提高電流頻率的方法

當今增加（或減少）電流頻率最流行的方法是使用變頻器。變頻器可以從具有工業頻率（50 或 60 赫茲）的單相或三相交流電中獲得具有所需頻率（例如 1 至 800 赫茲）的電流，從而為單相或三相電源供電相間電動機。

與電子變頻器一起，為了提高電流頻率，還使用了電感應變頻器，其中，例如，帶有繞線轉子的異步電動機部分地以發電機模式工作。還有 umformers——發動機發電機，本文也將討論。

提高電流頻率的方法

電子變頻器

由於變頻器的輸出頻率平穩地增加到設定值，電子變頻器使您可以平穩地控制同步和異步電動機的速度。最簡單的方法是通過設置恆定的 V/f 特性來提供，更高級的解決方案使用矢量控制。

變頻器通常包括將工頻交流電轉換為直流電的整流器；整流器之後是最簡單形式的逆變器，基於 PWM，它將恆定電壓轉換為交變負載電流，頻率和幅度已由用戶設置，這些參數可以與電網參數不同輸入向上或向下。

電子變頻器的輸出模塊通常是晶閘管或晶體管橋，由四個或六個開關組成，形成必要的電流來為負載供電，特別是電動機。 EMC 濾波器被添加到輸出以平滑輸出電壓中的噪聲。

如上所述，電子變頻器使用晶閘管或晶體管作為其操作的開關。微處理器模塊用於控制按鍵，作為控制器，同時執行多項診斷和保護功能。

同時，變頻器仍然分為兩類：直接耦合和直流耦合。在這兩個班級之間進行選擇時，會權衡這兩種類型的優缺點，並確定一種或另一種是否適合解決緊迫的問題。

頻率轉換器

直接溝通

直接耦合轉換器的特點是它們使用可控整流器，其中晶閘管組順序解鎖，將負載（例如電機繞組）直接切換到供電網絡。

結果，在輸出端獲得電網電壓正弦波位，等效輸出頻率（對於電機）變得小於電網，在它的 60% 以內，即 60 Hz 從 0 到 36 Hz輸入。

這種特性不允許在大範圍內更改工業設備的參數，因此對這些解決方案的需求很低。另外，非自鎖晶閘管控制難度大，電路成本高，輸出噪聲大，需要補償器，體積大，效率低。

直流連接

在這方面更好的是具有明顯直流連接的變頻器，其中首先對交流電源進行整流、濾波，然後再次通過電子開關電路將其轉換為所需頻率和幅度的交流電。這裡的頻率可以高得多。當然，雙變頻在一定程度上降低了效率，但輸出頻率參數完全符合用戶要求。

為了在電機繞組上獲得純正弦波，使用了逆變器電路，其中由於以下原因獲得了所需形狀的電壓脈衝寬度調製 (PWM)……這裡的電子開關是鎖定晶閘管或 IGBT 晶體管。

與晶體管相比，晶閘管可承受較大的脈衝電流，這就是它們越來越多地採用晶閘管電路的原因，無論是在直接通信轉換器還是在具有中間直流鏈路的轉換器中，效率都高達 98%。

為公平起見，我們注意到電力網絡的電子變頻器是一種非線性負載，其中會產生高次諧波，從而惡化電能質量。

電動發電機（umformer）

為了將電能從一種形式轉換為另一種形式，特別是為了增加電流的頻率，而不需要藉助電子解決方案，使用了所謂的 umformers——電動發電機。這些機器起到電導體的作用，但實際上並沒有像變壓器或電子變頻器那樣直接轉換電能。

此處提供以下選項：

在其規範形式中，電動發電機是一種電動機，其軸直接連接到發電機。發電機輸出端裝有穩壓裝置，以改善發電的頻率和幅值參數。

電動發電機（umformer）

在某些型號的變壓器中，電樞包含線圈以及電動機和發電機，電隔離, 其導線分別連接到集電極和輸出環。

在其他版本中，兩種電流都有共同的繞組，例如，沒有帶滑環的集電器來轉換相數，而是簡單地從定子繞組中為每個輸出相製作抽頭。因此，感應電機將單相電流轉換為三相電流（與增加頻率基本相同）。

因此，電動發電機允許您轉換電流、電壓、頻率、相數的類型。直到 70 年代，這種類型的轉換器才被用於蘇聯的軍事設備，在那裡它們為特別是電燈設備供電。單相和三相變流器供電為27伏恆壓，輸出為單相127伏50赫茲或三相36伏400赫茲的交流電壓。

這種變壓器的功率達到 4.5 kVA。類似的機器用於電力機車，將 50 伏的直流電壓轉換為頻率高達 425 赫茲的 220 伏交流電壓，為熒光燈供電，127 伏 50 赫茲的電壓為乘客剃須刀供電。第一台計算機經常被 umformers 使用來為他們提供動力。

時至今日，變壓器隨處可見：無軌電車、有軌電車、電動火車，它們被安裝在這些地方以獲得為控制電路供電的低電壓。但現在它們幾乎已經完全被半導體解決方案所取代（晶閘管和晶體管）。

電動發電機轉換器具有許多優點。首先，它是輸出和輸入電源電路的可靠電流隔離。其次，輸出的是最純淨的正弦波，沒有失真，沒有噪音。該設備設計非常簡單，因此維護非常靈活。

這是獲得三相電壓的簡單方法。當負載參數突然變化時，轉子的慣性會平滑電流尖峰。當然，這裡恢復供電非常容易。

並非沒有缺陷。 Umformers 有活動部件，因此他們的資源是有限的。質量、重量、材料豐富，因此價格高。嘈雜的工作，振動。需要經常潤滑軸承、清潔收集器、更換電刷。效率在70%以內。

儘管存在這些缺點，但機械式電動發電機仍在電力行業中用於轉換大功率。未來，電動發電機可能有助於匹配 60 和 50 Hz 的電網，或為電網提供更高的電能質量要求。在這種情況下，可以通過低功率固態變頻器為機器的轉子繞組供電。