Función de seguimiento de la velocidad de transmisión de CA (arranque fugitivo)

Función de seguimiento de la velocidad de transmisión de CA (arranque fugitivo)

La función de seguimiento de velocidad es una característica técnica importante del convertidor de frecuencia. Se usa principalmente cuando el motor está en un estado giratorio (como la costa inercial, el arrastre de carga, etc.). El convertidor de frecuencia puede detectar rápidamente la velocidad y la fase reales del motor y reiniciar el motor a una frecuencia apropiada para evitar la sobrecorriente, la sobrevoltaje o el choque mecánico causado por la falta de coincidencia de frecuencia en el momento de la inicio. Esta característica también se conoce como "arranque fugitivo", "seguimiento de velocidad sin sensor" o "reinicio automático", y se ve comúnmente en escenarios donde se requieren comienzos y paradas frecuentes o donde la inercia de carga es grande.

I. Principios básicos e implementación técnica

1. Principio de trabajo

Etapa de detección: cuando el convertidor de frecuencia recibe la señal de inicio, primero detecta la frecuencia y fase de voltaje residual en los terminales del motor a través de un transformador de corriente (CT) o transformador de voltaje (PT), y calcula la velocidad real actual del motor.

Etapa sincrónica: el convertidor de frecuencia ajusta rápidamente la frecuencia de salida a un punto de frecuencia que coincide con la velocidad del motor de corriente en función de la velocidad detectada (por ejemplo, si la velocidad del motor de corriente corresponde a una frecuencia de 20Hz, el convertidor de frecuencia emite 20Hz primero), evitando las saltos de corriente causadas por saltos de frecuencia durante el inicio.

Etapa de aceleración suave: después de confirmar la sincronización de frecuencia, el convertidor de frecuencia aumenta gradualmente la frecuencia de salida al valor objetivo de acuerdo con la curva de aceleración preestablecida (como lineal o en forma de S), completando el proceso de inicio.

2. Puntos técnicos clave

Detección sin sensor: no se requiere instalación adicional del codificador. Solo el algoritmo incorporado del convertidor de frecuencia se utiliza para analizar la fuerza electromotriz del contador del motor (EMF) o las formas de onda de la corriente/voltaje terminal. Es adecuado para proyectos de renovación o escenarios de bajo costo.

Respuesta rápida: El tiempo de detección generalmente está dentro del rango de 10 a 100 milisegundos, lo que garantiza que el motor completa la sincronización antes de una desaceleración significativa debido a la costa inercial, evitando así la falla de inicio causada por diferencias de velocidad excesivas.

Algoritmo adaptativo: puede identificar diferentes parámetros motores (como inductancia y resistencia), y es compatible con motores asíncronos (IM) y motores sincrónicos de imán permanentes (PMSM).

II. Escenarios de aplicación típicos

Equipo de carga de alta inercia

Escena: ventiladores, bombas de agua, centrifugadoras, molinos de bolas, cinturones transportadoras y otros equipos que continúan girando debido a la inercia después de ser cerrado.

Punto de dolor: si el convertidor de frecuencia se inicia directamente antes de que el motor se detenga por completo, el método inicial tradicional causará una sobrecorriente debido a la superposición de la fuerza electromotriz de contra y el voltaje de la fuente de alimentación causada por la falta de coincidencia entre la velocidad del motor y la frecuencia de salida del convertidor de frecuencia (que puede activar la protección contra la protección contra la excurrencia), o dañar el acoplamiento y el acoplamiento y el engranaje debido al choque mecánico.

Valor: la función de seguimiento de velocidad puede comenzar directamente sincrónicamente durante el proceso de costa del motor, evitando el tiempo de espera del tiempo de inactividad y mejorando la eficiencia de producción (como el reinicio rápido después de un cierre de emergencia de un ventilador en una planta de cemento).

2. Sistema de enlace multimotor

Escena: en equipos como máquinas de impresión, máquinas textiles y líneas de producción de papel de papel donde múltiples motores funcionan sincrónicamente, cuando un motor se detiene debido a un mal funcionamiento y se reinicia.

Punto de dolor: si la velocidad de un solo motor no se sincroniza con la de otros motores en funcionamiento cuando se reinicia, causará un cambio repentino en la tensión del material (como la ruptura de la tela o las arrugas de papel).

Valor: al rastrear la velocidad de rotación, el motor reiniciado puede coincidir rápidamente con la velocidad de funcionamiento actual del sistema, manteniendo la sincronización de la máquina múltiple y reduciendo la velocidad de desecho.

3. Escenarios para la recuperación de apagado o restablecimiento de fallas

Escenarios: el equipo que debe reiniciarse rápidamente cuando se restablece la red eléctrica o se eliminan las fallas después de ser apagado debido a fluctuaciones de la red eléctrica, protección contra la falla del inversor, etc. (como bombas de tratamiento de aguas residuales, agitadores de vasos de reacción química).

Punto de dolor: el método de arranque tradicional requiere esperar que el motor deje de girar por completo, lo que puede provocar la interrupción del flujo de proceso o el daño del equipo (como el flujo de aguas residuales, la solidificación del material).

Valor: se puede comenzar directamente cuando el motor no se ha detenido por completo, acortando el tiempo de recuperación y reduciendo las pérdidas de interrupción de producción.

4. Carga de tipo de retroalimentación de energía

En escenarios como las grúas que bajan objetos pesados ​​y ascensores que se mueven vacíos, los motores en el estado de generación de energía continúan girando debido a la carga cuando se detienen.

Punto de dolor: el inicio directo puede hacer que el voltaje del bus de CC del convertidor de frecuencia se dispare debido a que el motor está en el estado de generación de energía (protección contra sobretensión), o genere una corriente grande.

Valor: la función de seguimiento de velocidad primero puede detectar la dirección y la velocidad de rotación del motor, comenzar a una frecuencia coincidente y al mismo tiempo consumir la energía de retroalimentación a través de la unidad de frenado para garantizar un comienzo seguro.

Iii. Ventajas y limitaciones funcionales

Ventaja central

Evite el impacto sobre el exceso de corriente: limite la corriente de arranque al doble de la corriente nominal (el inicio tradicional puede alcanzar de 5 a 7 veces) para proteger el convertidor y el motor de frecuencia.

Acorta el tiempo de arranque: no hay necesidad de esperar a que el motor se detenga por completo. Se puede comenzar directamente durante la costa, mejorando la eficiencia del sistema (por ejemplo, el tiempo de reinicio del ventilador se reduce de 2 minutos a 30 segundos).

Reduzca el desgaste mecánico: elimine el impacto del engranaje y el deslizamiento del cinturón causado por la diferencia de velocidad en el momento de la inicio, y extienda la vida útil de los componentes mecánicos.

Mejorar la confiabilidad del sistema: adaptarse a la demanda de recuperación rápida después de los cierres de emergencia, especialmente en escenarios de producción continua (como petroquímicos y fundición de acero).

Limitaciones

La precisión de detección de baja velocidad es limitada: cuando la velocidad del motor es inferior al 10% al 20% de la velocidad nominal (como acercarse al estado de apagado), la señal de fuerza electromotiva posterior es débil, lo que puede conducir a una falla de detección y requiere cambiar al modo de inicio tradicional.

Fuerte dependencia de los parámetros del motor: si los parámetros del motor preestablecido del convertidor de frecuencia (como la potencia nominal y el número de polos) no coinciden con la situación real, puede conducir a una desviación en el cálculo de la velocidad, y los parámetros deben ser reóptimos.

Se requiere una unidad de frenado opcional: para cargas de alta inercia o escenarios de retroalimentación de energía, se debe configurar una unidad de retroalimentación adicional o una unidad de retroalimentación para consumir la energía regenerativa que se puede generar durante el proceso de inicio.