วิธีเพิ่มความถี่ปัจจุบัน

วิธีที่นิยมมากที่สุดในการเพิ่ม (หรือลด) ความถี่ของกระแสในปัจจุบันคือการใช้ตัวแปลงความถี่ ตัวแปลงความถี่ทำให้สามารถรับกระแสสลับเฟสเดียวหรือสามเฟสที่มีความถี่อุตสาหกรรม (50 หรือ 60 Hz) กระแสที่มีความถี่ที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น ตั้งแต่ 1 ถึง 800 Hz เพื่อจ่ายไฟเฟสเดียวหรือสามเฟส มอเตอร์เฟส - เฟส

นอกจากตัวแปลงความถี่อิเล็กทรอนิกส์แล้ว เพื่อเพิ่มความถี่ปัจจุบัน ยังใช้ตัวแปลงความถี่เหนี่ยวนำไฟฟ้าด้วย ตัวอย่างเช่น มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่มีโรเตอร์แบบพันจะทำงานบางส่วนในโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมี umformers — เครื่องกำเนิดเครื่องยนต์ ซึ่งจะกล่าวถึงในบทความนี้ด้วย

ตัวแปลงความถี่อิเล็กทรอนิกส์

ตัวแปลงความถี่อิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้คุณควบคุมความเร็วของมอเตอร์ซิงโครนัสและอะซิงโครนัสได้อย่างราบรื่นเนื่องจากความถี่เอาต์พุตของตัวแปลงเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่นเป็นค่าที่ตั้งไว้ วิธีที่ง่ายที่สุดมีให้โดยการตั้งค่าคุณลักษณะ V / f คงที่ และโซลูชันขั้นสูงกว่านั้นใช้การควบคุมเวกเตอร์

ตัวแปลงความถี่มักจะมีวงจรเรียงกระแสที่แปลงกระแสสลับความถี่พลังงานเป็นกระแสตรง หลังจากวงจรเรียงกระแสมีอินเวอร์เตอร์ในรูปแบบที่ง่ายที่สุดซึ่งใช้ PWM ซึ่งแปลงแรงดันคงที่เป็นกระแสสลับและผู้ใช้ตั้งค่าความถี่และแอมพลิจูดแล้วและพารามิเตอร์เหล่านี้อาจแตกต่างจากพารามิเตอร์เครือข่ายของ อินพุตขึ้นหรือลง

โมดูลเอาต์พุตของตัวแปลงความถี่อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่มักจะเป็นไทริสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์บริดจ์ที่ประกอบด้วยสวิตช์สี่หรือหกตัวที่สร้างกระแสที่จำเป็นเพื่อจ่ายโหลด โดยเฉพาะมอเตอร์ไฟฟ้า มีการเพิ่มตัวกรอง EMC เข้ากับเอาต์พุตเพื่อทำให้สัญญาณรบกวนในแรงดันเอาต์พุตราบรื่นขึ้น

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ตัวแปลงความถี่อิเล็กทรอนิกส์ใช้ไทริสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ในการทำงาน โมดูลไมโครโปรเซสเซอร์ใช้เพื่อควบคุมคีย์ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมและในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่วินิจฉัยและป้องกันหลายอย่าง

ในขณะเดียวกัน ตัวแปลงความถี่ยังคงมีอยู่สองประเภท: คู่โดยตรงและคู่ DC เมื่อเลือกระหว่างสองคลาสนี้จะมีการชั่งน้ำหนักข้อดีและข้อเสียของทั้งสองประเภทและพิจารณาความเหมาะสมของอย่างใดอย่างหนึ่งเพื่อแก้ปัญหาเร่งด่วน

การสื่อสารโดยตรง

ตัวแปลงคู่โดยตรงนั้นแตกต่างจากความจริงที่ว่าพวกเขาใช้วงจรเรียงกระแสแบบควบคุมซึ่งกลุ่มของไทริสเตอร์ตามลำดับ, ปลดล็อค, สลับโหลด, ตัวอย่างเช่น, ขดลวดของมอเตอร์, โดยตรงกับเครือข่ายอุปทาน

เป็นผลให้บิตของคลื่นไซน์แรงดันกริดได้รับที่เอาต์พุต และความถี่เอาต์พุตที่เทียบเท่ากัน (สำหรับมอเตอร์) จะน้อยกว่ากริดภายใน 60% ของความถี่ นั่นคือ จาก 0 ถึง 36 Hz สำหรับ 60 Hz ป้อนข้อมูล.

ลักษณะดังกล่าวไม่อนุญาตให้เปลี่ยนพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ในอุตสาหกรรมในวงกว้าง ดังนั้นความต้องการโซลูชันเหล่านี้จึงต่ำ นอกจากนี้ ไทริสเตอร์แบบไม่ล็อคยังควบคุมได้ยาก ต้นทุนของวงจรจะสูงขึ้นและมีสัญญาณรบกวนที่เอาต์พุตมาก จำเป็นต้องมีตัวชดเชย และเป็นผลให้ขนาดสูงและมีประสิทธิภาพต่ำ

การเชื่อมต่อกระแสตรง

ในแง่นี้ที่ดีกว่ามากคือตัวแปลงความถี่ที่มีการเชื่อมต่อแบบกระแสตรงเด่นชัด โดยที่กระแสไฟหลักสลับจะถูกแก้ไข กรอง และอีกครั้งผ่านวงจรสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ กระแสสลับจะถูกแปลงเป็นกระแสสลับตามความถี่และแอมพลิจูดที่ต้องการ ที่นี่ความถี่อาจสูงขึ้นมาก แน่นอนว่าการแปลงสองครั้งลดประสิทธิภาพลงบ้าง แต่พารามิเตอร์ความถี่เอาต์พุตก็ตรงกับความต้องการของผู้ใช้

เพื่อให้ได้คลื่นไซน์บริสุทธิ์บนขดลวดมอเตอร์ จะใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ซึ่งได้รับแรงดันไฟฟ้าของรูปร่างที่ต้องการด้วย การปรับความกว้างพัลส์ (PWM)… สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ในที่นี้คือไทริสเตอร์ล็อคอินหรือทรานซิสเตอร์ IGBT

ไทริสเตอร์ทนทานต่อกระแสอิมพัลส์ขนาดใหญ่ เมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกเขาจึงหันไปใช้วงจรไทริสเตอร์มากขึ้นเรื่อยๆ ทั้งในคอนเวอร์เตอร์สื่อสารโดยตรงและในคอนเวอร์เตอร์ที่มีลิงค์ DC ขั้นกลาง ประสิทธิภาพสูงถึง 98%

เพื่อความเป็นธรรม เราทราบว่าตัวแปลงความถี่อิเล็กทรอนิกส์สำหรับเครือข่ายไฟฟ้าเป็นโหลดแบบไม่เชิงเส้นและสร้างฮาร์โมนิกส์ที่สูงขึ้นในนั้น ซึ่งทำให้คุณภาพไฟฟ้าแย่ลง

เครื่องกำเนิดมอเตอร์ (umformer)

เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อเพิ่มความถี่ของกระแสไฟฟ้า โดยไม่จำเป็นต้องหันไปใช้โซลูชันอิเล็กทรอนิกส์ เรียกว่า umformers - เครื่องกำเนิดมอเตอร์ - ถูกนำมาใช้ เครื่องจักรดังกล่าวทำหน้าที่เป็นตัวนำไฟฟ้า แต่จริงๆ แล้วไม่มีการแปลงไฟฟ้าโดยตรง เช่น ในหม้อแปลงหรือในตัวแปลงความถี่อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น

มีตัวเลือกต่อไปนี้ที่นี่:

• กระแสตรงสามารถแปลงเป็นกระแสสลับด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและความถี่ที่ต้องการ

• กระแสตรงสามารถหาได้จากกระแสสลับ

• การแปลงเชิงกลโดยตรงของความถี่ด้วยการเพิ่มหรือลด

• รับกระแสสามเฟสด้วยความถี่ที่ต้องการจากกระแสเฟสเดียวที่ความถี่หลัก

ในรูปแบบบัญญัติ มอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีเพลาเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีการติดตั้งอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพที่เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อปรับปรุงพารามิเตอร์ความถี่และแอมพลิจูดของกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้น

ในบางรุ่นของ umformers กระดองประกอบด้วยขดลวดและมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่ง แยกไฟฟ้าและสายไฟที่เชื่อมต่อกับตัวสะสมและวงแหวนเอาต์พุต ตามลำดับ

ในเวอร์ชันอื่นๆ มีขดลวดทั่วไปสำหรับทั้งสองกระแส เช่น ไม่มีตัวสะสมที่มีสลิปริงเพื่อแปลงจำนวนเฟส แต่เพียงแตะจากสเตเตอร์ที่คดเคี้ยวสำหรับแต่ละเฟสเอาต์พุตดังนั้นเครื่องเหนี่ยวนำจึงแปลงกระแสเฟสเดียวเป็นกระแสสามเฟส (โดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกันกับความถี่ที่เพิ่มขึ้น)

ดังนั้นเครื่องกำเนิดมอเตอร์ช่วยให้คุณสามารถแปลงประเภทของกระแส, แรงดัน, ความถี่, จำนวนเฟสได้ จนถึงทศวรรษที่ 70 มีการใช้ตัวแปลงประเภทนี้ในอุปกรณ์ทางทหารของสหภาพโซเวียตโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์หลอดไฟ ตัวแปลงเฟสเดียวและสามเฟสจ่ายแรงดันคงที่ 27 โวลต์ และเอาต์พุตเป็นแรงดันสลับ 127 โวลต์ 50 เฮิรตซ์เฟสเดียว หรือ 36 โวลต์ 400 เฮิรตซ์สามเฟส

พลังของหม้อแปลงดังกล่าวถึง 4.5 kVA เครื่องจักรที่คล้ายกันนี้ใช้ในตู้รถไฟไฟฟ้า โดยเปลี่ยนแรงดันไฟตรง 50 โวลต์เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ 220 โวลต์ที่มีความถี่สูงถึง 425 เฮิรตซ์เพื่อจ่ายไฟให้กับหลอดฟลูออเรสเซนต์ และ 127 โวลต์ 50 เฮิรตซ์เพื่อจ่ายไฟให้กับเครื่องโกนหนวดผู้โดยสาร คอมพิวเตอร์เครื่องแรกมักใช้โดย umformers เพื่อจ่ายไฟ

จนถึงทุกวันนี้ umformers สามารถพบได้ที่นี่และที่นั่น: ในรถเข็น, ในรถราง, ในรถไฟฟ้า, ซึ่งติดตั้งเพื่อรับแรงดันไฟฟ้าต่ำสำหรับจ่ายไฟให้กับวงจรควบคุม แต่ตอนนี้ พวกเขาเกือบจะถูกแทนที่ด้วยโซลูชันเซมิคอนดักเตอร์ ( ไทริสเตอร์ และทรานซิสเตอร์)

ตัวแปลงมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีค่าสำหรับข้อดีหลายประการ ประการแรก เป็นการแยกกระแสไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ของวงจรไฟฟ้าขาออกและอินพุต ประการที่สอง เอาต์พุตเป็นคลื่นไซน์ที่บริสุทธิ์ที่สุดโดยไม่มีการบิดเบือนและไม่มีเสียงรบกวน อุปกรณ์นี้ออกแบบง่ายมาก ดังนั้นการบำรุงรักษาจึงค่อนข้างมีไหวพริบ

นี่เป็นวิธีที่ง่ายในการรับแรงดันไฟฟ้าสามเฟส ความเฉื่อยของโรเตอร์ทำให้สไปค์ปัจจุบันเรียบขึ้นเมื่อพารามิเตอร์โหลดเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันและแน่นอนว่ามันง่ายมากที่จะคืนไฟฟ้าที่นี่

ไม่มีข้อบกพร่อง Umformers มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ดังนั้นทรัพยากรจึงมีจำกัด มวล น้ำหนัก ความอุดมสมบูรณ์ของวัสดุ และเป็นผลให้ราคาสูง การทำงานที่มีเสียงดัง การสั่นสะเทือน ความจำเป็นในการหล่อลื่นตลับลูกปืนบ่อยครั้ง, การทำความสะอาดตัวสะสม, การเปลี่ยนแปรง ประสิทธิภาพอยู่ภายใน 70%

แม้จะมีข้อเสีย แต่เครื่องกำเนิดมอเตอร์เชิงกลยังคงใช้ในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าเพื่อแปลงพลังงานขนาดใหญ่ ในอนาคต มอเตอร์เจเนอเรเตอร์อาจช่วยให้ตรงกับกริด 60 และ 50 Hz หรือจัดหากริดที่มีความต้องการคุณภาพไฟฟ้าเพิ่มขึ้น การจ่ายไฟให้กับขดลวดโรเตอร์ของเครื่องในกรณีนี้สามารถทำได้จากตัวแปลงความถี่โซลิดสเตตกำลังต่ำ