فرکانس حامل carrier frequency در درایو یا اینورتر های موتور های الکتریکی
فرکانس حامل carrier frequency در درایو یا اینورتر های موتور های الکتریکی
هنگام خرید VFD، با یک اصطلاح – فرکانس حامل مواجه خواهید شد. اجازه دهید بحث کنیم و بفهمیم این اصطلاح به چه معناست و چه کاربرد هایی دارد.
فرکانسی که در آن ترانزیستورهای خروجی VFD سوئیچ می شوند فرکانس حامل نامیده می شود. همچنین به عنوان فرکانس تغییر نامیده می شود.
فرکانس حامل VFD ها معمولاً از 4 تا 16 کیلو هرتز متغیر است. برای توضیح ساده تر، نرخ روشن و خاموش شدن ولتاژ DC باس توسط ترانزیستورهای دوقطبی گیت (IGBT) در طول مدولاسیون عرض پالس (PWM) به عنوان فرکانس حامل یا سوئیچینگ شناخته می شود.
در کاهش یا افزایش مقدار پارامتر فرکانس کریر باید چندین نکته را مد نظر داشت که جدول زیر موارد مهم را شرح داده است.
|
مقدار فرکانس کریر زیاد باشد |
مقدار فرکانس کریر کم باشد |
|
شکل موج جریان خروجی بیشتر سیسونسی می شود |
شکل موج جریان خروجی کمتر سیسونسی می شود |
|
درایو گرمتر می شود |
درایو خنکتر می شود |
|
صدای نویز کمتر در موتور |
صدای نویز بیشتر در موتور |
|
جریان نشتی بیشتر leakage current |
جریان نشتی کمتر leakage current |
|
برای استفاده در زمان بیشتر در موتور توصیه نمی شود |
برای استفاده در زمان بیشتر در موتور توصیه می شود |
|
موتور خنک تر کار می کند |
موتورگرم تر کار میکند |
|
در فاصله های طولانی بین درایو و موتور توصیه نمی شود |
فاصله بین درایو و موتور ( بین 20 تا صد متر) فرکانس کاهش یابد |
|
احتمال کاهش درایو بیشتر است |
احتمال کاهش درایو کمتر است |
فرکانس کریر و قدرت موتور
برای موتورهای پرقدرت، به طور کلی توصیه می شود از فرکانس های حامل پایین تر استفاده کنید. این امر تداخل با سایر تجهیزات را کاهش می دهد، مصرف برق و تولید گرما را کاهش می دهد. در حالی که سازندگان مختلف ممکن است توصیه های خاصی داشته باشند، اصل کلی این است که با انتخاب فرکانس حامل مناسب عملکرد و کارایی را متعادل کنیم.در تصویر زیر توان هدر داده شده(قرمز) و توان خروجی(آبی)در برابر افزایش و کاهش مقدار فرکانس کریر به وضوح نمایان است.
هر چه بر مقدار فرکانس کریر اضافه شود توان خروجی کاهش می باشد.
رابطه فرکانس کریر با طول کابل بین موتور و درایو
هرچه فاصله موتور و درایو زیاد باشد همانطور فرکانس کریر نیز باید کاهش یابد.
|
مقدار فرکانس کریر مناسب |
طول کابل بین موتور و درایو |
|
15 |
کمتر از 50 |
|
10 |
50-100 |
|
5 |
100-150 |
|
1 |
150-200 |
باید اشاره کرد بسته به طول کابل بین موتور و درایو در نظر گرفتن توصیه سازنده درایو باید از چوک در خروجی استفاده کرد.که عدم استفاده از آن جریان نشتی و گرم شدن موتور را ایجاد خواهد کرد.
تأثیر فرکانس حامل بر جریان خروجی درایو چیست؟
همانطور که میدانیم فرکانس حامل بر محتوای هارمونیک جریان خروجی درایو تأثیر می گذارد. فرکانس های حامل بالاتر تمایل به ایجاد اعوجاج هارمونیک کمتری دارند که در نتیجه شکل موج جریان خروجی تمیزتر و صاف تر می شود. این می تواند عملکرد و طول عمر موتورهای متصل و سایر تجهیزات را بهبود بخشد. با این حال، تلفات سوئیچینگ مدار داخلی درایو را نیز افزایش می دهد و بر راندمان تأثیر می گذارد. بنابراین، متعادل کردن کاهش هارمونیک و کارایی هنگام تنظیم فرکانس حامل بسیار مهم است.
اثرات فرکانس حامل بر روی موتورها چیست؟
- نویز و لرزش
فرکانسهای حامل بالاتر صدای موتور و لرزش را کاهش میدهند و عملکرد را آرامتر و روانتر میکنند. با این حال، همچنین فرکانس جریان های هارمونیک را افزایش می دهد و باعث تشدید اثر پوستی در استاتور موتور و افزایش تلفات موتور می شوند.
استفاده از فرکانس حامل مناسب ، صدا و ارتعاش را به حداقل می رساند و در عین حال از عملکرد کارآمد موتور، اطمینان می دهد.
- حرارت
فرکانس حامل بر ویژگی های گرمایش موتور تأثیر می گذارد. فرکانسهای بالاتر شکل موج جریان را بهبود میبخشد، اما دمای موتور را نیز به دلیل جریانهای هارمونیک اضافی افزایش میدهد. برای کاهش این امر، از فرکانس های حامل بالاتر با اقدامات خنک کننده اضافی، مانند راکتورهای AC، باید استفاده کنید یا موتورهای اینورتر با طراحی ویژه را انتخاب کرد.
نتیجه گیری
در نتیجه، فرکانس حامل یک درایو یک پارامتر حیاتی است که بر مصرف برق، دمای محیط و موتور ، توان موتور، جریان خروجی و تداخل الکترومغناطیسی تأثیر میگذارد. درک این تأثیرات و بهینه سازی فرکانس کریر برای دستیابی به عملکرد کارآمد و قابل اعتماد در کاربردهای مختلف ضروری است.