Tin tức

Kể từ khi xuất hiện động cơ cảm ứng tự động, hoạt động biến tần đã tồn tại dưới dạng máy biến tần. Thay đổi tốc độ của máy phát và thay đổi tần số đầu ra của nó.Trước sự ra đời của các transistor tốc độ cao, đây là một trong những cách chính để thay đổi tốc độ của động cơ, nhưng vì tốc độ máy phát điện làm giảm tần số đầu ra thay vì điện áp, sự thay đổi tần số bị hạn chế.

Vì vậy, chúng ta hãy xem các thành phần của biến tần và xem chúng thực sự hoạt động cùng nhau như thế nào để thay đổi tần số và tốc độ động cơ.

01 Thành phần biến tần - máy điều chỉnh

Vì rất khó thay đổi tần số của sóng sinus AC trong chế độ AC, công việc đầu tiên của biến tần là chuyển dạng sóng thành DC. Để làm cho nó trông giống như AC, vận hành DC tương đối dễ dàng.Các thành phần đầu tiên của tất cả các bộ chuyển đổi tần số là một thiết bị được gọi là một rectifier hoặc chuyển đổi, như hình dưới đây:

Vòng mạch thẳng dẫn chuyển đổi dòng điện xoay sang dòng điện đồng và hoạt động tương tự như bộ sạc pin hoặc máy hàn cung.Nó sử dụng một cây cầu diode để hạn chế sóng sinus AC để di chuyển chỉ theo một hướngKết quả là dạng sóng AC được chỉnh hoàn toàn được giải thích bởi mạch DC như một dạng sóng DC địa phương.Một biến tần ba pha lấy ba giai đoạn đầu vào AC riêng biệt và chuyển đổi chúng thành một đầu ra DC duy nhất.

Hầu hết các biến tần ba pha cũng có thể chấp nhận nguồn điện một pha (230V hoặc 460V), nhưng vì chỉ có hai nhánh đầu vào,đầu ra biến tần (HP) phải được giảm bởi vì dòng DC được tạo ra được giảm theo tỷ lệMặt khác, một biến tần đơn pha thực sự (điện biến tần đơn pha điều khiển động cơ đơn pha) sử dụng đầu vào đơn pha và tạo ra đầu ra DC tỷ lệ thuận với đầu vào.

Khi nói đến vận hành tốc độ biến đổi, động cơ ba pha thường được sử dụng nhiều hơn so với các thành phần đếm đơn pha vì hai lý do. Thứ nhất, chúng có phạm vi công suất rộng hơn.mặt khác, thường đòi hỏi một số can thiệp bên ngoài để bắt đầu quay.

02 Các thành phần biến tần - DC bus

Thành phần thứ hai của bus DC (được hiển thị bằng bus DC trong hình) không thể nhìn thấy trong tất cả các bộ chuyển đổi vì nó không ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động chuyển đổi tần số.nó luôn luôn có mặt trong chất lượng cao ổ đĩa mục đích chung. Xe buýt DC sử dụng tụ và cảm ứng để lọc điện áp AC "ripple" trong DC được chuyển đổi và sau đó vào phần biến tần.Nó cũng bao gồm một bộ lọc mà ngăn chặn biến dạng hài hòa và có thể được cung cấp trở lại nguồn cung cấp năng lượng biến tầnCác biến tần cũ hơn và bộ lọc đường riêng biệt được yêu cầu để hoàn thành quá trình này.

03 Các thành phần của Inverter - Inverters

Ở bên phải của hình minh họa là "bộ ruột" của biến tần (được hiển thị trong biến tần).Máy biến tần sử dụng ba bộ bóng bán dẫn chuyển đổi tốc độ cao (được hiển thị trong IGBT) để tạo ra một "lực" DC mô phỏng cả ba giai đoạn của sóng sinus ACCác xung này không chỉ xác định điện áp của sóng mà còn là tần số của nó.Máy biến tần hiện đại sử dụng một kỹ thuật gọi là "chuyển đổi chiều rộng xung" (PWM) để điều chỉnh điện áp và tần số.

Sau đó chúng ta nói về IGBT, viết tắt của "insulated-gate bipolar transistor", đó là bộ phận chuyển đổi (hoặc xung) của biến tần.Transistor (thay vì ống chân không) phục vụ hai chức năng trong thế giới điện tử của chúng taNó có thể hoạt động như một bộ khuếch đại như một bộ khuếch đại và tăng tín hiệu, hoặc nó có thể hoạt động như một công tắc bằng cách chỉ đơn giản là bật và tắt tín hiệu.IGBT là một phiên bản hiện đại cung cấp tốc độ chuyển đổi cao hơn (3000-16000 Hz) và giảm sản xuất nhiệtTốc độ chuyển đổi cao hơn có thể cải thiện độ chính xác mô phỏng sóng AC và giảm tiếng ồn động cơ.Vì vậy, bộ chuyển đổi tần số có một dấu chân nhỏ hơn.

04 Phong cách sóng PWM của Inverter

Hình dưới đây cho thấy hình dạng sóng được sản xuất bởi một biến tần với một bộ chuyển đổi PWM so với sóng sinus AC thực sự.Các đầu ra biến tần bao gồm một loạt các xung hình chữ nhật với một chiều cao cố định và chiều rộng điều chỉnhTrong trường hợp cụ thể này, có ba bộ xung - một bộ rộng ở giữa và một bộ hẹp ở đầu và cuối các phần tích cực và tiêu cực của chu kỳ AC.

Tổng các vùng xung bằng điện áp hiệu quả của sóng AC thực.Nếu bạn cắt các xung trên (hoặc dưới) hình dạng sóng AC thực sự và điền vào khoảng trống bên dưới đường cong với chúng, bạn sẽ thấy rằng họ phù hợp gần như hoàn hảo.

Tổng số chiều rộng xung và chiều rộng trống giữa chúng xác định tần số của hình dạng sóng nhìn thấy bởi động cơ (vì vậy PWM hoặc điều chế chiều rộng xung).không có khoảng trống), tần số vẫn sẽ chính xác, nhưng điện áp sẽ lớn hơn nhiều so với sóng sinus AC thực sự.bộ chuyển đổi tần số sẽ thay đổi chiều cao và chiều rộng của xung và chiều rộng của khoảng trống giữa chúng.

Một số người có thể tự hỏi làm thế nào "giả" AC (thực sự DC) chạy một động cơ cảm ứng AC.bạn cần một dòng điện xoay để "cảm thấy" dòng trong rotor của một động cơ và từ trường tương ứng của nó? Sau đó, AC sẽ tự nhiên gây ra cảm ứng, bởi vì nó liên tục thay đổi hướng, mặt khác, DC sẽ không hoạt động bình thường một khi mạch được kích hoạt.

Tuy nhiên, nếu DC được bật và tắt, DC có thể tạo ra dòng điện. Đối với những chiếc xe cũ hơn, hệ thống khởi động xe (trước khi khởi động trạng thái rắn) thường có một tập hợp các điểm trong bộ phân phối.Mục đích của các điểm này là để "nhịp đập" từ pin đến cuộn dây (trình biến đổi)Điều này gây ra một điện tích trong cuộn dây, sau đó làm tăng điện áp đến mức cho phép chùm lửa bốc cháy.Các xung DC rộng nhìn thấy trong hình trên thực sự được tạo thành từ hàng trăm xung riêng lẻ, và chuyển động bật và tắt của đầu ra biến tần cho phép điều này xảy ra thông qua cảm ứng DC.

05 Điện áp hiệu quả

Một yếu tố làm cho AC phức tạp là nó liên tục thay đổi điện áp, từ 0 đến một số điện áp dương tối đa, sau đó trở lại 0, sau đó đến một số điện áp âm tối đa,và sau đó trở lại 0 một lần nữa. Làm thế nào để xác định điện áp thực tế được áp dụng cho mạch? Hình dưới đây là một sóng sinus 60Hz, 120V. Tuy nhiên, lưu ý rằng điện áp đỉnh của nó là 170V. Nếu điện áp thực tế của nó là 170V,Làm sao chúng ta có thể gọi nó là sóng 120V?

Trong một chu kỳ, nó bắt đầu ở 0V, tăng lên 170V, và sau đó giảm xuống 0 một lần nữa.Khu vực của hình chữ nhật màu xanh lá cây ban đầu với ranh giới trên ở 120V bằng với tổng các khu vực của các phần tích cực và âm của đường congVậy 120V là trung bình?

Nếu bạn tính trung bình tất cả các giá trị điện áp tại mỗi điểm trong suốt chu kỳ, kết quả sẽ là khoảng 108V, vì vậy nó không thể là câu trả lời.Nó có liên quan đến cái mà chúng ta gọi là "điện áp hiệu quả". "

Nếu bạn đo nhiệt được tạo ra bởi dòng DC chảy qua điện trở, bạn sẽ thấy rằng nó lớn hơn nhiệt được tạo ra bởi dòng AC tương đương.Điều này là do thực tế là AC không duy trì một giá trị không đổi trong suốt chu kỳNếu được thực hiện trong phòng thí nghiệm, trong điều kiện được kiểm soát, nó được tìm thấy rằng một dòng DC cụ thể tạo ra sự gia tăng nhiệt 100 độ, tương đương AC của nó sẽ tạo ra 70.7 độ tăng hoặc 70Vì vậy, giá trị hiệu quả của AC là 70,7% của DCNó cũng có thể thấy rằng giá trị hiệu quả của điện áp AC bằng với gốc vuông của tổng các điện áp vuông của nửa đầu của đường cong.

Nếu điện áp đỉnh là 1 và các điện áp riêng biệt từ 0 độ đến 180 độ phải được đo, điện áp hiệu quả sẽ là điện áp đỉnh 0-707, 0.707 lần điện áp đỉnh 170 trong hình là bằng 120VĐiện áp hiệu quả này còn được gọi là nguồn trung bình vuông hoặc điện áp RMS. Do đó, điện áp đỉnh luôn là 1,414 của điện áp hiệu quả.Các 230V AC hiện tại có một điện áp đỉnh của 325V trong khi 460 có một điện áp đỉnh của 650V.

Ngoài sự thay đổi tần số, ngay cả khi điện áp độc lập với tốc độ hoạt động của động cơ AC, biến tần cũng phải thay đổi điện áp.

Biểu đồ cho thấy hai sóng âm sinus 460V AC. Màu đỏ là đường cong 60hz, màu xanh là 50hz. Cả hai đều có điện áp đỉnh là 650V, tuy nhiên, 50hz rộng hơn nhiều.Bạn có thể dễ dàng thấy rằng khu vực trong nửa đầu của đường cong 50Hz (0-10ms) lớn hơn nửa đầu của đường cong 60hz (0-8Ngoài ra, vì diện tích dưới đường cong là tỷ lệ thuận với điện áp hiệu quả, điện áp hiệu quả cao hơn.sự gia tăng điện áp hiệu quả trở nên mạnh mẽ hơn.

Nếu cho phép động cơ 460V hoạt động ở điện áp cao hơn, tuổi thọ của chúng có thể được giảm đáng kể.Inverter phải liên tục thay đổi điện áp "đỉnh" tương đối với tần số để duy trì điện áp hiệu quả không đổiTần số hoạt động thấp hơn, điện áp đỉnh thấp hơn, và ngược lại.

Bây giờ bạn nên có một sự hiểu biết tốt về cách làm việc của biến tần và làm thế nào để điều khiển tốc độ động cơ.Hầu hết các ổ đĩa cho phép người dùng tự động thiết lập tốc độ động cơ bằng một công tắc đa vị trí hoặc bàn phím, hoặc tự động hóa quá trình bằng cách sử dụng cảm biến (áp suất, dòng chảy, nhiệt độ, mức, v.v.).