דרכים להגביר את התדר הנוכחי

השיטה הפופולרית ביותר להגדלת (או הקטנה) של תדר הזרם כיום היא שימוש בממיר תדרים. ממירי תדר מאפשרים להשיג מזרם חילופין חד-פאזי או תלת-פאזי בתדר תעשייתי (50 או 60 הרץ) זרם בתדר הנדרש, למשל מ-1 עד 800 הרץ, להספק חד-פאזי או תלת-פאזי. מנועים פאזה-פאזה.

לצד ממירי תדר אלקטרוניים, על מנת להגביר את תדר הזרם, נעשה שימוש גם בממירי תדר אינדוקציה חשמליים, שבהם, למשל, מנוע אסינכרוני עם רוטור מפותל פועל באופן חלקי במצב גנרטור. ישנם גם Umformers - מחוללי מנוע, אשר יידונו גם במאמר זה.

ממירי תדרים אלקטרוניים

ממירי תדר אלקטרוניים מאפשרים לך לשלוט בצורה חלקה על המהירות של מנועים סינכרוניים וא-סינכרוניים עקב עלייה חלקה בתדר המוצא של הממיר לערך שנקבע. הגישה הפשוטה ביותר ניתנת על ידי הגדרת מאפיין V/f קבוע, ופתרונות מתקדמים יותר משתמשים בשליטה וקטורית.

ממירי תדריםבדרך כלל כוללים מיישר הממיר זרם חילופין בתדר הספק לזרם ישר; אחרי המיישר ישנו מהפך בצורתו הפשוטה ביותר, המבוסס על PWM, הממיר מתח קבוע לזרם עומס לסירוגין, והתדר והמשרעת כבר מוגדרים על ידי המשתמש, ופרמטרים אלה יכולים להיות שונים מפרמטרי הרשת של קלט למעלה או למטה.

מודול הפלט של ממיר תדר אלקטרוני הוא לרוב תיריסטור או גשר טרנזיסטור המורכב מארבעה או שישה מתגים היוצרים את הזרם הדרוש לאספקת העומס, במיוחד המנוע החשמלי. מסנן EMC מתווסף לפלט כדי להחליק את הרעש במתח המוצא.

כפי שהוזכר לעיל, ממיר תדרים אלקטרוני משתמש בתיריסטורים או טרנזיסטורים כמתגים לפעולתו. מודול מיקרו-מעבד משמש לשליטה במפתחות, המשמש כבקר ובמקביל מבצע מספר פונקציות אבחון והגנה.

בינתיים, ממירי תדרים הם עדיין משני סוגים: צמודים ישירים ומצמידים DC. בבחירה בין שני מחלקות אלו, שוקלים היתרונות והחסרונות של שני הסוגים ונקבעת ההתאמה של זה או אחר לפתרון בעיה דחופה.

תקשורת ישירה

ממירים צמודים ישירים נבדלים על ידי העובדה שהם משתמשים במיישר מבוקר, שבו קבוצות של תיריסטורים ברצף, פתיחת נעילה, מעבירים את העומס, למשל, פיתולי המנוע, ישירות לרשת האספקה.

כתוצאה מכך, סיביות של גל סינוס מתח רשת מתקבלות במוצא, ותדר המוצא המקביל (עבור המנוע) הופך פחות מהרשת, בתוך 60% ממנה, כלומר מ-0 ל-36 הרץ עבור 60 הרץ. קֶלֶט.

מאפיינים כאלה אינם מאפשרים לשנות את הפרמטרים של הציוד בתעשייה במגוון רחב, ולכן הביקוש לפתרונות אלה נמוך. בנוסף, תיריסטורים שאינם ננעלים קשים לשליטה, עלות המעגלים נעשית גבוהה יותר ויש הרבה רעש במוצא, יש צורך במפצים, וכתוצאה מכך המידות גבוהות והיעילות נמוכה.

חיבור DC

הרבה יותר טובים מהבחינה הזו הם ממירי תדר עם חיבור זרם ישר בולט, כאשר תחילה מתקינים את זרם החילופין, מסונן ואז שוב דרך מעגל של מתגים אלקטרוניים הוא מומר לזרם חילופין בתדר ובמשרעת הנדרשים. כאן התדירות יכולה להיות הרבה יותר גבוהה. כמובן שההמרה הכפולה מפחיתה במידת מה את היעילות, אבל פרמטרי תדר הפלט פשוט תואמים את דרישות המשתמש.

לקבלת גל סינוס טהור על פיתולי המנוע, נעשה שימוש במעגל אינוורטר, בו מתקבל המתח של הצורה הרצויה הודות ל אפנון רוחב דופק (PWM)... המתגים האלקטרוניים כאן הם תיריסטורים נעולים או טרנזיסטורי IGBT.

תיריסטורים עומדים בזרמי דחף גדולים, בהשוואה לטרנזיסטורים, ולכן הם פונים יותר ויותר למעגלי תיריסטורים, הן בממירי תקשורת ישירה והן בממירים עם קישור DC ביניים, היעילות היא עד 98%.

למען ההגינות נציין שממירי תדר אלקטרוניים לרשת החשמל הם עומס לא ליניארי ומייצרים בו הרמוניות גבוהות יותר, מה שמדרדר את איכות ההספק.

גנרטור מנוע (umformer)

על מנת להמיר חשמל מאחת מצורותיו לאחרת, במיוחד, כדי להגביר את תדירות הזרם, ללא צורך לפנות לפתרונות אלקטרוניים, משתמשים במה שנקרא umformers - גנרטורים מנועיים. מכונות כאלה מתפקדות כמוליך של חשמל, אבל למעשה אין המרה ישירה של חשמל, כמו בשנאי או בממיר תדרים אלקטרוני, ככזה.

האפשרויות הבאות זמינות כאן:

• ניתן להמיר זרם ישר לזרם חילופין במתח גבוה יותר ובתדר הנדרש;

• זרם ישר ניתן לקבל מזרם חילופין;

• המרה מכנית ישירה של התדר עם עלייה או ירידה שלו;

• השגת זרם תלת פאזי בתדר הנדרש מזרם חד פאזי בתדר החשמל.

בצורתו הקנונית, מנוע-גנרטור הוא מנוע חשמלי שהציר שלו מחובר ישירות לגנרטור. התקן מייצב מותקן במוצא הגנרטור כדי לשפר את פרמטרי התדר והמשרעת של החשמל המופק.

בדגמים מסוימים של umformers, האבזור מכיל סלילים ומנוע וגנרטור אשר מבודד גלווני, ואשר החוטים שלהם מחוברים לקולט ולטבעות הפלט, בהתאמה.

בגרסאות אחרות, יש פיתולים נפוצים לשני הזרמים, למשל, אין אספן עם טבעות החלקה להמרת מספר הפאזות, אלא פשוט נעשים ברזים מפיתול הסטטור עבור כל אחד משלבי המוצא.אז מכונת אינדוקציה ממירה זרם חד פאזי לזרם תלת פאזי (זהה בעצם עם תדירות עולה).

אז, מחולל המנוע מאפשר לך להפוך את סוג הזרם, המתח, התדר, מספר השלבים. עד שנות ה-70, ממירים מסוג זה שימשו בציוד הצבאי של ברית המועצות, שם הם הניעו, במיוחד, מכשירי מנורה. הממירים החד פאזיים והתלת פאזיים מסופקים במתח קבוע של 27 וולט, והמוצא הוא מתח חילופין של 127 וולט 50 הרץ חד פאזי או 36 וולט 400 הרץ תלת פאזי.

הכוח של שנאים כאלה מגיע ל-4.5 קילוואט. מכונות דומות משמשות בקטרים ​​חשמליים, שבהם מתח ישיר של 50 וולט מומר למתח חילופין של 220 וולט בתדר של עד 425 הרץ להנעת מנורות פלורסנט ו-127 וולט 50 הרץ להנעת מכונות גילוח לנוסעים. המחשבים הראשונים שימשו לעתים קרובות על ידי umformers כדי להפעיל אותם.

עד עצם היום הזה אפשר למצוא פה ושם את ה-umformers: בטרוליבוסים, בחשמליות, ברכבות חשמליות, שם הם מותקנים כדי להשיג מתח נמוך להנעת מעגלי בקרה. אבל עכשיו הם כבר נעקרו כמעט לחלוטין על ידי פתרונות מוליכים למחצה ( תיריסטורים וטרנזיסטורים).

ממירי מנוע-גנרטור הם בעלי ערך עבור מספר יתרונות. ראשית, זהו בידוד גלווני אמין של מעגלי החשמל הפלט והקלט. שנית, הפלט הוא גל הסינוס הטהור ביותר ללא עיוות, ללא רעש. המכשיר פשוט מאוד בעיצובו ולכן התחזוקה די רבת ​​תושייה.

זוהי דרך קלה לקבל מתח תלת פאזי. האינרציה של הרוטור מחליקה את קוצי הזרם כאשר פרמטרי העומס משתנים באופן פתאומי.וכמובן, קל מאוד להחזיר כאן חשמל.

לא בלי פגמים. ל-Umformers יש חלקים נעים ולכן המשאב שלהם מוגבל. מסה, משקל, שפע חומרים וכתוצאה מכך מחיר גבוה. עבודה רועשת, רעידות. הצורך בשימון תכוף של מיסבים, ניקוי קולטים, החלפת מברשות. היעילות היא בטווח של 70%.

למרות החסרונות, גנרטורים של מנועים מכניים עדיין משמשים בתעשיית החשמל להמרת הספקים גדולים. בעתיד, גנרטורים מנועים עשויים לעזור להתאים לרשתות של 60 ו-50 הרץ או לספק לרשתות דרישות איכות הספק מוגברות. הפעלת פיתולי הרוטור של המכונה במקרה זה אפשרית מממיר תדר מוצק בעל הספק נמוך.