Napady

Kondenzátor pro frekvenční měniče – princip činnosti, účel

Ve většině obvodů frekvenčního měniče se elektrická energie generovaná motorem při brzdění rozptyluje v brzdném odporu. Nouzové situace s přímým připojením zajišťují obnovu, vyžadují však instalaci napěťových a proudových filtrů, což není vždy ekonomicky a technicky opodstatněné.

Energetickou účinnost metody frekvenční regulace lze zvýšit vnitřní rekuperací energie.

Největší úspory energie jsou pozorovány při provozu technologických zařízení pracujících v přerušovaných režimech s velkým počtem startů, zpětných chodů a brzdění: jeřáby a zdvihací mechanismy, lisy, kovací stroje, navijáky a tak dále.

Ke zvýšení energetické účinnosti dochází přeměnou mechanické energie motoru při brzdění nebo změně otáček motoru na elektrickou energii a její akumulací v kondenzátoru se zvýšenou kapacitou na výstupu stejnosměrného meziobvodu frekvenčního měniče.

Instalace vysokokapacitních kondenzátorů mění elektrickou časovou konstantu, což snižuje výkon elektromotoru. Tento problém je vyřešen použitím dvou kapacitních prvků, z nichž jeden zajišťuje vytváření točivého momentu motoru, druhý – akumulaci a přenos elektřiny do silového obvodu.

Pro normální provoz elektropohonu vybaveného frekvenčním regulátorem s vnitřní regenerací je nutné správně vypočítat kapacitu kondenzátorů.

Výpočet kapacity kondenzátoru

K určení kapacity kondenzátoru se používá ekvivalentní obvod elektrického motoru ve tvaru L:

kde r 1, r 2 jsou hodnoty činného odporu statoru a rotoru elektrického stroje, x 1 a x2 jsou celkový odpor vinutí stacionární a rotující části motoru, rm, xm jsou aktivní a indukční odpor v magnetizačním obvodu, S je skluz elektromotoru. K určení elektřiny dostatečné k vytvoření magnetického toku třífázového motoru se používá vzorec:

kde Lm je magnetizační indukčnost a m je počet fází.

Vektorová hodnota ideálního proudu naprázdno se určí z výrazu:

Po výpočtu energie, která poskytuje rotační moment rotoru elektromotoru a vytvoření proudění, přistoupíme k výpočtu kapacity kondenzátoru.

Elektromotor je napájen reaktivní energií z kondenzátoru stejnosměrného meziobvodu frekvenčního měniče, když jsou tranzistorové spínače rozpojené. Při přechodu měniče do nulového stavu, kdy jsou otevřeny 3 spodní nebo 3 horní ventily, se kondenzátor nabíjí prostřednictvím řetězce reverzních diod a tranzistorů akumulujících elektřinu. Jalová energie pro vznik magnetického toku elektromotoru se vypočítá podle vzorce:

kde Udc je minimální napětí při vybíjení kondenzátoru stejnosměrného meziobvodu, Udc_max je maximální hodnota napětí při nabíjení kapacitního prvku, C je kapacita kondenzátoru. Kondenzátor v obvodu stejnosměrného meziobvodu slouží jako kapacitní filtr k vyhlazení zvlnění usměrněného napětí. Hodnota napětí při vybíjení kapacitního prvku by neměla překročit maximální zvlnění stejnosměrného napětí. Vzorec pro výpočet energie má tedy následující podobu:

kde ku je pulzační koeficient usměrněného napětí.

Kapacita kondenzátoru se určí z výrazu:

Kapacita spoje s konstantní frekvencí závisí také na provozních podmínkách měniče a typu modulace řídicích signálů. Pro zajištění vnitřní reputace se doporučuje vybrat kondenzátor s mírně větší kapacitou, než je vypočtená, s přihlédnutím ke standardní řadě komerčně vyráběných kapacitních prvků.