На что следует обратить внимание при выборе частотного преобразователя для электродвигателя

Содержание:

1. Самостоятельный подбор ЧП
2. Как выбрать частотный преобразователь с помощью специалистов «Веспер»
3. Вебинары

Внедрение частотных преобразователей везде, где используются электродвигатели, — верное решение на пути увеличения доходности предприятия. Благодаря гибкой настройке параметров управления и широкому диапазону регулировок современные частотные преобразователи позволяют ощутимо поднять производительность технологического оборудования различного назначения и снизить издержки даже для устаревшего оборудования.

В этой статье мы расскажем, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя самостоятельно или при помощи специалистов.

Самостоятельный подбор ЧП

У вас есть три пути: выбрать общепромышленную модель, выбрать модель для конкретного применения или по характеристикам.

Выбор общепромышленной модели

Это наиболее быстрый и простой вариант. Например, универсальный общепромышленный векторный ЧП большой мощности «Веспер» из линейки EI -9011 в защищенном корпусе класса IP54 подходит для большинства задач и может использоваться для управления приводами практически всех промышленных механизмов в сложных условиях эксплуатации. Минус такого решения — высокая цена универсального ЧП.

Выбор по стандартному ряду мощностей электродвигателей

Это тоже быстрый и удобный вариант. Как правило, номинальная мощность большинства преобразователей соответствует стандартной серии.

Стандартные серии электродвигателей имеют следующие уровни (номинальной) мощности:

кВт	0,06	0,09	0,12	0,18	0,25	0,37	0,55	0,75	1,10	1,50	2,20	3,00
кВт	4,00	5,50	7,50	11,0	15,0	18,5	22,0	30,0	37,0	45,0	55,0	75,0

Преобразователь частоты подбирается такой же мощности, что и двигатель, или чуть большей.

Например, если мощность привода 1,5 кВт, то преобразователь может быть 1,5-2 кВт.

Недостаток этого решения — можно переплатить за избыточную мощность частотника, если электродвигатель не нагружается полностью. Или наоборот: если привод часто работает с пиковыми нагрузками, то приобретенный по стандартной серии ЧП может не справляться с обеспечением работоспособности.

Выбор по характеристикам

1. Электропитание и диапазон выходной частоты.

Количество питающих фаз и номинальное напряжение (В) — первое, на что нужно обращать внимание при выборе. Если это не учесть и неправильно подключить оборудование, возникнут аварийные ситуации и, как следствие, техника выйдет из строя. Выпускаются одно- и трехфазные модели с напряжением на 220 В и 380 В соответственно. Однофазная модель ЧП имеет трёх фазный выход для подключения трёхфазного электродвигателя. Есть также высоковольтные мегаваттные установки для особо мощных агрегатов.

Напряжение местных электросетей, а вернее его качество, также необходимо учитывать при выборе ЧП. Несмотря на то, что Российский стандарт предусматривает для однофазной сети 220 В, а для трехфазной 380 В, на деле бывают существенные провалы и скачки. Если произойдет падение входного напряжения, электропривод аварийно остановится, но если будет скачок вверх, он может сгореть. Поэтому чем шире диапазон допустимых значений напряжения прибора, тем лучше (смотреть их нужно в техническом описании). Модели с широким диапазоном стоят дороже.

Частота (Гц) — следующая по важности характеристика, так как непосредственное управление скоростью вращения вала осуществляется с помощью изменения частоты выходного напряжения. Нужно обратить внимание на диапазон значений выходной частоты ПЧ (например, от 0 до 400 Гц). Чем шире диапазон, тем больше возможностей. У преобразователей частоты, на основе инвертора напряжения, выходная частота не зависит от значения частоты напряжения питания.

Все ПЧ ООО «Компании Веспер» выполнены по схеме инвертора напряжения с промежуточным звеном постоянного тока.

2. Мощность и номинальный ток.

Выбор частотного преобразователя по мощности и номинальному току применяемого электродвигателя можно осуществить следующими способами:

• по значению номинального тока электродвигателя по формуле: Iпч = (1.05…1.1) х Iдв ;
• на основе полной мощности (кВА), рассчитывается по формуле: Рпч = Uдв х Iдв х √3 / 1000.

Важно, чтобы выходной ток/мощность частотника был равен или превышал номинальный ток/мощность двигателя. Поэтому для правильного выбора необходимо знать номинальные характеристики электродвигателя.

Получить нужные сведения можно из технической документации, по надписям на корпусе (шильдикам) либо провести замеры.

Если двигатель периодически работает с пиковой нагрузкой (значительный пусковой момент на валу, быстрый разгон, резкое торможение), это нужно учитывать. Следует выбирать модель, которая в состоянии обеспечить перегрузочную способность.

3. Методы управления.

Есть два основных метода управления:

• векторный;
• скалярный.

Приборы со скалярным управлением стоят дешевле и проще в настройке, но они имеют малый диапазон (1:10) и низкую точность регулировки (погрешность скорости может быть 5-10 %). Такие частотно регулируемые электроприводы целесообразно использовать, когда параметры нагрузки заранее известны и не «плавают» при постоянной частоте. Это могут быть различные механизмы с фиксированным режимом работы, отвечающие за поддержание определенного состояния техпроцесса. К примеру: насосы, вентиляторы, компрессоры.

Векторные приборы более технологичны, имеют широкий диапазон режимов и регулировок (>1:200) с практически нулевой погрешностью, могут поддерживать заданный момент при меняющейся скорости и на сверхмалых оборотах, а также постоянную скорость при резко меняющейся нагрузке. Но они стоят дороже и требуют тонкой индивидуальной настройки специалистом. Такие векторные ЧП подходят для конвейеров, лифтов, транспортеров, кранов, прессов, токарных станков.

Метод управления электродвигателем			Диапазон регулирования скорости	Погрешность скорости, %	Время нарастания момента, мс	Пусковой момент	Цена	Стандартные применения
Скалярный			1:10	5-10	Не доступно	Низкий	Очень низкая	Низкопроизводительные: насосы, вентиляторы, компрессоры, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование)
Векторный	Линейный	Полеориентированное управление	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая	Высокопроизводительные: краны, лифты, транспорт и т. д.
		Прямое управление моментом с ПВМ	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая
	Нелинейный	Прямое управление моментом с таблицей включения	>1:200	0	<1	Высокий	Высокая
		Прямое самоуправление	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая	Высокопроизводительные: электрическая тяга, быстрое ослабление поля

4. Дополнительные опции частотного преобразователя для электродвигателя.

Чтобы понять, какие дополнительные возможности могут понадобиться, необходимо ориентироваться на круг задач (для чего предполагается использовать ЧП), эксплуатационные нагрузки (сколько приводов будет контролировать и в каком режиме), условия, в которых прибор будет работать (нужна ли спецзащита корпуса и др.).

Пример:

• Для управления приводами с лёгкой нагрузкой и стабильными оборотами (вентиляторы и насосы) выбирают недорогую простую модель с ограниченным набором регулировок и минимальными опциями.
• Для управления приводами с переменными нагрузками, быстрыми стартами и остановками (лифтовые или конвейерные двигатели) нужен ЧП с модулем отвода излишков энергии, возникающих при торможении.
• Для высокоточных задач (в станках различного назначения) может понадобиться прибор с тонкой настройкой в широком диапазоне режимов и сохранением заданного крутящего момента на сверхмалых оборотах.

Дополнительных опций много, как и задач, которые решают частотники. Поэтому при выборе модели частотного преобразователя для электродвигателя полезно написать свой список с теми опциями, которые необходимы.

Мы составили перечень наиболее востребованных опций:

• Дистанционное управление.
• Централизованное управление в составе кластера.
• Контроль работы только одного привода.
• Контроль сразу нескольких двигателей.
• С прямой связью.
• Защищенный корпус (степень по классу IP).
• Модульность.
• Встроенный дисплей и различные индикаторы.
• Программирование с помощью встроенного пульта управления или компьютера.
• Поддержка обратной связи.
• Наличие дискретных, аналоговых, цифровых выходов.
• Метод модуляции и диапазон значений частоты ШИМ).
• Тормозной модуль и способ отвода излишков энергии при торможении (рекуперация, перевод в тепло).
• Автонастройка.
• Возможность пуска (с поиском скорости) свободно вращающегося двигателя.

Если в комплектации не будет всех нужных опций из списка, можно заказать дооснащение. Компания «Веспер» предоставляет такую возможность.

Также полезно знать, что ведущие производители выпускают специальные серии преобразователей, настроенные и оптимизированные для решения конкретных задач. В них уже учтены все нюансы и включены необходимые опции.

Пример:

Серия частотных преобразователей «Веспер» EI-P7012 ориентирована на работу с насосами. Серия E3-8100В идеально подходит для вентиляторов.

5. Гарантийные условия и сервисное сопровождение.

Технические характеристики при выборе преобразователя частоты важны, но нужно еще учитывать качество сборки и возможность сервисного сопровождения. Обращайте внимание на:

• гарантийные условия;
• продуманность компоновки и конструкционных решений;
• использование надёжных комплектующих;
• контроль качества и отсутствие брака в готовых изделиях;
• репутацию производителя и множество успешно выполненных проектов;
• профессиональное гарантийное и послегарантийное сервисное обслуживание;
• доступность специалистов для консультаций;
• скорость поставки необходимых комплектующих;
• наличие сети сервисных центров.

Обеспечить все это на должном уровне могут компании с мощным интеллектуальным и экономическим потенциалом, отлаженным высокотехнологичным производством и многоступенчатым контролем качества.

Среди российских производителей компания «Веспер» соответствует этим критериям в полной мере. Высокое качество продукции подтверждают сертификаты. Оборудование «Веспер» успешно работает на сотнях объектах электроэнергетики, металлургии, машиностроения, нефтегазового комплекса и других отраслей промышленности.

Как выбрать частотный преобразователь с помощью специалистов «Веспер»

Крупные производители выпускают огромный ассортимент ЧП. Если при покупке вам нужно учесть множество критериев, то хорошим вариантом будет обратиться за консультацией к специалистам. Компания «Веспер» имеет большой опыт в проведении работ по подбору преобразователей частоты для различных промышленных и бытовых машин и механизмов.

Если вам нужен преобразователь частоты с дополнительными опциями для решения конкретных задач, то это еще один повод обратиться в крупную компанию. В «Веспере», например, эту задачу решает инженерно-технический отдел, который порекомендует и подберёт дополнительную комплектацию оборудования по персональным пожеланиям заказчика:

• установит ПЧ в корпус с требуемой степенью защиты IP и системой приточно – вытяжной вентиляции;
• дооснастит датчиками, счетчиками, таймерами, фильтрами, дросселями, внутренними источниками питания, устройствами динамического торможения;

Специалисты компании готовы проконсультировать по использованию продукции в разных технологических процессах. Звоните по телефонам 8-800-555-36-49 и (495) 258-00-49 или напишите нам на почту [email protected].

Вебинары

Теория и расчет преобразователей, устройство плавного пуска расчет

Данный раздел посвящен теоретическим основам частотного регулирования и принципам работы устройства плавного пуска.

Принцип работы преобразователя частоты

Частотный преобразователь — устройство, позволяющее осуществлять регулирование скорости вращения электродвигателей посредством изменения частоты электрического тока.

Для понимания процесса частотного регулирования для начала необходимо вспомнить из курса электротехники принцип работы асинхронного электродвигателя.

Вращение вала электродвигателя происходит за счет магнитного поля создаваемого обмотками статора. Синхронная частота вращения магнитного поля зависит от частоты напряжения питающей сети f и выражается следующей зависимостью:

где p – число пар полюсов магнитного поля.

Под действием нагрузки частота вращения ротора электродвигателя несколько отличается от частоты вращения магнитного моля статора вследствие скольжения s:

Следовательно частота вращения ротора электродвигателя представляет собой зависимость от частоты напряжения питающей сети:

Таким образом требуемую частоту вращения вала электродвигателя np можно получить путем изменения частоты напряжения сети f. Скольжение при изменении частоты вращения не увеличивается, а соответственно потери мощности в процессе регулирования незначительны.

Для эффективной работы электропривода и обеспечения максимальных значений основных характеристик электродвигателя требуется вместе с частотой изменять и питающее напряжение.

Функция изменения напряжения в свою очередь зависит от характера момента нагрузки. При постоянном моменте нагрузки Mc = const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте:

Для случаев вентиляторного режима:

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

Таким образом, плавное регулирование частоты обеспечивается одновременным регулированием частоты и напряжения на статоре асинхронного двигателя.

Рис 1. Схема частотного преобразователя

На рис. 1. представлена типовая блок-схема низковольтного преобразователя частоты. В нижней части рисунка для каждого блока наглядно изображены графики входных и выходных напряжений и токов.

Сначала напряжение сети (U_BX) поступает на вход выпрямителя (1). Далее для сглаживание выпрямленного напряжения (U_ВЫПР) применяется конденсаторный фильтр (2). Затем уже постоянное напряжение (U_d) подается на вход инвертора (3), где происходит преобразование тока из постоянного обратно в переменный, формируя тем самым выходной сигнал с необходимыми значениями напряжения и частоты. Для получение сигнала синусоидальной формы применяются сглаживающий фильтр (4)

Для более наглядного понимания принципа работы инвертора рассмотрим принципиальную схему частотного преобразователя на рис. 2

Рис. 2 – принципиальная схема низковольтного преобразователя частоты

В основном в инверторах применяется метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Принцип данного метода заключается в попеременном включении и выключении ключей генератора, формируя импульсы различной длительности (рис. 3). Синусоидальный сигнал получается за счет индуктивности двигателя или применения дополнительного сглаживающего фильтра.

Рис. 3. Выходной сигнал преобразователя частоты

Таким образом, управляя процессом включения-выключения инверторных ключей, мы можем формировать выходной сигнал нужной частоты, а следовательно управлять технологическими параметрами механизма путем изменения частоты вращения привода.

Теория и принцип работы устройства плавного пуска

В связи с особенностями переходных процессов происходящих во время пуска электродвигателя токи обмоток достигают 6-8 кратной величины номинального тока электродвигателя, а вращающий момент на его валу достигает 150-200% от номинального значения. Как следствие это увеличивает риск поломки механической части двигателя, а также приводит к падению напряжения питающей сети.

Для решение данных проблем на практике применяется устройства плавного пуска электродвигателей, обеспечивающие постепенное увеличение токовой нагрузки.

Помимо снижения токовых нагрузок мягкие пускатели позволяют: .

• Снизить нагрев обмоток двигателя;
• Снизить просадки напряжения во время пуска;
• Обеспечить торможение и последующий запуск двигателя в установленный момент времени;
• Снизить гидроудары в напорных трубопроводах при работе в составе привода насоса;
• Снизить электромагнитные помехи;
• Обеспечить комплексную защиту электродвигателя при пропадании фазы, перенапряжении, заклинивании и пр;
• Повысить надежность и долговечность системы в целом.

Принцип работы УПП

Типовая схема устройства плавного пуска представлена на рис. 1

Рис. 1. Типовая схема устройства плавного пуска

Изменением угла открытия тиристоров осуществляется регулирования выходного напряжения УПП. Чем больше угол открытия тиристора — тем больше величина выходного напряжения, питающего электродвигатель.

Рис. 2. Формирование выходного напряжения УПП

Принимая во внимание то что величина крутящего момента асинхронного электродвигателя пропорциональна квадрату напряжения, то снижение напряжения снижает величину вращающего момента вала двигателя. При помощи такого метода пусковые токи электродвигателя снижаются до величины 2…4 I_НОМ, при этом время разгона несколько увеличивается. Наглядное изменение механической характеристики асинхронного электродвигателя при понижении напряжении показано на рис. 3

Рис 3. Механические характеристика двигателя

Снижение токовой нагрузки в процессе мягкого пуска электродвигателя наглядно показаны на рис. 4.

Рис. 4. Диаграмма плавного пуска асинхронного электродвигателя показана

На рис. 1. продемонстрирована типовая схема устройства плавного пуска однако стоит отметить, что реальная схема мягкого пускателя будет завесить в первую очередь от условий его эксплуатации. Например, для бытового бытовой инструмента и электродвигателя привода промышленной дробилки требуются различные устройства плавного пуска. Важнейшими параметрами, определяющими режимы работы устройств плавного пуска, являются время пуска и максимальное превышение по току.

В зависимости от этих параметров выделяют следующие режимы работы устройств плавного пуска:

• Нормальный: пуск 10-20 секунд, ток при пуске не более 3,5 I_ном.
• Тяжелый: пуск порядка 30 секунд, тока при пуске не превышает 4,5 I_ном
• Сверхтяжелый: время разгона не ограничено, системы с большое инерцией, пусковой ток в диапазоне 5,5…8 I_ном

Устройства плавного пуска можно разделить на следующие основные группы:

1. Регуляторы пускового момента
Данный тип устройств осуществляет контроль только одной фазы трехфазного двигателя. Контроль одной фазой дает возможность снижать пускового момент электродвигателя двигателя, но при этом снижение пускового тока происходит незначительное. Устройства данного типа не могут применяться для уменьшения токовых нагрузок в период пуска, а также для пуска высокоинерционных нагрузок. Однако они нашли применение в системах с однофазными асинхронными электродвигателями.

2. Регуляторы напряжения без обратной связи
Данный тип устройств работает по следующему принципу: пользователь задает величину начального напряжения и время его нарастания до номинальной величины и наоборот. Регуляторы напряжения без обратной связи могут осуществлять контроль как двух так и трех фаз электродвигателя. Такие регуляторы обеспечивают снижение пускового тока снижением напряжения в процессе пуска.

3. Регуляторы напряжения с обратной связью
Данный тип УПП представляет собой более совершенную модель описанного выше устройств. Наличие обратной связи по позволяет управлять процессом увеличения напряжения добиваясь оптимального режима пуска электродвигателя. Данные о токовой нагрузке позволяет также организовать комплексную защиту электродвигателя от перегрузки, перекоса фаз и т. п.

4. Регуляторы тока с обратной связью
Регуляторы тока с обратной связью представляют собой наиболее совершенные устройства плавного пуска. Принцип работы основан на прямом регулировании тока а не напряжения. Это позволяет добиться наиболее точное управление пуском электродвигателя, а также облегчает настройку и программирование УПП. 

Частотные преобразователи тока | INVT

Содержание:

• Классификация преобразователей частоты для асинхронного двигателя
• Как работает преобразователь частоты для асинхронного двигателя?
• Где применяются приборы?
• Схема подключения частотников

Мощные асинхронные двигатели активно используются во многих промышленных отраслях. Для обеспечения плавного запуска таких механизмов применяются частотные преобразователи тока. Эти приборы осуществляют контроль показателей пусковых токов и преобразуют входные сетевые параметры в выходные.

Классификация преобразователей частоты для асинхронного двигателя

Различают несколько разновидностей таких устройств.

1. По типу напряжения частотники подразделяются на:
   • однофазные;
   • трехфазные;
   • высоковольтные.
2. В зависимости от области использования устройства делятся на:
   • Механизмы, предназначенные для эксплуатации на промышленных предприятиях. Мощность частотников этого вида достигает 315 кВт.
   • Устройства с векторным управлением. Их мощность может составлять до 500 кВт.
   • Частотные преобразователи тока, предназначенные для управления приборами, которые имеют насосно-вентиляторный тип нагрузки.
   • Устройства, используемые на подъемных кранах и прочих механизмах такого типа.
   • Преобразователи частоты, эксплуатируемые в условиях взрывоопасности.
   • Устройства, которые устанавливаются непосредственно на двигатель.

Как работает преобразователь частоты для асинхронного двигателя?

В основе устройства — инвертор с двойным преобразованием. Он функционирует следующим образом:

• Вначале осуществляется прохождение входного переменного тока с 380 или 220 Вольт через диодный мост, после чего происходит его выпрямление.
• Затем производится его подача на группу конденсаторов. Там он сглаживается и фильтруется.
• После этого ток переходит на управляющие микросхемы и мостовые ключи. Там формируется трехфазная широтно-импульсная последовательность с определенными параметрами.
• На заключительном этапе под воздействием индуктивности обмоток осуществляется преобразование созданных импульсов прямоугольной формы в синусоидальное напряжение.

Схематично принцип работы устройства представлен на картинке:

Где применяются приборы?

Область использования частотных преобразователей весьма обширна. Они применяются в промышленных приборах, для корректной работы которых требуется менять скорость вращения однофазного и трехфазного двигателя, предпринимать меры по борьбе с амплитудными токами и т. д. Среди таких механизмов можно выделить насосы (снижается энергопотребление до 60%, уменьшаются теплопотери до 10%, минимизируется количество аварийных ситуаций на трубопроводах), вентиляторы (уменьшаются энерготраты), транспортеры (обеспечивается плавный запуск устройств, что увеличивать их эксплуатационный ресурс) и т. д. Использование частотников оправдано в работе лифтового оборудования и подъемной техники. В данном случае преобразователи позволяют снизить пусковые и остановочные перегрузки.

Схема подключения частотников

Настройка прибора в данном случае означает подведение кабелей к видимым контактам электродвигателя. Соединение определяется характером напряжения, которое вырабатывается преобразователем частоты. Если сеть трехфазная, осуществляется параллельное подсоединение или схема «звезда». В однофазных сетях используется схема «треугольник».

Пульт управления устройством размещается в наиболее удобном пользователю месте. Перед выполнением подключения рычаг необходимо перевести в положение «выключено». Затем загорается лампочка-индикатор. Для запуска устройства необходимо нажать на пусковую кнопку. Чтобы обороты набирались плавно, нужно аккуратно повернуть рукоятку пульта.

Пример подключения устройства вы можете увидеть на этом видео:

В нашей компании вы можете купить преобразователь частоты для асинхронного двигателя по стоимости, не включающей наценок посредников. Мы открыты для сотрудничества с оптовыми покупателями и предоставляем крупным заказчикам индивидуальные скидки и бесплатную доставку.

Чтобы уточнить цену частотного преобразователя тока малой мощности для однофазного двигателя, обращайтесь по телефонам: +7 (495) 799-8200 (многоканальный для Москвы и МО), +7 (800) 600-4909 (бесплатный для всех регионов РФ).

Частотный преобразователь Mitsubishi | Преобразователь частоты Mitsubishi

Преобразователи частоты Mitsubishi Electric представлены несколькими сериями устройств, подходящих для работы с различными видами электродвигателей. Выбрать и купить частотный преобразователь Mitsubishi вы можете в интернет-магазине … Модификации частотных преобразователей Mitsubishi Electric Преобразователи от Mitsubishi Electric имеют несколько отличных вариантов исполнения, рассчитанных на работу с разными видами электрических двигателей по мощности: Область применения преобразователей от Mitsubishi Electric Многообразие серий позволяет применять частотные преобразователи Mitsubishi практически во всех современных отраслях промышленности: текстильная промышленность, строительная отрасль, машиностроение, металлургическая промышленность, горнодобывающая промышленность, нефтегазовая отрасль, целлюлозно-бумажная промышленность, пищевое производство, сельское хозяйство и т.д. В качестве примеров конкретных видов оборудования, работающих с преобразователями Mitsubishi Electric, можно привести такие варианты: приводы автоматических дверей и ворот, насосное оборудование, компрессоры, грузоподъемное оборудование, включая лифты, краны, конвейерная техника, транспортеры, системы подачи материала, оборудование для смешивания, станки, печатные машины, металлообрабатывающее оборудование, упаковочные машины, вентиляторы, нагнетатели, вытяжки, кондиционеры и многие другие. Назначение преобразователей Mitsubishi Преобразователи частоты от Mitsubishi Electric могут решать различные задачи: управление вращением электродвигателя, контроль и регулирование параметров производственных процессов с помощью ПИД-регулятора, работа в качестве промышленного логического контроллера, автоматизация работы оборудования, защита двигателя, обмен информацией о ходе работы с подключенным оборудованием, снижение потребления энергии рабочим оборудованием, аварийная остановка оборудования и многие другие. Преимущества выбора преобразователей частоты Mitsubishi Electric Различные серии преобразователей частоты от Mitsubishi могут иметь различные преимущества в работе: совместимость с различными видами электродвигателей, встроенные функции дополнительного оборудования: ПЛК, ПИД-регулятора, тормозных систем, фильтра электромагнитных помех, часов реального времени и других, возможность задание многошаговых программ управления, автоматическая настройка параметров работы двигателя с возможностью автоматического изменения частоты при изменении уровня нагрузки, автоматический подхват двигателя и перезапуск работы после падения напряжения, улучшенные режимы энергосбережения с возможностью учета сэкономленной электроэнергии и вывода результатов подсчета на экран преобразователя, простота монтажа и ввода приборов в эксплуатацию, различные варианты конструкции преобразователя, в том числе возможность выбора моделей с подходящим вариантом панели управления, наличие моделей, рассчитанных на работу в запыленной среде, защищенных от попадания влаги, возможность управления несколькими видами оборудования, наличие дополнительных портов для подключения внешнего оборудования, в том числе интерфейсов RS485, USB и других вариантов, в том числе с поддержкой большинства современных стандартов обмена данными, встроенные функции самодиагностики преобразователя с определением срока службы, возникновения проблем в работе, улучшенные защитные системы с возможностью аварийной остановки и многие другие. Возможные ограничения работы с преобразователями от Mitsubishi Каждая конкретная серия преобразователей Mitsubishi рассчитана на работу с определенными двигателями в условиях рассчитанной нагрузки. При выборе модели частотного преобразователя Mitsubishi Electric необходимо исходить из требований электродвигателя рабочего оборудования и характеристик выбранной модели. Модели, рассчитанные на работу с двигателями малой мощности, не подойдут для работы с высокомощным оборудованием. Большая часть серий рассчитана на работу в условиях, защищенных от вредных воздействий внешней среды, возможного попадания пыли и влаги в рабочую зону. Для работы в описанных условиях необходимо выбирать серии моделей с высоким классом защиты IP54/IP55, например, FR-A846, FR-F746. Принцип работы преобразователя частоты Mitsubishi Electric Принцип работы преобразователей от Mitsubishi Electric соответствует стандарту работы устройств, регулирующих частоту вращения электродвигателей. Преобразователь должен быть подключен к сети питания на входе и к рабочему двигателю на выходе. Входное напряжение от сети, проходя через выпрямитель и инвертор преобразователя, модифицируется в соответствие с необходимыми параметрами для работы двигателя. Скорость вращения электродвигателя напрямую зависит от величины напряжения, подаваемого преобразователем частоты Mitsubishi.

ПРИНИМАЕМ ПОЗДРАВЛЕНИЯ И ДАРИМ ПОДАРКИ! Новости 26 08.21 Блок питания постоянного тока для датчиков 23 08.21 Измерение давления жидких сред 19 08.21 Контроль скорости вращения механизмов 16 08.21 Дистанционное управление приводным оборудованием 12 08.21 Датчики сверхвысокого давления для жидких сред

Частотные преобразователи двигателей, частотный преобразователь для асинхронных электродвигателей, цены ниже

В ООО «Промпривод» постоянно имеются на складе частотные преобразователи Lenze, Delta Electronics и Innovert. Кроме того, существует возможность поставки под заказ частотных преобразователей других производителей.

Общие сведения.

При работе с электрооборудованием нередко возникает необходимость управления частотой вращения асинхронного электродвигателя. Для этого могут использоваться гидравлические муфты, дополнительные резисторы в цепи роторных и статорных обмоток, механические вариаторы, электромеханические преобразователи частоты и, наконец, статические преобразователи. Первые четыре способа регулирования недостаточно экономичны, трудоёмки при их реализации и малоэффективны.
Поэтому давайте более подробно рассмотрим последний тип преобразователя — частотный преобразователь двигателя.

Обеспечивается плавное регулирование скорости вращения в широком диапазоне при сохранении достаточно жёстких механических характеристик.

Регулирование скорости, кроме того, не вызывает увеличения коэффициента скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании малы.

Но для того, чтобы обеспечить высокие показатели экономичности асинхронного двигателя — коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, способность к перегрузкам — одновременно с частотой должно меняться и подводимое напряжение.

Вывод: для плавного (бесступенчатого) регулирования частоты вращения вала, требуется частотный преобразователь для электродвигателя, который должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статорной обмотке последнего.
Теоретическое обоснование метода частотного регулирования было проведено достаточно давно, но реализацию его тормозила высокая стоимость компонентов, необходимых для создания модуля частотного управления. И лишь появление силовых схем на IGBT-транзисторах, а также разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволили создать современные преобразователи частоты приемлемой стоимости.

Принцип работы.

Большинство промышленных преобразователей частоты работают по схеме двойного преобразования. Они состоят из трех основных узлов: неуправляемого выпрямителя, силового импульсного инвертора и управляющего модуля.
Неуправляемый выпрямитель преобразует напряжение сети в напряжение постоянного тока.
Силовой трехфазный импульсный инвертор собран на шести транзисторных ключах. Через эти ключи каждая из обмоток статора электродвигателя подключается к выводам выпрямителя по специальной программе, задаваемой управляющим модулем. Эта программа и обеспечивает получение в обмотках статора стандартных 3-х фазных сигналов (аналогов сигналов 3-х фазной сети). Таким образом, инвертор осуществляет обратное преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение. Но при этом преобразовании уже появляется возможность регулирования параметров 3-х фазного сигнала. В качестве ключей в инверторе используются силовые IGBT-транзисторы, имеющие высокую частоту переключения, что позволяет воспроизвести синусоидальный сигнал с высокой степенью точности.

Области применения.

Использование частотного преобразователя для асинхронных двигателей для регулирования скорости движения конвейеров и транспортировочных устройств даёт значительную экономию электроэнергии и увеличивает эффективность использования этих средств. Тот же результат получается в случае использования этого метода регулировки при управлении насосными установками. Благодаря его применению без труда удаётся поддерживать в системе нужное давление и регулировать её производительность. При использовании регулируемого привода в станках мы можем плавно изменять скорость подачи или главного движения.

В НАШЕМ АССОРТИМЕНТЕ ТАКЖЕ ПРЕДСТАВЛЕНЫ:

Мотор-редукторы Innovari (Италия) – экономичные, надежные червячные и цилиндрические мотор-редукторы, компактные насадные редукторы.

Экономичные по цене, но очень надежные датчики Autonics (Южная Корея) — индуктивные и емкостные датчики, оптические датчики, датчики угла поворота (энкодеры), датчики контроля параметров среды.

Датчики UWT GmbH (Германия) — датчики контроля и измерения уровня сыпучих продуктов — песок, опилки, цемент, мука, гранулят. Ротационные (механические), вибровилки, акустические (измерение до 60 м), лотовые системы (электромеханические датчики непрерывного измерения уровня).

Новые уникальные сервоприводы Position Servo компании Lenze. Возможны различные режимы управления: моментом, скоростью вращения, ведущий-ведомый с электронным редуктором.

Шкафы управления с частотным преобразователем

Шкафы управления с частотным преобразователем для каждого электродвигателя предназначены для контроля и управления стандартными асинхронными электродвигателями одного типоразмера. Стандартная линейка предусматривает возможность изготовления шкафов для управления от 1 до 6 электродвигателями.

Применение частотного регулирования для каждого электродвигателя обеспечивает:

• системы холодного и горячего водоснабжения;
• техническое водоснабжение;
• отопления;
• скважинное использования;
• вентиляция;
• кондиционирования.

См. также ШКАФ УПРАВЛЕНИЯ С ОДНИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

Технические характеристики
Мощность			до 630 кВт каждого двигателя
Датчики для подключения			реле давления для защиты от «сухого» хода; датчик обратной связи 4-20 мА (давление, расход, перепад давления и др) термоконтакт (при наличии защиты в двигателе)
Выходные сигналы (Диспетчеризация)			«Авария» каждого насоса
Индикация			«Сеть», «Работа / Авария» каждого насоса, «Ввод 1», «Ввод 2» — для модификации с двумя вводами
Защита			от короткого замыкания от тепловой перегрузки по току от перегрева двигателя (при подключении термоконтактов) от исчезновения, перекоса или неправильной последовательности подключения фаз
Температура окружающей среды			0…+40 °C (средняя не выше +35 °C)
Относительная влажность			20-90% (без конденсата)
Степень защиты			IP54
Корпус шкафа			метал

ПРИНЦИП РАБОТЫ
Шкафы управления с частотным преобразователем имеют два режима управления — Ручной и Автоматический. Выбор режима осуществляется пользователем. В ручном режиме управление насосами осуществляется на передней панели шкафа кнопками «Пуск / Стоп» соответствующего насоса с отображением индикации состояния. В автоматическом режиме — от сигналов внешних датчиков. Принцип работы шкафа основан на схеме каскадного включения электродвигателей по сигналу от внешнего датчика обратной связи (давление, расход, температура, уровень, перепад давления и т. п.).

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ
Преобразователь частоты начинает работу, изменяя частоту вращения электродвигателя насоса в соответствии с показаниями датчика давления на основе ПИД-регулирования. В начале работы всегда запускается один частотнорегулируемый насос. Производительность установки изменяется в соответствии с потреблением путем включения / выключения необходимого числа насосов и параллельного регулирования насосов, находящихся в эксплуатации.

Если заданная величина не достигнута и насос работает на максимальной частоте, то через определенный промежуток времени контроллер включит дополнительный преобразователь частоты в работу и насосы синхронизируются по частоте вращения (насосы в эксплуатации работают с одинаковой частотой вращения). И так до тех пор, пока давление в системе не достигнет заданного значения. При достижении заданного значения давления, контроллер начнет снижать частоту всех работающих преобразователей частоты. Если в течение определенного времени частота преобразователей держится ниже заданного порога, будет произведено отключение дополнительных насосов по очереди через определенные промежутки времени. После этого, если на контроллере включен «Спящий режим», состоится отключение последнего преобразователя. Во время переходного процесса при пуске дополнительного насоса, основной насос снижает скорость и насосы выходят на синхронную частоту работы.

Во время переходного процесса при остановке дополнительного насоса, основной насос поддерживает давление, начиная с минимальной заданной скорости. Для выравнивания ресурса электродвигателя по времени реализована функция изменения последовательности включения и отключения насосов. В шкафу предусмотрено автоматическое включение резервных насосов в случае выхода из строя рабочих. Выбор количества рабочих и резервных насосов предусмотрен на панели контроллера.

Преобразователи частоты, кроме регулирования, обеспечивают плавный пуск всех электродвигателей. Так как преобразователи подключены непосредственно к двигателям, это позволяет избежать применения дополнительных устройств плавного пуска, ограничить пусковые токи электродвигателей и увеличить эксплуатационный ресурс насосов за счет уменьшения динамических перегрузок исполнительных механизмов при пуске и остановке электродвигателей. Для систем водоснабжения это означает отсутствие гидроударов при пуске и остановке дополнительных насосов.

Для каждого электродвигателя преобразователи частоты выполняют множество функций управления и защиты: регулировка частоты вращения, защита от перегрузки, торможение, мониторинг механической нагрузки, дисплеи, счетчики моточасов. Данный набор функций позволяет избавиться от дополнительного оборудования. Шкафы управления позволяют точно поддерживать заданный параметр (расход, давление, температура, перепад давления, перепад температуры) за счет регулирования частоты вращения всех электродвигателей с помощью преобразователей частоты.

ФУНКЦИЯ «ДЕНЬ/ НОЧЬ»
Благодаря функции «День / Ночь», предоставляется возможность задать уровень давления, который будет поддерживаться в дневные часы, и уровень давления — в ночные. В этом случае логический модуль будет автоматически использовать то заданное значение, которое должно быть в данный момент времени, в зависимости от показания часов реального времени и настройки блока «День / Ночь». Уровень поддерживаемого давления определяется в логическом модуле и может быть установлен фиксированным значением (два значения «День / Ночь»), или изменяться в зависимости от сигнала внешнего цифрового датчика (при установки блока внешнего датчика).

АВАРИЙНЫЕ СИТУАЦИИ

1. Обрыв или потеря сигнала датчика давления. При отсутствии сигнала от датчика давления происходит пуск всех насосов на установленную частоту (возможность изменения пользователем ).
2. Авария преобразователя частоты. В случае аварии преобразователя частоты происходит остановка соответствующего электродвигателя, загорается индикатор «Авария» насоса, срабатывают контакты диспетчеризации и происходит пуск резервного электродвигателя с частотным регулированием от своего частотного преобразователя.
3. Авария рабочего насоса. В случае возникновения аварии насоса преобразователь частоты зафиксирует аварию двигателя (перегрузка по току, перегрев насоса, недогрузка насоса, перегрузки насоса, потеря двигателя, короткое замыкание в двигателе), загорится индикатор «Авария» насоса, сработают контакты диспетчеризации и произойдет пуск резервного электродвигателя с частотным регулированием от своего частотного преобразователя.

МОДИФИКАЦИЯ С ДВУМЯ ВВОДАМИ ПИТАНИЯ
В случае установки шкафа управления на объектах I (кроме особой группы) и II категорий электроснабжения шкаф может быть изготовлен с питанием от двух независимых источников электроснабжения (с встроенным АВР или без). В шкафах со встроенным АВР при обрыве, исчезновении или неправильной последовательности подключения фаз происходит автоматическое переключение с основного ввода на резервный, а при восстановлении питания на основном вводе — обратное переключение.

На лицевой панели предусмотрен выбор основного ввода питания с помощью переключателя. В конце маркировки шкафа добавляется обозначение «Б» (Например, АПК40-036-54Ч2-22Б). В шкафах управления с двумя вводами питания без встроенного АВР питание каждого насоса осуществляется от своего ввода, например, от двух распределительных панелей. В конце маркировки шкафа добавляется обозначение «Б2» (например АПК40-036-54Ч2-22Б2).

Шкафы управления с частотным преобразователем поставляются полностью готовыми к подключению. По запросу проведем обучение для ваших специалистов, обслуживающих ШУ.

Защита от перегрузок по току и перегрева.

   Электронная защита частотного преобразователя от перегрузки по току и/или перегрева двигателя.

 Частой причиной аварийного отключения преобразователей частоты, является перегрузка (OL) и/или перегрев (OH) двигателя. Эти неисправности относятся к программной защите преобразователей частоты и основаны в первую очередь на измерении выходного тока. Поэтому когда Вы слышите от продавцов преобразовательной техники, что у данной модели есть «электронная защита от перегрузки», то знайте, что она есть у всех известных нам серийно выпускаемых моделей преобразователей.

 Принудительный останов двигателя с индикацией ошибки перегрузки и перегрева может быть из-за работы на пониженной частоте или из-за потребления двигателем тока выше его номинального значения (записанного в преобразователе). Поэтому так важно записать значение тока с шильдика двигателя в определенную уставку инвертора. Программа, зашитая в преобразователь, математически рассчитывает температуру двигателя исходя из значений выходной частоты и выходного тока.

 Давайте рассмотрим несколько случаев изображенных в таблице (выписки из Руководства по эксплуатации ПЧ Веспер модели EI-9011 ч.2, стр.52):

 1. Стандартный двигатель охлаждаемый крыльчаткой на валу, с нагрузкой (моментом на валу) не более 100%, т.е. ток потребляемый двигателем не превышает номинального (график 1). В таких условиях работает большинство электродвигателей управляемых преобразователем частоты.

 К примеру, если взять стандартный (50 Гц) двигатель, то согласно графику при его работе близкой к номинальной частоте вращения он будет работать продолжительное время. Однако, с уменьшением частоты должна уменьшаться и нагрузка. Объясняется это тем, что крыльчатка стандартного асинхронного двигателя рассчитана на охлаждение при работе на 50 Гц, при частоте работы ниже, охлаждение становится менее эффективно. Если же частота вращения двигателя больше его номинального значения, то перегрузка наступит гораздо раньше, независимо от работы крыльчатки на валу, т.к. при этом потребляется повышенный ток.

2. Стандартный двигатель охлаждаемый крыльчаткой на валу, с нагрузкой (моментом на валу) более 100%, т.е. ток потребляемый двигателем больше номинального (график 2). В этом случае двигатель является перегруженным и его работа продлится не более 60 секунд.

3. Специальный двигатель (предназначенный для работы с преобразователем частоты, т.е. с установленным вентилятором обдува), с нагрузкой не превышающей 100% (график 3). Такая ситуация отличается от графика 1 только тем, что при работе на пониженных частотах будет продолжительной даже при номинальной нагрузке, т.к. охлаждение является независимым. При работе на повышенной частоте ситуация не отличается от стандартного двигателя.

4. Специальный двигатель (предназначенный для работы с преобразователем частоты, т.е. с установленным вентилятором обдува), с нагрузкой более 100% (график 4). Двигатель остановится через минуту.

Исходя из вышесказанного, имеется возможность отключить защиту двигателя при работе на пониженных частотах — в константе (уставке) «выбор двигателя» нужно поставить «специальный электродвигатель для преобразователей частоты с независимым вентилятором обдува». Тоже самое следует сделать если ваш двигатель охлаждается водой и хладагентом, например погружной насос или компрессор. В этом случае остановка двигателя с индикацией перегрузки, возможно, только если превышен номинальный ток двигателя. При этом необходимо организовать независимую защиту двигателя от перегрева, например, установив термореле.

Внимание. Этот пример описан для преобразователя частоты фирмы Веспер модели EI-9011. Для других преобразователей смысл остается таким же, т.к. основана защита на параметрах стандартных асинхронных двигателей. Различия могут быть только в цифрах. Вопросы относительно рекомендованных частот работы двигателей должны быть адресованы производителям этих самых двигателей.

 

Общие сведения о статическом преобразователе частоты

Статический преобразователь частоты означает, что внутри него нет вращающихся частей — также называемый твердотельным — определение относится к вращающемуся преобразователю частоты, который использует электродвигатель для вывода регулируемой частоты.

Статический преобразователь частоты изменяет фиксированную мощность сети с переменного на постоянный на переменный ток с помощью внутренних электронных частей и компонентов, многофункциональный инвертор преобразует сеть (50 Гц или 60 Гц, 120 В, 240 В, 400 В) через схему преобразования и преобразует в требуемое напряжение и частотный источник питания, выходной источник питания может имитировать международные стандарты энергосистемы.Введите одно- или трехфазное питание переменного тока, преобразуйте переменный ток в постоянный, постоянный в переменный, на выходе будет стабильная чистая синусоида, а также можно выдавать 400 Гц в авиастроении.

Для того, чтобы адаптироваться к тенденциям времени, касающимся защиты окружающей среды, статический преобразователь частоты использует передовую технологию ШИМ (широтно-импульсной модуляции), а в качестве привода используется усовершенствованный силовой модуль IGBT международного известного бренда, имеющий небольшой объем, высокая надежность, низкие шумовые характеристики. Статический преобразователь частоты, использующий технологию цифровой обработки сигналов, может обеспечивать напряжение, частоту, ток, коэффициент мощности и т. Д.точные данные; Конструкция модуля IGBT большой емкости и специальная схема управления для IGBT могут эффективно снизить сложность схемы и повысить надежность и стабильность статического преобразователя частоты; Вход и выход электрические полностью изолированы, защита от заклинивания и безопасности двигателя. Преобразователь может обеспечивать однофазное напряжение 0 ~ 300 В, трехфазное (0 ~ 520 В) и частоту 40 ~ 499,9 Гц, при этом программируемая частота относится к набору.

Как выбрать статический преобразователь частоты?
Статический преобразователь частоты GoHz может преобразовывать 60 Гц в 50 Гц, а также может повышать напряжение с 110 В до 220 В с помощью встроенного повышающего трансформатора, и наоборот.Перед покупкой статического преобразователя частоты лучше понять, с какими нагрузками он будет связан. Существует пять распространенных форм нагрузки: 1, резистивная нагрузка; 2, индуктивная нагрузка; 3, емкостная нагрузка: 4, выпрямительная нагрузка; 5 — регенеративная нагрузка; 6, смешанные загрузки. Выбирать мощность статического преобразователя следует в зависимости от грузоподъемности и типа.

Типоразмер статического преобразователя частоты
Твердотельные преобразователи частоты GoHz не предъявляют особых требований к типам нагрузки, они могут использоваться для резистивных, индуктивных, емкостных, выпрямительных и смешанных нагрузок.Технические параметры проверены на основе стандартных условий номинальной резистивной нагрузки, эти статические преобразователи частоты могут длительно работать в этих условиях. Но с учетом колебаний напряжения в электросети, пускового тока и факторов кратковременных перегрузок следует сохранить соответствующий запас при выборе мощности преобразователя. Вот несколько рекомендаций производителя:

Активная нагрузка : Мощность = 1,1 × мощность нагрузки.

RC-нагрузка : мощность = 1.1 × полная мощность нагрузки.

Нагрузка двигателя : Пусковой ток двигателя составляет прибл. В случае жесткого пуска (прямого пуска) в 5-7 раз больше номинального тока, время пуска обычно в пределах 2 секунд. Статическая перегрузочная способность преобразователя частоты обычно составляет 200% в течение 2 секунд до срабатывания защиты от перегрузки. Поэтому, учитывая пусковую мощность, рекомендуется выбирать мощность твердотельного преобразователя, в 3 раза превышающую мощность двигателя, если двигатель жестко запускается, в противном случае лучше установить на двигатель устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

Нагрузка выпрямителя : входная цепь включает выпрямительный диод (или тиристор) и конденсаторы фильтра, если входная цепь не имеет устройства плавного пуска, нагрузка может рассматриваться как короткое замыкание во время замыкания входного переключателя, которое будет генерировать сильный ударный ток для срабатывания защиты от перегрузки по току статического преобразователя. Если часто возникает большой пусковой пусковой ток, это также повлияет на цепь нагрузки. Следовательно, входная цепь нагрузки выпрямителя должна принимать меры плавного пуска для ограничения пускового тока.

Поскольку ток нагрузки выпрямителя является импульсным, пик-фактор тока составляет до 3–3,5 раз, поэтому он будет влиять на форму выходного напряжения в долгосрочной перспективе, влияние зависит от пик-фактора тока нагрузки. Обычно, когда пик-фактор тока> 2:00, выберите мощность твердотельного преобразователя частоты по следующей формуле: Мощность = = пик-фактор тока нагрузки / 2 × полная мощность нагрузки.

Рекуперативная нагрузка : например, реверсивный двигатель, нагрузки двигателя с регулируемой скоростью, во время реверсирования двигателя будет высокая обратная ЭДС, что может легко повредить статический преобразователь, пожалуйста, укажите это перед заказом преобразователя частоты для таких нагрузок.

Смешанная нагрузка : при выборе подходящего статического преобразователя частоты учитывайте долю мощности каждой нагрузки.

Примечание: Заводское входное напряжение по умолчанию составляет 220 В для однофазного, 380 В для трехфазного, 60 Гц или 50 Гц. Если вам необходимо изменить входное напряжение или у вас есть особые требования, укажите это при оформлении заказа.

Преобразователи частоты | Power Systems International

Авиация

Преобразователи частоты

Marine

Преобразователи частоты

От берега до корабля

Промышленные преобразователи частоты

От 50 Гц до 60 Гц / от 60 Гц до 50 Гц

Преобразователи частоты

Что такое преобразователь частоты?

Проще говоря, преобразователи частоты — это устройство преобразования энергии.Преобразователь частоты преобразует базовую синусоидальную мощность с фиксированной частотой и фиксированным напряжением (сетевое питание) в выходной сигнал переменной частоты и переменного напряжения, используемый для управления скоростью асинхронных двигателей.

Зачем нужен преобразователь частоты?

Основная функция преобразователя частоты в водной среде — экономия энергии. За счет управления скоростью насоса вместо регулирования потока с помощью дроссельных клапанов можно значительно сэкономить энергию.

Например, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии на 50%.Ниже описывается снижение скорости и соответствующая экономия энергии. Помимо экономии энергии, значительно увеличивается срок службы крыльчатки, подшипников и уплотнений.

Доступно множество различных типов преобразователей частоты, которые предлагают оптимальный метод согласования производительности насоса и вентилятора с требованиями системы. Он преобразует стандартную мощность предприятия (220 В или 380 В, 50 Гц) в регулируемое напряжение и частоту для питания двигателя переменного тока. Частота, применяемая к двигателю переменного тока, определяет скорость двигателя.

Двигатели переменного тока обычно представляют собой такие же стандартные двигатели, которые могут быть подключены к сети переменного тока.За счет включения байпасных пускателей работа может поддерживаться даже в случае выхода инвертора из строя.

Преобразователи частоты

также обладают дополнительным преимуществом — увеличенным сроком службы подшипников и уплотнений насоса. Благодаря поддержанию в насосе только давления, необходимого для удовлетворения требований системы, насос не подвергается воздействию более высоких давлений, чем необходимо. Следовательно, компоненты служат дольше.

Те же преимущества, но в меньшей степени, применимы и к вентиляторам, работающим от преобразователей частоты.

Для достижения оптимальной эффективности и надежности многие специалисты получают подробную информацию от производителей.Это может включать эффективность преобразователя частоты, необходимое техническое обслуживание, диагностические возможности преобразователя частоты и общие рабочие характеристики.

Затем они проводят подробный анализ, чтобы определить, какая система даст наилучшую окупаемость инвестиций.

Дополнительные преимущества преобразователей частоты

Помимо экономии энергии и лучшего управления технологическим процессом, преобразователи частоты могут обеспечить и другие преимущества:

• Преобразователь частоты может использоваться для управления технологической температурой, давлением или расходом без использования отдельного контроллера.Соответствующие датчики и электроника используются для сопряжения управляемого оборудования с преобразователем частоты.
• Расходы на техническое обслуживание можно снизить, поскольку более низкие рабочие скорости приводят к увеличению срока службы подшипников и двигателей.
• Устранение дроссельных клапанов и заслонок также устраняет необходимость технического обслуживания этих устройств и всех связанных с ними элементов управления.
• Устройство плавного пуска для двигателя больше не требуется.
• Контролируемая скорость разгона в жидкостной системе может устранить проблемы гидравлического удара.
• Способность преобразователя частоты ограничивать крутящий момент до уровня, выбранного пользователем, может защитить приводимое оборудование, которое не может выдерживать чрезмерный крутящий момент.

Анализировать систему в целом

Поскольку процесс преобразования входящей мощности с одной частоты на другую приведет к некоторым потерям, экономия энергии всегда должна происходить за счет оптимизации производительности всей системы.

Первым шагом в определении потенциала энергосбережения системы является тщательный анализ работы всей системы.Чтобы обеспечить экономию энергии, необходимы подробные знания о работе оборудования и технологических требованиях. Кроме того, следует учитывать тип преобразователя частоты, предлагаемые функции и общую пригодность для применения.

Преобразователи частоты | Внутренняя конфигурация

Преобразователи частоты

содержат три первичные секции:

• Схема выпрямителя — состоит из диодов, тиристоров или биполярных транзисторов с изолированным затвором. Эти устройства преобразуют мощность сети переменного тока в постоянный ток.
• DC Bus — состоит из конденсаторов, которые фильтруют и накапливают заряд постоянного тока.
Инвертор
• — состоит из высоковольтных мощных транзисторов, которые преобразуют мощность постоянного тока в выход переменного тока с переменной частотой и напряжением, подаваемый на нагрузку.

Преобразователи частоты также содержат мощный микропроцессор, который управляет схемой инвертора для создания почти чистого синусоидального напряжения переменной частоты, подаваемого на нагрузку. Микропроцессор также управляет конфигурациями входов / выходов, настройками преобразователя частоты, состояниями неисправности и протоколами связи.

Или для получения дополнительной информации о преобразователях частоты используйте форму ниже

Принцип работы частотно-регулируемого привода (VFD)

История частотно-регулируемых приводов (VFD)

Когда Тесла впервые представил трехфазный асинхронный двигатель переменного тока (AC) в 1888 году, он знал, что его изобретение было более эффективным и надежным, чем двигатель постоянного тока (DC) Эдисона.Однако для управления скоростью двигателя переменного тока требуется либо изменение магнитного потока, либо изменение числа полюсов двигателя. Даже спустя десятилетия после того, как асинхронный двигатель получил широкое распространение, изменение частоты для управления скоростью оставалось чрезвычайно сложной задачей, а физическая конструкция двигателя не позволяла производителям создавать двигатели с более чем двумя скоростями.

В результате двигатели постоянного тока были необходимы там, где требовались точный контроль скорости и значительная выходная мощность.В отличие от требований к управлению скоростью электродвигателя переменного тока, управление скоростью электродвигателя постоянного тока было достигнуто за счет включения реостата в цепь возбуждения постоянного тока малой мощности, что было осуществимо с использованием имеющихся технологий. Эти простые средства управления двигателем изменяли скорость и крутящий момент, и в течение ряда десятилетий были наиболее экономичным способом сделать это.

К 1980-м годам технология приводов двигателей переменного тока стала достаточно надежной и недорогой, чтобы конкурировать с традиционными системами управления двигателями постоянного тока. Эти частотно-регулируемые приводы (ЧРП) точно регулируют скорость стандартных асинхронных или синхронных двигателей переменного тока.При использовании частотно-регулируемых приводов управление скоростью с полным крутящим моментом достигается от 0 об / мин до максимальной номинальной скорости и, если требуется, выше номинальной скорости при пониженном крутящем моменте. ЧРП регулируют частоту своего выхода, преобразуя входящий переменный ток в постоянный, а затем используя широтно-импульсную модуляцию напряжения для воссоздания формы выходного переменного тока и напряжения. Однако этот процесс преобразования частоты приводит к потере от 2% до 3% тепла в частотно-регулируемом приводе — калорийной энергии, которая должна рассеиваться. Процесс также приводит к скачкам перенапряжения и гармоническим искажениям тока.

Типы частотно-регулируемых приводов

Существует три распространенных типа частотно-регулируемых приводов. Инверсия источника тока (CSI) успешно используется в системах обработки сигналов и в промышленных энергетических приложениях. CSI VFD — единственный тип, который имеет возможность рекуперации энергии. Другими словами, они могут поглощать обратный поток мощности от двигателя к источнику питания. ЧРП CSI выдают очень чистую форму волны тока, но требуют больших и дорогих индукторов в своей конструкции и вызывают зубчатые колебания (пульсирующие движения во время вращения) ниже 6 Гц.

Приводы

с инверсией источника напряжения (VSI) имеют низкий коэффициент мощности, могут вызывать зубцовый сдвиг двигателя ниже 6 Гц и не являются регенеративными. Следовательно, диски CSI и VSI не получили широкого распространения.

ЧРП

с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) чаще всего используются в промышленности из-за превосходного входного коэффициента мощности за счет фиксированного напряжения на шине постоянного тока, отсутствия зубчатого зацепления двигателя, более высокого КПД и более низкой стоимости. ЧРП с ШИМ использует серию импульсов напряжения разной длины для имитации синусоидальной волны. В идеале импульсы синхронизированы так, чтобы средний интеграл привода по времени давал идеальную синусоиду.Текущий метод получения этой формы волны пропускает треугольную волну и синусоидальную волну через компаратор и выдает импульс напряжения всякий раз, когда значение синусоидальной волны больше, чем треугольная волна. В качестве электрического компонента тока для генерации импульса напряжения используется биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), хотя кремниевые выпрямители (SCR) также могут работать. В ближайшем будущем для выполнения этой задачи будут использоваться затворные транзисторы с усиленной инжекцией (IEGT). В более долгосрочной перспективе мемристоры, вероятно, станут предпочтительным компонентом для этой задачи.

Основы преобразователей частоты:

Что такое ЧРП?

Частотно-регулируемый привод (VFD) — это тип контроллера двигателя, который приводит в действие электродвигатель, изменяя частоту и напряжение, подаваемое на электродвигатель. Другие названия ЧРП: привод с регулируемой скоростью , привод с регулируемой скоростью , преобразователь частоты , привод переменного тока , микропривод и инвертор .

Частота (или герц) напрямую связана со скоростью двигателя (об / мин). Другими словами, чем выше частота, тем выше скорость вращения. Если приложение не требует, чтобы электродвигатель работал на полной скорости, можно использовать частотно-регулируемый привод для снижения частоты и напряжения в соответствии с требованиями нагрузки электродвигателя. По мере изменения требований к скорости двигателя в приложении частотно-регулируемый привод может просто увеличивать или уменьшать скорость двигателя, чтобы соответствовать требованиям к скорости.

Как работает частотно-регулируемый привод?

Первой ступенью частотно-регулируемого привода переменного тока или ЧРП является преобразователь.Преобразователь состоит из шести диодов, похожих на обратные клапаны, используемые в водопроводных системах. Они позволяют току течь только в одном направлении; направление, указанное стрелкой в ​​символе диода. Например, всякий раз, когда напряжение фазы A (напряжение аналогично давлению в водопроводных системах) больше положительного, чем напряжения фазы B или C, этот диод откроется и позволит току течь. Когда фаза B становится более положительной, чем фаза A, диод фазы B открывается, а диод фазы A закрывается.То же самое и с 3 диодами на отрицательной стороне шины. Таким образом, мы получаем шесть «импульсов» тока при открытии и закрытии каждого диода. Это называется «шестиимпульсный частотно-регулируемый привод», который является стандартной конфигурацией для современных частотно-регулируемых приводов.

Предположим, что привод работает от сети 480 В. Номинальное значение 480 В — это «среднеквадратичное значение» или среднеквадратичное значение. Пики в системе 480 В составляют 679 В. Как видите, шина постоянного тока VFD имеет постоянное напряжение с колебаниями переменного тока. Напряжение колеблется от 580 до 680 В.

Мы можем избавиться от пульсаций переменного тока на шине постоянного тока, добавив конденсатор. Конденсатор работает аналогично резервуару или аккумулятору в водопроводной системе. Этот конденсатор поглощает пульсации переменного тока и обеспечивает плавное постоянное напряжение. Пульсации переменного тока на шине постоянного тока обычно менее 3 В. Таким образом, напряжение на шине постоянного тока становится «приблизительно» 650 В постоянного тока. Фактическое напряжение будет зависеть от уровня напряжения в линии переменного тока, питающей привод, уровня несимметрии напряжения в энергосистеме, нагрузки двигателя, полного сопротивления энергосистемы и любых дросселей или фильтров гармоник в приводе.

Диодный мостовой преобразователь, который преобразует переменный ток в постоянный, иногда называют просто преобразователем. Преобразователь, который преобразует постоянный ток обратно в переменный, также является преобразователем, но, чтобы отличить его от диодного преобразователя, его обычно называют «инвертором». В промышленности стало обычным называть любой преобразователь постоянного тока в переменный инвертором.

Обратите внимание, что в реальном частотно-регулируемом приводе показанные переключатели на самом деле могут быть транзисторами или тиристорами.

Когда мы замыкаем один из верхних переключателей инвертора, эта фаза двигателя подключается к положительной шине постоянного тока, и напряжение на этой фазе становится положительным.Когда мы замыкаем один из нижних переключателей преобразователя, эта фаза подключается к отрицательной шине постоянного тока и становится отрицательной. Таким образом, мы можем сделать любую фазу на двигателе положительной или отрицательной по желанию и, таким образом, можем генерировать любую частоту, которую мы хотим. Итак, мы можем сделать любую фазу положительной, отрицательной или нулевой.

Синий синусоидальный сигнал показан только для сравнения. Привод не генерирует синусоидальную волну.

Обратите внимание, что выходной сигнал частотно-регулируемого привода представляет собой «прямоугольную» форму волны.VFD не выдают синусоидального сигнала. Эта прямоугольная форма волны не будет хорошим выбором для распределительной системы общего назначения, но идеально подходит для двигателя.

Если мы хотим снизить частоту двигателя до 30 Гц, то просто переключаем выходные транзисторы инвертора медленнее. Но, если мы уменьшим частоту до 30 Гц, мы также должны снизить напряжение до 240 В, чтобы поддерживать соотношение В / Гц. Как мы собираемся снизить напряжение, если единственное напряжение, которое у нас есть, составляет 650 В постоянного тока?

Это называется широтно-импульсной модуляцией или ШИМ.Представьте, что мы можем контролировать давление в водопроводе, включая и закрывая клапан с высокой скоростью. Хотя это было бы непрактично для сантехнических систем, это очень хорошо работает для частотно-регулируемых приводов. Обратите внимание, что в течение первой половины цикла напряжение включено половину времени и выключено половину времени. Таким образом, среднее напряжение составляет половину 480 В или 240 В. Импульсируя выход, мы можем получить любое среднее напряжение на выходе частотно-регулируемого привода.

Почему я должен использовать ЧРП?

Снижение энергопотребления и затрат на электроэнергию

Если у вас есть приложение, которое не нужно запускать на полной скорости, вы можете сократить затраты на электроэнергию, управляя двигателем с помощью частотно-регулируемого привода, что является одним из преимуществ частотно-регулируемых приводов.ЧРП позволяют согласовывать скорость моторного оборудования с требованиями к нагрузке. Нет другого метода управления электродвигателем переменного тока, который позволил бы вам это сделать.

Системы электродвигателей сегодня обеспечивают более 65% потребляемой энергии в промышленности. Оптимизация систем управления двигателями путем установки или обновления до частотно-регулируемых приводов может снизить потребление энергии на вашем предприятии на целых 70%. Кроме того, использование частотно-регулируемых приводов улучшает качество продукции и снижает производственные затраты.Сочетание налоговых льгот по энергоэффективности и льгот для коммунальных предприятий окупаемость инвестиций в установку частотно-регулируемого привода может составлять всего 6 месяцев.

Увеличение производства за счет более жесткого контроля процессов

Если ваши двигатели работают на наиболее эффективной скорости для вашего приложения, будет происходить меньше ошибок, и, следовательно, объемы производства увеличатся, что принесет вашей компании более высокие доходы. На конвейерах и лентах вы устраняете рывки при запуске, обеспечивая высокую производительность.

Продлить срок службы оборудования и сократить расходы на техническое обслуживание

Ваше оборудование прослужит дольше и будет иметь меньше простоев из-за технического обслуживания, когда оно будет управляться частотно-регулируемыми приводами, обеспечивающими оптимальную скорость работы двигателя. Благодаря оптимальному управлению частотой и напряжением двигателя частотно-регулируемым приводом, частотно-регулируемый привод обеспечивает лучшую защиту вашего двигателя от таких проблем, как электротермические перегрузки, фазовая защита, пониженное напряжение, перенапряжение и т. Д. Когда вы запускаете нагрузку с помощью частотно-регулируемого привода, вы не подвергает двигатель или ведомую нагрузку «мгновенному удару» по линии запуска, но может запускаться плавно, тем самым исключая износ ремня, шестерен и подшипников.Это также отличный способ уменьшить и / или устранить гидравлический удар, поскольку мы можем иметь плавные циклы ускорения и замедления.

Также читайте: Основы и теория электротехники

Что делает инвертор? | Колонна для продуктов Fuji Electric

Приводы переменного тока (низкое напряжение)

Что делает инвертор?

В последнее время люди часто видят инверторные кондиционеры и инверторные холодильники дома и в офисах. Инверторные устройства широко представлены в торговых центрах и интернет-магазинах.Клиенты покупают их, потому что они известны своей энергоэффективностью. Но торговые представители и даже рекламные ролики не объясняют, как работает инвертор.

Что делает инвертор?

Инверторы

также называют приводами переменного тока или VFD (частотно-регулируемые приводы). Это электронные устройства, которые могут преобразовывать постоянный ток (постоянный ток) в переменный (переменный ток). Он также отвечает за управление скоростью и крутящим моментом электродвигателей.

Электродвигатели используются в большинстве устройств, которые мы используем для работы, таких как небольшая электроника, транспорт и офисная техника.Этим двигателям требуется электричество для работы. Чтобы избежать потерь энергии, необходимо согласовать скорость двигателя с требуемым процессом. На заводах растрата энергии и материалов может поставить под угрозу бизнес, поэтому инверторы используются для управления электродвигателями, повышения производительности и экономии энергии.

Технологии преобразования мощности и управления двигателями

Привод переменного тока работает между источником питания и электродвигателем. Питание поступает на привод переменного тока и регулирует его.Затем регулируемая мощность передается на двигатель.

Привод переменного тока состоит из выпрямительного блока, промежуточной цепи постоянного тока и схемы обратного преобразования. Выпрямительный блок внутри привода переменного тока может быть однонаправленным или двунаправленным. Первый может ускорять и запускать двигатель, забирая энергию из электрической сети. Двунаправленный выпрямитель может забирать механическую энергию вращения от двигателя и отправлять ее обратно в электрическую систему. Цепь постоянного тока будет хранить электроэнергию для использования блоком обратного преобразования.
Прежде чем регулируемая мощность будет получена двигателем, она подвергается процессу внутри привода переменного тока. Входная мощность поступает в выпрямительный блок, и переменное напряжение преобразуется в постоянное. Промежуточная цепь постоянного тока сглаживает постоянное напряжение. Затем он проходит через схему обратного преобразования, чтобы преобразовать постоянное напряжение обратно в переменное.
Этот процесс позволяет приводу переменного тока регулировать частоту и напряжение, подаваемое на двигатель, в зависимости от требований процесса. Скорость двигателя увеличивается, когда выходное напряжение имеет более высокую частоту.Это означает, что скорость двигателя можно контролировать через интерфейс оператора.

Преимущества

1. Энергосбережение

Вентиляторы и насосы значительно выигрывают от приводов переменного тока. Превосходя заслонки и регуляторы включения / выключения, использование приводов переменного тока позволяет снизить потребление энергии на 20–50 процентов за счет управления вращением двигателя. Это похоже на снижение скорости автомобиля. Вместо использования тормозов скорость автомобиля можно снизить легким нажатием на педаль газа.

2. Устройства плавного пуска

Привод переменного тока запускает двигатель, передавая мощность с низкой частотой. Он постепенно увеличивает частоту и скорость двигателя, пока не будет достигнута желаемая скорость. Операторы могут установить ускорение и замедление в любое время, что идеально подходит для эскалаторов и конвейерных лент, чтобы избежать выпадения грузов.

3. Управляемый пусковой ток

Для запуска двигателя требуется в семь-восемь раз больше тока полной нагрузки двигателя переменного тока.Привод переменного тока снижает пусковой ток, что приводит к меньшему количеству перемоток двигателя и продлевает срок его службы.

4. Снижение нарушений в работе линии электропередач

Пуск двигателя переменного тока через линию может вызвать чрезмерный сток в системе распределения энергии, вызывая просадку напряжения. Чувствительное оборудование, такое как компьютеры и датчики, сработает при запуске большого двигателя. Привод переменного тока устраняет этот провал напряжения за счет отключения питания двигателя вместо отключения.

5.Легко меняет направление вращения

Приводы переменного тока

могут выполнять частые операции запуска и остановки. Для изменения направления вращения после изменения команды вращения требуется только небольшой ток. Настольные миксеры могут выдавать правильную мощность в зависимости от направления вращения, а количество оборотов можно контролировать с помощью инверторного привода

.

6. Простая установка

Приводы переменного тока

предварительно запрограммированы. Управляющее питание вспомогательного оборудования, линий связи и выводов двигателя уже подключено на заводе.Подрядчику нужно только подключить линию к источнику питания, который будет питать привод переменного тока.

7. Регулируемый предел крутящего момента

Приводы переменного тока

могут защитить двигатели от повреждений за счет точного управления крутящим моментом. Например, при застревании машины двигатель будет продолжать вращаться, пока не откроется устройство защиты от перегрузки. Привод переменного тока может быть настроен на ограничение величины крутящего момента, прилагаемого к двигателю, чтобы избежать превышения предела крутящего момента.

8. Удаление компонентов механического привода

Привод переменного тока может обеспечивать низкую или высокую скорость, необходимую нагрузке, без устройств для увеличения или уменьшения скорости и редукторов.Это экономит расходы на техническое обслуживание и снижает потребность в занимаемой площади.

Низкое и среднее напряжение

Приводы переменного тока

подразделяются на низковольтные (LV) и средние (MV). При покупке приводов переменного тока следует учитывать несколько факторов.

Низковольтный привод имеет выход от 240 до 600 вольт переменного тока (VAC). Они обычно используются в конвейерных лентах, компрессорах и насосах. Поскольку низковольтные приводы вызывают меньшую нагрузку на двигатель, требуется минимальное обслуживание.Кроме того, он потребляет меньше энергии. Низковольтный привод обеспечивает высокую частоту и лучшие характеристики двигателя при низком напряжении, что снижает производственные затраты.

С другой стороны, низкое напряжение создает больший ток. Если низковольтные приводы используются с машинами высокой мощности (HP), они выделяют больше тепла и повышают температуру в помещении. Больше тока означает больше выделяемого тепла. Необходима установка дефлекторов и дополнительного кондиционирования.

В огромных и многомегаваттных электродвигателях электростанций и металлообрабатывающих предприятий используются приводы среднего напряжения.Их выходная мощность составляет 4160 В переменного тока, но может достигать 69 000 В переменного тока. Им требуется высокое входное напряжение для достижения высокого выходного напряжения. Что касается затрат, то для приводов среднего напряжения требуются более крупные и дорогие выключатели и трансформаторы. Они физически больше по сравнению с низковольтными приводами. Приводы MV также проходят регулярное техническое обслуживание под наблюдением инженера-изготовителя оборудования, в отличие от приводов низкого напряжения, которые могут обслуживаться собственной командой по техническому обслуживанию электрооборудования.

Заключение

Компании и постоянные потребители стремятся к экономии энергии.Это стимулировало разработку инверторов в машинах и обычных приборах. Инверторы прячут и хранят в помещениях с соответствующей вентиляцией. Тем не менее, они играют большую роль в экономии энергии. Возможность точного управления офисными устройствами в зависимости от спроса может значительно снизить потребление энергии и производственные отходы.

Сопутствующие товары

Связанный столбец

Принципы работы — преобразователи частоты переменного тока

a.Асинхронные двигатели переменного тока

Асинхронный двигатель переменного тока имеет ротор, обмотки которого пересекают вращающееся магнитное поле, создаваемое обмотками статора.

При полной скорости нагрузки ротор вращается немного медленнее, чем синхронная скорость двигателя. Это связано с тем, что магнитное поле заставляет токи течь в обмотках ротора и создает крутящий момент, который вращает ротор; поэтому, если ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле, не будет относительного движения между ротором и магнитным полем, и крутящий момент не будет создаваться.

Скорость, с которой ротор отстает от вращающегося магнитного поля, называется скольжением двигателя. Чем выше скольжение, тем больший крутящий момент вырабатывает двигатель.

Скорость вращения магнитного поля зависит от числа полюсов или катушек, распределенных вокруг статора, и частоты тока питания. Это называется синхронной скоростью.

Синхронная скорость = 120 x частота
Количество полюсов

Типичные скорости асинхронного двигателя переменного тока составляют 3600, 1800, 1200 и 900 об / мин.

На следующей диаграмме показано соотношение крутящего момента и скорости типичного асинхронного двигателя.

Рис. 4: График зависимости крутящего момента от скорости асинхронного двигателя.

Текстовая версия: Рисунок 4

Рисунок 4

График с начальным крутящим моментом по вертикальной оси от 0 до 200 и% скоростью по горизонтальной оси от 0 до 100.

Линия на графике начинается при 160 пусковом моменте и 0% скорости и изгибается вниз до 125 пускового момента при 25% скорости, где она начинает изгибаться обратно вверх, пока не достигнет пика 200 пускового момента при скорости 75%.Построенная линия затем падает до 0 пускового момента при 100% скорости. Начальная нисходящая кривая обозначена как «Момент отрыва», а спад после пика обозначен как «Момент пробоя».

г. Асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором

Большинство асинхронных двигателей переменного тока — это двигатели с короткозамкнутым ротором.

Обмотки ротора в двигателе с короткозамкнутым ротором представляют собой стержни из алюминия или медного сплава, которые расположены вдоль направления вала и закорочены концевыми кольцами, как показано на следующей схеме.

Рисунок 5: Схема ротора с короткозамкнутым ротором

Форма стержней и прочность сплава, используемого в их конструкции, влияют на характеристики крутящего момента двигателя.

г. Частотно-регулируемые приводы с широтно-импульсной модуляцией

При работе от источника питания постоянной частоты (обычно 60 Гц) асинхронные двигатели переменного тока являются устройствами с фиксированной скоростью.

Частотно-регулируемый привод управляет скоростью двигателя переменного тока, изменяя частоту, подаваемую на двигатель.

Привод также регулирует выходное напряжение пропорционально выходной частоте, чтобы обеспечить относительно постоянное отношение напряжения к частоте (В / Гц), как того требуют характеристики двигателя переменного тока для создания соответствующего крутящего момента.

Первым шагом в этом процессе является преобразование напряжения питания переменного тока в постоянное с помощью выпрямителя. Источник постоянного тока содержит пульсации напряжения, которые сглаживаются конденсаторами фильтра. Эту часть частотно-регулируемого привода часто называют звеном постоянного тока.

Это постоянное напряжение затем преобразуется обратно в переменное. Это преобразование обычно достигается за счет использования силовых электронных устройств, таких как силовые транзисторы IGBT, с использованием метода, называемого широтно-импульсной модуляцией (PWM). Выходное напряжение включается и выключается с высокой частотой, с длительностью включения или шириной импульса, контролируемой для приближения синусоидальной формы волны.

В более старых технологиях приводов, таких как инверторы источников тока и контроллеры переменного напряжения, в качестве устройств управления использовались тиристоры или тиристоры.Эти технологии теперь заменены ЧРП с ШИМ.

Весь процесс контролируется микропроцессором, который контролирует:

• Подача входящего напряжения,
• уставка скорости,
• Напряжение промежуточного контура,
Выходное напряжение и ток
• для обеспечения работы двигателя в установленных параметрах.

Принципиальная схема частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией

График сравнения напряжения и тока для частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией

Рисунок 6: Блок-схема типичного ЧРП с ШИМ

В простейших приводах или приложениях задание скорости — это просто уставка; однако в более сложных приложениях задание скорости поступает от контроллера процесса, такого как программируемый логический контроллер (ПЛК) или тахометр.

Предыдущая | Содержание | Следующие

Принцип работы частотно-регулируемого привода

Снижение затрат на электроэнергию имеет большое значение для бизнеса; это экономит деньги, улучшает корпоративную репутацию и помогает каждому в борьбе с изменением климата.

В данном руководстве обсуждается основной принцип работы частотно-регулируемого привода (ЧРП) и то, как установка частотно-регулируемых приводов в соответствующих приложениях может сэкономить энергию, сократить расходы и увеличить прибыль.

Обзор технологий
Электродвигатель переменного тока работает с фиксированной скоростью и идеально подходит для приложений, где требуется постоянная выходная скорость. Однако около половины всех применений двигателей имеют различные требования к скорости, включая такие процессы, как перемещение воздуха и жидкостей (вентиляторы и насосы), намоточные барабаны и прецизионные инструменты.

Исторически в приложениях, требующих точного управления скоростью, таких как катушки для намотки бумаги, для регулирования скорости машины использовались дорогие двигатели постоянного тока (DC) или гидравлические муфты, тогда как в других приложениях процессы контролировались путем открытия и закрытия заслонок и клапанов или изменения мощности скорости с шестернями, шкивами и подобными устройствами, в то время как двигатель работает с постоянной скоростью.

В 1980-х и 1990-х годах на рынке электроэнергии начали появляться частотно-регулируемые приводы, предлагающие альтернативный метод управления. Преобразователь частоты, также называемый преобразователем частоты, преобразователем частоты, основным принципом работы является регулировка электропитания двигателя переменного тока с соответствующим изменением частоты и напряжения в скорости и крутящем моменте двигателя.

При реализации этого типа управления может быть достигнуто очень точное соответствие между скоростью двигателя и технологическими требованиями машины, которую он ведет.

Технология частотно-регулируемых приводов в настоящее время развита и широко применяется и используется с двигателями переменного тока; Частотно-регулируемые приводы чрезвычайно универсальны и предлагают высокую степень управления двигателем, где скорость двигателя может быть точно изменена от нуля до 100% номинальной скорости, а крутящий момент также регулируется в соответствии с требованиями.

Доступны различные опции для различных приложений; базовые конструкции частотно-регулируемых приводов используются в простых приложениях, таких как управление вентиляторами и насосами, тогда как более сложные версии могут использоваться для очень точного управления скоростью и крутящим моментом, например, в нескольких намоточных машинах или в приложениях для формовки материалов.

Размеры частотно-регулируемого привода варьируются от 0,2 кВт до нескольких МВт; они обычно доступны как автономные устройства и подключаются к источнику питания двигателя, однако на некоторых двигателях меньшего размера, обычно менее 15 кВт, частотно-регулируемый привод может быть встроен в двигатель и доступен как интегрированный продукт с моторным приводом.

Во многих случаях регулирование скорости может привести к значительному снижению затрат на электроэнергию. Использование частотно-регулируемых приводов особенно эффективно в вентиляторах и насосах, где они могут использоваться для замены традиционных методов регулирования мощности; здесь существует экспоненциальная зависимость между скоростью машины (и мощностью) и потребляемой энергией.

Принцип работы частотно-регулируемого привода

Хотя существует ряд вариаций конструкции частотно-регулируемого привода; все они предлагают одну и ту же базовую функциональность, которая заключается в преобразовании входящего электрического питания с фиксированной частотой и напряжением в переменную частоту и переменное напряжение, которое выводится на двигатель с соответствующим изменением скорости и крутящего момента двигателя. Скорость двигателя можно изменять от нуля до 100–120% от его полной номинальной скорости, в то время как до 150% номинального крутящего момента может быть достигнуто при пониженной скорости.Двигатель может работать в любом направлении.

Преобразователи частоты, применяемые в двигателях переменного тока, являются наиболее распространенными. Их базовая конструкция состоит из четырех элементов:

• Выпрямитель : принцип работы выпрямителя заключается в изменении поступающего переменного тока (AC) на постоянный (DC). Доступны различные конструкции, и они выбираются в соответствии с требуемыми характеристиками частотно-регулируемого привода. Конструкция выпрямителя будет влиять на степень наведения электрических гармоник во входящем источнике питания.Он также может управлять направлением потока мощности.
• Промежуточная цепь : выпрямленный источник постоянного тока затем кондиционируется в промежуточной цепи, обычно с помощью комбинации катушек индуктивности и конденсаторов. В большинстве преобразователей частоты, представленных в настоящее время на рынке, используется промежуточный контур постоянного напряжения.
• Инвертор : инвертор преобразует выпрямленный и кондиционированный постоянный ток обратно в источник переменного тока переменной частоты и напряжения. Обычно это достигается путем генерации высокочастотного сигнала с широтно-импульсной модуляцией переменной частоты и эффективного напряжения.Полупроводниковые переключатели используются для создания выхода; доступны различные типы, наиболее распространенным из которых является биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).
• Блок управления : блок управления управляет всей работой частотно-регулируемого привода; он контролирует и управляет выпрямителем, промежуточной цепью и инвертором, чтобы обеспечить правильный выходной сигнал в ответ на внешний управляющий сигнал.

Приводы с регулируемой частотой обычно имеют КПД 92–98% с потерями 2–8% из-за дополнительного рассеивания тепла, вызванного высокочастотным электрическим переключением, и дополнительной мощности, необходимой для электронных компонентов.

В равной степени двигатели, подключенные к частотно-регулируемым приводам, испытывают дополнительные потери из-за нагрева, вызванного высокочастотным электрическим переключением.

Монтаж частотно-регулируемых приводов
В электрическом отношении частотно-регулируемый привод устанавливается последовательно между сетью электропитания и двигателем. Частотно-регулируемые приводы большой мощности могут вносить электрические «загрязнения» в источник питания в виде гармоник, что может нанести ущерб другому оборудованию; в правилах Китая ограничивается допустимое количество гармоник в источнике питания; в зависимости от местных условий установщик должен будет рассмотреть возможность установки электрических фильтров или указать тип выпрямителя, чтобы обеспечить соответствие требованиям.

Большинство частотно-регулируемых приводов предлагают вычислительные возможности и могут работать с различными системами управления и датчиками. Базовый частотно-регулируемый привод сможет управлять выходом двигателя в ответ на управляющий сигнал, чтобы достичь желаемого рабочего состояния. В простейшем случае частотно-регулируемый привод соединяется с датчиком, например датчиком давления или расхода, а затем запрограммирован на поддержание заданного значения (уставки).

С другой стороны, усовершенствованные частотно-регулируемые приводы могут выполнять сложные задачи управления технологическим процессом; они могут быть связаны с рядом преобразователей, реализовывать блокировки и другие функции управления, а также взаимодействовать с современными компьютерными сетями, предоставляющими рабочие данные в реальном времени.

Преобразователи частоты, являющиеся электронным оборудованием, подвержены повреждениям из-за попадания пыли и влаги или недостаточного охлаждения. Они должны располагаться рядом с двигателем в хорошо вентилируемых помещениях или удаленно в хорошо защищенной зоне.ЧРП большего размера могут выделять много тепла, и его необходимо удалить, иначе устройство в конечном итоге перегреется и выйдет из строя.

Ниже предлагаются действия, которые следует предпринять при рассмотрении вопроса об установке частотно-регулируемого привода:

Шаг 1 : Получите представление о рассматриваемом процессе и о том, как работа системы двигателя соответствует его требованиям. Определите, насколько колеблется спрос и можно ли его снизить. Задокументируйте профиль нагрузки и определите, насколько его можно уменьшить.

Шаг 2 : Определите тип нагрузки, будь то переменный крутящий момент, постоянный крутящий момент или постоянная мощность. Определите, можно ли реализовать в системе управление частотно-регулируемым приводом или другое решение будет более подходящим.

Шаг 3 : Ищите возможности максимизировать эффективность существующей системы с помощью недорогих мер. Установка частотно-регулируемого привода в систему с низким КПД не принесет особых результатов, которую можно было бы улучшить другими низкозатратными средствами.Оцените состояние и работу системы и определите возможности экономии энергии с низкими затратами, которые могут быть реализованы до установки частотно-регулируемого привода. Это может включать техническое обслуживание оборудования или снижение нагрузки и отключение. Некоторые из этих улучшений могут быть реализованы посредством внутренних действий, в то время как другие действия могут потребовать специальной поддержки от производителя или агента.

Шаг 4 : Отслеживайте существующее энергопотребление и оценивайте потенциал энергосбережения.Если возможно, следите за потреблением энергии, скажем, в течение одной недели, чтобы получить базовый уровень, по которому можно будет измерить любые улучшения в энергоэффективности. При необходимости обратитесь за помощью к специалисту. Получите предложения от производителей и убедитесь, что экономия и окупаемость инвестиций удовлетворительны.

Шаг 5 : Приняв во внимание пункты, описанные в разделе «Практические соображения», установите частотно-регулируемый привод и связанные с ним органы управления. Перед тем, как приступить к работе, убедитесь, что установщик полностью проинструктирован, а система правильно введена в эксплуатацию и продемонстрирована экономия.

Шаг 6 : Продолжайте управлять своими системами для повышения энергоэффективности. Внедрите политики, системы и процедуры, обеспечивающие правильное обслуживание и эффективную работу систем, а также сохранение экономии в будущем.

Ввод в эксплуатацию частотно-регулируемого привода
Частотно-регулируемый привод должен быть правильно установлен и введен в эксплуатацию, чтобы он работал правильно и позволял добиться запланированной экономии энергии. К сожалению, нередко можно встретить установки, в которых двигатель работает постоянно на полной скорости, но об этом никто не знает.Обратите внимание на следующее до, во время и после установки:

• Монтажник прошел соответствующее обучение и обладает компетенцией в установке частотно-регулируемых приводов.
• Предполагаемый рабочий профиль процесса и метод управления полностью понятны и сообщаются установщику частотно-регулируемого привода до начала установки.
• Частотно-регулируемый привод правильно запрограммирован для обеспечения запланированной работы (и экономии энергии), и это будет продемонстрировано операторам / инженерному персоналу по завершении.
• Операторы / инженерный персонал обучены управлению и работе с частотно-регулируемым приводом.
• Файл ввода в эксплуатацию, содержащий записи о настройках программного обеспечения, уставках и других соответствующих параметрах программы, составляется и сохраняется для использования в будущем.

Важность технического обслуживания
После того, как частотно-регулируемый привод установлен и хорошо работает, можно сохранить или улучшить экономию энергии путем проведения регулярного технического обслуживания.

Вопреки распространенному мнению, что электронное оборудование не требует регулярного обслуживания, оно имеет решающее значение для поддержания работы частотно-регулируемого привода с максимальной эффективностью. Распространенные причины потерь энергии на плохо обслуживаемых частотно-регулируемых приводах:

• В сложных условиях окружающей среды, таких как высокие температуры окружающей среды или большая нагрузка, значительно сокращается срок службы компонентов частотно-регулируемого привода.
• Установка неверных параметров, приводящая к плохому управлению и потерям энергии.
• Недостаточное охлаждение, что приводит к увеличению потребления энергии. Увеличение тепла увеличивает электрическое сопротивление, автоматически вызывая увеличение тока для компенсации. Этот повышенный ток означает повышенное энергопотребление. Перегрев частотно-регулируемых приводов может привести к отказу оборудования.
• Попадание загрязнения (от таких материалов, как вода или пыль), вызывающее неэффективность и отказ оборудования.
• Ослабленные электрические клеммы, ведущие к перегреву и выходу из строя.

Простои производства или поломки оборудования неизбежно влекут за собой расходы, поэтому рекомендуется систематический план обслуживания частотно-регулируемого привода и оборудования, чтобы снизить вероятность отказа оборудования. Профилактическое обслуживание всегда дешевле, чем устранение неисправностей и непредвиденных поломок.

Производитель частотно-регулируемого привода может также порекомендовать график замены деталей, чтобы он работал нормально, например, ежегодную замену воздушного фильтра или четырехлетнюю замену любых уплотнений охлаждающего насоса.Хороший способ обеспечить поддержание частотно-регулируемого привода в хорошем рабочем состоянии — заключить договор на техническое обслуживание с производителем частотно-регулируемого привода.

The Fact : частотно-регулируемые приводы не так дороги, как вы думаете. Установка одного из них на средний двигатель может стоить около 650 долларов, включая установку. Если учесть, что один средний двигатель (2,2 кВт) может потреблять электроэнергии на сумму более 500 долларов в год, преобразователь частоты стоит вложенных средств и может иметь период окупаемости менее двух лет.

Принцип работы асинхронного двигателя | GoHz.com

Асинхронные двигатели работают по принципу индукции тока в роторе, который должен вращаться со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость, чтобы возникла индукция. Это называется скоростью скольжения, и ее не следует путать со скольжением шеста.

Почему у асинхронных двигателей нет проскальзывания полюсов и почему у других двигателей есть проскальзывание полюсов? Я попытаюсь ответить вам на этот вопрос, но сначала давайте определим полюса и синхронную скорость применительно к работе электродвигателя.

Полюса в электродвигателе относятся к полюсам магнитной цепи и входят в комплект по два, как у обычного магнита. Один на севере (N), а другой на юге (S). Если у двигателя два полюса, у него будет один N-полюс и один S-полюс. Если у двигателя четыре полюса, у него будет 2 полюса N, 2 полюса S и так далее.

Синхронная скорость в электродвигателе — это скорость, которая создается бегущей волной магнитного поля, когда она вращается вокруг магнитной цепи статора. Синхронная скорость двигателя равна 120 * f / p, где f = системная частота в Гц, а p равно количеству полюсов в асинхронном двигателе.

Все двигатели переменного тока состоят из двух основных частей: (1) обмотка статора и железный сердечник и (2) обмотка ротора и железный сердечник, который может свободно вращаться и соединен с валом двигателя. В трехфазном асинхронном двигателе, когда на статор подается питание от трехфазного источника напряжения, создается магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью. Когда этот магнитный поток пересекает обмотку ротора, он индуцирует ток (через закон индукции Фарадея) в обмотке ротора, который создает второй магнитный поток.Эти два магнитных потока вращаются с синхронной скоростью и соединяются вместе, как два магнита, и таким образом передают крутящий момент непосредственно на вал ротора.

Теперь вот ключевая мысль, которую вы должны понять, чтобы понять принцип работы асинхронного двигателя и почему нет проскальзывания полюсов. Чтобы статор, поданный в поле, индуцировал ток в цепи ротора, ротор должен вращаться медленнее, чем синхронная скорость, чтобы соблюдался закон индукции Фарадея и магнитный поток проходил через обмотки ротора.Если ротор вращается с синхронной скоростью, поток статора не будет проходить через обмотки ротора, и в роторе не будет индуцироваться ток, и второе магнитное поле будет равно нулю. Следовательно, ротор должен вращаться со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость, чтобы в цепи ротора возникла индукция. Это называется скоростью скольжения, и ее не следует путать со скольжением шеста.

Другой тип (переменного тока) двигателя — это синхронный двигатель, в котором на роторе имеется обмотка возбуждения с независимым возбуждением.Для работы синхронного двигателя вал ротора вращается с синхронной скоростью, и магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, соединяется с полем статора, и крутящий момент передается на вал. В случае, когда крутящий момент на валу превышает силу магнитного поля, действующую на ротор, может произойти проскальзывание полюсов, что приводит к очень высоким значениям тока статора и крутящего момента на валу. Это состояние может привести к серьезному повреждению двигателя и срабатыванию автоматических выключателей.

Изучите. Понимать это. Задайте свои вопросы и ответьте на них, купив хорошую книгу по двигателям и изучив принципы преобразования энергии.