астоти і амплітуди. ШІМ характеризується періодом модуляції, усередині якого висновок обмотки підключається, по черзі, до позитивного і негативного полюсів ланки постійного струму. Тривалість цих станів, всередині періоду ШІМ, модулюється за синусоїдальним законом. При високих (зазвичай 2 ... 15 кГц), тактових частотах ШІМ, в обмотках двигуна, внаслідок їх фільтруючих властивостей, протікають синусоїдальні струми. Їх частота і амплітуда визначаються відповідними параметрами модулирующей функції. Подібне імпульсне керування дозволяє отримати дуже високий ККД перетворювача (до 98%) і практично еквівалентно, аналоговому управлінню за допомогою частоти і амплітуди напруги.
Міняючи параметри живлячої напруги (частотне управління) можна робити швидкість обертання двигуна як нижче, так і вище номінальної.
5. Принцип дії перетворювача частоти
В основу методу перетворення частоти закладений наступний принцип. Як відомо, частота промислової мережі 50 Гц. При такій частоті двигун насоса, наприклад, що має 2 полюси, обертається зі швидкістю 3000 (50 Гц х 60 сек) оборотів в хвилину і дає на виході насосного агрегату номінальний напір і продуктивність (тому що це його номінальні параметри, вказані в паспорті ). Якщо за допомогою перетворювача частоти (ПЧ), знизити частоту подається на нього змінної напруги, то відповідно знизяться швидкість обертання двигуна, а значить змінитися натиск і продуктивність насосного агрегату.
Якщо момент обертання - квадратична функція частоти обертання, то
потужність на валу двигуна зменшується в кубічної залежності при зниженні частоти обертання. Іншими словами, зменшення частоти обертання ротора на 1 одиницю знижує потужність двигуна на 13, що тягне за собою відповідне зниження витрат на електроенергію. Саме ця властивість використовується в насос, вентиляторах і турбокомпрессорах з асинхронними двигунами, які живляться від статичних перетворювачів частоти.
При з'єднанні ПЧ з витратоміром, виходить система, яка буде підтримувати витрата з точністю до часток відсотка. Причому у цьому разі зникають небажані явища, пов'язані з прямим пуском двигуна насоса від мережі, як при старт-стопного регулюванні - відсутні кидки напруги, гідравлічні удари, немає руйнування обмоток двигуна від ривків, пуск відбувається плавно. Найголовніше - двигун витрачає рівно стільки енергії, скільки йому необхідно для забезпечення заданих показників технологічного процесу (тиск води та її витрата), а значить йде пряма економія електроенергії, в порівнянні зі старт-стопного (або будь-яким іншим розглянутим вище) регулюванням.
Необхідна інформація про тиск у мережі надходить до блоку ПЧ від спеціального датчика (наприклад, датчика тиску), встановленого на трубопроводі після працюючого насоса і звітує відповідну інформацію (про падіння або збільшенні тиску в трубопроводі в ПЧ, після його останній відповідним чином змінює частоту, що подається на двигун і змінюючи таким чином його робочі характеристики.
У такому випадку відбувається економія електроенергії, води, збільшується ресурс обладнання.
Малюнок 6 - Характеристика насосного агрегату і мережі з частотним регулюванням
Крива 1 відповідає номінальній (при номінальній частоті обертання приводу) напірної характеристиці, а криві 2 - 4 напірним характеристикам при зниженій частоті обертання. Якщо організувати роботу приводу насосного агрегату таким чином, щоб він при зміні параметрів технологічного процесу (витрати в мережі і тиску на вході агрегату) змінював частоту обертання, то в підсумку можна без істотних втрат енергії стабілізувати тиск у мережі споживачів. При такому способі регулювання виключаються втрати напору (немає дросельних елементів), а значить, і втрати гідравлічної енергії. Спосіб регулювання тиску в мережі шляхом зміни частоти обертання приводу насосного агрегату знижує енергоспоживання ще й з іншої причини. Власне насос як пристрій перетворення енергії має свій коефіцієнт корисної дії - відношення механічної енергії, яка додається до валу, до гідравлічної енергії, одержуваної в напірному трубопроводі насосного агрегату. Характер зміни коефіцієнта корисної дії насоса h н залежно від витрати рідини Q при різних частотах обертання представлений на малюнку 7.
водопостачання вежа частота перетворювач
Малюнок 7 - Зміна ККД насосного агрегату з частотним регулюванням при зміні продуктивності
У відповідності з теорією подібності максимум коефіцієнта корисної дії зі зменшенням частоти обертання дещо знижується і зміщується вліво. Аналіз необхідного зміни частоти насосного агрегату при зміні витрати в мережі показує, що зі зменшенням витрат потрібно зниження ча...
