Các cách để tăng tần số hiện tại

Phương pháp tăng (hoặc giảm) tần số dòng điện phổ biến nhất hiện nay là sử dụng bộ biến tần. Bộ biến tần cho phép thu được từ dòng điện xoay chiều một pha hoặc ba pha có tần số công nghiệp (50 hoặc 60 Hz) thành dòng điện có tần số yêu cầu, ví dụ từ 1 đến 800 Hz, để cấp nguồn cho một pha hoặc ba pha động cơ pha-pha.

Cùng với bộ biến tần điện tử, để tăng tần số dòng điện, người ta cũng sử dụng bộ biến tần cảm ứng điện, trong đó, ví dụ, động cơ không đồng bộ có rôto dây quấn hoạt động một phần ở chế độ máy phát. Ngoài ra còn có umformers — máy phát động cơ, cũng sẽ được thảo luận trong bài viết này.

Bộ chuyển đổi tần số điện tử

Bộ biến tần điện tử cho phép bạn điều khiển trơn tru tốc độ của động cơ đồng bộ và không đồng bộ do tần số đầu ra của bộ biến đổi tăng mượt mà đến giá trị đã đặt. Cách tiếp cận đơn giản nhất được cung cấp bằng cách đặt đặc tính V / f không đổi và các giải pháp nâng cao hơn sử dụng điều khiển véc tơ.

Bộ chuyển đổi tần sốthường bao gồm một bộ chỉnh lưu chuyển đổi dòng điện xoay chiều tần số công suất thành dòng điện một chiều; sau bộ chỉnh lưu, có một biến tần ở dạng đơn giản nhất, dựa trên PWM, chuyển đổi điện áp không đổi thành dòng tải xoay chiều, tần số và biên độ đã được người dùng đặt sẵn và các tham số này có thể khác với tham số mạng của đầu vào lên hoặc xuống.

Mô-đun đầu ra của bộ biến tần điện tử thường là cầu thyristor hoặc bóng bán dẫn bao gồm bốn hoặc sáu công tắc tạo thành dòng điện cần thiết để cung cấp cho tải, đặc biệt là động cơ điện. Một bộ lọc EMC được thêm vào đầu ra để giảm nhiễu ở điện áp đầu ra.

Như đã đề cập ở trên, bộ biến tần điện tử sử dụng thyristor hoặc bóng bán dẫn làm công tắc cho hoạt động của nó. Một mô-đun bộ vi xử lý được sử dụng để điều khiển các phím, đóng vai trò là bộ điều khiển, đồng thời thực hiện một số chức năng chẩn đoán và bảo vệ.

Trong khi đó, bộ biến tần vẫn có hai loại: ghép trực tiếp và ghép DC. Khi lựa chọn giữa hai loại này, ưu điểm và nhược điểm của cả hai loại được cân nhắc và sự phù hợp của loại này hay loại kia để giải quyết một vấn đề cấp bách được xác định.

giao tiếp trực tiếp

Bộ chuyển đổi ghép nối trực tiếp được phân biệt bởi thực tế là chúng sử dụng bộ chỉnh lưu có điều khiển, trong đó các nhóm thyristor tuần tự, mở khóa, chuyển đổi tải, chẳng hạn như cuộn dây của động cơ, trực tiếp vào mạng cung cấp.

Kết quả là, các bit của sóng hình sin điện áp lưới thu được ở đầu ra và tần số đầu ra tương đương (đối với động cơ) trở nên nhỏ hơn lưới, trong phạm vi 60% của nó, nghĩa là từ 0 đến 36 Hz cho 60 Hz đầu vào.

Những đặc điểm như vậy không cho phép thay đổi nhiều thông số của thiết bị trong ngành, do đó nhu cầu về các giải pháp này thấp. Ngoài ra, các thyristor không khóa khó điều khiển, giá thành mạch cao hơn và có nhiều nhiễu ở đầu ra, cần có bộ bù và kết quả là kích thước lớn và hiệu suất thấp.

kết nối một chiều

Tốt hơn nhiều về mặt này là các bộ chuyển đổi tần số có kết nối dòng điện một chiều rõ rệt, trong đó đầu tiên dòng điện xoay chiều được chỉnh lưu, lọc và sau đó một lần nữa thông qua một mạch công tắc điện tử, nó được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều có tần số và biên độ cần thiết. Ở đây tần suất có thể cao hơn nhiều. Tất nhiên, việc chuyển đổi kép phần nào làm giảm hiệu suất, nhưng các thông số tần số đầu ra chỉ đơn giản là phù hợp với yêu cầu của người dùng.

Để thu được sóng hình sin thuần túy trên cuộn dây của động cơ, một mạch biến tần được sử dụng, trong đó điện áp có hình dạng mong muốn thu được nhờ điều chế độ rộng xung (PWM)… Công tắc điện tử ở đây là thyristor khóa hoặc bóng bán dẫn IGBT.

Thyristor chịu được dòng xung lớn so với bóng bán dẫn, đó là lý do tại sao người ta ngày càng sử dụng mạch thyristor, cả trong bộ chuyển đổi giao tiếp trực tiếp và bộ chuyển đổi có liên kết DC trung gian, hiệu suất lên tới 98%.

Để công bằng, chúng tôi lưu ý rằng các bộ biến tần điện tử cho mạng điện là tải phi tuyến tính và tạo ra sóng hài cao hơn trong đó, làm giảm chất lượng điện năng.

Máy phát điện động cơ (umformer)

Đặc biệt, để chuyển đổi điện từ dạng này sang dạng khác, đặc biệt là để tăng tần số của dòng điện mà không cần dùng đến các giải pháp điện tử, người ta sử dụng cái gọi là umformers - máy phát động cơ. Những máy như vậy hoạt động như một chất dẫn điện, nhưng thực tế không có sự chuyển đổi điện trực tiếp, chẳng hạn như trong máy biến áp hoặc trong bộ chuyển đổi tần số điện tử, chẳng hạn như vậy.

Các tùy chọn sau đây có sẵn ở đây:

• dòng điện một chiều có thể được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều với điện áp cao hơn và tần số cần thiết;

• dòng điện một chiều có thể được lấy từ dòng điện xoay chiều;

• chuyển đổi cơ học trực tiếp của tần số với sự tăng hoặc giảm của nó;

• thu được dòng điện ba pha với tần số yêu cầu từ dòng điện một pha ở tần số chính.

Ở dạng chính tắc, động cơ-máy phát điện là một động cơ điện có trục được kết nối trực tiếp với máy phát điện. Một thiết bị ổn định được lắp đặt ở đầu ra của máy phát để cải thiện các thông số về tần số và biên độ của dòng điện được tạo ra.

Trong một số kiểu máy tạo âm thanh, phần ứng chứa các cuộn dây, động cơ và máy phát điện. cách điện, và có dây được kết nối tương ứng với bộ thu và với các vòng đầu ra.

Trong các phiên bản khác, có các cuộn dây chung cho cả hai dòng điện, chẳng hạn như không có bộ thu với các vòng trượt để chuyển đổi số pha mà chỉ đơn giản là các vòi được tạo ra từ cuộn dây stato cho từng pha đầu ra.Vì vậy, một máy cảm ứng chuyển đổi dòng điện một pha thành dòng điện ba pha (về cơ bản giống với tần số tăng dần).

Vì vậy, động cơ-máy phát điện cho phép bạn biến đổi loại dòng điện, điện áp, tần số, số pha. Cho đến những năm 70, các bộ chuyển đổi loại này đã được sử dụng trong các thiết bị quân sự của Liên Xô, nơi chúng cung cấp năng lượng, đặc biệt là các thiết bị đèn. Bộ chuyển đổi một pha và ba pha được cung cấp điện áp không đổi 27 volt và đầu ra là điện áp xoay chiều 127 volt 50 hertz một pha hoặc 36 volt 400 hertz ba pha.

Công suất của các máy biến áp như vậy đạt 4,5 kVA. Các máy tương tự được sử dụng trong đầu máy xe lửa điện, trong đó điện áp trực tiếp 50 vôn được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều 220 vôn với tần số lên đến 425 hertz để cung cấp năng lượng cho đèn huỳnh quang và 127 vôn 50 vôn để cung cấp năng lượng cho máy cạo râu chở khách. Những chiếc máy tính đầu tiên thường được sử dụng bởi những người tạo âm thanh để cung cấp năng lượng cho chúng.

Cho đến ngày nay, người ta có thể tìm thấy các bộ tạo âm ở đây và ở đó: trong xe đẩy, xe điện, tàu điện, nơi chúng được lắp đặt để lấy điện áp thấp để cấp nguồn cho các mạch điều khiển. và tranzito).

Bộ chuyển đổi động cơ-máy phát điện có giá trị vì một số lợi thế. Đầu tiên, nó là sự cách ly điện đáng tin cậy của các mạch nguồn đầu ra và đầu vào. Thứ hai, đầu ra là sóng hình sin tinh khiết nhất, không bị méo, không nhiễu. Thiết bị này có thiết kế rất đơn giản và do đó việc bảo trì khá tốn kém.

Đây là một cách dễ dàng để có được điện áp ba pha. Quán tính của rôto làm trơn các gai hiện tại khi các tham số tải thay đổi đột ngột.Và tất nhiên, rất dễ dàng để khôi phục điện ở đây.

Không phải không có sai sót của nó. Umformers có các bộ phận chuyển động và do đó tài nguyên của chúng bị hạn chế. Khối lượng, trọng lượng, sự phong phú của vật liệu và kết quả là giá cao. Làm việc ồn ào, rung động. Sự cần thiết phải bôi trơn thường xuyên vòng bi, làm sạch bộ thu, thay chổi than. Hiệu quả là trong vòng 70%.

Bất chấp những nhược điểm, máy phát điện động cơ cơ học vẫn được sử dụng trong ngành điện để chuyển đổi công suất lớn. Trong tương lai, các máy phát điện có động cơ có thể giúp phù hợp với các lưới điện 60 và 50 Hz hoặc cung cấp cho các lưới điện có yêu cầu chất lượng điện năng cao hơn. Có thể cấp nguồn cho cuộn dây rôto của máy trong trường hợp này từ bộ chuyển đổi tần số trạng thái rắn công suất thấp.