Преобразователь частоты – это электронное устройство, которое регулирует амплитуду напряжения и частоту переменного тока, подаваемого на асинхронный электродвигатель.
Основные функции и цели применения:
- плавный пуск и остановка. Исключает резкие броски тока и механические удары, продлевая срок службы двигателя и всего привода (насоса, конвейера, вентилятора);
- энергосбережение. Главное преимущество для насосов и вентиляторов. Снижение скорости всего на 20% дает экономию электроэнергии до 50%;
- точное регулирование технологических параметров: давление в системе, расход, уровень, скорость конвейера;
- управление моментом на валу для сложных применений (подъемные механизмы, станки).
Что предотвращают ПЧ:
- перегрузки и перегрев электродвигателя;
- гидравлические удары в трубопроводах (у насосов);
- механические поломки редукторов, муфт, ремней;
- простои оборудования из-за аварийных остановок.
Частотные регуляторы состоят из следующих устройств:
- инвертор создает переменное напряжение нужной амплитуды. Именно он, управляя ключевыми транзисторами, генерирует трехфазное «квази-синусоидальное» напряжение для электродвигателя, обеспечивая его плавный пуск и регулировку скорости;
- неуправляемый выпрямитель (в большинстве ПЧ) служит в частотном преобразователе первой ступенью, отвечая за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное;
- фильтр напряжения: используется для сглаживания постоянного напряжения, выходящего из выпрямителя, которое имеет значительные пульсации, полученные из-за особенностей принципа получения постоянного напряжения из переменного;
- система на основе микропроцессора: принимает и обрабатывает сигналы с датчиков, взаимодействует с автоматизированной системой более высокого уровня, записывает и сохраняет информацию о событиях, генерирует выходное напряжение преобразователя соответствующей частоты. Выполняет функции защиты от перегрузки, обрыва фазы и других аварийных режимов работы.
Виды частотных преобразователей
Преобразователи частоты электронного типа дают возможность плавно регулировать скорость асинхронных и синхронных машин одним из двух принципов:
- скалярное управление электродвигателем: действует по линейному закону, по которому частота и амплитуда пропорциональны друг другу (для равномерного момента нагрузки их соотношение должно быть постоянным);
- векторное управление асинхронным двигателем: поддерживает постоянный вращающийся момент нагрузки во всем диапазоне частот, тем самым повышая точность управления, привод приспосабливается к изменениям выходной нагрузки, в результате чего крутящий момент двигателя напрямую регулируется преобразователем.
В передовых моделях преобразователей частоты выполняется возможность управления следующими режимами:
- ручное управление. Запуск и останов двигателя осуществляется при помощи панели или же пульта управления частотного преобразователя (в аварийных ситуациях регулировка скорости и останов происходит автоматически);
- внешнее управление. Для контроля характеристик и определения режимов работы, частотно регулируемый привод с поддержкой интерфейсов передачи данных может быть подключен к системе АСУ ТП верхнего уровня;
- дискретные входы или же «сухой контакт». В данном режиме к преобразователю частоты можно подключить внешние датчики для управления процессами автоматизированной системы;
- управление событием. Возможность программирования времени пуска или же останова, а также работу мотора в другом режиме.
Принцип работы частотного преобразователя
Работа частотного регулятора объединяет в себе несколько этапов:
- Выпрямление сетевого напряжения входными диодными блоками.
- Сглаживание и фильтрование напряжения через LC-фильтр.
- С помощью инвертора происходит преобразование из постоянного напряжения в переменное с определенными параметрами.
- Прямоугольные импульсы на выходе интегрируются и в конечном итоге преобразуются в почти синусоидальное напряжение.
Таким образом, при частотном регулировании напряжение сначала преобразуется в постоянное, а затем инвертируется в переменное требуемой частоты.
Подключение преобразователя частоты к электродвигателю
Крайне важно придерживаться правильного подключения преобразователя к электродвигателю.
Предварительно необходимо удостовериться в том, что модель преобразователя подходит проектной задаче и все характеристики частотного регулятора соответствуют параметрам двигателя.
Последовательность подключения преобразователя частоты к электродвигателю представляет из себя следующие этапы:
- Подключение фазовых выходов преобразователя к контактам двигателя согласно одной из соответствующих схем:
- «Треугольник»: требуется подключить однофазный
частотник к асинхронному двигателю.
- «Звезда»: требуется подключить трехфазный
частотник к асинхронному двигателю.
Подключение электродвигателя «звездой» и «треугольником» – в чем разница?
Отличительными особенностями схем являются соединения концов обмоток генератора двигателя:
- «звезда»: концы обмоток соединены между собой;
- «треугольник»: конец обмотки одной из фаз соединяется с началом последующей.
Электродвигатели, подключенные к преобразователям частоты по схеме «звезда» работают плавно, но не имеют возможности развивать свою мощность на полную. Если оборудование соединено друг с другом по схеме «треугольник», двигатель будет работать на полной заявленной мощности. Недостаток такой схемы: большие значения пусковых токов.
Стоит при выборе способа подключения преобразователей частоты для асинхронных двигателей заострить внимание на определении мощности, создаваемой двигателем в различных режимах. Эксплуатация частотника с перегрузкой в течение длительного времени негативно скажется на работе оборудования. Поэтому его мощность должна быть с запасом, тогда работа будет безаварийной, а срок использования оборудования будет продлен.
Панель управления, входящая в комплектацию преобразователя частоты, устанавливается в удобном для работы месте. Далее ее следует подключить согласно схеме, приведенной в инструкции к приобретенному преобразователю частоты.
Выбор преобразователя частоты для промышленного оборудования – важная и ответственная задача. Малейшие погрешности при сопоставлении параметров электродвигателя и частотного преобразователя могут привести к авариям и повлечь необратимые последствия. Чтобы этого не произошло, воспользуйтесь возможностью получить бесплатную консультацию специалистов компании «РусАвтоматизация». Наши инженеры помогут подобрать оборудование для любых условий технологического процесса.