現在の周波数を上げる方法

現在、電流の周波数を増加 (または減少) する最も一般的な方法は、周波数変換器を使用することです。周波数変換器を使用すると、工業用周波数 (50 または 60 Hz) の単相または三相交流から、必要な周波数 (たとえば 1 ～ 800 Hz) の電流を取得して、単相または三相の電力を供給することができます。相間モーター。

電子周波数変換器とともに、電流周波数を上げるために、電気誘導周波数変換器も使用されます。この変換器では、たとえば、巻線ロータを備えた非同期モーターが部分的に発電機モードで動作します。また、この記事で説明するエンジン発電機という発電機もあります。

電子周波数変換器

電子周波数コンバータを使用すると、コンバータの出力周波数が設定値までスムーズに増加するため、同期および非同期モータの速度をスムーズに制御できます。最も単純なアプローチは、一定の V/f 特性を設定することによって提供され、より高度なソリューションはベクトル制御を使用します。

周波数変換器通常、電源周波数の交流を直流に変換する整流器が含まれます。整流器の後には、定電圧を交流負荷電流に変換する PWM に基づく最も単純な形式のインバータがあり、周波数と振幅はユーザーによってすでに設定されており、これらのパラメータはネットワーク パラメータとは異なる場合があります。上または下に入力します。

電子周波数変換器の出力モジュールは、負荷、特に電気モーターに供給するために必要な電流を形成する 4 つまたは 6 つのスイッチで構成されるサイリスタまたはトランジスタ ブリッジであることがほとんどです。 EMC フィルターが出力に追加され、出力電圧のノイズが平滑化されます。

上で述べたように、電子周波数変換器は、その動作のためのスイッチとしてサイリスタまたはトランジスタを使用します。キーの制御にはマイクロプロセッサ モジュールが使用されており、コントローラとして機能すると同時に、多くの診断および保護機能を実行します。

一方、周波数コンバータは依然として直接結合型と DC 結合型の 2 つのクラスに分かれています。これら 2 つのクラスのいずれかを選択する場合は、両方のタイプの長所と短所を比較検討し、緊急の問題を解決するためにどちらか一方が適切であるかどうかを決定します。

ダイレクトコミュニケーション

直接結合コンバータは、制御された整流器を使用するという事実によって区別されます。この整流器では、サイリスタのグループが順番にロックを解除し、負荷 (たとえば、モーターの巻線) を電源ネットワークに直接切り替えます。

その結果、グリッド電圧の正弦波のビットが出力で得られ、等価出力周波数 (モーターの) はグリッドよりも低くなり、その 60% 以内、つまり 60 Hz の場合は 0 ～ 36 Hz になります。入力。

このような特性により、業界では機器のパラメータを広範囲に変更することができないため、これらのソリューションの需要は低くなります。さらに、非ロック サイリスタは制御が難しく、回路のコストが高くなり、出力に多くのノイズが発生し、補償器が必要になり、その結果、寸法が大きくなり、効率が低くなります。

DC接続

この点においては、顕著な直流接続を備えた周波数変換器の方がはるかに優れており、最初に交流主電流が整流され、フィルタリングされ、その後再び電子スイッチの回路を通じて必要な周波数と振幅の交流に変換されます。ここでは、周波数がはるかに高くなる可能性があります。もちろん、二重変換により効率は多少低下しますが、出力周波数パラメータはユーザーの要件に一致するだけです。

モーター巻線に純粋な正弦波を得るために、インバーター回路が使用されます。この回路では、 パルス幅変調 (PWM)… ここでの電子スイッチはロックイン サイリスタまたは IGBT トランジスタです。

サイリスタはトランジスタに比べて大きなインパルス電流に耐えられるため、直接通信コンバータと中間 DC リンクを備えたコンバータの両方でサイリスタ回路の利用が増えており、効率は最大 98% です。

公平を期すために、電力網用の電子周波数変換器は非線形負荷であり、その中で高調波を生成し、電力品質を劣化させることに注意してください。

モータージェネレーター（変圧器）

電子的解決策に頼ることなく、電気をある形式から別の形式に変換するため、特に電流の周波数を高めるために、いわゆる変圧器、つまりモーター ジェネレーターが使用されます。このような機械は電気の導体として機能しますが、実際には、変圧器や電子周波数変換器などで電気を直接変換することはありません。

ここでは次のオプションが利用可能です。

• 直流は、より高い電圧と必要な周波数の交流に変換できます。

• 直流は交流から得ることができます。

• 周波数の増加または減少による周波数の直接的な機械的変換。

• 主電源周波数の単相電流から必要な周波数の三相電流を取得します。

標準的な形式では、モータージェネレーターは、シャフトが発電機に直接接続されている電気モーターです。安定化装置が発電機の出力に設置され、生成された電気の周波数と振幅パラメータが改善されます。

変圧器の一部のモデルでは、アーマチュアにコイル、モーター、発電機が含まれています。 電気的に絶縁された、そのワイヤはそれぞれコレクタと出力リングに接続されています。

他のバージョンでは、両方の電流に共通の巻線があり、たとえば、相数を変換するためのスリップ リングを備えたコレクタはなく、単に各出力相の固定子巻線からタップが作成されます。したがって、誘導機は単相電流を三相電流に変換します（周波数が増加しても基本的には同じです）。

したがって、モータージェネレーターを使用すると、電流、電圧、周波数、相数の種類を変換できます。 70 年代まで、このタイプのコンバータはソ連の軍事機器で使用され、特にランプ装置に電力を供給していました。単相および三相コンバータには 27 ボルトの定電圧が供給され、出力は 127 ボルト 50 ヘルツの単相または 36 ボルト 400 ヘルツの三相の交流電圧になります。

このような変圧器の電力は4.5 kVAに達します。同様の機械が電気機関車にも使用されており、50 ボルトの直流電圧が最大 425 ヘルツの周波数を持つ 220 ボルトの交流電圧に変換されて蛍光灯に電力を供給したり、127 ボルト 50 ヘルツで乗客用シェーバーに電力を供給したりしています。最初のコンピューターは、多くの場合、開発者によって電力を供給するために使用されました。

今日に至るまで、変圧器は、トロリーバス、路面電車、電車のあちこちで見られ、制御回路に電力を供給するための低電圧を得るために設置されています。しかし現在では、それらはすでにほぼ完全に半導体ソリューション (サイリスタ) に取って代わられています。およびトランジスタ）。

モーター/ジェネレーターコンバーターには多くの利点があります。まず、出力および入力電源回路の信頼性の高いガルバニック絶縁です。第二に、出力は歪みやノイズのない最も純粋な正弦波です。この装置は設計が非常にシンプルであるため、メンテナンスは非常に容易です。

これは三相電圧を取得する簡単な方法です。ロータの慣性は、負荷パラメータが突然変化したときの電流スパイクを平滑化します。そしてもちろん、ここで電気を復旧するのは非常に簡単です。

欠点がないわけではありません。アンフォーマーには可動部品があるため、リソースは限られています。質量、重量、材料の豊富さ、そしてその結果としての価格の高さ。騒音、振動のある作業。ベアリングの頻繁な注油、コレクターの清掃、ブラシの交換が必要です。効率は70%以内です。

不利な点にもかかわらず、機械式モータージェネレーターは依然として電力業界で大電力を変換するために使用されています。将来的には、モーター ジェネレーターは 60 Hz および 50 Hz の電力網に適合したり、電力品質要件を強化した電力網を提供したりする可能性があります。この場合、機械の回転子巻線への電力供給は、低電力ソリッドステート周波数コンバータから可能です。