Меню

Инвертор для управления двигателем переменного тока



Преобразователи частоты

В данной статье мы рассмотрим что такое частотный преобразователь, сферы применения преобразователей частоты, их плюсы и минусы, а также схемы частотников.

  1. Виды преобразователей частоты
  2. Способы управления преобразователем
  3. Режимы управления частотными преобразователями
  4. Преимущества частотных преобразователей
  5. Сферы применения

Преобразователи частоты (или частотники) – электротехническое оборудование для регулирования частоты переменного напряжения. Основная сфера применения этих устройств – изменение частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа. Принцип действия управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, насосных агрегатов, регулирующей арматуры и других устройств. Основным недостатком этих электрических машин являются постоянная скорость вращения, большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей возможно устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока.

Виды преобразователей частоты

Частотные преобразователи различаются по конструкции, принципу действия, способу управления. По конструктивному исполнению преобразователи частоты разделяют на две большие группы:

Электромашинные частотники.

Электромашинные или индукционные преобразователи частоты представляют собой двигатели переменного тока, включенные в режим генератора. Применяются такие электротехнические устройства относительного редко, в условиях, где затруднено или невозможно применение электронных частотных преобразователей.

Электронные преобразователи.

Полупроводниковые ЧП состоят из силовой части, выполненной на транзисторах или тиристорах, и схемы управления на базе микроконтроллеров. Это электротехническое оборудование пригодно для трехфазных и однофазных приводов любого назначения. Различают ЧП с непосредственной связью с питающей сетью и устройства с промежуточным звеном постоянного тока.

Непосредственные преобразователи частоты

Такие частотники построены на базе быстродействующих тиристорных преобразователей, включенных по мостовым, перекрестным, нулевым и встречно-параллельным схемам.

Устройства такого типа включаются непосредственно в питающую сеть.

Плюсы непосредственных преобразователей частоты:

  • Возможностью рекуперации электроэнергии в сеть при работе в режиме торможения двигателя. Непосредственное включение обеспечивает двусторонний обмен электричеством.
  • Высоким к.п.д. за счет однократного преобразования частоты.
  • Возможностью наращивания мощности за счет присоединения дополнительных преобразователей.
  • Широким диапазоном низких частот. Непосредственные преобразователи обеспечивают стабильную работу привода на малых скоростях.

Минусы непосредственных преобразователей частоты:

  • Аппроксимированная форма выходного напряжения с наличием постоянных составляющих и субгармоник. Такая форма переменного напряжения на выходе устройства вызывает дополнительный нагрев двигателя, снижает момент, создает помехи.
  • Частота напряжения на выходе преобразователя не превышает аналогичную характеристику сетевого напряжения. Таким образом, при помощи этих устройств можно только снижать скорость вращения двигателей.
  • Основная сфера непосредственных преобразователей – электроприводы на базе асинхронных и синхронных двигателей большой и средней мощности.

Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Частотные преобразователи этого типа выполнены на базе схемы двойного преобразования. Питающее сетевое напряжение преобразуется в постоянное, затем сглаживается и инвертируется в переменное выходное напряжение заданной частоты.

Плюсы преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока:

  • Возможностью получения выходного напряжения с частотой как выше, так и ниже аналогичного параметра сети питания. Частотники на базе схемы двойного преобразования используют для высоко- средне- и низкоскоростных электроприводов.
  • Чистой синусоидальной формой напряжения на выходе. Схема преобразователя позволяет получать переменное напряжение с минимальным отклонением от синусоидальной формы.
  • Возможностью построения простых и сложных силовых и управляющих схем для приводов с различными требованиями к скорости реагирования, диапазону скоростей.
  • Возможностью адаптации к сетям постоянного тока. Преобразователи данного типа можно приспособить для питания от резервных и аварийных источников постоянного тока без дополнительных устройств. Это позволяет применять такие частотники в приводах ответственного оборудования с резервными источниками электроэнергии.
  • Разнообразием алгоритмов управления. Преобразователи со звеном постоянного тока можно запрограммировать и адаптировать практически ко всем электроприводам, в том числе и претенциозным, где требуется особо точное регулирование скорости и момента.

Минусы преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока:

  • Относительно большую массу и габариты, что обусловлено наличием выпрямительного, фильтрующего и инверторного блоков.
  • Повышенные потери мощности. Схема двойного преобразования несколько уменьшает общий к.п.д.

Устройство преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока

Состоят такие преобразователи из нескольких основных блоков:

  • Выпрямителя. Для ЧП используются диодные и тиристорные преобразователи постоянного тока. Первые отличаются высоким качеством постоянного напряжения практически с полным отсутствием пульсации, низкой стоимостью и надежностью. Однако диодные выпрямители не позволяют реализовать возможность рекуперации электроэнергии в сеть при торможении двигателя. Выпрямители на тиристорах обеспечивают возможность протекания тока в обоих направлениях и позволяют отключать преобразователь от сети без дополнительной коммутирующей аппаратуры.
  • Фильтра. Выходное напряжение тиристорных управляемых выпрямителей имеет значительную пульсацию. Для ее сглаживания используют реакторы, емкостные или индуктивно-емкостные фильтры.
  • Инвертора. В ЧП используют инверторы напряжения и тока. Последние обеспечивают рекуперацию электроэнергии в сеть и применяются для управления электрическими машинами с частым пуском, реверсом и остановкой, например, крановыми двигателями.
  • Частотники на базе инверторов напряжения выдают на выходе напряжение формы “чистый синус”. Благодаря этому преобразователи такого типа получили наиболее широкое распространение.
  • Микропроцессора. Этот блок осуществляет управление входным выпрямителем, прием и обработку сигналов с датчиков, взаимодействие с автоматизированной системой высшего уровня, запись и хранение информации о событиях, формирует выходное напряжения ЧП соответствующей частоты. А также выполняет функции защиты от перегрузок, обрыва фазы и других аварийных и ненормальных режимов работы.

Способы управления преобразователем

По принципу управления различают 2 основных вида частотных преобразователей:

ЧП со скалярным управлением

Частотники этого типа выдают на выходе напряжение определенной частоты и амплитуды для поддержания определенного магнитного потока в обмотках статора. Частотники с таким принципом регулирования отличаются относительно низкой стоимостью, простотой конструкции. Нижний предел регулировки скорости составляет около 10 % от номинальной частоты вращения. Их можно использовать для управления сразу несколькими двигателями. Скалярные ЧП используют для приводов насосных агрегатов, вентиляторов и других устройств и оборудования, где не требуется поддерживать скорость вращения ротора вне зависимости от нагрузки.

ЧП с векторным управлением

Микропроцессорные устройства преобразователей с векторным управлением автоматически вычисляют взаимодействие магнитных полей статора и ротора. ЧП такого типа обеспечивают постоянную частоту вращения ротора вне зависимости от нагрузки. Они используются для оборудования, где необходимо поддерживать необходимый момент силы при низких скоростях, высокое быстродействие и точность регулирования. Применение векторных ЧП позволяет регулировать частоту вращения, задавать требуемый момент на валу.

ЧП с векторным управлением делятся на преобразователи бездатчикового типа и устройства с обратной связью по скорости. Последние используются для приводов с широким диапазоном регулирования скорости до 1:1000, необходимости позиционирования точного положения вала, регулирования момента при низких скоростях, точного поддержания частоты вращения, пуска двигателя с номинальным моментом. Преобразователи без датчика скорости применяют для приводов с более низкими требованиями.

Режимы управления частотными преобразователями

В большинстве моделей современных частотных преобразователей реализована возможность управления в нескольких режимах:

1) Ручное управление.

2) Внешнее управление.

3) Управление по дискретным входам или “сухим контактам”.

4) Управление по событиям.

Преимущества частотных преобразователей.

1) Экономия электроэнергии.

2) Увеличение срока службы промышленного оборудования.

3) Отсутствие необходимости проводить техническое обслуживание.

4) Возможность удаленного управления и контроля параметров оборудования с электроприводом.

5) Широкий диапазон мощности двигателей.

6) Защита электродвигателя от аварий и аномальных режимов работы.

7) Снижение уровня шума работающего двигателя.

Сферы применения

Частотно-регулируемые приводы применяют:

  • Для кранов и грузоподъемных машин . Крановые двигатели работают в режиме частых пусков, остановок, изменяющейся нагрузки. ЧП обеспечивают отсутствие рывков и раскачивания груза при пусках и остановках, остановку крана точно в требуемом месте, снижают нагрев электродвигателей и максимальный пусковой момент.
  • Для привода нагнетательных вентиляторов в котельных и дымососов. Общее управление с плавной регулировкой дутьевых и вытяжных вентиляторов позволяет автоматизировать процесс горения и обеспечить максимальный к.п.д . котельных агрегатов.
  • Для транспортеров, прокатных станов, конвейеров, лифтов. ЧП регулирует скорость перемещения транспортного оборудования без рывков и ударов, что увеличивает срок службы механических узлов. Для насосных агрегатов. ЧП позволяют обойтись без задвижек и вентилей, регулирующих давление и производительность, и существенно увеличить общий к.п.д системы водоподачи.
  • Для электродвигателей станков. Использование преобразователя частоты вместо коробки передач позволяет плавно увеличивать или уменьшать частоту вращения рабочего органа станка, осуществлять реверс. ЧП широко используются для станков с ЧПУ и высокоточного промышленного оборудования.
Читайте также:  Номинальный ток статора синхронного двигателя

Внедрение частотно-регулируемых приводов дает значительный экономический эффект. Снижение затрат достигается за счет сокращения потребления электроэнергии, расходов на ремонт и ТО двигателей и оборудования, возможности использования более дешевых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также сокращения других производственных издержек. Средний срок окупаемости частотных преобразователей составляет от 3-х месяцев до трех лет.

Источник

Предназначение частотника для трехфазного электродвигателя, разбираемся вместе

Создание трёхфазного асинхронного электродвигателя пришлось на конец XIX века. С тех пор, никакие промышленные работы не являются возможными без его использования. Наиболее значимый момент в рабочем процессе – плавный пуск и торможение двигателя. Это требование в полной мере выполняется при помощи частотного преобразователя.

Существует несколько вариантов названий частотника для трёхфазного электродвигателя. В том числе, он может называться:

  • Инвертором;
  • Преобразователем частоты переменного тока;
  • Частотным преобразователем;
  • Частотно регулируемым приводом.

С помощью инвертора осуществляется регуляция вращательной скорости асинхронного электродвигателя, предназначенного для преобразования электрической энергии в механическую. Осуществляемое при этом движение можно трансформировать в движение другого типа.

Специально разработанная схема частотного преобразователя позволяет доводить КПД двигателя до уровня в 98%.

Наиболее значимо использование преобразователя в конструкции электрического двигателя большой мощности. Частотник позволяет осуществлять изменения пусковых токов и задавать для них требуемую величину.

Принцип работы частотного преобразователя

Использование ручного управления пускового тока чревато излишними энергозатратами и уменьшением срока эксплуатации электрического двигателя. При отсутствии преобразователя также наблюдается превышение номинального значения напряжения в несколько раз. Из-за работы в таком режиме, также наблюдается негативное влияние.

Кроме того, частотный преобразователь обеспечивает плавность управления функционированием двигателя, ориентируясь на балансировку значений напряжения и частоты, и снижает энергопотребление вдвое.

Весь приведённый перечень положительных моментов возможен благодаря принципу двойного преобразования напряжения. Действует он следующим образом:

  1. Сетевое напряжение регулируется через выпрямление и фильтрование в звене прямого тока.
  2. Выполнение электронного управления, которое формирует определённую частоту, в соответствии с предварительно обозначенным режимом, и трёхфазное напряжение.
  3. Происходит продуцирование прямоугольных импульсов с последующей корректировкой амплитуды при помощи обмотки статора.

Как правильно подобрать преобразователь частот

Наиболее значимо при покупке частотника – не жалеть денег. В случае с преобразователем, дешёвый всегда означает малофункциональный, а это делает покупку бесполезной.

Также следует обратить внимание на тип управления преобразователя:

Высокоточная установка величины тока.

Рабочий режим ограничен заданным выходным соотношением частоты и напряжения. Данный тип управления уместен только для бытовых приборов простейшего типа.

Далее следует обратить внимание на мощность преобразователя частоты. Тут всё просто: чем больше, тем лучше.

Питающая сеть должна обеспечивать достаточно широкий диапазон напряжений. Это снижает риск поломки при резких скачках. Чрезмерно высокое напряжение может спровоцировать взрыв конденсаторов.

Показатели частоты должны удовлетворять производственным потребностям. Их нижний порог определяет широту возможностей для управления приводной скорости. Максимальный частотный диапазон возможен только при векторном управлении.

Число входящих/выходящих управляющих разъёмов должно быть немного больше минимально необходимого. Но это, конечно, отражается на повышении цены и возникновении затруднений при установке устройства.

Наконец, требуется обратить внимание на совпадение характеристик управляющей шины и параметров частотника. Это определяется по соответствию числа разъёмов.

Важно отметить способность переносить перегрузки. Запас мощности преобразователя частоты должен на 15% превосходить мощность двигателя.

Комплектация регулируемого привода

Частотный преобразователь формируется из трёх компонентов:

  1. Управляемый, либо неуправляемый выпрямитель, отвечающий за формирование напряжения ПТ (постоянного тока), поступающего от питания.
  2. Фильтр (в виде конденсатора), осуществляющий дополнительное сглаживание напряжения.
  3. Инвертор, моделирующий напряжение нужной частоты.

Самостоятельное подключение преобразователя

Перед тем, как приступать к подключению устройства следует воспользоваться обесточивающим автоматом, он обеспечит отключение всей системы в случае короткого замыкания на любой из фаз.

Схема актуальна, если требуется управлять однофазным приводом. Уровень мощности преобразователя в схеме при этом составляет до трёх киловатт, а мощность не теряется.

Способ, подходящий для подключения клемм трёхфазных частотников, питаемых промышленными трёхфазными сетями.

chastonik

На рисунке схема подключения частотника 8400 Vector

Для ограничения пускового тока и снижения пускового момента при запуске электрического двигателя по мощности превосходящего 5 кВт, применяется переключение “звезда-треугольник”.

Когда на статор пускается напряжение, то фигурирует подключение устройства по типу “звезда”. Как только значение скорости двигателя начинает соответствовать номинальному, поступление питания осуществляется по схеме “треугольник”. Но этот приём используется, только когда технические возможности позволяют подключаться по двум схемам.

В объединённой схеме “звезды” и “треугольника” наблюдаются резкие скачки токов. При переходе на второй тип подключения показания по вращательной скорости значительно уменьшаются. Для восстановления прежнего режима работы и частоты оборотов следует осуществить увеличение силы тока.

Наиболее активно применяются частотники в конструкции электрического двигателя с уровнем мощности 0,4 – 7,5 кВт.

Сборка преобразователя частот своими руками

Одновременно с промышленным производством частотных преобразователей, остаётся актуальной сборка подобного устройства своими руками. Особенно этому способствует относительная простота процесса. В результате работы инвертора производится преобразование одной фазы в три.

Применение в бытовых условиях электрических двигателей, имеющих в комплектации подобное устройство, не вызывает никаких дополнительных затруднений. Поэтому можно смело браться за дело.

chastonik

На рисунке структурная схема частотных преобразователей со звеном постоянного тока.

Схемы частотного преобразователя, используемые при сборке, состоят из выпрямительного блока, фильтрующих элементов (отвечающих за отсечение переменной составляющей тока и конструируемых из IGBT-транзисторов). По стоимости покупка отдельных компонентов преобразователя и выполнение сборки своими руками обходится дешевле, чем приобретение готового устройства.

Применять самосборные частотные преобразователи можно в электродвигателях имеющих мощность 0,1 – 0,75 кВт.

В то же время, современные заводские частотники имеют расширенную функциональность, усовершенствованные алгоритмы и улучшенный контроль безопасности рабочего процесса ввиду того, что при их производстве используются микроконтроллеры.

Сферы применения преобразователей:

  • Машиностроение;
  • Текстильная промышленность;
  • Топливно-энергетические комплексы;
  • Скважинные и канализационные насосы;
  • Автоматизация управления технологическим процессом.

Стоимость электродвигателей находится в прямой зависимости от того, есть ли в его комплектации преобразователей.

Источник

Частотные преобразователи (инверторы)

Здравствуйте, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru

Частотные преобразователи

В рубрике «Принадлежности» рассмотрим частотные преобразователи, или как их еще называют инвертор ы. Частотные преобразователи (инверторы) используются в различных областях промышленности и народного хозяйства, где применяются асинхронные двигатели. Асинхронные двигатели сегодня – это самые массовые и надежные устройства, применяемые в качестве приводов для различных станков, механизмов насосов, компрессоров и т. д. и т. п. Но у асинхронных двигателей есть и два существенных недостатка. Первый; большие пусковые токи, превышающие номинальный в пять – семь раз, и второй недостаток, невозможно с помощью простой регулировки изменить скорость вращения ротора. При использовании механических устройств регулирования, они получаются очень громоздкими и энергоемкими. Эти недостатки приводят к большим потерям электрической энергии и к ударным механическим нагрузкам, что очень отрицательно сказывается на сроке службы оборудования. Частотный преобразователь позволяет решить эти проблемы не механическим, а электронным способом, кроме того, он снижает пусковые токи в четыре – пять раз. Инвертор обеспечивает плавный пуск асинхронного двигателя и осуществляет управление приводом по заданному алгоритму работы. Регулировка числа оборотов электрического двигателя происходит за счет изменения частоты переменного тока подводимого к приводу. Коэффициент полезного действия (КПД) частотного преобразователя составляет не менее 98%. Инвертор экономит до 50% потребление энергии. Частотный преобразователь обеспечивает плавное регулирование скорости вращения ротора в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью. Регулирование скорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики.

Читайте также:  Витамины для волос током

Принцип работы частотного преобразователя

Принцип частотного регулирования электрических приводов был разработан еще в 30х годах прошлого столетия и разработан он на основе тиристоров. Однако только в последние 20 лет инверторы стали активно эксплуатироваться. Широкое распространение частотно регулируемого привода над приводом постоянного тока позволили осуществить новые разработки в элементной базе. На рынке появилась относительно недорогая серия биполярных транзисторов с изолированным затвором, так называемые IGBT транзисторы (Insulated Gate Bipolar Transistor — биполярный транзистор с изолированным затвором). Входные характеристики этих транзисторов подобны входным характеристикам полевых транзисторов, а выходные – выходным характеристикам биполярного транзистора. Рассчитаны эти транзисторы на токи до нескольких сот ампер, на напряжение до нескольких киловольт и частоту переключения 30 кГц и выше. По быстродействию они значительно превосходят биполярные транзисторы. Чаще всего IGBT-транзисторы используют в качестве мощных ключей в выходных каскадах инвертора для управления электродвигателями, в системах бесперебойного питания с напряжениями свыше 1 кВ и токами в сотни ампер. IGBT-транзисторы очень быстро начали вытеснять тиристоры из высоковольтных схем преобразователей частоты и позволили создать импульсные источники вторичного электропитания с качественно лучшими характеристиками и небольшими габаритами. Несравненное достоинство этих транзисторов заключается в тои, что во включенном состоянии при токах в сотни ампер падение напряжения на транзисторе составляет порядка 1,5 — 3,5В.

Для лучшего понимания принципов, лежащих в основе частотного регулирования скорости вращения ротора, необходимо вспомнить устройство асинхронного электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором. В наше время асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электродвигателями. Данный двигатель состоит из неподвижного статора с обмотками, образующими полюса, и подвижного короткозамкнутого ротора. При подключении к статорным обмоткам электродвигателя трехфазного напряжения сдвинутого относительно друг друга на 120 градусов, на обмотках статора создает вращающееся магнитное поле статора. Магнитное поле статора движется быстрее ротора, это способствует наведению тока в проводниках обмотки ротора, в результате чего образуется магнитное поле ротора. Магнитные поля статора и ротора формируют свои магнитные потоки, эти потоки будут притягиваться друг к другу и создавать вращающий момент, который заставит ротор вращаться. Для создания момента необходимо, чтобы статорное поле вращалось с большей скоростью, чем частота вращения ротора. Эта разница в скорости вращения называется скольжением. Частоту вращения магнитного поля принято считать синхронной частотой вращения(Ns). Синхронную частоту вращения можно рассчитать по формуле: Ns=120*F/P, где F – частота сети, P – число полюсов электродвигателя. Скорость ротора асинхронного электродвигателя можно регулировать, изменяя частоту питающего напряжения или изменяя число пар полюсов. На изменении частоты питающего напряжения и основан метод частотного регулирования. Изменяя с помощью инвертора частоту напряжения подводимого к двигателю, мы регулируем скорость вращения ротора. Следует отметить, что выходная частота в современных частотных преобразователях изменяется в широком диапазоне и может быть как ниже, так и выше частоты питающей сети.

Частотные преобразователи (инверторы) с широтно-импульсным модулированием (ШИМ) представляет собой устройство с двойным преобразованием напряжения. Необходимо отметить следующее, всякое импульсное устройство создает помехи. Для уменьшения этих помех используются фильтры как на входе в частотный преобразователь, так и на выходе. Фильтр на входе предотвращает попадание помех от работы частотного преобразователя на другие устройства подсоединённые к электрической сети. Кроме того, он предотвращает попадание помех из электрической сети в частотный преобразователь. Упрощенная структурная схема преобразователя частоты указана на (рис. 1).

Функциональная схема преобразователя частоты

Функциональная схема преобразователя частоты

Сначала сетевое напряжение

380В с помощью выпрямителя на диодах выпрямляется в постоянное, а затем с помощью конденсаторов сглаживается и фильтруется. Это первый этап преобразования переменного напряжения в постоянное. На втором этапе, инвертор, выходной, каскад которого выполнен на основе IGBT- модулей, осуществляет обратное преобразование из постоянного напряжения в переменное, обеспечивая тем самым формирование выходных сигналов с необходимыми значениями напряжения и частоты. Управляет работой выходного каскада высокочастотной широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В этом случае выходной сигнал инвертора представляет собой последовательность импульсов напряжения постоянной амплитуды и изменяющейся скважностью (длительностью), которая на индуктивной нагрузке – обмотке статора, формирует токи синусоидальной формы. На выходе частотного преобразователя выдаются пачки прямоугольных импульсов, но за счет индуктивной нагрузки обмоток статора двигателя, эта последовательность интегрируются и превращаются в напряжение близкое к синусоиде (рис. 2).

Выходное напряжение и ток

Выходное напряжение и ток

Фильтр на выходе из частотного преобразователя уменьшает нагрузку на изоляцию электродвигателя. Существует множество типов выходных фильтров. Монтаж выходного фильтра приводит к определённым потерям мощности. Величина потерь зависит от частоты переключения инвертора. Для снижения этих потерь уменьшают частоту переключений, в случае, когда установлен фильтр на выходе. Однако установка фильтра на выходе будет всегда сказываться на общей производительности системы. Невозможно использование фильтры без потерь. Применение выходных фильтров актуально при большой длине выходных кабелей. Информацию о том, какой должна быть длина кабеля и максимальной допустимой частоте переключения для фильтров на выходе можно найти в руководствах по монтажу и эксплуатации частотных преобразователей. Такие известные производители насосного оборудования как Wilo или Grundfos имеют линейки насосного оборудования с частотными преобразователями, установленными на двигателях насосов. В этом случае длина подсоединительных кабелей минимальна, и никаких дополнительных выходных фильтров, устанавливать не нужно.

Подбор частотного преобразователя

При выборе частотного преобразователя под насосное необходимо обратить внимание на напряжение питания, мощность и номинальный ток двигателя. Обычно эта информация содержится на фирменной табличке двигателя.

    Напряжение питания двигателя. Следует обратить внимание на то что, существуют однофазные и трехфазные частотные преобразователи. При подключении однофазного инвертора к сети питания

220 – 240В на выходе получится трех фазное напряжение

220 – 240В. Благодаря наличию таких частотных преобразователей появилась возможность подключать трехфазные двигатели в однофазную сеть. При этом рабочие обмотки у двигателя должны быть соединены по схеме «треугольник» Правда, здесь есть определенные ограничения по мощности двигателя.

  • Мощность двигателя. Одним из наиболее важных параметров электродвигателя является его мощность. По этой причине при выборе частотного преобразователя необходимо определится с его нагрузочной способностью. В соответствии с имеющейся номинальной мощностью двигателя выбирается и инвертор. Мощности двигателя и частотного преобразователя, как правило, совпадают.
  • Номинальный ток двигателя. Номинальный ток частотного преобразователя должен быть не ниже чем у двигателя. На инвертор обычно возлагаются функции защиты двигателя, ограничения тока – при пуске, при продолжительной работе, при останове и даже при коротком замыкании.
  • Параметры регулирования системы отопления и/или повышения давления передаются через специальные датчики сигналов. 0-10 В и 4-20 мА. Датчик используется в качестве обратной связи. Монтируется датчик на выходе из насоса и подключается непосредственно на клеммы частотного преобразователя.
  • С регулированием частоты вращения двигателя связана еще одна особенность – это охлаждение двигателя. Асинхронный двигатель охлаждается вентилятором, установленным на его валу, поэтому при снижении оборотов эффективность охлаждения резко падает. Некоторые преобразователи частоты имеют функцию контроля температуры двигателя с помощью обратной связи через датчик РТС монтированный в обмотки двигателя. Если в обмотки двигателя вмонтирован датчик РТС, то лучше приобретать преобразователь частоты с функцией защиты двигателя по показаниям этого датчика. Если в инверторе нет этой функции, то нудно ограничивать нижний придел частоты.
  • Читайте также:  550 вольт постоянного тока

    Преобразователи частоты имеют дисплей, на котором отображаются основные параметры: давление в системе, потребляемую двигателем мощность, выходную частоту, дату и время, общее время наработки преобразователя и т. д.

    Эксплуатация, обслуживание и ремонт

    При соблюдении правил монтажа и условий эксплуатации частотные преобразователи (инверторы) работают долго и надежно. Специального технического обслуживания не требуется. В случае нарушения условий монтажа и эксплуатации, частотный преобразователь может выйти из строя. Стоимость ремонта инвертора составляет 40-60% от стоимости нового оборудования.

    Источник

    Что такое преобразователь частоты переменного тока (VFD)?

    Преобразователь частоты (VFD) — это тип частотно-регулируемого привода, который управляет электродвигателем, изменяя частоту и напряжение, подаваемые на электродвигатель. Аббревиатуру VFD также подразумевает под собой следующие синонимы: привод с переменной скоростью, частотно-регулируемый привод, преобразователь частоты, привод переменного тока, микропривод и инвертор.

    Частота (Герц) напрямую связана с скоростью вращения двигателя (об./мин. или RPM). Другими словами, чем быстрее частота, тем быстрее вращается ротор двигателя. Если система не требует, чтобы электродвигатель работал на полной скорости, привод VFD можно использовать для снижения частоты и напряжения в соответствии с технологическими требованиями системы и требованиями нагрузки электродвигателя. Частотный преобразователь VFD может уменьшать или увеличивать частоту вращения электродвигателя, для обеспечения требуемых параметров скорости.

    Как работает преобразователь частоты?

    Первичным звеном частотного преобразователя переменного переменного тока или VFD, является преобразователь тока. Преобразователь тока состоит из шести диодов, которые аналогичны обратным клапанам, используемым в системах водопровода. Они позволяют току течь только в одном направлении; Направление тока изображено на знаке диода в виде стрелки. Например, когда напряжение А-фазы (по аналогии с системой водопровода напряжение можно представить как давление) выше, напряжение фазы B или C, тогда соответствующий диод откроется. Когда напряжение В-фазы становится выше, чем на фазе А, то диод В-фазы откроется, и диод А-фазы закроется. То же самое верно для 3-х диодов с отрицательной стороны шины. Таким образом, мы получаем шесть текущих «импульсов», поскольку каждый диод открывается и закрывается. Это называется «шестиимпульсным VFD», который является стандартной конфигурацией для текущих частотно-регулируемых приводов.

    Предположим, что привод работает от напряжения сети 480 В. Значение 480В — является среднеквадратичной. Пики в сети со среднеквадратичным напряжением 480 В составляют 679 В. Как вы можете видеть, у шины преобразователя частоты есть напряжение постоянного тока с пульсацией переменного тока. Напряжение пробегает величины приблизительно от 580 В до 680 В.

    Мы можем избавиться от пульсации переменного тока на шине постоянного тока, добавив конденсатор.Конденсатор работает аналогично резервуару или аккумулятору в системе воснабжения. Этот конденсатор поглощает пульсацию переменного тока и обеспечивает плавное постоянное напряжение. Пульсация переменного тока на шине постоянного тока обычно составляет менее 3 вольт. Таким образом, напряжение на шине постоянного тока становится примерно «650 В постоянного тока». Фактическое напряжение будет зависеть от напряжения питающей двигатель сети переменного тока, уровня дисбаланса напряжения в электрический сети, нагрузки двигателя, полного сопротивления системы, а также любых других дросселей или гармонических фильтров привода.

    Преобразователь диодного моста, который преобразует переменное напряжение в постоянное, иногда называют просто «конвертером». Звено, преобразующее постоянный ток обратно в переменный, также является преобразователем, но чтобы отличить его от диодного преобразователя, его обычно называют «инвертором».

    Обратите внимание, что в реальном преобразователе частоты переменного тока показанные переключатели фактически будут транзисторами

    Когда мы закрываем один из верхних переключателей в инверторе, соответствующая фаза двигателя подключается к положительной шине постоянного тока, и напряжение на этой фазе становится положительным. Когда мы закрываем один из нижних переключателей в преобразователе, фаза подключается к отрицательной шине постоянного тока и становится отрицательной. Таким образом, мы можем делать положительной или отрицательной любую фазу на двигателе, а соответственно и генерировать любую желаемую частоту. Итак, мы можем сделать любую фазу положительной, отрицательной или нулевой.

    Синяя синусоидальная волна показана только для сравнения. Привод на самом деле не генерирует эту синусоидальную волну

    Обратите внимание, что выходной сигнал преобразователя частоты имеет «прямоугольную» форму волны. Привод VFD не может генерировать идеальный синусоидальный сигнал. Этот прямоугольный сигнал естественно не будет хорошим вариантом для систем распределения общего назначения, но вполне подходит для электродвигателя.

    Если мы хотим уменьшить частоту двигателя до 30 Гц, то мы просто медленне переключаем транзисторы инвертора. Но, если мы уменьшаем частоту до 30 Гц, то мы также должны уменьшить напряжение до 240 В для поддержания отношения В/Гц. Каким же образом мы будем уменьшать напряжение, если у нас есть только напряжение постоянного тока в 650 В?

    Это принцип называется Широтно Импульсной Модуляцией или ШИМ. Представьте себе, что мы можем контролировать давление в системе водоснабжения, поворачивая затвор на высокой скорости. Хотя это не было бы практично для системы водоснабжения, оно отлично работает для Преобразователя частоты VFD. Обратите внимание, что в течение первого цикла напряжение будет лишь половину времени и нулевым вторую половину цикла. Таким образом, среднее напряжение составляет половину 480 В или 240 В. Путем импульсного выхода мы можем добиться любого среднего напряжения на выходе частотного преобразователя VFD.

    преобразователь частоты переменного тока VFD

    преобразователь частоты переменного тока VFD

    Для чего использовать преобразователь частоты переменного тока VFD?

    Сокращение потребления энергии и затрат на лектроэнергию.

    Если у вас есть применение, которое не требует постоянной работы на максимальной скорости, вы можете сократить энергозатраты, управляя двигателем с помощью частотно-регулируемого привода, что является одним из преимуществ преобразователей частоты. Преобразователь частоты переменного тока VFD позволяет вам сопоставлять скорость электродвигателя с требуемой нагрузкой. На сегодняшний момент нет другого, более эффективного способа управления электродвигателем переменного тока, который позволит выполнить это.

    На сегодняшний момент потребление электроэнергии электродвигателями составляет более 65% мирового энергопотребления. Оптимизация систем управления двигателем путем применения частотных преобразователей способна добится снижения энергопотребления в некоторых случаях до 70%. Кроме того, использование преобразователя частоты улучшает качество продукции и снижает издержки производства.

    Увеличение производства за счет более жесткого контроля технологических процессов.

    Управляя двигателями с максимальной эффективностью, в технологическом цикле будет происходить меньшее количество ошибок, меньше простоев, что в свою очередь обеспечит более высокий уровень дохода. Так, например, на конвейерах и ремнях с помощью частотного регулирования вы устраняете рывки при запуске, позволяя использовать сквозной старт.

    Увеличьте срок службы оборудования и уменьшите обслуживание.

    Ваше оборудование будет работать дольше и иметь меньше времени простоя из-за технического обслуживания благодаря оптимальному управлению частотой и напряжением. Частотный преобразователь также будет обеспечивать оптимальную защиту электродвигателя от электротермические перегрузок, пропадания фазы, перенапряжения и т. д. Также чатотный преобразователь обеспечит плавный запуск двигателя устранив возможные ударные нагрузки.

    Источник