Что такое частотные преобразователи для асинхронных двигателей

Принцип работы частотного преобразователя для асинхронных двигателей

Частотный преобразователь (ЧП) представляет собой электронный спецприбор, преобразующий сетевой ток в режиме реального времени в целях адаптации его под параметры электродвигателя. Чтобы понять важность использования подобных устройств, рассмотрим подробно их устройство, функционал и особенности работы.

Устройство частотных преобразователей

В конструкции каждого частотного преобразователя есть несколько узлов, которые отвечают за функциональные возможности данного оборудования:

• силовой импульсный инвертор;
• звено постоянного тока, которое состоит из выпрямителя и фильтрующего устройства;
• система управления.

Первым узлом, куда подается напряжение, является выпрямительное устройство, которое преобразует переменный ток в постоянный. После выпрямителя ток протекает через транзисторные ключи, которые поочередно подключают обмотку асинхронного двигателя к плюсовому и минусовому контакту выпрямителя. Система из нескольких коммутационных транзисторов образует силовой импульсный инвертор, который является промежуточным узлом любого частотного преобразователя. В современных силовых инверторах используются биполярные транзисторы, которые позволяют вырабатывать достаточно высокую частоту переключения, что дает возможность получать синусоиду с минимальными искажениями.

Назначение частотного преобразователя для асинхронных двигателей

Всего лишь несколько лет назад для регулировки двигателей использовались механические устройства, которые не могли предотвратить ударно-пусковые нагрузки на оборудование. В результате срок эксплуатации асинхронных двигателей был небольшой, к тому же использование механической системы управления приводило к существенным энергопотерям. Для исключения негативного воздействия на промышленное оборудование специалисты разработали электронные устройства регулировки частоты, которые позволяют осуществлять широтно-импульсное управление асинхронными двигателями. В результате пусковой ток стал ниже в 4-5 раз, что делает возможным плавный пуск оборудования.

Кроме отсутствия большого пускового тока, преобразователи частоты сокращают энергопотери, а также позволяют создавать обратную связь между смежными приводами, поэтому оборудование может работать в режиме автонастройки.

Технические характеристики

При выборе частного преобразователя следует внимательно изучить его эксплуатационные параметры:

1. Диапазон входного напряжения – каждый преобразователь может работать в строго определенном диапазоне, поэтому данный параметр является основным при выборе устройства.
2. Номинальная мощность – указывается в кВт и показывает, какую нагрузку можно подключать к преобразователю.
3. Номинальный выходной ток.
4. Диапазон частот на выходе преобразователя.
5. Уровень выходного напряжения.
6. Допустимые отклонения от номинальной частоты.

Несоблюдение некоторых параметров может привести к порче оборудования, а также выходу из строя частотного преобразователя.

Принцип действия частотного преобразователя

Как уже было сказано, регулировка пускового тока механическими устройствами негативно отражается на сроке эксплуатации асинхронных двигателей, т. к. в этом случае пусковой ток может значительно превышать расчетные параметры.

Частотный преобразователь для электродвигателя учитывает специфику эксплуатации и позволяет при изменении входной частоты регулировать частоту вращения, при этом диапазон выходного напряжения обычно достаточно большой.

Сетевое напряжение номиналом 220 или 380В подается на входной диодный мост и фильтрующий узел, после чего выпрямленный ток поступает на силовой инвертор, который задает последовательность частоты и ее величины. На выходе преобразователя образуется напряжение с прямоугольной формой импульсов, однако при попадании на индуктивные обмотки двигателя амплитуда становится более сглаженной, близкой к синусоиде.

Разница типов сигналов управления

Сегодня производители предлагают частотные преобразователи с различными типами управления, каждый из которых имеет свои особенности:

1. Скалярный режим – применяется в устройствах, которые позволяют регулировать частоту в соотношении 1:40. Обычно такие устройства используются при эксплуатации различных насосов, вентиляторов и компрессорных установок. Скалярный принцип работы позволяет удешевить стоимость преобразователя, что является немаловажным фактором при выборе устройства.
2. Векторный режим – позволяет обеспечить максимальное совпадение параметров асинхронных двигателей с выходом силового инвертора. Баланс достигается благодаря разделению регуляционных каналов, которые управляют частотой двигателя. Преобразователи с векторным управлением используются при эксплуатации высокоточного оборудования, при этом стоят на порядок дороже.

Выбор частотного преобразователя

Проектирование частотно регулируемого электрического привода требует согласования нескольких параметров, поэтому при выборе частотного преобразователя следует принимать во внимание следующие критерии:

1. Способ управления и наличие нескольких каналов связи. Частотники нередко используются в комплексных системах автоматизации и удаленного обслуживания, поэтому такое оборудование должно иметь контроллер, позволяющий обеспечивать связь по протоколу, используемому в конкретной АСУТП.
2. Назначение преобразователя. Производители выпускают электронные преобразователи как общего применения, так и для отдельных сфер под конкретное оборудование, что снижает их адаптационные возможности.
3. Выходная номинальная и предельная мощность. Преобразователь должен иметь мощность на 15-30% больше, чем потребляет электродвигатель, в противном случае силовой инвертор будет работать «на пределе», что в определенных условиях может спровоцировать его выход из строя.
4. Уровень и точность регулирования. Диапазон изменения частоты и погрешность преобразователя должны соответствовать требованиям эксплуатации асинхронного двигателя.
5. Электромагнитная совместимость. Электронные компоненты частотного преобразователя вырабатывают помехи, при этом устройство также восприимчиво к ним. При превышении уровня электромагнитных помех в помещении работа преобразователя не гарантирована, поэтому в ряде случаев используются специальные фильтры и экранированные кабельные линии.
6. Защитные функции, позволяющие отключать устройство при возникновении внештатных ситуаций.

Выбор частного регулятора производится по специальным методикам, поэтому любая ошибка при проектировании может привести к отказу оборудования или аварии. При правильном подборе частотного преобразователя удается сократить потребление электроэнергии на 40-50%.

Способы подключения

Наиболее простым способом подключения является включение в силовую цепь автомата отключения перед преобразователем, при этом защитное устройство должно выдерживать величину напряжения, которое подается на электродвигатель. Для этих целей используются трехфазные автоматы, которые отключают 3 фазы в случае замыкания в одной из обмоток.

При установке однофазного частотного преобразователя следует устанавливать автомат, способный выдерживать трехкратное увеличение тока в цепи.

Цены и другая информация, указанная на сайте, носит ознакомительный характер. Для ее уточнения свяжитесь с нашими специалистами любым удобным для Вас способом

Частотный преобразователь для электродвигателя с постоянными магнитами. Основные принципы частотного регулирования синхронных двигателей

Как следует из названия, в данном типе двигателей (PM motor) для создания поля возбуждения используются магнитный материалы. При взаимодействии постоянного магнитного поля в роторе с вращающимся полем статора и создается электромагнитный момент. Асинхронные двигатели (IM) отличаются тем, что в них для создания поля возбуждения требуется ток намагничивания (составляющяя часть тока статора). Это фундаментальное отличие и дает основные преимущества двигателям с постоянными магнитами с точки зрения упрощения конструкции, снижения потерь и уменьшения размеров.

Благодаря использованию редкоземельных магнитов, синхронные двигатели обладают повышенной удельной мощностью (отношение выходной мощности двигателя к его массе) по отношению к эквивалентным асинхронным моторам.

Потери в синхронном двигателе обычно составляют 50%

70% от типового асинхронного двигателя той же мощности, что обуславливает более высокий КПД синхронных машин. Благодаря этому, PM технология удовлетворяет самым строгим стандартам энергоэффективности (IE3 и IE4+).

Типы двигателей с постоянными магнитами

PM машины можно разделить на 2 основные группы в зависимости от характеристик их возбуждения: 1) синхронные двигатели переменного тока (PMAC или СДПТ) с синусоидальным распределением магнитного потока и 2) бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC или БДПТ) с трапециевидным распределением потока. Разница в возбуждении является результатом различного расположения обмоток статора: в PMAC — обмотка распределенная, а в BLDC — концентрированная.

БДПТ дешевле, менее сложны в изготовлении и имеют несколько более высокую удельную мощность, чем СДПТ. Однако, у них есть пульсации момента в отличие от синхронных двигателей. Это одна из основных причин, почему СДПТ, как правило, предпочтительнее для высокопроизводительных применений.

Синхронные двигатели с дополнительной короткозамкнутой обмоткой ротора (LSPM) — по сути сочетание технологии синхронного и асинхронного двигателя. Такая конструкция позволяет LSPM двигателям запускаться в асинхронном режиме при питании напрямую от сети без частотного преобразователя и датчика положения/скорости. После разгона ротора до частоты вращения, близкой к синхронной, постоянный ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает синхронизирующий момент, который втягивает ротор в синхронизм. LSPM машины часто встречаются в текстильной промышленности, где требуется синхронность работы ряда машин. Они также находят применение в отраслях, где требуется прямой пуск и высокоэффективная работа двигателя.

Основные требования к управлению

За исключением LSPM двигателей, которые могут быть подключен непосредственно к трехфазной электрической сети, для PMAC и BLDC двигателей требуется преобразователь частоты с достаточно сложным алгоритмом управления скоростью и моментом двигателя.

Управление синхронным двигателем более сложная задача, чем у асинхронного в связи с тем, что фактическое положение ротора должно непрерывно измеряться (или рассчитываться), чтобы двигатель не выпадал из синхронизма. Это можно сделать с помощью таких датчиков, как энкодер, резольвер, датчик Холла (BLDC), а также с помощью передовых методов бездатчикового векторного управления.

Новейшие технологии бездатчикового управления

В течение последних нескольких лет наблюдается повышенный интерес к исследованиям и разработке алгоритмов, устраняющих необходимость использования физического датчика положения/скорости при управлении синхронным двигателем. Сниженные затраты на установку и повышенная надежность являются основными преимуществами, связанными с отказом от этого датчика.

В большинстве современных бездатчиковых технологий управления двигателем в качестве обратной связи по положению ротора используется обратная или противо- ЭДС (back-emf), позволяя синхронному двигателю динамично и точно работать на средних и высоких оборотах (обычно > 2,5% от номинальных). Основным требованием для такого подхода является то, что напряжение, генерируемое постоянными магнитами, должно быть достаточно высоко, чтобы быть обнаруженным частотным преобразователем с необходимым разрешением. Проблемой такого метода является невозможность работы привода на скоростях, близких к нулю, так как противо-ЭДС не дает в этом случае требуемого сигнала.

Для преодоления данного ограничения был разработан метод инжекции сигналов — трансформации синхронного двигателя в резольвер, определяющий положение ротора. Эти сигналы накладываются на сигнал ШИМ преобразователя частоты. Для извлечение необходимой информации из полученного композитного сигнала требуется достаточно сложная система управления, способная эффективно отделить эти две различных составляющих сигнала.

В случае с синхронными двигателями для метода инжекции сигналов конструктивно предпочтительнее использовать двигатели со встроенными магнитами (Permanent Magnet Motors — IPM) в отличие от двигателей с поверхностным расположением магнитов (SPM). В IPM двигателях магниты располагаются внутри ротора, и пространственное изменение сопротивление ротора достаточно велико, чтобы надежно определять его положение. SPM двигатели также могут управляться методом инжекции, но из-за низкого дифференциально-пространственного импеданса определение текущего положения ротора усложнено.

Благодаря новейшим разработкам, используемым в частотных преобразователях Optidrive P2, компания Invertek Drives занимает лидирующие позиции в технологии надежного высококачественного бездатчикового управления синхронными двигателями на очень низких скоростях, что подтверждено рядом реальных практических применений.

Типовые области применения двигателей с постоянными магнитами

СДПТ в сочетании с резольверами или энкодерами де-факто уже являются стандартом для сервосистем, применяемых для высокопроизводительного управления движением, благодаря низкой собственной инерции ротора, позволяющей им обеспечивать высокую точность и динамику позиционирования. В то-же время бесщеточные двигатели (BLDC) широко применяются в системах вентиляции, отопления, кондиционирования (HVAC), где не требуется высокого крутящего момента на низкой скорости, но используются высокоскоростные операции.

В настоящее время имеет место тенденция замены асинхронных двигателей на двигатели с постоянными магнитами в приложениях, где имеет важное значение энергоэффективность работы; а также в приложениях, где требуемое отношение мощности к крутящему моменту на единицу массы не позволяет использовать асинхронные двигатели.

Использование частотного преобразователя Optidrive P2 для управления синхронными двигателями
Новая серия Optidrive P2 частотных преобразователей компании Invertek Drives предоставляет простую в использовании, новейшую технологию бездатчикового управления синхронными двигателями, обеспечивающую высокую точность управления скоростью в широком диапазоне, включая нулевую. Для настройки привода пользователю необходимо ввести только информацию с паспортной таблички двигателя, которая требуется для проведения статического автотестирования двигателя, чтобы получить превосходное качество управления скоростью и моментом.

Статья Дэвида Джонса, R&D директора Invertek Drives. Октябрь 2011г. Перевод ООО «Интехникс»

Частотный преобразователь – что это такое, устройство, принцип действия, для чего нужен, плюсы и минусы

Для достижения высокой эффективности и экономии энергии в оборудовании, связанном с промышленными асинхронными двигателями, необходимо использовать управляемые системы. Современный частотный преобразователь отлично подходит для применения в двигателях переменного тока и простой установки.

Что такое частотный преобразователь?

Электропривод, или преобразователь частот в напряжение – часть технического оборудования, переводящее токи, частоты, импульсы и другие формы волн в пропорциональную электрическую мощность. Выходное напряжение соответствует колебаниям входного сигнала. Устройства могут модулировать частоты для ограничения выходного сигнала. Другими словами, преобразователь частоты трансформирует переменный ток частотой 50 или 60 Гц в переменный любой желаемой частоты. Если это требуется ПЧ может изменить напряжение.

Устройство частотного преобразователя

Современный преобразователь частоты объединяет как минимум три основных блока:

1. Схему управления. Руководство частотным преобразователем строится на основе микропроцессора, регулирующего электронные ключи и обороты двигателя, проводящего его диагностику и защищающего от перегрева, перенапряжения и других задач.
2. Выпрямитель с фильтром. Выходящее напряжение из выпрямителя сглаживает существенные пульсации, перенятые от переменного тока. Происходит это с помощью катушки индуктивности с реактивным сопротивлением и электролитического конденсатора.
3. Трехфазный инвертор. Призван изменять показатели выходного тока. Включает в себя 6 транзисторов (по 2 на каждую фазу).

Принцип действия частотного преобразователя

У каждого прибора будет свой микроконтроллер, подпрограмма управления и настройки. Невзирая на то, что каждое устройство настраивается сугубо индивидуально, принцип работы частотного преобразователя один. Из входной токовой дроссельной защиты напряжение подается на выпрямитель и далее на блок инвертора, который будет создавать изменяющиеся частоты. Схематично это выглядит так: на входе до выпрямителя – синусоида, потом она выпрямляется и это напряжение формируется в меандр, то есть на выходе уже будут прямоугольные импульсы.

Для чего нужен частотный преобразователь?

Преобразователи частоты используются для энергосбережения и обеспечения точного управления критическими процессами, такими как:

• системой охлаждения (радиаторы, насосы);
• топливной система (усилители, нагреватели);
• вентиляцией (например, машинного зала).

Это оборудование часто используется в электромеханическом контексте, например, для оценки отзывчивости двигателя транспортного средства или компонентов безопасности. Частотный преобразователь для электродвигателя позволяет контролировать его скорость вращения и управлять им. Это обуславливает их распространение в хозяйственной и промышленной областях.

Плюсы и минусы частотного преобразователя

В виду своих эксплуатационных качеств частотники все чаще применяются в различных технологических процессах. Каждый из них имеет свои особенности, которые зависят от их строения и принципа работы. Из достоинств этих устройств можно выделить:

1. Невысокая стоимость. Относительно несложная конструкция делает их более доступными.
2. КПД. Он является сравнительно высоким.
3. Рекуперация. Частотный асинхронный преобразователь осуществляет как двигательную работу привода, и тормозную.
4. Экономия. Например, частотный преобразователь для насоса может на 50% повысить экономичность его работы.
5. Мощность. При добавлении преобразовательных комплектов, можно достичь любой мощности.
6. Низкие частоты могут достигаться в широком диапазоне, при этом сохраняются стабильные двигательные вращения.
7. Удобство. Конструкция в виде блоков и модулей делает возможным эксплуатацию устройства с небольшими затратами времени и труда.

Однако, есть и минусы:

1. Выходной диапазон частот. ЧП работают только на понижение.
2. Помехи. В напряжение, которое преобразуется появляются субгармоники, перекрывающие двигатель и создающие помехи.
3. Структурная многоэлементность, по большей части результативна только для больших мощностей.

Виды частотного преобразователя

Исходя из конструктивных особенностей, электроприводы можно разделить на электронные и индукционного типа. Первые дают возможность плавно управлять оборотами синхронных и асинхронных устройств. Электродвигатели второго типа с фазным ротором, работающие как генератор относятся к индукционным. Они имеют маленький коэффициент полезного действия и эффективность.

По типу электрического питания и величине можно выделить:

• однофазный частотный преобразователь;
• трёхфазный;
• высоковольтный.

Как выбрать частотный преобразователь?

Покупая частотный асинхронный преобразователь, нужно понять, с какими нагрузками он будет связан. Еще стоит учесть характеристики крутящего момента, диапазон скоростей, точность статической скорости, требования к начальному крутящему моменту и условия окружающей среды.

1. Подходящий режим управления согласно характеристикам нагрузки. Производительность стала определяющим фактором. В дополнение к качеству изготовления, важным является и управление устройством.
2. Защитная конструкция в соответствии со средой установки. Преобразователь частоты – это прибор, работающий с напряжением, поэтому важно учитывать температуру окружающей среды, влажность, пыль, pH, едкие газы и другие факторы.
3. Характеристики крутящего момента нагрузки механического оборудования. Делятся на три типа: нагрузка с постоянным крутящим моментом, с постоянной мощностью и гидравлическая нагрузка.

Рейтинг частотного преобразователя

Подключение частотного преобразователя

Современные электроприводы для удобства подключения, имеются специальные выводы. Частотный преобразователь – это прибор, который требует правильного и точного подключения, заключающегося в корректном соединении кабельных проводов нужного сечения к определенным выводам электрического двигателя.

Подсоединение преобразователей к электрическим двигателям может происходить следующими способами:

1. Звезда. Инверторные выводы должны подключаться к одновременно сопряженным обмоткам двигателя. Применяется данное соединение, когда нужно включить трехфазный частотный преобразователь в такую же сеть объектов промышленного назначения.
2. Треугольник. Выводы с электропривода подсоединяются с поступательно подключенными обмотками статором электродвигателя. Применяется для подключения в быту к сетям с одной фазой, где выходное инверторное напряжение не выше входного значения больше чем на 50%.

Как настроить частотный преобразователь?

Корректировка работы частотного преобразователя разрешает установить нужный режим ускорения и торможения электрического двигателя. Во избежание вывода из строя оборудования нужно оптимизировать следующие параметры:

1. Наименьшую выходную частоту. Ее повышение во многих случаях уменьшает при разгоне разогрев двигателя.
2. Предельную выходную частоту. Заданный показатель частоты может равняться или быть менее пиковой выходной частоты. Это значение применяется, чтобы гипотетически рассчитать время разгона.
3. Нижнюю границу выходной частоты. По сути, это ограничитель частоты на выходе ПЧ. Настройка обеспечивает защиту двигателя, если минимальная рабочая частота была установлена ошибочно.
4. Частоту предельно допустимого напряжения. Задается согласно значению, которое указано на электродвигателе.
5. Время разгона. Параметр, который определяет предполагаемое время с разгона электродвигателя от нулевой частоты до наибольшей выходной.

Принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя

Трехфазные асинхронные двигатели нашли самое широкое применение в промышленности и других областях. Современное оборудование просто невозможно представить без этих агрегатов. Одной из важнейших составляющих рабочего цикла машин и механизмов является их плавный пуск и такая же плавная остановка после выполнения поставленной задачи. Такой режим обеспечивается путем использования преобразователей частоты. Эти устройства проявили себя наиболее эффективными в больших электродвигателях, обладающих высокой мощностью.

С помощью преобразователей частоты успешно выполняется регулировка пусковых токов, с возможностью контроля и ограничения их величины до нужных значений. Для правильного использования данной аппаратуры необходимо знать принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя. Его применение позволяет существенно увеличить срок службы оборудования и снизить потери электроэнергии. Электронное управление, кроме мягкого пуска, обеспечивает плавную регулировку работы привода в соответствии с установленным соотношением между частотой и напряжением.

Что такое частотный преобразователь

Основной функцией частотных преобразователей является плавная регулировка скорости вращения асинхронных двигателей. С этой целью на выходе устройства создается трехфазное напряжение с переменной частотой.

Преобразователи частоты нередко называются инверторами. Их основной принцип действия заключается в выпрямлении переменного напряжения промышленной сети. Для этого применяются выпрямительные диоды, объединенные в общий блок. Фильтрация тока осуществляется конденсаторами с высокой емкостью, которые снижают до минимума пульсации поступающего напряжения. В этом и заключается ответ на вопрос для чего нужен частотный преобразователь.

В некоторых случаях в схему может быть включена так называемая цепь слива энергии, состоящая из транзистора и резистора с большой мощностью рассеивания. Данная схема применяется в режиме торможения, чтобы погасить напряжение, генерируемое электродвигателем. Таким образом, предотвращается перезарядка конденсаторов и преждевременный выход их из строя. В результате использования частотников, асинхронные двигатели успешно заменяют электроприводы постоянного тока, имеющие серьезные недостатки. Несмотря на простоту регулировки, они считаются ненадежными и дорогими в эксплуатации. В процессе работы постоянно искрят щетки, а электроэрозия приводит к износу коллектора. Двигатели постоянного тока совершенно не подходят для взрывоопасной и запыленной среды.

Управление через дискретные входы

У преобразователя PR6000 имеется 8 дискретных (цифровых) входов: FWD (вперед/стоп), REW (назад/стоп) и 6 входов DI1…DI6.

Входы FWD и REW могут работать в двух- и трехпроводном режиме, при этом третий провод программируется на одном из входов DI1…DI6. Выбор режима управления скоростью устанавливается в параметре Р077.

Дискретные входы DI1…DI6 являются многофункциональными, они программируются на разные функции, которые запускаются при активации соответствующего входа.

Набор возможных функций: выбор многоскоростного режима, выбор разгона/замедления, включение вращения в режиме JOG вперед/назад, управление остановом, увеличение/уменьшение частоты, вход сигнализации неисправности (аварии), пауза при пуске, трехпроводное управление пуском/стопом, торможение постоянным током, сброс ошибки/сообщения, работа по качающейся частоте, включение/сброс/вход счетчика. Всего можно выбрать до 20 различных параметров, которые устанавливаются в параметрах Р071…Р076 для каждого входа. Активация дискретных входов происходит путем замыкания нужного входа на клемму СОМ. Причем, это может производиться разными способами — выходом контроллера, контактами реле, датчика или ручной кнопки. Дискретные и аналоговые входы показаны ниже.

Принцип действия частотного преобразователя

Эффективное и качественное управление асинхронными электродвигателями стало возможно за счет использования совместно с ними частотных преобразователей. Общая конструкция представляет собой частотно-регулируемый привод, который позволил существенно улучшить технические характеристики машин и механизмов.

В качестве управляющего элемента данной системы выступает преобразователь частоты, основной функцией которого является изменение частоты питающего напряжения. Его конструкция выполнена в виде статического электронного узла, а формирование переменного напряжения с заданной изменяемой частотой осуществляется на выходных клеммах. Таким образом, за счет изменения амплитуды напряжения и частоты регулируется скорость вращения электродвигателя.

Управление асинхронными двигателями осуществляется двумя способами:

• Скалярное управление действует в соответствии с линейным законом, согласно которому амплитуда и частота находятся в пропорциональной зависимости между собой. Изменяющаяся частота приводит к изменениям амплитуды поступающего напряжения, оказывая влияние на уровень крутящего момента, коэффициент полезного действия и коэффициент мощности агрегата. Следует учитывать зависимость выходной частоты и питающего напряжения от момента нагрузки на валу двигателя. Для того чтобы момент нагрузки был всегда равномерным, отношение амплитуды напряжения к выходной частоте должно быть постоянным. Данное равновесие как раз и поддерживается частотным преобразователем.
• Векторное управление удерживает момент нагрузки в постоянном виде во всем диапазоне частотных регулировок. Повышается точность управления, электропривод более гибко реагирует на изменяющуюся выходную нагрузку. В результате, момент вращения двигателя находится под непосредственным управлением преобразователя. Нужно учитывать, что момент вращения образуется в зависимости от тока статора, а точнее – от создаваемого им магнитного поля. Под векторным управлением фаза статорного тока изменяется. Эта фаза и есть вектор тока осуществляющий непосредственное управление моментом вращения.

Выбор по мощности

Главный критерий выбора частотного преобразователя для электродвигателя — мощность. Частотник не должен быть менее мощным чем управляемый им двигатель. Мощнее быть может, слабее — нет. Но все не так просто, так как конкретное соотношение мощностей зависит от типа оборудования, к которому будет подключаться преобразователь. Частотный преобразователь для электродвигателя с двумя парами полюсов, должен иметь мощность:

• равную двигателю, если движок работает постоянно (транспортеры);
• не ниже 150% от мощности, если движок работает с перегрузкой;
• не менее 120% от мощности движка для центробежных насосов и вентиляторов;
• для управления моторами подъемной техники, может понадобиться двукратное превышение мощности.

При выборе стоит обратить внимание на описание ПЧ, так как производители часто нормируют нагрузки на постоянный и переменный момент. В некоторых есть отдельные линейки под работу с постоянным и переменным моментом. Например, частотные преобразователи Delta (Дельта).

Мощность и потребляемый ток — два основных критерия выбора

Кроме этого, необходимо отслеживать такие параметры:

• Номинальный длительный ток преобразователя частоты должен быть не меньше рабочего потребления тока управляемого оборудования.
• Если подключаться будет несколько двигателей, ток ПЧ должен быть не менее чем на 25% больше суммарно потребляемого подключенными устройствами.

Если надо обеспечить быстрый разгон устройств, лучше выбрать более мощный преобразователь — он быстрее справляется с задачей.

Настройка частотного преобразователя для электродвигателя

Для того чтобы преобразователь частоты для асинхронного двигателя в полном объеме выполнял свои функции, его необходимо правильно подключить и настроить. В самом начале подключения в сети перед прибором размещается автоматический выключатель. Его номинал должен совпадать с величиной тока, потребляемого двигателем. Если частотник предполагается эксплуатировать в трехфазной сети, то автомат также должен быть трехфазным, с общим рычагом. В этом случае при коротком замыкании на одной из фаз можно оперативно отключить и другие фазы.

Ток срабатывания должен обладать характеристиками, полностью соответствующими току отдельной фазы электродвигателя. Если частотный преобразователь планируется использовать в однофазной сети, в этом случае рекомендуется воспользоваться одинарным автоматом, номинал которого должен в три раза превышать ток одной фазы. Независимо от количества фаз, при установке частотника, автоматы не должны включаться в разрыв заземляющего или нулевого провода. Рекомендуется использовать только прямое подключение.

При правильной настройке и подключении частотного преобразователя, его фазные провода должны соединяться с соответствующими контактами электродвигателя. Предварительно обмотки в двигателе соединяются по схеме «звезда» или «треугольник», в зависимости от напряжения, выдаваемого преобразователем. Если оно совпадает с меньшим значением, указанным на корпусе двигателя, то применяется соединение треугольником. При более высоком значении используется схема «звезда».

Далее выполняется подключение частотного преобразователя к контроллеру и пульту управления, который входит в комплект поставки. Все соединения осуществляются в соответствии со схемой, приведенной в руководстве по эксплуатации. Рукоятка должна находиться в нейтральном положении, после чего включается автомат. Нормальное включение подтверждается световым индикатором, загорающимся на пульте. Для того чтобы преобразователь заработал, нажимается кнопка RUN, запрограммированная по умолчанию.

Управление через последовательный интерфейс

При работе через интерфейс RS-485 преобразователь частоты управляется контроллером либо персональным компьютером через специальный адаптер-преобразователь RS-485/RS-232.

Через этот интерфейс преобразователь может не только принимать команды на изменения параметров и состояния, но и выдавать информацию о своем текущем состоянии на другие устройства. Также по интерфейсу RS-485 может поддерживаться связь с другими преобразователями.

Далее поговорим о способах оперативного управления режимами ПЧ.

Старт/Стоп двигателя

Запуск и останов двигателя может производиться следующими способами.

1. С панели управления преобразователя частоты. Для этого используются кнопки RUN, STOP/RESET. Если нужен кратковременный запуск, используется кнопка JOG.
2. Подачей сигнала на дискретные входы FWD, REW при двухпроводном управлении. Для трехпроводного управления нужно задействовать один из дискретных входов DI1…DI6 и запрограммировать его соответствующим образом. Режим выбирается параметром Р077. Любой из этих входов можно также использовать для импульсного запуска (команда JOG). При двухпроводном управлении для работы двигателя необходим постоянный сигнал на соответствующих входах. При трехпроводном достаточно кратковременного сигнала.
3. Через последовательный интерфейс командами с контроллера. Выбор источника команды Старт/Стоп в ПЧ Prostar PR6000 производится в параметре Р006.

Двухпроводное управление пуском/остановом

Трехпроводное управление пуском/остановом

Обзоры моделей

Выделим следующие модели рассматриваемого оборудования:

Omron MX2

Стоимость этой модели составляет 15 000 рублей. Значение мощности 0,75 кВт, выходного тока 2,1 А. Вес подобного блока составляет 1,5 кг. Блок компактный и прост в использовании. Данный вариант исполнения имеет встроенный блок управления.

Vacon NXL

Стоимость около 24 000 рублей. Значение мощности 1,1 кВт, выходного тока 3,3. Вес блока составляет 5 кг. Довольно дорогая модель, несмотря на небольшое повышение выходных показателей.

Аварийный останов ПЧ

Кроме штатного останова функцией Стоп с заданным замедлением используются два способа экстренного останова двигателя и отключения ПЧ.

1. Аварийный останов прерыванием питания. Для этого производители рекомендуют перед силовым питанием ПЧ устанавливать трехфазный линейный контактор, питание катушки которого зависит от состояния аварийной цепи всего оборудования. При нажатии на кнопку «Аварийный останов» или другом экстренном случае питание контактора отключается, и напряжение с ПЧ снимается. Таким образом двигатель гарантированно остановится.
2. Используется функция дискретного входа DI1…DI6 «Сигнализация неисправности внешнего устройства». Если запрограммировать нужный вход на эту функцию, в случае подачи на него аварийного сигнала преобразователь остановится.

Опции для приводов переменного тока

В Интехникс можно купить со склада все необходимые опции и акссессуары, используемые совместно с преобразователями частоты: сетевые и моторные дроссели, синус-фильтры и ЭМС-фильтры, тормозные резисторы и модули, коммуникационные модули и модули расширения входов/выходов, дистанционные пульты управления и потенциометры для внешнего задания скорости, и т.д.

Любой (из предлагаемых) аксессуар и преобразователь купить можно, оформив онлайн заявку на сайте, сделав заказ по телефону или непосредственно в офисе.