周波数コンバーターにおけるブレーキ抵抗の動作原理

実際の作業では、速度コンバーターはしばしばモーター速度を頻繁に変化させ、継続的に開始し、停止します。このような作業環境により、作業回路の電流が常に変化し、逆電圧が表示されます。合理的な回路設計が行われない場合、それはしばしば制御機器に不可逆的な損傷を引き起こします！

滑らかな速度調節の利点により、広い範囲、および小さな開始電流が少ないため、近年のモーター速度調節には可変周波数速度調節が広く使用されています。生産では、誘導されたドラフトファン、急速な頻度の削減、またはシャットダウンなどの大きな慣性を備えた機器により、コンバーターの過電圧保護が動作し、頻繁な機器のシャットダウンを引き起こします。この記事では、3相非同期モーターと周波数コンバーターの動作原理から始まり、そのような産業環境でのブレーキ抵抗器の適用について簡単に説明します。

1三相非同期モーターの速度調節原理

三相非同期モーターは、回転する磁場を生成するために、三相交互電流に接続されています。回転磁場は、ローター閉じた導体を切断して誘導電流を生成します。ローター電流はステーター磁場と相互作用して電磁力を生成し、ローターを回転させます。同期速度を、n 0で表す回転磁場の速度として定義します。ローター出力速度はnです。磁場の同期速度とローター速度の差の比は、磁場の同期速度とスリップレートsと呼ばれ、fは電力周波数、pはモーターポールペアの数です。

同期速度：n {{0}} f/p、スリップレート：s {=（n 0- n）/n0、モーター速度：n =60 f/p（1- s）

上記の式から、電力周波数、極ペア数、スリップレートを変更すると、モーター速度を変える目的が得られることがわかります。ただし、実際には、通常のモーターが工場を離れると、極ペア数とスリップレートが固定され、段階的な速度レギュレーションは電力周波数を変更することによってのみ実現できます。

1インバーター構造の原則

1.1インバーターはメイン回路と制御回路で構成されています

主回路は、主に3つの部分で構成される電力周波数変換部です。これには、工業周波数をDC電力に変換する「整流器」、電圧脈動を吸収する「フィルター回路」、およびDCをACに変換する「インバーター」が含まれます。制御回路は、メイン回路に制御信号を提供する回路です。操作、検出、速度検出、ドライブ、保護などの回路が含まれます。

1.2インバーターの主たる回路の動作原理に焦点を当てる

1.2.1修正回路VD 1- VD6は、3相ブリッジフル波整流器回路を形成します。

1.2.1フィルター回路。整流電圧は脈動する電圧であり、フィルターコンデンサCLはフィルタリングの役割を果たします。エネルギー貯蔵コンデンサは大きいため、電力が接続されている場合、コンデンサの電圧は0です。したがって、フィルターコンデンサCLの充電電流は、パワーオンの瞬間に非常に大きくなります。過度の電流は、整流器のチューブに損傷を与えます。充電電流を制限するために、充電抵抗RSは、整流器ブリッジの電源オンの瞬間に直列に接続されます。 CLがある程度充電されると、バイパススイッチKS短絡Rs。

1.2.3インバーター回路。 V 1- V6で構成されるインバーターブリッジは、DC電源を調整可能な周波数と振幅でAC電源に反転させます。フリーホイールダイオードd 1- d6は、反応電流がDC電源に戻るためのチャネルを提供します。モーターがブレーキ状態にあるとき、再生された電気エネルギーはd 1- d6を介してDC回路に戻ります。 v 1- v6の反転プロセスは、同じブリッジアームの2つのインバーターチューブが交互にオン /オフになり、d 1- d6も通過プロセス中にパスを提供する必要があることです。

1.2.4エネルギー貯蔵およびブレーキ回路。 C極とE極の間の電圧は、インバーターチューブV 1- V6がオン状態からオフ状態に切り替わるたびに、ほぼ0 VからDC電圧値UDに上昇するため、過度に高電圧がインバーターチューブに損傷を与える可能性があります。エネルギー貯蔵コンデンサC1とC2の役割は、V 1- V6がオフになったときに電圧成長速度を下げることです。モーターが減速している場合、ローター速度はこの時点で同期速度を超えて発電状態にある場合があります。システムの運動エネルギーはバスバーに戻され、電圧が増加し、インバーターに損傷を与える可能性があります。ブレーキ抵抗RBは、エネルギーのこの部分を消費するために使用されます。
2。三相非同期モーターの速度調節原理

三相非同期モーターは、回転磁場を生成するために3相交互電流に接続されています。回転磁場は、誘導電流を生成するためにローター閉じた導体を切断します。ローター電流はステーター磁場と相互作用して電磁力を生成し、ローターを回転させます。同期速度を、n 0で表す回転磁場の速度として定義します。ローター出力速度はnです。同期速度とローター速度の差の比は、磁場の同期速度とスリップSと呼ばれ、Fは電源周波数であり、Pはモーターポールペアの数です。

同期速度：n {{0}} f/p、slip：s =（n 0- n）/n0、モーター速度：n =60 f/p（1- s）

上記の式から、電源周波数、極ペア数、スリップレートを変更すると、モーター速度を変える目的が得られることがわかります。ただし、実際には、通常のモーターが工場を離れると、極ペア数とスリップレートが固定され、段階的な速度レギュレーションは電源周波数を変更することによってのみ実現できます。

3モーターフィードバックエネルギーの生成とインバーターブレーキユニットの役割

誘導されたドラフトファンの可変周波数速度調節では、プロセスでモーターが減速して停止する必要がある場合、モーターの同期速度はインバーターの出力周波数とともに低下しますが、そのような負荷の大きな慣性により、モーターのローター速度をすぐに低下させることはできません。同期速度がローター速度よりも低い場合、モーターシャフトへのトルク出力はブレーキトルクになり、モーターの速度が低下します。この時点で、モーターは発電状態になり、再生された電気エネルギーはDC回路に供給されます。 DC回路の電気エネルギーは電力グリッドに戻すことができないため、電力が限られているインバーターの抵抗吸収のみに依存するだけでは不十分です。電荷の蓄積により、電圧が連続的に上昇し、過度の電圧が内部成分に損傷を与えます。インバーターの安全性を確保するために、内部の過電圧保護が活性化され、インバーターが停止します。このような産業環境でインバーターの安定した動作を維持するには、モーター発電のブレーキ状態に供給された電気エネルギーを消費する必要があります。

インバーターのDCバスにブレーキ抵抗器ユニットを設置することにより、再生された電気エネルギーは熱エネルギーの形で消費され、急速な速度削減または駐車を実現します。ブレーキユニットとブレーキ抵抗器が含まれています。ブレーキユニットの機能は、DC回路の電圧UDが指定された制限を超えたときにブレーキ抵抗器を接続し、電気エネルギーが抵抗器を介して熱の形で放出されるようにします。ブレーキ抵抗器ユニットは、内蔵と外部の2つのタイプに分割できます。前者は、低電力の汎用インバーター、つまり図1の点線に示されている部分に適しています。インバーターの内部スペースが小さく、熱散逸条件が限られているため、後者は、より大きな電力インバーターまたはブレーキングの特別な要件を備えた労働条件に適しています。

作業条件が変化すると、モーターが発電状態になり、エネルギーがDC回路に戻されるため、バス電圧がブレーキユニットの伝導値に増加し、電流がブレーキ抵抗器を流れ、熱エネルギーの形で消費され、モーター速度が低下し、バスの電圧も低下します。バスの電圧がブレーキユニットをオフにする必要がある値に低下すると、ブレーキユニットのパワーチューブが切断され、ブレーキ抵抗器を通る電流はありません。ブレーキユニットは、システムの通常の動作を確保するために繰り返しオン /オフにすることにより、バスの電圧のバランスを取ります。

4生産におけるブレーキ抵抗器ユニットの適用

石炭化学プラントでは、Flash Steam Recoveryには2つの18.5kW可変周波数モーターを備えた2つの誘導ドラフトファンが必要であり、速度は2つの周波数コンバーターによって制御されます。使用中、入口圧力の不安定性により、安定した生産を確保するために、周波数コンバーターの出力周波数は広範囲にわたる変化であり、周波数を迅速に減らす必要があることがよくあります。周波数コンバーターは大容量であり、慣性負荷であるため、周波数コンバーターの急速な周波数削減により、周波数コンバーターのDCバスが非常に短い時間で許容値を超えるポンプアップ電圧を形成し、保護作用がアクティブになります。周波数コンバーターは頻繁に停止し、安定した動作を確保することができません。これは生産に深刻な影響を与えます。この生産の問題は、ブレーキユニットとブレーキ抵抗器を追加することで解決しました。

ブレーキ抵抗器ユニットを追加することにより、フィードバック電気エネルギーはブレーキ抵抗器の熱エネルギーの形で消費され、それにより、周波数コンバーターが大きな慣性荷重、急速な周波数削減、または急速な駐車を促進することによって引き起こされる保護作用によって引き起こされる不安定性を解決します。工業生産でより広く使用されている可変周波数速度調整を行います。