Доброго времени суток всем интересующимся! Уже довольно давно в различных технологических процессах используется такой полезный девайс как преобразователь частоты тока (ПЧ), но все еще довольно часто приходится встречать непонимание со стороны собеседника, когда речь заходит об этом устройстве. Это и сподвигло меня на написание настоящей статьи. Итак, поехали!
1. Что же есть такое - преобразователь частоты тока?
Частотный преобразователь — электронное устройство для изменения частоты электрического тока (напряжения). Такое определение дает нам Википедия. То есть это устройство изменяет данную нам свыше (а точнее генератором на электростанции) частоту переменного тока, которая, как всем известно, составляет в электросети России 50 герц. Причем есть немаловажный момент - изменяет как в меньшую, так и большую сторону! Это очень важная характеристика электрического тока и до поры она была неизменяема для простого потребителя.
2. Для чего нужен частотный преобразователь?
От частоты тока зависят многие параметры энергопринимающих устройств, но чаще всего её изменение необходимо для изменения скорости вращения ротора электродвигателя, работающего от переменного тока. Скорость вращения ротора электродвигателя прямо пропорциональна частоте тока в питающей электросети, следовательно, изменяя частоту тока мы можем изменять и скорость вращения ротора от номинальных значений и вплоть до полной остановки. Большинство современных преобразователей позволяют в довольно широких диапазонах изменять кривую разгона/торможения, делая ускорение как очень плавным, например чтобы избежать больших токовых нагрузок при возникновении пусковых токов, так и резким, как при прямом пуске электродвигателя. Кстати, самый простой преобразователь частоты как раз и служит для плавного пуска электродвигателей, он так и называется "устройство плавного пуска", или софтстартер. Таким образом можно представить всю широту возможных направлений применения преобразователей, они будут полезны в любом процессе, где необходима регулировка скорости вращения электродвигателя, служащего приводом какого-либо исполнительного механизма.
3. Как работает преобразователь частоты?
Не буду вдаваться в подробности работы внутренней электроники преобразователя, скажу лишь что сперва происходит выпрямление переменного тока, приходящего на преобразователь, затем модулируется необходимая частота колебаний и на выходе получаем требуемые характеристики. Расскажу лучше, как мне кажется, на самом распространенном примере - использование ПЧ для регулирования оборотов электродвигателя, служащего приводом насоса воды (любой другой жидкости).
На рисунке представлена типовая схема подключения из которой уже становятся понятны основные принципы работы. Допустим, нам надо поддерживать в разводящей сети водопровода постоянное давление, но если обороты насоса будут неизменны, то при изменении разбора воды потребителями будет меняться и давление, а при отсутствии разбора, например ночью, избыточное давление может даже повредить трубопровод. Вот тут нам и пригодится преобразователь! Для определения давления на напорном трубопроводе стоит датчик давления (по другому - преобразователь давления, так как он преобразовывает значение давления в электрический сигнал, понятный для ПЧ). Преобразователь частоты "видит" через датчик значение текущего давления в сети, и, путем изменения оборотов электродвигателя привода насоса, поддерживает его максимально приближенным к значению, заданному в его настройках. Таким образом получаем постоянное неизменное давление в сети водопровода, не зависящее от изменений объемов потребления. Удобно, правда?
4. Неочевидные плюсы от использования ПЧ
Какие же еще плюсы, кроме таких как налаживание технологического процесса, разобранного в примере, могут быть от использования ПЧ? На самом деле их не так и мало:
- экономия электроэнергии, особенно если оборудование установлено избыточной мощности (из моей практики, когда у нас на производстве впервые установили ПЧ, это был 2004 год, они окупились за 4 месяца только лишь за счет экономии электроэнергии);
- более долгая жизнь электродвигателя, механизмов, подшипников и кабелей электросети благодаря отсутствию резких рывков, пусковых токов, снижению нагрузки;
- в случае с водопроводной сетью - возможность избежать гидроударов, могущих повредить её, особенно это касается ветхих сетей.
Резюмируя все вышесказанное хочу отметить что в целом ПЧ это очень полезный и нужный девайс, но в бочке меда не может не быть маленькой ложечки дегтя. Этой ложкой является особенность преобразователей генерировать вредную для электросети реактивную энергию, которая может негативно влиять на работу некоторых устройств, например модемов, которые используют сбытовые компании для организации систем автоматизированного учета электроэнергии, также если генерация реактивной энергии превышает 35% от активной, сбытовая компания может взимать за это плату.
Вот и все. что хотел Вам поведать, если есть вопросы по поводу опыта эксплуатации различных марок ПЧ, пишите, с удовольствием отвечу! Всем добра и удачи!