ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર - પ્રકારો, કામગીરીના સિદ્ધાંત, જોડાણ યોજનાઓ

કોઈપણ ઇલેક્ટ્રિક મોટરનું રોટર સ્ટેટર વિન્ડિંગની અંદર ફરતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રને કારણે થતા દળો દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે. તેની ઝડપ સામાન્ય રીતે પાવર ગ્રીડની ઔદ્યોગિક આવર્તન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

તેનું 50 હર્ટ્ઝનું પ્રમાણભૂત મૂલ્ય એક સેકન્ડમાં પચાસ ઓસિલેશન પીરિયડ્સ સૂચવે છે. એક મિનિટમાં, તેમની સંખ્યા 60 ગણી વધે છે અને 50×60 = 3000 ક્રાંતિ છે. રોટર એપ્લાઇડ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડના પ્રભાવ હેઠળ સમાન સંખ્યામાં ફેરવે છે.

જો તમે સ્ટેટર પર લાગુ કરેલ મુખ્ય આવર્તનનું મૂલ્ય બદલો છો, તો તમે રોટરના પરિભ્રમણની ઝડપ અને તેની સાથે જોડાયેલ ડ્રાઇવને સમાયોજિત કરી શકો છો. આ સિદ્ધાંત ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સના નિયંત્રણનો આધાર છે.

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરના પ્રકાર

ડિઝાઇન દ્વારા, ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર છે:

1. ઇન્ડક્શન પ્રકાર;

2. ઇલેક્ટ્રોનિક.

ઉત્પાદિત અસુમેળ મોટર્સ તબક્કાના રોટર સાથેની યોજના અનુસાર અને જનરેટર મોડમાં શરૂ, પ્રથમ પ્રકારના પ્રતિનિધિઓ છે. ઓપરેશન દરમિયાન, તેમની પાસે ઓછી કાર્યક્ષમતા હોય છે અને ઓછી કાર્યક્ષમતા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.તેથી, તેઓને ઉત્પાદનમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન મળી નથી અને તેનો ઉપયોગ અત્યંત ભાગ્યે જ થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ઝન પદ્ધતિ અસુમેળ અને સિંક્રનસ બંને મશીનોના સરળ ગતિ નિયમનને મંજૂરી આપે છે. આ કિસ્સામાં, બે નિયંત્રણ સિદ્ધાંતોમાંથી એક લાગુ કરી શકાય છે:

1. આવર્તન (V / f) પર પરિભ્રમણ ગતિની અવલંબનની પૂર્વનિર્ધારિત લાક્ષણિકતા અનુસાર;

2. વેક્ટર નિયંત્રણ પદ્ધતિ.

પ્રથમ પદ્ધતિ સૌથી સરળ અને ઓછી સંપૂર્ણ છે, અને બીજી પદ્ધતિનો ઉપયોગ નિર્ણાયક ઔદ્યોગિક સાધનોની રોટેશનલ ગતિને ચોક્કસપણે નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે.

આવર્તન રૂપાંતર વેક્ટર નિયંત્રણની સુવિધાઓ

આ પદ્ધતિ વચ્ચેનો તફાવત એ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે, રોટર ક્ષેત્રની આવર્તન સાથે ફરતા ચુંબકીય પ્રવાહના «સ્પેસ વેક્ટર» પર કન્વર્ટર નિયંત્રણ ઉપકરણનો પ્રભાવ.

કન્વર્ટર માટે આ સિદ્ધાંત પર કામ કરવા માટેના અલ્ગોરિધમ્સ બે રીતે બનાવવામાં આવ્યા છે:

1. સેન્સર વિનાનું નિયંત્રણ;

2. પ્રવાહ નિયમન.

પ્રથમ પદ્ધતિ ક્રમના ફેરબદલ પર ચોક્કસ અવલંબન નક્કી કરવા પર આધારિત છે પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન (PWM) પ્રીસેટ અલ્ગોરિધમ્સ માટે ઇન્વર્ટર. આ કિસ્સામાં, કન્વર્ટર આઉટપુટ વોલ્ટેજનું કંપનવિસ્તાર અને આવર્તન સ્લિપ વર્તમાન અને લોડ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, પરંતુ રોટર સ્પીડ પ્રતિસાદનો ઉપયોગ કર્યા વિના.

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે સમાંતરમાં જોડાયેલ અનેક ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સને નિયંત્રિત કરતી વખતે આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.ફ્લક્સ કંટ્રોલમાં મોટરની અંદરના ઓપરેટિંગ પ્રવાહોને સક્રિય અને પ્રતિક્રિયાશીલ ઘટકોમાં વિઘટન સાથે મોનિટર કરવા અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વેક્ટર માટે કંપનવિસ્તાર, આવર્તન અને કોણ સેટ કરવા માટે કન્વર્ટર ઓપરેશનમાં ગોઠવણોનો સમાવેશ થાય છે.

આ એન્જિનની ચોકસાઈને સુધારે છે અને તેના ગોઠવણની મર્યાદાને વધારે છે. ફ્લો કંટ્રોલનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ગતિશીલ લોડ, જેમ કે ક્રેન હોઇસ્ટ અથવા ઔદ્યોગિક વિન્ડિંગ મશીનો સાથે ઓછી ઝડપે કાર્યરત ડ્રાઇવ્સની ક્ષમતાઓને વિસ્તૃત કરે છે.

વેક્ટર તકનીકનો ઉપયોગ ગતિશીલ ટોર્ક નિયંત્રણને અમલમાં મૂકવાની મંજૂરી આપે છે ત્રણ તબક્કાના અસુમેળ મોટર્સ. 

સમકક્ષ સર્કિટ

ઇન્ડક્શન મોટરના મૂળભૂત સરળ ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટને નીચે પ્રમાણે રજૂ કરી શકાય છે.

સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સ પર વોલ્ટેજ u1 લાગુ કરવામાં આવે છે, જેમાં સક્રિય પ્રતિકાર R1 અને પ્રેરક પ્રતિકાર X1 હોય છે. તે, એર ગેપ Xv ના પ્રતિકારને દૂર કરીને, રોટર વિન્ડિંગમાં પરિવર્તિત થાય છે, જેના કારણે તેમાં એક પ્રવાહ આવે છે જે તેના પ્રતિકારને દૂર કરે છે.

વેક્ટર સર્કિટની સમકક્ષ સર્કિટ

તેનું બાંધકામ ઇન્ડક્શન મોટરમાં થતી પ્રક્રિયાઓને સમજવામાં મદદ કરે છે.

સ્ટેટર વર્તમાનની ઉર્જા બે ભાગોમાં વહેંચાયેલી છે:

• iµ — ફ્લો-ફોર્મિંગ પાર્ટીશન;

• iw - ક્ષણ પેદા કરનાર ઘટક.

આ કિસ્સામાં, રોટરમાં સ્લિપ-આશ્રિત સક્રિય પ્રતિકાર R2 / s છે.

સેન્સર વિનાના નિયંત્રણ માટે, નીચેના માપવામાં આવે છે:

• વોલ્ટેજ u1;

• વર્તમાન i1.

તેમના મૂલ્યો અનુસાર, તેઓ ગણતરી કરે છે:

• iµ — પ્રવાહની રચના કરતું પ્રવાહ ઘટક;

• iw — મૂલ્ય પેદા કરતું ટોર્ક.

ગણતરીના અલ્ગોરિધમમાં હવે વર્તમાન નિયમનકારો સાથે ઇન્ડક્શન મોટરના ઇલેક્ટ્રોનિક સમકક્ષ સર્કિટનો સમાવેશ થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની સંતૃપ્તિની સ્થિતિ અને સ્ટીલમાં ચુંબકીય ઊર્જાના નુકસાનને ધ્યાનમાં લે છે.

વર્તમાન વેક્ટરના બંને ઘટકો, કોણ અને કંપનવિસ્તારમાં ભિન્ન છે, રોટર કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમ સાથે એકસાથે ફરે છે અને સ્થિર સ્ટેટર ઓરિએન્ટેશન સિસ્ટમ બની જાય છે.

આ સિદ્ધાંત અનુસાર, ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરના પરિમાણોને ઇન્ડક્શન મોટરના લોડ અનુસાર ગોઠવવામાં આવે છે.

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરની કામગીરીનો સિદ્ધાંત

આ ઉપકરણ, જેને ઇન્વર્ટર પણ કહેવામાં આવે છે, તે મુખ્ય પાવર સપ્લાયના વેવફોર્મમાં બેવડા ફેરફાર પર આધારિત છે.

શરૂઆતમાં, ઔદ્યોગિક વોલ્ટેજને શક્તિશાળી ડાયોડ્સ સાથે રેક્ટિફાયરને ખવડાવવામાં આવે છે જે સિનુસોઇડલ હાર્મોનિક્સ દૂર કરે છે પરંતુ સિગ્નલ રિપલ્સ છોડી દે છે. તેમના દૂર કરવા માટે, ઇન્ડક્ટન્સ (LC-ફિલ્ટર) સાથે કેપેસિટર બેંક પ્રદાન કરવામાં આવે છે, જે સુધારેલા વોલ્ટેજને સ્થિર, સુંવાળી આકાર પ્રદાન કરે છે.

સિગ્નલ પછી ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરના ઇનપુટ પર જાય છે, જે છનું ત્રણ તબક્કાનું બ્રિજ સર્કિટ છે. પાવર ટ્રાંઝિસ્ટર રિવર્સ પોલેરિટી વોલ્ટેજ પ્રોટેક્શન ડાયોડ સાથે IGBT અથવા MOSFET શ્રેણી. આ હેતુઓ માટે અગાઉ ઉપયોગમાં લેવાતા થાઇરિસ્ટોર્સ પાસે પૂરતી ઝડપ નથી અને તે મોટા વિક્ષેપ સાથે કાર્ય કરે છે.

મોટરના "બ્રેક" મોડને ચાલુ કરવા માટે, એક શક્તિશાળી રેઝિસ્ટર સાથે નિયંત્રિત ટ્રાન્ઝિસ્ટર કે જે ઊર્જાને વિખેરી નાખે છે તે સર્કિટમાં ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે. ફિલ્ટર કેપેસિટરને ઓવરચાર્જિંગ અને નુકસાનથી બચાવવા માટે આ ટેકનીક મોટર દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ વોલ્ટેજને દૂર કરવાની મંજૂરી આપે છે.

કન્વર્ટરની વેક્ટર આવર્તન નિયંત્રણ પદ્ધતિ તમને સર્કિટ બનાવવાની મંજૂરી આપે છે જે ACS સિસ્ટમ્સમાંથી સિગ્નલનું સ્વચાલિત નિયંત્રણ કરે છે. આ માટે મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમનો ઉપયોગ થાય છે:

1. કંપનવિસ્તાર;

2. PWM (પલ્સ પહોળાઈ સિમ્યુલેશન).

કંપનવિસ્તાર નિયંત્રણ પદ્ધતિ ઇનપુટ વોલ્ટેજને બદલવા પર આધારિત છે, અને PWM એ સતત ઇનપુટ વોલ્ટેજ પર પાવર ટ્રાન્ઝિસ્ટરને સ્વિચ કરવા માટેના અલ્ગોરિધમ પર આધારિત છે.

PWM નિયમન સાથે, સિગ્નલ મોડ્યુલેશનનો સમયગાળો બનાવવામાં આવે છે જ્યારે સ્ટેટર વિન્ડિંગને રેક્ટિફાયરના હકારાત્મક અને નકારાત્મક ટર્મિનલ્સ સાથે કડક ક્રમમાં જોડવામાં આવે છે.

જનરેટરની ઘડિયાળની આવર્તન ખૂબ ઊંચી હોવાથી, પછી ઇલેક્ટ્રિક મોટરના વિન્ડિંગમાં, જેમાં પ્રેરક પ્રતિકાર હોય છે, તે સામાન્ય સાઈન તરંગમાં સરળ બને છે.

PWM નિયંત્રણ પદ્ધતિઓ ઊર્જાના નુકસાનને મહત્તમ કરે છે અને આવર્તન અને કંપનવિસ્તારના એક સાથે નિયંત્રણને કારણે ઉચ્ચ રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરે છે. તેઓ GTO શ્રેણી પાવર-લૉક થાઇરિસ્ટર કંટ્રોલ ટેક્નૉલૉજી અથવા ઇન્સ્યુલેટેડ-ગેટ IGBT ટ્રાન્ઝિસ્ટરની બાયપોલર બ્રાન્ડ્સના વિકાસને કારણે ઉપલબ્ધ થયા છે.

ત્રણ-તબક્કાની મોટરને નિયંત્રિત કરવા માટેના તેમના સમાવેશના સિદ્ધાંતો ફોટામાં બતાવવામાં આવ્યા છે.

છ IGBT માંથી દરેક તેના પોતાના રિવર્સ કરંટ ડાયોડ સાથે એન્ટિસમાંતર સર્કિટમાં જોડાયેલ છે. આ કિસ્સામાં, ઇન્ડક્શન મોટરનો સક્રિય પ્રવાહ દરેક ટ્રાન્ઝિસ્ટરના પાવર સર્કિટમાંથી પસાર થાય છે, અને તેના પ્રતિક્રિયાશીલ ઘટકને ડાયોડ દ્વારા નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે.

ઇન્વર્ટર અને મોટરના સંચાલન પર બાહ્ય વિદ્યુત અવાજના પ્રભાવને દૂર કરવા માટે, ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરના સર્કિટમાં શામેલ હોઈ શકે છે અવાજ ઘટાડવાનું ફિલ્ટરલિક્વિડેશન:

• રેડિયો હસ્તક્ષેપ;

• ઓપરેટિંગ સાધનોને કારણે ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ.

આ કંટ્રોલર દ્વારા સંકેત આપવામાં આવે છે અને આંચકો ઘટાડવા માટે મોટર અને ઇન્વર્ટર આઉટપુટ ટર્મિનલ વચ્ચે શિલ્ડેડ વાયરિંગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

અસુમેળ મોટર્સના સંચાલનની ચોકસાઈને સુધારવા માટે, ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરના નિયંત્રણ સર્કિટમાં શામેલ છે:

• અદ્યતન ઇન્ટરફેસ ક્ષમતાઓ સાથે સંચાર ઇનપુટ;

• બિલ્ટ-ઇન કંટ્રોલર;

• મેમરી કાર્ડ;

• સોફ્ટવેર;

• મુખ્ય આઉટપુટ પરિમાણો દર્શાવતી માહિતીપ્રદ LED ડિસ્પ્લે;

• બ્રેક ચોપર અને બિલ્ટ-ઇન EMC ફિલ્ટર;

• વધેલા સંસાધનના ચાહકો સાથે ફૂંકાવા પર આધારિત સર્કિટ કૂલિંગ સિસ્ટમ;

• સીધા પ્રવાહ અને કેટલીક અન્ય શક્યતાઓ દ્વારા એન્જિનને ગરમ કરવાનું કાર્ય.

ઓપરેશનલ વાયરિંગ ડાયાગ્રામ

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર્સ સિંગલ-ફેઝ અથવા થ્રી-ફેઝ નેટવર્ક સાથે કામ કરવા માટે રચાયેલ છે. જો કે, જો 220 વોલ્ટના વોલ્ટેજ સાથે સીધા પ્રવાહના ઔદ્યોગિક સ્ત્રોતો હોય, તો પછી ઇન્વર્ટર તેમાંથી સંચાલિત થઈ શકે છે.

થ્રી-ફેઝ મોડલ્સ મેઈન વોલ્ટેજ 380 વોલ્ટ માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યા છે અને તેને ઇલેક્ટ્રિક મોટરમાં ફીડ કરે છે. સિંગલ-ફેઝ ઇન્વર્ટર 220 વોલ્ટ દ્વારા સંચાલિત થાય છે અને સમય જતાં ત્રણ તબક્કાઓનું આઉટપુટ વિતરિત થાય છે.

મોટર સાથે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરની કનેક્શન સ્કીમ યોજનાઓ અનુસાર હાથ ધરવામાં આવી શકે છે:

• તારાઓ

• ત્રિકોણ

કન્વર્ટર માટે મોટરના વિન્ડિંગ્સને "સ્ટાર" માં એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે, જે 380 વોલ્ટના ત્રણ તબક્કાના નેટવર્ક દ્વારા આપવામાં આવે છે.

"ડેલ્ટા" યોજના અનુસાર, જ્યારે પાવર કન્વર્ટર સિંગલ-ફેઝ 220-વોલ્ટ નેટવર્ક સાથે જોડાયેલ હોય ત્યારે મોટર વિન્ડિંગ્સ એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક મોટરને ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર સાથે કનેક્ટ કરવાની પદ્ધતિ પસંદ કરતી વખતે, તમારે પાવર રેશિયો પર ધ્યાન આપવાની જરૂર છે કે જે ચાલતી મોટર ઇન્વર્ટરની ક્ષમતાઓ સાથે ધીમી, લોડ સ્ટાર્ટ સહિત તમામ મોડમાં બનાવી શકે છે.

ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટરને સતત ઓવરલોડ કરવું અશક્ય છે, અને તેની આઉટપુટ પાવરનો એક નાનો અનામત તેના લાંબા ગાળાની અને મુશ્કેલી-મુક્ત કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરશે.