Notizie

Dall'avvento dei motori a induzione automatica, il funzionamento dell'inverter è esistito sotto forma di alternatori.Prima dell'avvento dei transistor ad alta velocità, questo era uno dei modi principali per cambiare la velocità di un motore, ma poiché la velocità del generatore riduceva la frequenza di uscita piuttosto che la tensione, il cambiamento di frequenza era limitato.

Diamo un'occhiata ai componenti dell'inverter e vediamo come lavorano insieme per cambiare frequenza e velocità del motore.

01 Componente dell'inverter - raddrizzatore

Poiché è difficile cambiare la frequenza dell'onda sinusoidale AC in modalità AC, il primo compito dell'inverter è quello di convertire la forma d'onda in CC. Per farlo sembrare AC, il funzionamento DC è relativamente facile.Il primo componente di tutti i convertitori di frequenza è un dispositivo chiamato rettore o convertitore, come illustrato di seguito:

Un circuito raddrizzatore converte la corrente alternata in corrente continua e funziona più o meno allo stesso modo di un caricabatterie o di un saldatore ad arco.Usa un ponte di diodo per limitare l' onda sinusoidale AC a muoversi in una sola direzioneIl risultato è che la forma d'onda AC completamente rettificata viene interpretata dal circuito DC come una forma d'onda DC locale.Un inverter a tre fasi prende tre fasi separate di ingresso CA e le converte in una singola uscita CC.

La maggior parte degli inverter trifase può anche accettare un'alimentazione monofase (230V o 460V), ma poiché ci sono solo due rami di ingresso,la potenza di uscita dell'inverter (HP) deve essere ridotta perché la corrente continua generata si riduce proporzionalmenteD'altra parte, un vero inverter monofase (l'inverter monofase che controlla un motore monofase) utilizza un ingresso monofase e produce una uscita DC proporzionale all'ingresso.

Quando si tratta di funzionamento a velocità variabile, i motori a tre fasi sono più comunemente utilizzati rispetto ai componenti contatori monofase per due motivi.dall'altra parte, di solito richiedono qualche intervento esterno per iniziare a girare.

02 Componenti di inverter - bus CC

Il secondo componente del bus CC (mostrato dal bus CC nella figura) non è visibile in tutti i convertitori perché non influenza direttamente l'operazione di conversione di frequenza.è sempre presente in unità di alta qualità di uso generaleIl bus CC utilizza condensatori e induttori per filtrare la tensione di "ripple" AC nella DC convertita e quindi nella sezione dell'inverter.Include anche un filtro che blocca la distorsione armonica e può essere alimentato di nuovo all'alimentazione dell'inverterPer completare questo processo sono necessari inverter più vecchi e filtri di linea separati.

03 Componenti degli inverter - Inverter

A destra dell'illustrazione ci sono le "intestine" dell'inverter (mostrate nell'inverter).L'inverter utilizza tre serie di transistor a commutazione ad alta velocità (mostrati nell'IGBT) per creare un "impulso" di corrente continua che simula tutte e tre le fasi dell'onda sinusoidale CAQuesti impulsi determinano non solo la tensione dell'onda, ma anche la sua frequenza.Gli inverter moderni utilizzano una tecnica chiamata "modulazione della larghezza dell'impulso" (PWM) per regolare tensione e frequenza.

Poi parliamo dell'IGBT, che sta per "transistor bipolare a cancello isolato", che è il componente di commutazione (o impulso) dell'inverter.I transistor (invece di tubi a vuoto) hanno due funzioni nel nostro mondo elettronicoPuò agire come un amplificatore come un amplificatore e aumentare il segnale, o può agire come un interruttore semplicemente accendendo e spegnendo il segnale.L'IGBT è una versione moderna che offre velocità di commutazione più elevate (3000-16000 Hz) e riduzione della generazione di caloreLa velocità di commutazione più elevata può migliorare l'accuratezza della simulazione delle onde CA e ridurre il rumore del motore.Quindi il convertitore di frequenza ha un'impronta più piccola.

04 Forma d'onda PWM dell'inverter

La figura seguente mostra la forma d'onda prodotta da un inverter con un convertitore PWM rispetto a una vera onda sinusoidale CA.L'uscita dell'inverter è costituita da una serie di impulsi rettangolari con altezza fissa e larghezza regolabileIn questo caso particolare, ci sono tre serie di impulsi: una serie larga al centro e una serie stretta all'inizio e alla fine delle parti positive e negative del ciclo AC.

La somma delle aree degli impulsi è uguale alla tensione effettiva dell'onda AC reale.Se si dovesse tagliare gli impulsi sopra (o sotto) la forma d'onda AC reale e riempire lo spazio vuoto sotto la curva con loroIn questo modo l'inverter può controllare la tensione del motore.

La somma delle larghezze dell'impulso e delle larghezze in bianco tra di loro determina la frequenza della forma d'onda vista dal motore (da qui la PWM o modulazione della larghezza dell'impulso).non ci sono lacune), la frequenza sarà ancora corretta, ma la tensione sarà molto più grande di una vera onda sinusoidale CA.il convertitore di frequenza cambierà l' altezza e la larghezza dell' impulso e la larghezza dello spazio vuoto tra di loro.

Alcuni potrebbero chiedersi come questo "falso" CA (in realtà CC) faccia funzionare un motore ad induzione CA.hai bisogno di una corrente alternata per "sentire" la corrente nel rotore di un motore e il suo corrispondente campo magnetico? Allora, AC causerà naturalmente l'induzione, perché è costantemente in cambio di direzione, dall'altra parte, DC non agirà normalmente una volta che il circuito è attivato.

Tuttavia, se il DC è acceso e spento, il DC può indurre corrente.Lo scopo di questi punti è quello di "impulso" dalla batteria alla bobina (trasformatore)Questo induce una carica elettrica nella bobina, che poi aumenta la tensione a un livello che consente alla candela di accendersi.Gli ampi impulsi di corrente continua visti nella figura sopra sono in realtà costituiti da centinaia di impulsi individuali, e questo movimento di accensione e spegnimento dell'uscita dell'inverter consente che ciò si verifichi attraverso l'induzione di CC.

05 Tensione effettiva

Un fattore che rende il CA complicato è che cambia costantemente la tensione, da zero a una tensione massima positiva, poi di nuovo a zero, poi a una tensione massima negativa,e poi di nuovo a zero. Come determinare la tensione effettiva applicata al circuito? L'illustrazione qui sotto è un'onda sinusoidale di 60Hz, 120V. Si noti, tuttavia, che la sua tensione massima è di 170V. Se la sua tensione effettiva è di 170V,Come possiamo chiamarla un'onda da 120 V?

In un ciclo, inizia a 0V, sale a 170V, e poi scende di nuovo a 0, continua a -170 e poi sale di nuovo a 0.L'area del rettangolo verde originale con il limite superiore a 120V è uguale alla somma delle aree delle parti positive e negative della curvaQuindi 120V è la media?

Beh, se si dovesse fare la media di tutti i valori di tensione in ogni punto del ciclo, il risultato sarebbe circa 108V, quindi non può essere la risposta.Ha a che fare con quello che noi chiamiamo "voltaggio effettivo". "

Se doveste misurare il calore generato dalla corrente continua che scorre attraverso la resistenza, scoprireste che è maggiore del calore generato dalla corrente alternata equivalente.Ciò è dovuto al fatto che l'AC non mantiene un valore costante per tutto il cicloSe eseguito in laboratorio, in condizioni controllate, si scopre che una particolare corrente continua produce un aumento di 100 gradi di calore, il suo equivalente AC produrrà un 70.7 gradi di aumento o 70Quindi il valore effettivo di AC è il 70,7% di DC.Si può anche vedere che il valore effettivo della tensione CA è uguale alla radice quadrata della somma delle tensioni quadrate della prima metà della curva.

Se la tensione di picco è pari a 1 e si devono misurare le singole tensioni da 0° a 180°, la tensione effettiva sarà la tensione di picco di 0-707,0.707 volte la tensione di picco di 170 nella figura è uguale a 120VQuesta tensione effettiva è anche nota come tensione media quadrata o tensione RMS. Pertanto, la tensione di picco è sempre 1,414 della tensione effettiva.La corrente AC 230V ha una tensione di picco di 325V mentre la 460 ha una tensione di picco di 650V.

Oltre ai cambiamenti di frequenza, anche se la tensione è indipendente dalla velocità di funzionamento del motore CA, l'inverter deve anche cambiare la tensione.

Il diagramma mostra due onde sinusoidali di corrente alternata di 460 V. Il rosso è una curva di 60 Hz, il blu è 50 Hz. Entrambi hanno una tensione massima di 650 V, tuttavia, 50 Hz è molto più ampia.Si può facilmente vedere che l'area all'interno della prima metà della curva 50Hz (0-10ms) è più grande della prima metà della curva 60hz (0-8Inoltre, poiché l'area sotto la curva è proporzionale alla tensione effettiva, la tensione effettiva è maggiore.l' aumento della tensione effettiva diventa più drammatico.

Se i motori a 460 V sono autorizzati a funzionare a queste tensioni più elevate, la loro vita può essere notevolmente ridotta.l'inverter deve modificare costantemente la tensione di "picco" relativa alla frequenza al fine di mantenere una tensione effettiva costantePiù bassa è la frequenza di funzionamento, più bassa è la tensione di picco e viceversa.

Ora dovreste avere una buona comprensione di come funziona l'inverter e di come controllare la velocità del motore.La maggior parte degli azionamenti consente all'utente di impostare manualmente la velocità del motore con un interruttore o una tastiera a più posizioni, oppure automatizzare il processo utilizzando sensori (pressione, flusso, temperatura, livello, ecc.).