador de filtro CL juega un papel de filtrado. Dado que el condensador de almacenamiento de energía es grande, el voltaje a través del condensador es 0 cuando la alimentación está conectada. Por lo tanto, la corriente de carga del condensador de filtro CL es muy grande en el momento de encendido. La corriente excesiva dañará el tubo del rectificador. Para limitar la corriente de carga, la resistencia de carga RS está conectada en serie en el momento de encendido del puente rectificador. Cuando CL se carga hasta cierto punto, el interruptor de derivación KS corta cortocircuitos Rs.

1.2.3 Circuito inversor. El puente del inversor compuesto por V 1- V6 invertida la potencia de CC en la potencia de CA con frecuencia y amplitud ajustables. Los diodos de rueda libre d 1- d6 proporcionan un canal para que la corriente reactiva regrese a la fuente de alimentación de CC; Cuando el motor está en el estado de frenado, la energía eléctrica regenerada regresa al circuito DC a través de d 1- d6; El proceso de inversión de V 1- V6 es que los dos tubos inversores en el mismo brazo del puente se encienden y apagan alternativamente, y D 1- D6 también se requiere para proporcionar una ruta durante el proceso de conmutación.

1.2.4 Circuito de almacenamiento de energía y frenado. Dado que el voltaje entre el polo C y el polo E aumenta desde casi 0 V al valor de voltaje de CC UD cada vez que el tubo del inversor V 1- V6 cambia del estado de encendido al estado apagado, el voltaje excesivamente alto puede dañar el tubo del inversor. El papel de los condensadores de almacenamiento de energía C1 y C2 es reducir la tasa de crecimiento de voltaje cuando V 1- V6 está apagado; Cuando el motor está desacelerando, la velocidad del rotor puede exceder la velocidad sincrónica en este momento y estar en el estado de generación de energía. La energía cinética del sistema se devolverá a la barra colectiva, lo que provocará que el voltaje aumente e incluso puede dañar al inversor. La resistencia de frenado RB se usa para consumir esta parte de la energía.
2. Principio de regulación de velocidad del motor asincrónico trifásico

El motor asincrónico trifásico está conectado a la corriente alterna trifásica para generar un campo magnético giratorio. El campo magnético giratorio corta el conductor cerrado del rotor para generar corriente inducida. La corriente del rotor interactúa con el campo magnético del estator para generar fuerza electromagnética, lo que hace que el rotor gire. Definimos la velocidad sincrónica como la velocidad del campo magnético giratorio, representado por n 0; La velocidad de salida del rotor es n; La relación de la diferencia entre la velocidad sincrónica y la velocidad del rotor a la velocidad sincrónica del campo magnético se llama Slip S, F es la frecuencia de la fuente de alimentación y P es el número de pares de postes del motor.

Velocidad sincrónica: n {{0}} f/p, slip: s=(n 0-} n)/n0, velocidad del motor: n =60 f/p (1- S)

De la fórmula anterior, se puede ver que cambiar la frecuencia de la fuente de alimentación, el número de par de polos y la velocidad de deslizamiento pueden lograr el propósito de cambiar la velocidad del motor. Sin embargo, en la práctica, una vez que los motores ordinarios salen de la fábrica, el número de par de polos y la velocidad de deslizamiento son fijos, y la regulación de velocidad sin pasos solo se puede lograr cambiando la frecuencia de la fuente de alimentación.

3 generación de energía de retroalimentación motor y el papel de la unidad de freno del inversor

En la regulación de la velocidad de frecuencia variable de los ventiladores de borrador inducidos, cuando el proceso requiere que el motor desacelere y se detenga rápidamente, la velocidad sincrónica del motor disminuye con la frecuencia de salida del inversor, pero debido a la gran inercia de tales cargas, la velocidad del rotor del motor no puede reducirse de inmediato. Cuando la velocidad sincrónica es menor que la velocidad del rotor, la salida del par al eje del motor se convierte en el par de frenado, lo que reduce la velocidad del motor. En este momento, el motor se convierte en un estado de generación de energía, y la energía eléctrica regenerada se remonta al circuito de CC. Dado que la energía eléctrica del circuito DC no puede volver a la red de energía, no es suficiente para confiar únicamente en la absorción de resistencia del inversor con potencia limitada. La acumulación de carga hace que el voltaje aumente continuamente, y el voltaje excesivo dañará los componentes internos. Para garantizar la seguridad del inversor, se activará la protección de sobretensión interna, lo que hace que el inversor se detenga. Para mantener el funcionamiento estable del inversor en tales entornos industriales, se debe consumir la energía eléctrica que se alimenta en el estado de frenado de generación de energía del motor.

Al instalar una unidad de resistencia de frenado en el bus de CC del inversor, la energía eléctrica regenerada se consume en forma de energía térmica para lograr una reducción o estacionamiento de velocidad rápida. Incluye una unidad de frenado y una resistencia de frenado. La función de la unidad de freno es conectar la resistencia del freno cuando el voltaje UD del circuito de CC excede el límite especificado, de modo que la energía eléctrica se libera en forma de calor a través de la resistencia. La unidad de resistencia de frenos se puede dividir en dos tipos: incorporado y externo. El primero es adecuado para inversores de uso general con baja potencia, es decir, la parte que se muestra en la caja punteada en la Figura 1; Debido al pequeño espacio interno del inversor y las condiciones limitadas de disipación de calor, este último es adecuado para mayores inversores de energía o condiciones de trabajo con requisitos especiales para el frenado.

Cuando las condiciones de trabajo cambian, el motor está en el estado de generación de energía, y la energía se retomando al circuito de CC, de modo que el voltaje del bus aumenta al valor de conducción de la unidad de freno, la corriente fluye a través de la resistencia del freno y se consume en forma de energía térmica, la velocidad del motor disminuye y el voltaje del bus también disminuye; Cuando el voltaje del bus cae al valor que la unidad de freno debe apaarse, el tubo de alimentación de la unidad de freno se corta y ninguna corriente fluye a través de la resistencia del freno; La unidad de freno equilibra el voltaje del bus activando repetidamente para garantizar el funcionamiento normal del sistema.

4 Aplicación de la unidad de resistencia de frenos en producción

En una planta química de carbón, la recuperación de vapor de flash requiere dos ventiladores de borrador inducidos, equipados con dos motores de frecuencia variable de 18.5kW, y la velocidad está controlada por dos convertidores de frecuencia. En uso, debido a la inestabilidad de la presión de entrada, para garantizar la producción estable, la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia se encuentra en una amplia gama de cambios, y a menudo es necesario reducir la frecuencia rápidamente. Dado que el convertidor de frecuencia tiene una gran capacidad y es una carga inercial, la reducción rápida de frecuencia del convertidor de frecuencia hace que el bus de CC del convertidor de frecuencia forme un voltaje de bombeo que exceda el valor permitido en muy poco tiempo, y la acción de protección se activa. El convertidor de frecuencia frecuentemente se detiene y no puede garantizar un funcionamiento estable, lo que tiene un grave impacto en la producción. Este problema de producción se resolvió agregando una unidad de freno y una resistencia de frenos.

Al agregar una unidad de resistencia al freno, la retroalimentación de energía eléctrica se consume en forma de energía térmica en la resistencia de los frenos, resolviendo así la inestabilidad causada por la acción de protección causada por el convertidor de frecuencia que conduce una gran carga inercial, una reducción de frecuencia rápida o un estacionamiento rápido. Haga que la regulación de la velocidad de frecuencia variable sea más ampliamente utilizada en la producción industrial.