さまざまな状況で、初期電流の周波数を安定化された周波数電圧の電流に変換する必要がある場合があります。これは、たとえば、非同期モーターを操作して回転速度を変更する場合に必要です。この記事では、周波数変換器の動作の目的と原理について説明します。
周波数変換器とは
周波数変換器（FC）は、周波数50 Hzの単相または三相交流を周波数1〜800Hzの同様のタイプの電流に変換してスムーズに調整する電気装置です。このようなデバイスは、さまざまな非同期電気機械の動作を制御するために、たとえば、それらの回転の周波数を変更するために広く使用されています。産業用高電圧ネットワークで使用するためのデバイスもあります。
単純なコンバーターはV/f特性に従って周波数と電圧を調整し、複雑なデバイスはベクトル制御を使用します。
周波数変換器は技術的に複雑なデバイスであり、周波数変換器だけでなく、過電流、過電圧、および短絡に対する保護も備えています。また、そのような機器は、波形を改善するためのチョークと、さまざまな電磁干渉を減らすためのフィルターを備えている場合があります。電子コンバーターと電気機械装置があります。
周波数変換器の動作原理
電子コンバーターは、整流器、フィルター、マイクロプロセッサー、インバーターなど、いくつかの主要コンポーネントで構成されています。
整流器 コンバータへの入力で初期電流を整流するダイオードまたはサイリスタの束があります。ダイオードインバーターはリップルがまったくないという特徴があり、安価ですが、同時に信頼性の高いデバイスです。サイリスタベースのコンバータは、電流が両方向に流れる可能性を生み出し、モーターが制動されたときに電気エネルギーをネットワークに戻すことを可能にします。
フィルター サイリスタデバイスで使用され、電圧リップルを低減または排除します。平滑化は、容量性または誘導性容量性フィルターを使用して実行されます。
マイクロプロセッサ –は、コンバータの制御および分析リンクです。センサーからの信号を受信して処理します。これにより、内蔵のPIDコントローラーを使用して周波数変換器からの出力信号を調整できます。また、このシステムコンポーネントは、イベントデータを記録および保存し、デバイスを登録して過負荷、短絡から保護し、動作モードを分析して、緊急操作の場合にデバイスをオフにします。
インバーター 電圧と電流は、電気機械を制御するため、つまり、電流の周波数をスムーズに制御するために使用されます。このようなデバイスは「純粋な正弦」出力を生成し、多くの業界で使用できるようにします。
電子周波数変換器（インバーター）の動作原理は、次の作業段階で構成されています。
- 入力正弦波交流単相または三相電流は、ダイオードブリッジまたはサイリスタによって整流されます。
- 特別なフィルター（コンデンサー）の助けを借りて、信号は電圧リップルを低減または排除するためにフィルター処理されます。
- 電圧は、マイクロ回路とトランジスタブリッジを使用して、特定のパラメータで三相波に変換されます。
- インバータの出力で、矩形パルスが指定されたパラメータで正弦波電圧に変換されます。
周波数変換器の種類
周波数変換器にはいくつかの種類があり、現在、製造と使用に最も一般的です。
電気機械（電気誘導）コンバーター： 電子FCを使用することが不可能または不適切な場合に使用されます。構造的には、このようなデバイスは、ジェネレーター-コンバーターモードで動作するフェーズローターを備えた非同期モーターです。
これらのデバイスは、スカラー制御のコンバーターです。このデバイスの出力では、固定子巻線に特定の磁束を維持するために、特定の振幅と周波数の電圧が生成されます。負荷（ポンプ、ファンなど）に応じてローター速度を維持する必要がない場合に使用します。
電子コンバーター： さまざまな機器のすべての作業条件で広く使用されています。このようなデバイスはベクトルであり、固定子と回転子の磁場の相互作用を自動的に計算し、負荷に関係なく回転子速度の一定値を提供します。
- サイクロコンバーター;
- サイクロインバーター;
- 中間DCリンク付きインバーター：
- 電流源の周波数変換器;
- 電圧源の周波数変換器（振幅またはパルス幅変調あり）。
範囲によって、機器は次のようになります。
- 最大315kWの電力を備えた機器用。
- 最大500kWの電力用のベクトルコンバータ。
- 爆発性およびほこりの多い環境で使用するための防爆装置。
- 電気モーターに取り付けられた周波数変換器。
各タイプの周波数変換器には、特定の長所と短所があり、さまざまな機器と負荷、および動作条件に適用できます。
周波数変換器は手動または外部で制御できます。手動制御はインバータの制御盤から行い、速度調整や運転停止が可能です。外部制御は、自動制御システム（APCS）を使用して実行されます。これにより、すべてのデバイスパラメータを制御し、スキームまたは動作モードを（FCまたはバイパスを介して）切り替えることができます。また、外部制御により、動作条件、負荷、時間に応じてコンバータの動作をプログラムすることができ、自動モードでの作業が可能になります。
なぜ電気モーターに周波数変換器が必要なのですか？
周波数変換器を使用することで、電気代、モーターや設備の減価償却費を削減することができます。安価なかご形モーターに使用できるため、製造コストを削減できます。
多くの電気モーターは、動作モードが頻繁に変更される条件（頻繁な始動と停止、負荷の変更）で動作します。周波数変換器を使用すると、モーターをスムーズに始動し、装置の最大始動トルクと加熱を減らすことができます。これは、たとえば、巻上機で重要であり、突然の始動による悪影響を減らし、停止時の荷物の揺れやけいれんをなくすことができます。
インバーターの助けを借りて、ブロワー、ポンプの動作をスムーズに調整し、技術プロセスを自動化することができます（ボイラーハウス、鉱業、石油および石油精製部門、水道などの企業で使用されます）。
コンベヤー、コンベヤー、エレベータで周波数変換器を使用すると、機器の始動および停止時のジャーク、ショック、およびその他の悪影響が軽減されるため、コンポーネントの耐用年数を延ばすことができます。エンジン回転数をスムーズに増減させたり、後進を行うことができます。これは、多くの高精度産業機器にとって重要です。
周波数変換器の利点：
- エネルギーコストの削減：始動電流を削減し、負荷に基づいてエンジン出力を調整します。
- 機器の信頼性と耐久性の向上：耐用年数を延ばし、ある技術サービスから別の技術サービスへの期間を延ばすことができます。
- リモートコンピュータデバイスからの機器の外部制御と管理、および自動化システムへの統合機能を実装できます。
- 周波数変換器は、任意の負荷電力（1キロワットから数十メガワット）で動作できます。
- 周波数変換器の構成に特殊なコンポーネントが含まれているため、過負荷、欠相、短絡から保護し、緊急時に機器を安全に操作およびシャットダウンすることができます。
もちろん、そのような利点のリストを見ると、企業内のすべてのエンジンにそれらを使用しないのはなぜだろうかと思うかもしれません。残念ながら、ここでの答えは明らかですが、これは、chastotnikov、それらのインストールと調整の高コストです。すべての企業がこれらのコストを支払う余裕があるわけではありません。
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