Maneres d'augmentar la freqüència actual

El mètode més popular per augmentar (o disminuir) la freqüència del corrent avui dia és utilitzar un convertidor de freqüència. Els convertidors de freqüència permeten obtenir a partir de corrent altern monofàsic o trifàsic amb una freqüència industrial (50 o 60 Hz) un corrent amb la freqüència requerida, per exemple d'1 a 800 Hz, per alimentar monofàsic o trifàsic. motors fase-fase.

Juntament amb els convertidors de freqüència electrònics, per augmentar la freqüència actual, també s'utilitzen convertidors de freqüència d'inducció elèctrica, en els quals, per exemple, un motor asíncron amb un rotor bobinat funciona parcialment en mode generador. També hi ha umformers: generadors de motors, que també es parlaran en aquest article.

Convertidors electrònics de freqüència

Els convertidors de freqüència electrònics us permeten controlar sense problemes la velocitat dels motors síncrons i asíncrons a causa d'un augment suau de la freqüència de sortida del convertidor fins al valor establert. L'enfocament més senzill es proporciona establint una característica constant de V / f i les solucions més avançades utilitzen control vectorial.

Convertidors de freqüènciasolen incloure un rectificador que converteix el corrent altern de freqüència elèctrica en corrent continu; després del rectificador hi ha un inversor en la seva forma més senzilla, basat en PWM, que converteix una tensió constant en un corrent de càrrega altern, i la freqüència i l'amplitud ja estan configurades per l'usuari, i aquests paràmetres poden diferir dels paràmetres de xarxa del entrada amunt o avall.

El mòdul de sortida d'un convertidor de freqüència electrònic és sovint un tiristor o pont de transistors format per quatre o sis interruptors que formen el corrent necessari per alimentar la càrrega, en particular el motor elèctric. S'afegeix un filtre EMC a la sortida per suavitzar el soroll a la tensió de sortida.

Com s'ha esmentat anteriorment, un convertidor de freqüència electrònic utilitza tiristors o transistors com a interruptors per al seu funcionament. Per controlar les tecles s'utilitza un mòdul de microprocessador, que serveix de controlador i al mateix temps realitza una sèrie de funcions de diagnòstic i protecció.

Mentrestant, els convertidors de freqüència encara són de dues classes: acoblats directes i acoblats a corrent continu. A l'hora de triar entre aquestes dues classes, es sospesen els avantatges i els inconvenients d'ambdós tipus i es determina l'adequació d'una o altra per resoldre un problema urgent.

Comunicació directa

Els convertidors d'acoblament directe es distingeixen pel fet que utilitzen un rectificador controlat, en el qual grups de tiristors de forma seqüencial, desbloquejant, canvien la càrrega, per exemple, els bobinatges del motor, directament a la xarxa de subministrament.

Com a resultat, s'obtenen bits d'ona sinusoïdal de tensió de la xarxa a la sortida i la freqüència de sortida equivalent (per al motor) esdevé menor que la xarxa, dins del 60% d'aquesta, és a dir, de 0 a 36 Hz per a 60 Hz. entrada.

Aquestes característiques no permeten canviar els paràmetres dels equips de la indústria en una àmplia gamma, per tant la demanda d'aquestes solucions és baixa. A més, els tiristors sense bloqueig són difícils de controlar, el cost dels circuits augmenta i hi ha molt soroll a la sortida, es necessiten compensadors i, com a resultat, les dimensions són elevades i l'eficiència és baixa.

Connexió DC

En aquest sentit, són molt millors els convertidors de freqüència amb una connexió de corrent continu pronunciada, on primer es rectifica, es filtra el corrent altern de la xarxa i després, a través d'un circuit d'interruptors electrònics, es converteix en corrent altern de la freqüència i amplitud requerides. Aquí la freqüència pot ser molt més alta. Per descomptat, la conversió doble redueix una mica l'eficiència, però els paràmetres de freqüència de sortida simplement s'ajusten als requisits de l'usuari.

Per obtenir una ona sinusoïdal pura als bobinats del motor, s'utilitza un circuit inversor, en el qual s'obté la tensió de la forma desitjada gràcies a modulació d'amplada de pols (PWM)… Els interruptors electrònics aquí són tiristors de bloqueig o transistors IGBT.

Els tiristors suporten grans corrents d'impuls, en comparació amb els transistors, motiu pel qual recorren cada cop més als circuits de tiristors, tant en convertidors de comunicació directa com en convertidors amb un enllaç DC intermedi, l'eficiència és de fins al 98%.

Per motius d'equitat, observem que els convertidors de freqüència electrònics per a la xarxa elèctrica són una càrrega no lineal i hi generen harmònics més alts, cosa que deteriora la qualitat de l'energia.

Motor generador (umformer)

Per convertir l'electricitat d'una de les seves formes a una altra, en particular, per augmentar la freqüència del corrent, sense necessitat de recórrer a solucions electròniques, s'utilitzen els anomenats umformers —generadors de motor—. Aquestes màquines funcionen com a conductor de l'electricitat, però en realitat no hi ha una conversió directa d'electricitat, com ara en un transformador o en un convertidor de freqüència electrònic, com a tal.

Les opcions següents estan disponibles aquí:

• el corrent continu es pot convertir en corrent altern amb una tensió més alta i la freqüència requerida;

• el corrent continu es pot obtenir del corrent altern;

• conversió mecànica directa de la freqüència amb el seu augment o disminució;

• obtenint un corrent trifàsic amb la freqüència requerida a partir d'un corrent monofàsic a la freqüència de la xarxa.

En la seva forma canònica, un motor-generador és un motor elèctric l'eix del qual està connectat directament al generador. S'instal·la un dispositiu estabilitzador a la sortida del generador per millorar els paràmetres de freqüència i amplitud de l'electricitat generada.

En alguns models de formadors, l'induït conté bobines i un motor i un generador que aïllat galvànicament, i els cables dels quals estan connectats al col·lector i als anells de sortida, respectivament.

En altres versions, hi ha bobinatges comuns per a ambdós corrents, per exemple, no hi ha cap col·lector amb anells lliscants per convertir el nombre de fases, sinó que simplement es fan aixetes del bobinat de l'estator per a cadascuna de les fases de sortida.Així, una màquina d'inducció converteix el corrent monofàsic en corrent trifàsic (bàsicament idèntic amb l'augment de la freqüència).

Per tant, el motor-generador permet transformar el tipus de corrent, tensió, freqüència, nombre de fases. Fins als anys 70, els convertidors d'aquest tipus s'utilitzaven en l'equipament militar de l'URSS, on alimentaven, en particular, els dispositius de llum. Els convertidors monofàsics i trifàsics es subministren amb una tensió constant de 27 volts, i la sortida és una tensió alterna de 127 volts 50 hertz monofàsica o 36 volts 400 hertz trifàsica.

La potència d'aquests transformadors arriba als 4,5 kVA. S'utilitzen màquines similars a les locomotores elèctriques, on una tensió directa de 50 volts es converteix en una tensió alterna de 220 volts amb una freqüència de fins a 425 hertz per alimentar làmpades fluorescents i 127 volts 50 hertz per alimentar les maquines d'afaitar de passatgers. Els primers ordinadors eren sovint utilitzats pels umformers per alimentar-los.

Fins al dia d'avui, es poden trobar umformadors aquí i allà: en troleibusos, tramvies, trens elèctrics, on s'instal·len per obtenir una baixa tensió per alimentar els circuits de control, però ara ja han estat gairebé completament desplaçats per solucions de semiconductors (tiristors). i transistors).

Els convertidors de motor-generador són valuosos per a una sèrie d'avantatges. En primer lloc, és un aïllament galvànic fiable dels circuits de potència de sortida i entrada. En segon lloc, la sortida és l'ona sinusoïdal més pura sense distorsió ni soroll. El disseny del dispositiu és molt senzill i, per tant, el manteniment és força enginyós.

Aquesta és una manera fàcil d'obtenir tensió trifàsica. La inèrcia del rotor suavitza els pics de corrent quan els paràmetres de càrrega canvien bruscament.I, per descomptat, aquí és molt fàcil restaurar l'electricitat.

No sense els seus defectes. Els Umformers tenen peces mòbils i, per tant, els seus recursos són limitats. Massa, pes, abundància de materials i, en conseqüència, un preu elevat. Treball sorollós, vibracions. Necessitat de lubricació freqüent dels coixinets, neteja de col·lectors, substitució de raspalls. L'eficiència és del 70%.

Malgrat els inconvenients, els generadors de motors mecànics encara s'utilitzen a la indústria de l'energia elèctrica per convertir grans potències. En el futur, els generadors de motor poden ajudar a fer coincidir les xarxes de 60 i 50 Hz o proporcionar xarxes amb més requisits de qualitat d'energia. En aquest cas, es pot alimentar els bobinatges del rotor de la màquina des d'un convertidor de freqüència d'estat sòlid de baixa potència.