Avtoargon.ru

АвтоАргон
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Онлайн помощник домашнего мастера

Онлайн помощник домашнего мастера

Частотный преобразователь: назначение, принцип работы и устройство прибора. Лучшие модели преобразователей

  • Электродвигатели

Электрические двигатели, в том числе трехфазные асинхронного типа, получили широкое распространение в разнообразных сферах деятельности. Рабочий цикл агрегатов связан с плавным их запуском и аналогичным способом остановки. Для решения проблемы управления частотой тока и скоростью двигателя применяются частотные преобразователи.

Краткое содержимое статьи:

Назначение и достоинства

Электромагнитные силы, образующиеся под влиянием магнитного поля, создаваемого якорной обмоткой, приводят ротор в движение. Его вращение происходит с числом оборотов, которое задается частотой сетевого тока. При частоте в 50 Гц происходит 50 колебаний в течение 1 с. Следовательно, скорость вращения ротора составит 3000 об./мин.

Назначение частотных преобразователей состоит в том, чтобы посредством изменения параметров частоты тока обеспечить эффективное управление двигателем.

Достоинствами этих приспособлений являются:

  • обеспечение плавности работы мотора в момент пуска и торможения;
  • регулирование работой двигателей, собранных в группу;
  • отсутствие необходимости применения редукторов и иных механических устройств для управления скоростью движка;
  • обеспечение работы систем управления приводами на многофункциональной основе;
  • возможность корректировок в настойках без прерывания работы агрегата.

Разновидности устройств

В зависимости от конструктивных особенностей выделяют основные типы частотных преобразователей 220/380 – индукционные и электронные. К первому варианту относят асинхронные разновидности электрических двигателей, особенностью которых является применение схемы с фазным ротором.

При этом они имеют возможность работать в режиме генератора. Однако они не сильно распространены в практике, поскольку у них невысокий КПД и низкая эффективность.

А вот электронный вариант может быть использован как при функционировании асинхронных движков, так и модификаций синхронного вида. Управление двигателями производится несколькими принципиально различающимися способами:

Посредством скалярного управления, исходя из линейных закономерностей. В этом случае учитывается пропорциональная зависимость амплитуды от частоты. Если частота меняется, то амплитуда входного напряжения также будет изменяться. В результате это влияет на крутящий момент, КПД, и уровень мощности.

Задание равномерности момента нагрузки обеспечивается постоянством соотношения амплитуды с выходной частотой. Преобразующее устройство и формирует указанное равновесие.

При векторном подходе момент нагрузки постоянен при любых пределах частотных изменений. Это позволяет получить большую точность регулирования. Возрастает и гибкость реагирования электропривода на скачки в выходной нагрузке. Частотный преобразователь для асинхронного двигателя обеспечивает постоянный контроль над моментом вращения.

Важно помнить, что фаза тока статора, которая меняется под действием магнитного поля, и представляет собой вектор тока. Он управляет моментом вращения. Таким образом, в этом случае используется амплитудная или широтно-импульсная система регулировки сигнала.

Конструктивное исполнение

Существуют разные виды частотных преобразователей для двигателя. Но при этом конструктивно можно выделить отдельные типичные блоки. Данные компоненты тесно связаны между собой. Блок управления определяет работу выходного каскада.

При этом определяющую роль играет возможность изменения параметров тока переменного типа. Дополнительно в устройстве предусматриваются системы защиты, находящиеся под контролем микроконтроллера.

Выпрямитель представляет собой первый модуль. Через него происходит движение тока. Здесь происходит изменение переменного тока. При помощи диодов он преобразуется в постоянный. Можно подобрать модели для однофазной сети или для трехфазного питания. В них будет отличаться число диодов.

Постоянное напряжение с высокими пульсациями выходит из выпрямителя. Чтобы сгладить пульсации применяются конденсатор и индуктивная катушка. А вот процесс преобразования параметров выходящего тока происходит в инверторе.

Конструктивно в нем содержатся транзисторы. Их 6 штук – по паре для каждой фазы. А микропроцессорная система гарантирует управление скоростными показателями роторного вращения. Все это можно увидеть на фото частотного преобразователя.

Особенности подключения

Устройства, предназначенные для управления частотой, могут функционировать в условиях подключении однофазного типа или за счет трехфазного электропитания. При эксплуатации источников постоянного тока, которые имеют напряжение в 220 В, то они могут также использоваться для подключения инверторов.

Модификации трехфазного типа ориентированы на сетевое напряжение 380 В. Они направляют его на двигатель. Питание однофазных инверторов ведется от сети 220 В. На выходе они создают три фазы, которые распределены по временному параметру.

Если вас интересует вопрос, как подключить частотный преобразователь, то можно выделить две принципиальные схемы. По принципу «звезда» обустраиваются обмотки под преобразователь, который подпитывается от сети с напряжением 380 В. Если же подключение идет к однофазной сети 220 В, то применяется схема «треугольник».

При этом следует учитывать параметр соответствия мощности двигателя с возможностями инвертора. Перегружать преобразователь нельзя. Наоборот, целесообразно иметь некоторый запас по мощности.

На первом этапе подключения перед устройством монтируется автоматический выключатель с номиналом, который совпадает с рабочими характеристиками тока, потребляемого двигателем. Если инструкция как настроить частотный преобразователь, была соблюдена полностью, то фазные проводники подведены к заданным контактам двигателя.

Преобразующее приспособление должно подсоединяться к контроллеру. Также требуется подключение и к пульту. Вначале проверьте положение рукоятки – нейтральное. Затем надо запустить автомат. При соответствии процесса нормативам наблюдается световая индикация.

Небольшой поворот рукоятки приведет к активизации вращения двигателя. Кнопка реверса позволяет задать обратное направление вращения. Чтобы настроить нужную частоту, следует произвести регулировку ручкой. В последующем работа преобразователя позволит более эффективно эксплуатировать оборудование с электродвигателем.

Изучаем принцип работы, собираем и подключаем частотный преобразователь для асинхронных двигателей

Созданный в конце XIX столетия, трёхфазный асинхронный двигатель стал незаменимой составляющей современного промышленного производства.

Для плавного пуска и остановки такого оборудования требуется специальное устройство – преобразователь частоты. Особо актуально наличие преобразователя для крупных двигателей с большой мощностью. С помощью этого дополнительного устройства можно регулировать пусковые токи, то есть, контролировать и ограничивать их величину.

Принцип работы частотного преобразователя

Если регулировать пусковой ток исключительно механическим способом, не удастся избежать энергетических потерь и уменьшения срока службы оборудования. Показатели этого тока в пять-семь раз превышают номинальное напряжение, что недопустимо для нормальной работы оборудования.

Принцип работы современного преобразователя частоты подразумевает использование электронного управления. Они не только обеспечивают мягкий пуск, но и плавно регулируют работу привода, придерживаясь соотношения между напряжением и частотой строго по заданной формуле.

Основное преимущество устройства – экономия в потреблении электроэнергии, составляющая в среднем 50%. А также возможность регулировки с учётом потребностей конкретного производства.

Устройство функционирует по принципу двойного преобразования напряжения.

  1. Напряжение сети выпрямляется и фильтруется системой конденсаторов.
  2. Затем в работу вступает электронное управление – образуется ток с указанной (запрограммированной) частотой.

На выходе выдаются прямоугольные импульсы, которые под воздействием обмотки статора двигателя (её индуктивности) становятся близкими к синусоиде.

На что обратить внимание при выборе?

Производители делают упор на стоимость преобразователя. Поэтому многие опции доступны только у дорогих моделей. При выборе устройства следует определиться с основными требованиями для конкретного использования.

  • Управление может быть векторным или скалярным. Первое даёт возможность точной регулировки. Второе лишь поддерживает одно, заданное соотношение между частотой и напряжением на выходе и подходит только для простых приборов, вроде вентилятора.
  • Чем выше указанная мощность, тем универсальнее будет устройство — обеспечится взаимозаменяемость и упростится обслуживание оборудования.
  • Диапазон напряжения сети должен быть максимально широким, что обезопасит при перепадах его норм. Понижение не так опасно для устройства, как повышение. При последнем — вполне могут взорваться сетевые конденсаторы.
  • Частота должна полностью соответствовать потребностям производства. Нижний предел указывает на диапазон регулирования скорости привода. Если нужен более широкий, потребуется векторное управление. На практике применяются частоты от 10 до 60 Гц, реже до 100Гц.
  • Управление осуществляется через различные входы и выходы. Чем их больше, тем лучше. Но большее количество разъёмов существенно увеличивает стоимость устройства и усложняет его настройку. Дискретные входы (выходы) используются для ввода команд управления и выхода сообщений о событиях (например, о перегреве), цифровые – для ввода сигналов цифровых датчиков (высокочастотных), аналоговые – для ввода сигналов обратной связи.
  • Шина управления подключаемого оборудования должна совпадать с возможностями схемы частотного преобразователя асинхронного двигателя по количеству входов и выходов. Лучше иметь небольшой запас для модернизации.
  • Перегрузочные способности. Оптимален выбор устройства с мощностью на 15% больше мощности используемого двигателя. В любом случае нужно прочесть документацию. Производители указывают все основные параметры двигателя. Если важны пиковые нагрузки, следует выбрать преобразователь с показателем пикового тока на 10% больше указанного.
Читать еще:  Что такое опора двигателя рено меган

Сборка преобразователя частоты для асинхронного двигателя своими руками

Собрать инвертор или преобразователь можно самостоятельно. В настоящее время в сети находится множество инструкций и схем такой сборки.

Основная задача – получить «народную» модель. Дешёвую, надёжную и рассчитанную на бытовое применение. Для работы оборудования в промышленных масштабах, конечно, лучше отдать предпочтение устройствам, реализуемым магазинами.
Порядок действий по сборке схемы частотного преобразователя для электродвигателя

Для работы с домашней проводкой, с напряжением 220В и одной фазой. Примерная мощность двигателя до 1кВт.

  1. Обмотки двигателя соединяются треугольником.
  2. Для сборки частотного преобразователя для однофазного двигателя нужны: IR2135(IR2133) – драйвер трёхфазного моста, AT90SPWM3B – микроконтроллёр (используется как генератор PWM), программатор (например, AVReAl), шесть штук транзисторов IRG4BC30W, ЖКИ индикатор, шесть кнопок.
  3. Преобразователь состоит из двух плат. К первой крепится блок питания, драйвер. Также здесь размещаются транзисторы и силовые клеммы.
  4. На второй устанавливается микроконтроллёр и индикатор. Между собой платы объединяются гибким шлейфом.
  5. Импульсный блок питания своими руками собирается по стандартной схеме.
  6. Для управления двигателем не требуется внешнее управление током. Но можно установить микросхему дополнительно (IL300), создав линейную развязку.

  • Диодный мост вместе с транзисторами крепятся на общий радиатор.
  • Оптроны ОС2-4 используются для дублирования кнопок управления. ОС-1 предназначен для пользовательских функций (сигнализации и т.п.)
  • Трансформатор устанавливать на однофазный частотный преобразователь для электродвигателя не обязательно. Допустимо воспользоваться токовым шунтом, представляющим собой четыре витка манганинового провода с сечением 0,5 миллиметров на оправе 3 миллиметра. Усилитель DA-1 можно подключить к этому же шунту.
  • Двигателю на 400Вт не потребуется термодатчик. Для измерения напряжения сети может использоваться DA-1-2 (усилитель).
  • Кнопки изолируются пластмассовыми толкателями, для управления используется опторазвяка.
  • На заметку. Длинные провода нужно снабдить помехоподавляющими кольцами.

    Регулировка вращения ротора двигателя вмещается в диапазон частоты 1:40. Для малых частот необходимо фиксированное напряжение (IR компенсация).

    Подключение частотного преобразователя к электродвигателю

    Для однофазной проводки на 220В (использования в домашних условиях) подключение осуществляется по схеме «треугольник». Выходной ток не должен превышать 50% от номинального!

    Для трёхфазной проводки на 380В (промышленного использования) подключение двигателя к частотному преобразователю осуществляется по схеме «звезда».

    Преобразователь (или инвертор) имеет соответствующие клеммы, помеченные буквами.

    • R, S, T– сюда подключаются провода сети, очерёдность не имеет значения;
    • U , V , W – для включения асинхронного двигателя (если двигатель вращается в обратную сторону, нужно поменять местами любой из двух проводов на этих клеммах).
    • Отдельно предусмотрена клемма для заземления.

    Рекомендации по обслуживанию электрооборудования

    Для продления срока эксплуатации преобразователя необходимо соблюдать следующие правила:

    1. Регулярно очищать внутренности устройства от пыли (лучше выдувать её небольшим компрессором, так как пылесос с загрязнением не всегда справится – пыль уплотняется).
    2. Своевременно заменять узлы. Электролитические конденсаторы рассчитаны на пять лет, предохранители на десять лет эксплуатации. А вентиляторы охлаждения на два-три года использования. Внутренние шлейфы следует заменять раз в шесть лет.
    3. Контролировать внутреннюю температуру и напряжение на шине постоянного тока. Повышение температур приводит к засыханию термопроводящей пасты и разрушению конденсаторов. На силовых компонентах привода её следует менять ни реже одного раза в три года.
    4. Придерживаться условий эксплуатации. Температура окружающей среды не должна превышать +40 градусов. Недопустима высокая влажность и запылённость воздуха.

    Управление асинхронным мотором (например, как подключить трёхфазный электродвигатель в сеть 220в) – довольно сложный процесс. Преобразователи, изготовленные кустарно, дешевле промышленных аналогов и вполне подходят для использования в бытовых целях. Однако для применения на производстве предпочтительнее установить инверторы, собранные в заводских условиях. Обслуживание таких дорогих моделей под силу только хорошо обученному техническому персоналу.

    Комментарии для подключения частотника к двигателю на видео

    Что такое частотный преобразователь, основные виды и какой принцип работы

    В различных ситуациях может возникнуть необходимость преобразования частоты исходного тока в ток с напряжением регулируемой частоты. Это требуется, например, при работе асинхронных двигателей для изменения их скорости вращения. В этой статье будет рассмотрены назначение и принцип работы частотного преобразователя.

    Что такое частотный преобразователь

    Частотный преобразователь (ПЧ) – это электротехническое устройство, которое преобразовывает и плавно регулирует однофазный или трехфазный переменный ток с частотой 50 Гц в аналогичный по типу ток с частотой от 1 до 800 Гц. Такие устройства широко применяются для управления работой различных электрических машин асинхронного типа, например, для изменения частоты их вращения. Также существуют аппараты для использования в промышленных высоковольтных сетях.

    Простые преобразователи регулируют частоту и напряжение в соответствии с характеристикой V/f, сложные приборы используют векторное управление.

    Частотный преобразователь является технически сложным устройством и состоит не только из преобразователя частоты, но и имеет защиту от перегрузок по току, от перенапряжения и короткого замыкания. Также такое оборудование может иметь дроссель для улучшения формы сигнала и фильтры для уменьшения различных электромагнитных помех. Различают электронные преобразователи, а также электромашинные устройства.

    Читать еще:  Датчик давления топлива на двигатель hdi

    Как выбрать преобразователь частоты

    Конфигурация «Выпрямитель — Инвертор»

    • В одном корпусе ПЧ находится и выпрямитель, и инвертор
    • Выпрямитель и инверторы выполнены в разных корпусах, при этом несколько инверторов подключаются к шине постоянного тока одного выпрямителя «стенка-к-стенке». Такая конфигурация более экономична в многодвигательных приводах: выпрямитель имеет функцию рекуперации энергии обратно в сеть
    • приводы работают одновременно в разных режимах — двигательных и генераторных
    • длина «батареи» приводов физически ограничена размерами помещения.

    Конфигурация выпрямителя

    Все преобразователи частоты являются источниками гармонического искажение тока сети. Чем выше пульсность выпрямителя, тем меньше это искажение. Мощные ПЧ выпускаются с 12-ти и 18-пульсными выпрямителями.

    • 6-пульсные выпрямители генерирует гармоники 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25 и т.д.
    • 12-пульсные выпрямители генерирует гармоники 11, 13, 17, 19, 23, 25 и т.д.
    • 18-пульсные выпрямители генерирует гармоники 17, 19, 23, 25 и т.д.

    Тип охлаждения

    • Воздушное
    • Жидкостное (для мощных ПЧ)
    • Через заднюю стенку (для приводов небольшой мощности). В этом случае ПЧ может устанавливаться в герметичный шкаф, с наружной стороны которого крепится радиатор. Тепло проходит через стенки ПЧ и шкафа и рассеивается на радиаторе. Такая технология называется «Холодная плита» (Cold Plate).

    Тип нагрузки

    При выборе преобразователя частоты необходимо учитывать тип нагрузки:

    • С постоянным моментом (конвейер) или переменным моментом (насос, вентилятор)
    • Инерционная или малоинерционная
    • Активная или пассивная
    • Крановая.

    Тип двигателя

    • ПЧ работают с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. При подключении двигателя с фазным ротором фазные сопротивления необходимо закоротить
    • Некоторые ПЧ могут работать с синхронными двигателями или с серводвигателями с постоянными магнитами
    • Низковольтный ПЧ может работать с высоковольтным двигателем через повышающий трансформатор.

    Выходной ток преобразователя частоты

    Частотные преобразователь выбирается так, чтобы его номинальный выходной ток был не меньше тока полной нагрузки двигателя (или суммы токов полной нагрузки двигателей, подключенных в параллель к одному ПЧ). ПЧ одинаковой мощности разных производителей могут иметь разные номинальные токи. Так и разные двигатели одинаковой мощности могут быть рассчитаны на разные токи.

    Перегрузочный момент

    Необходимо также учесть кратковременные пусковые перегрузки и выбрать ПЧ с подходящей перегрузочной способностью по току (для насосов и вентиляторов, например, бывает достаточно 110%, а для конвейеров — 150%).

    Входной ток преобразователя частоты

    Входной ток можно уменьшить, если выбрать ПЧ с фильтром гармоник. Соответственно меньше нагружается питающий трансформатор, сечение питающего кабеля можно уменьшить, выбрать предохранители или автоматический выключатель на меньший ток, т.е. сэкономить.

    Выходное напряжение преобразователя частоты

    Преобразователь частоты сначала выпрямляет сетевое напряжение, а затем преобразует его в трёхфазное напряжение. ПЧ может иметь однофазный или 3-х фазный вход. Стандартные ПЧ не могут повышать напряжение. Выход у ПЧ всегда трёхфазный, поэтому подключить к ПЧ мы можем только 3-х фазный асинхронный двигатель, номинальное напряжение питания которого равно выходному номинальному напряжению ПЧ.

    Переразмеривание

    Переразмеривание – это выбор частотного преобразователя большей мощности, чем нужно для работы в нормальных условиях. Переразмеривать ПЧ нужно в случае:

    • Работы ПЧ в более широком температурном диапазоне
    • Работы ПЧ с перегрузочным моментом больше допустимого для данной модели привода
    • Установки ПЧ выше 1000 метров над уровнем моря
    • Повышения частоты коммутации силовых ключей.

    Класс защиты корпуса IP

    Необходимо правильно подобрать класс защиты корпуса ПЧ для защиты от пыли и воды:

    • IP00 или IP20, если ПЧ предназначен для установки в шкаф (который сам имеет необходимую защиту)
    • IP21, если ПЧ устанавливается в специальном помещении
    • IP54 или IP55, если ПЧ устанавливается в производственном помещении
    • IP66, если ПЧ поливается из шланга (моется) вместе со всем технологическим оборудованием.

    Для работы в условиях повышенной влажности или агрессивной окружающей среды дополнительно рекомендуются ПЧ со специальным компаундным покрытием электронных плат.

    Длина моторного кабеля

    При выборе модели ПЧ необходимо учитывать максимально допустимую длину моторного кабеля (между ПЧ и двигателем). Некоторые производители рекомендуют использовать выходные фильтры для увеличения длины моторного кабеля. Допустимая длина моторного кабеля зависит как от модели ПЧ, так и от типа кабеля (для экранированных кабелей длина уменьшается из-за увеличения утечек тока на землю). При параллельном подключении нескольких двигателей к одному ПЧ допустимая длина моторного кабеля рассчитывается как сумма длин кабелей всех двигателей.

    Электро-магнитная совместимость (ЭМС)

    Любой ПЧ является источником электромагнитных помех:

    • Радиопомех, которые передаются как по сети, так и по воздуху
    • Гармонических искажений тока и напряжения

    Принцип работы частотного преобразователя

    Электронный преобразователь состоит из нескольких основных компонентов: выпрямителя, фильтра, микропроцессора и инвертора.

    Выпрямитель имеет связку из диодов или тиристоров, которые выпрямляют исходный ток на входе в преобразователь. Диодные ПЧ характеризуются полным отсутствием пульсаций, являются недорогими, но при этом надежными приборами. Преобразователи на основе тиристоров создают возможность для протекания тока в обоих направлениях и позволяют возвращать электрическую энергию в сеть при торможении двигателя.

    Фильтр используется в тиристорных устройствах для снижения или исключения пульсаций напряжения. Сглаживание производится с помощью ёмкостных или индуктивно-ёмкостных фильтров.

    Виды преобразователей частоты

    Существует несколько типов частотников, которые на данный момент являются самыми распространенными для производства и использования:

    Электромашинные (электроиндукционные) преобразователи: используются в тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно применение электронных ПЧ. Конструктивно такие устройства являются асинхронными двигателями с фазным ротором, которые работают в режиме генератора-преобразователя.

    Данные устройства являются преобразователями со скалярным управлением. На выходе из данного аппарата создается напряжение заданной амплитуды и частоты для поддержания определенного магнитного потока в обмотках статора. Они применяются в тех случаях, когда не требуется поддерживать скорость вращения ротора в зависимости от нагрузки (насосы, вентиляторы и прочее оборудование).

    Электронные преобразователи: широко применяется в любых условиях работы для различного оборудования. Такие устройства являются векторными, они автоматически вычисляют взаимодействие магнитных полей статора и ротора и обеспечивают постоянное значение частоты вращения ротора вне зависимости от нагрузки.

    Цели внедрения преобразователей частоты

    Стабилизация технологического процесса

    Автоматическое регулирование скорости вращения приводных механизмов (вентиляторов, насосов, конвейеров и др.) позволяет лучше стабилизировать технологический процесс:

    • Привод быстрее и точнее отрабатывает задание и возмущения
    • Кривую переходного процесса можно настроить под конкретную задачу.

    Энергосбережение

    При регулировании технологических параметров (расхода, давления, температуры) традиционным способом (задвижкой, клапаном, шибером) энергопотребление электродвигателя (насоса или вентилятора) изменяется незначительно. Преобразователь частоты регулирует технологические параметры, изменяя скорость вращения двигателя, при этом энергопотребление снижается существенно. Для турбомеханизмов с вентиляторной нагрузкой мощность находится в кубической зависимости от скорости вращения двигателя. Другими словами, если, например, для поддержания требуемого давления насос вращается со скоростью, равной половине номинальной, то энергии он будет потреблять на 87,5% меньше, чем в номинальном режиме.

    Читать еще:  Двигатель в масле причина опель корса

    Замена двигателей постоянного тока

    Раньше приводы постоянного тока применялись достаточно широко, сейчас их с успехом заменяют приводами переменного тока, которые работают со стандартными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором:

    • Снижаются эксплуатационные расходы, которые в большей степени связаны с обслуживанием коллектора
    • Улучшаются энергетические показатели
    • Стандартные асинхронные двигатели дешевле и доступнее, чем двигатели постоянного тока.

    Замена двигателей c фазным ротором

    Регулирование скорости двигателя с фазным ротором осуществляется путём изменения реостатного сопротивления в цепи ротора. Такие электроприводы не имеют полноценного режима торможения и не предназначены для обеспечения длительного глубокого регулирования скорости, так как они обладают небольшой продолжительностью включения (порядка 10…30%) на малых скоростях и малым диапазоном регулирования скорости (обычно 1:3). При добавлении сопротивления в цепи ротора, механическая характеристика становится мягкой. КПД таких электроприводов порядка 50%. Данный способ регулирования скорости морально устарел и с успехом заменяется частотным регулированием.

    Замена старых тиристорных приводов

    Выходные силовые каскады современных преобразователей частоты реализованы на базе IGBT-транзисторов. Старые тиристорные приводы, как правило, ремонтируются «на коленке», специалистов по сервису и запчасти для них найти становится всё сложнее. Современные приводы существенно превосходят своих предшественников, как по экономическим, так и по массогабаритным показателям.

    Замена высоковольтных двигателей на низковольтные

    В СССР широко применялись двигатели на напряжение 6кВ и 10кВ. Замена старых высоковольтных двигателей на новые низковольтные двигатели с низковольтными преобразователями частоты часто экономически более оправдана, чем установка высоковольтных ПЧ:

    Частотник или как регулировать скорость вращения электродвигателя.

    При управлении различными процессами довольно часто возникает ситуация, когда необходимо управлять скоростью вращения электродвигателя. Например, необходимо уменьшить расход воды в системе водоснабжения за счёт снижения оборотов насоса, или отрегулировать уровень воздухообмена в системе вентиляции, меняя скорость вращения приточного вентилятора.

    Регулировка скорости вращения электродвигателя может производиться за счёт изменения частоты и (или) величины управляющего напряжения, а также за счёт управления сдвигом фаз (для трёхфазных двигателей). Это может быть реализовано с использованием различных устройств, наиболее универсальным и многофункциональным из которых является частотный преобразователь. О нём и пойдёт речь в этой статье.

    Частотный преобразователь (он же «частотник», он же «инвертор»)

    В обиходе частотный преобразователь чаще называют частотником или инвертором.

    Как уже было сказано, частотник предназначен для управления скоростью вращения электродвигателя. Это происходит за счёт изменения характеристик питающего напряжения.

    Существуют модификации частотников для управления трёхфазными и однофазными двигателями.

    Типовая структурная схема управления электродвигателем выглядит так:

    На схеме трёхфазное питание подаётся на вход инвертора через автоматический выключатель, выполняющий защитную функцию, и магнитный пускатель (расцепитель), с помощью которого можно разорвать цепь по внешнему сигналу, когда это необходимо.

    Частотник преобразует характеристики входного напряжения в соответствии с заданной схемой управления и требуемой частотой электродвигателя, и «выдаёт» на выход три фазы с изменёнными параметрами (частотой, величиной напряжения, сдвигом фаз).

    Задание частоты может производится непосредственно с пользовательской панели преобразователя частоты или дистанционно с ПК или пульта оператора.

    Для однофазного двигателя структурная схема управления аналогична.

    Схема частотного преобразователя

    Рассмотрим основные структурно-функциональные узлы преобразователя частоты:

    1. Силовая часть — выполняет изменение характеристик входного напряжения для достижения требуемой скорости вращения двигателя.
    2. Управляющий процессор — «мозг» частотника, координирует работу всех остальных узлов. Управляет силовой частью, задавая алгоритм преобразования входного напряжения в выходное.
    3. Интерфейс пользователя — может состоять из кнопок, ручек, цифровых и текстовых табло. Необходим для настройки преобразователя, задания требуемой частоты вращения двигателя и других параметров. На графическом табло отображается текущее состояние частотника (заданная скорость вращения, ток двигателя и др.).
    4. Цифровой интерфейс — аналог интерфейса пользователя. Позволяет подключиться к преобразователю дистанционно, используя один из поддерживаемых протоколов, и управлять, настраивать, анализировать состояние частотника с удалённого ПК (пульта оператора).
    5. Дискретные входы — могут быть задействованы для управления частотником с помощью внешних дискретных сигналов. Например, можно назначить на каждый дискретный вход определённую частоту, с которой должен крутиться двигатель. Допустим частотник имеет пять входов. Настраиваем на 1 вход 10 Гц, 2 — 20 Гц, …, 5 — 50 Гц, и подключаем к каждому входу кнопку — тогда при нажатии на соответствующую кнопку преобразователь будет принимать соответствующую частоту в качестве заданной.
    6. Аналоговые входы — могут применяться для управления частотой с помощью внешнего аналогового унифицированного сигнала (4-20 мА или 0-10 В). Допустим, в системе вентиляции необходимо менять частоту вентилятора в зависимости от температуры воздуха. Для этого можно применить датчик температуры с аналоговым сигналом на выходе, подключив его к соответствующему входу частотника, и настроить преобразователь на управление от аналогового входа. Тогда при увеличении температуры, будет происходить увеличение скорости вращения вентилятора.
    7. Дискретные выходы — могут использоваться для регистрации различных событий (информационных или аварийных). Например можно настроить, чтобы выход срабатывал, когда преобразователь достиг заданной частоты, произошёл перегрев двигателя и т.д.
    8. Аналоговые выходы — используются для передачи другим устройствам текущих непрерывных параметров частотника (частоты вращения, тока, теплового состояния и др.).

    Настройка частотного преобразователя

    Для того, чтобы начать использование частотного преобразователя, его необходимо настроить, — то есть задать минимально-необходимый набор параметров:

    1. Параметры двигателя — номинальные значение тока, напряжения, мощности, максимальная и минимальная частоты вращения и т.д. Обычно эти параметры указаны на шильдике двигателя или в руководстве по эксплуатации.
    2. Канал задания — способ задания необходимой частоты вращения. Как уже говорилось выше, частоту можно задать различными способами: с помощью интерфейса пользователя, цифрового интерфейса, дискретных или аналоговых входов. Эта настройка даёт частотнику понятие о том, откуда конкретно брать задание. Канал задания может меняться в процессе работы преобразователя, например можно настроить один из дискретных входов на изменение канала задания, и с помощью внешнего переключателя, подключенного к указанному входу, менять канал задания.
    3. Канал управления — определяет откуда осуществляется запуск/остановка (и некоторые другие управляющие функции) преобразователя. В качестве канала управления может быть задан интерфейс пользователя, цифровой интерфейс или дискретные входы. Канал управления, так же как и канал задания, может быть изменён в процессе работы преобразователя.
    4. Схема преобразования — алгоритм управления питающим напряжением электродвигателя. Эту настройку не рекомендуется менять неопытным пользователям, лучше оставить её по-умолчанию.
    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector