МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет “Львівська політехніка”

Інститут енергетики та систем керування

Перетворювачі частоти

Конспект лекції

до самостійного вивчення теми з дисципліни ”Промислова електроніка та перетворювальна техніка” для студентів всіх форм навчання базового напряму 6.050701 “Електротехніка та електротехнології”

Затверджено на засіданні кафедри “Електропостачання промислових підприємств, міст та сільського господарства”. Протокол № від ” ” 2010 р.

Львів – 2010

Перетворювачі частоти. Конспект лекції до самостійного вивчення теми з дисципліни ”Промислова електроніка та перетворювальна техніка” для студентів всіх форм навчання базового напряму 6.050701 “Електротехніка та електротехнології”/ Укл. А.А. Маліновський, В.Г. Федишин. – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2010-22с.

Укладачі: А.А. Маліновський, докт. техн. наук, професор

В.Г.Федишин, канд. техн. наук, доц.

Відповідальний за випуск Маліновський А.А., докт. техн. наук, професор

Рецензенти : Гоголюк П.Ф., канд. техн. наук, доц.

Турковський В.Г., канд. техн. наук, доц.

Вступ

Сучасний частотно регульований електропривод складається з асинхронного або синхронного електричного двигуна й перетворювача частоти. Електричний двигун отримує живлення від перетворювача частоти, який являє собою електронний статичний пристрій. На виході перетворювача формується електрична напруга зі змінними амплітудою й частотою.

Назва "частотно регульований електропривод" обумовлена тим, що регулювання швидкості обертання двигуна здійснюється зміною частоти напруги живлення, що подається на двигун від перетворювача частоти.

Протягом останніх 10-15 років у світі спостерігається широке й успішне впровадження частотно регульованого електропривода для вирішення різних технологічних завдань в багатьох галузях економіки. Це пояснюється в першу чергу розробленням і створенням перетворювачів частоти на принципово новій елементній базі, головним чином на біполярних транзисторах ІGBT (див. додаток) з ізольованим затвором.

В асинхронному електричному двигуні швидкість обертання ротора n₂ в усталеному режимі відрізняється від швидкості обертання магнітного поля n₁ на величину ковзання. Швидкість обертання магнітного поля n₁ визначає частота напруги живлення. Живлення обмотки статора електричного двигуна трифазною напругою із частотою f створює обертове магнітне поле, швидкість якого визначається за відомою формулою

₁ = 2 f / p,

де p – число пар полюсів статора.

Перехід від швидкості обертання поля ₁, вимірюваної в радіанах, до частоти обертання n₁ в обертах за хвилину, здійснюється наступною формулою

n₁ = 60 ₁ / 2 ,

де 60 – коефіцієнт перерахування розмірності.

Підставивши в це рівняння швидкість обертання магнітного поля ₁, отримаємо

n₁ = 60 f / p.

Таким чином, швидкість обертання ротора асинхронного двигуна залежить від частоти напруги живлення. На цій залежності й заснований метод частотного регулювання. Змінюючи за допомогою перетворювача частоту f напруги живлення двигуна, ми регулюємо швидкість обертання ротора.

Отже, перетворювач частоти - це пристрій, призначений для перетворення змінного струму (напруги) однієї частоти в змінний струм (напругу) іншої частоти.

Вихідна частота в сучасних перетворювачах може змінюватися в широкому діапазоні й бути як вищою, так і нижчою від частоти мережі живлення.

Перетворювачі частоти, застосовувані в регульованому електроприводі, залежно від структури й принципу роботи силової частини поділяють на два класи:

1. Перетворювачі частоти з явно вираженою проміжною ланкою постійного струму.

2. Перетворювачі частоти з безпосереднім зв'язком (без проміжної ланки постійного струму).

Кожен з класів перетворювачів має свої переваги й недоліки, які визначають область раціонального застосування кожного з них. Історично першими були створені перетворювачі частоти з безпосереднім зв'язком.