Что такое частотник и зачем он нужен

  Частотник —  полное название частотный преобразователь, онже  инвертор. На этом сайте с левой стороны в одну колонку представлены имеющиеся в наличии частотники (проверены и протестированы). Для получения дополнительной информации на заинтересовавший Вас частотник, щелкните мышкой на его картинке (для перемещения вниз колонки используйте ручку прокрутки расположенную справой стороны страницы). В развернувшейся информации Вы найдете краткое описание  частотника, дополнительные фотографии (их можно увеличить), ссылки на документацию. Для демонтированых частотников располагаются реальные фотографии. Перечень имеющихся в наличии частотников постоянно меняется. 

Название фирмы производителя (слева вверху от центральной фотографии) является ссылкой, развернув которую Вы получите краткую информацию о фирме и ссылку с адресом ее сайта.

   

Справа предоставлен небольшой список фирм производителей инверторов. После выбора производителя появится таблица с перечнем имеющихся на данном сайте инверторов этого производителя. Далее таблицу можно сортировать по цене.  

          

   Вкладка ИНСТРУКЦИИ ПО ЧАСТОТНИКАМ содержит ссылки на документацию по инверторам и немного файлов о частотниках вообще.

   Вкладка КОНТАКТЫ содержит информацию о продавце (телефон, вебадрес..)

    Частотные преобразователи (ониже инверторы, или в народе просто — частотники), позволяют легко регулировать скорость асинхронного электродвигателя в широких пределах. В обычных установках с вентиляторами, насосами, тележками, транспортерами и т.д. где не требуется стабилизация оборотов двигателя можно применять инверторы с режимом амплитудно-частотного регулирования. В установках, где момент на валу может резко изменяться в большом диапазоне и в тоже время требуется высокая стабильность оборотов на валу электродвигателя, применяют инверторы с векторным режимом регулирования или даже инверторы с векторный режим совместно с дополнительным датчиком скорости (энкодером). Управлять электродвигателем можно непосредственно с панели частотника (нажимая кнопочки), также можно установить отдель (на расстоянии до нескольких сот метров) несколько выключателей (или кнопок) для запуска/останова и регулируемый резистор для изменения оборотов. Такжев качестве управления можно подавать сигналы с компьютера или контроллера. Цифровое т

www.sites.google.com

Преобразователь частоты (радиотехника) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 ноября 2017; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 ноября 2017; проверки требует 1 правка.

Преобразователь частоты — электрическая цепь, осуществляющая преобразование частоты^[1] и включающая гетеродин, смеситель и полосовой фильтр (в отдельных случаях полосовой фильтр может отсутствовать)^[2].

Преобразователем частоты, в состав которого входят три функциональные группы (смеситель, гетеродин, фильтр), иногда ошибочно называют смеситель.

Преобразователь частоты применяется в радиоприемниках, построенных по супергетеродинной схеме, в устройствах генерирования и формирования сигнала (в радиопередатчиках, синтезаторах частот), различных радиоизмерительных приборах (селективных вольтметрах, анализаторах спектра, модулометрах и девиометрах, установках для измерения ослаблений).

Например, в супергетеродинном радиоприемнике с фиксированным значением промежуточной частоты перенос полосы радиочастот сигнала вниз (реже — верх) позволяет применять неперестраиваемый сложный фильтр основной селекции с высокой прямоугольностью частотной характеристики для подавления помех по соседнему каналу (то есть качественно улучшить частотную избирательность по сравнению с радиоприемником прямого усиления), а также использовать усилитель промежуточной частоты, более эффективный по сравнению с диапазонным усилителем радиочастоты. Перестройка частот такого радиоприемника осуществляется изменением частоты входящего в состав преобразователя частоты гетеродина.

Схема однолампового преобразователя частоты на советском гептоде 1А1П

Функционально преобразователь частоты включает в себя три составные части — гетеродин, смеситель и выходной полосовой фильтр. Гетеродин представляет собой генератор сигнала синусоидальной формы, (настраиваемый либо с фиксированной частотой). Смеситель — основная часть преобразователя, нелинейное электронное устройство, в котором происходит образование нужного спектра. Принцип действия смесителя состоит в том, в результате нелинейных процессов образуются комбинационные гармоники, частоты которых равны разностям или суммам частот гармоник входных сигналов, либо частот, кратных частотам исходных гармоник. Амплитуды полученных комбинационных гармоник пропорциональны амплитудам исходных; таким образом, каждый из наборов комбинационных гармоник (разностных, суммарных, разностных и суммарных кратным) эквивалентен спектру входного сигнала, сдвинутому по частоте. Полосовой фильтр предназначен для селекции нужного набора гармоник, обычно выполнен по стандартной схеме полосового фильтра на LC-элементах.

Конструктивно преобразователь частоты может быть выполнен в виде единого устройства, в том числе на интегральной микросхеме с дополнительными элементами, в виде двух блоков (блок гетеродина и блок смесителя с фильтром) либо, в некоторых случаях, в разнесённом виде. Например, в установках для измерения ослаблений смеситель и фильтр представляют собой обособленные устройства, а в качестве гетеродина используется сторонний измерительный генератор, не входящий в комплект установки.

Характеристики преобразователей частоты[править | править код]

• По частотным свойствам возможны два варианта преобразователей
  • С перестраиваемым гетеродином и фиксированным значением несущей выходного сигнала — наиболее распространённый вариант, используемый в радиоприёмных и измерительных устройствах. Частотными параметрами в этом случае являются: диапазон перестройки гетеродина (и следовательно диапазон входных сигналов) и значение несущей выходного сигнала (ПЧ)
  • С фиксированным гетеродином — используется в специальных случаях, в качестве частотных параметров при этом будут: допустимые значения частоты входного сигнала и значение величины переноса спектра
• Внутренние параметры преобразователя зависят от типа нелинейного элемента в смесителе
  • Крутизна преобразования — отношение амплитуды выходного тока (при закороченном выходе) к амплитуде напряжения входного сигнала
  • Внутренний коэффициент усиления — отношение амплитуды напряжения ПЧ к амплитуде напряжения входного сигнала
  • Коэффициент шума преобразователя

• Справочник по радиоэлектронным устройствам. Т. 1 / Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978
• Полупроводниковые приёмно-передающие устройства. Справочник радиолюбителя / Р. М. Терещук и др. — Киев: Наукова думка, 1981

1. ↑ Пеобразование частот радиосигнала — процесс переноса полосы радиочастот, занимаемой сигналом, в другую часть частотного спектра. ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения.
2. ↑ ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения.

ru.wikipedia.org

Частотный преобразователь, Теоретические основы, Принцип работы

Теория частотного регулирования была разработана еще в 30х годах прошлого столетия. Однако только последние 20 лет стала активно использоваться в мире, а в странах СНГ опыт обширной эксплуатации таких устройств насчитывает порядка 10 лет. Такую победу частотно регулируемого привода над приводом постоянного тока позволила осуществить новая элементная база, а именно относительно недорогие IGBT транзисторы (Insulated Gate Bipolar Transistor — биполярный транзистор с изолированным затвором), рассчитанных на токи до нескольких килоампер, напряжение до нескольких киловольт и имеющих частоту коммутации 30 кГц и выше.

Для лучшего понимания принципов, лежащих в основе электронных систем регулирования скорости вращения, напомним устройство асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором — наиболее массового, повсеместно применяемого типа электродвигателя. Достаточно сказать, что суммарный объем электроэнергии, используемой для приведения в движение всех приводов с асинхронными двигателями, составляет более 50% всей потребляемой электроэнергии. Такой двигатель имеет неподвижный статор с обмотками, образующими полюса, и подвижный короткозамкнутый ротор. При приложении к статорным обмоткам электродвигателя трехфазного напряжения статорными токами, сдвинутыми относительно друг друга на 120 градусов, формируется вращающееся магнитное поле статора. Это поле индуцирует в роторе токи, порождающие собственное поле ротора, которое вращается синхронно с полем статора и образует общий вращающий поток двигателя. В результате взаимодействия токов ротора с магнитным потоком возникают действующие на проводники ротора механические силы и вращающий электромагнитный момент. При этом для создания момента необходимо, чтобы статорное поле вращалось со скоростью выше частоты вращения ротора. Эта разница в скорости вращения называется скольжением.

Скорость ротора асинхронного электродвигателя можно регулировать изменением частоты питающего напряжения, амплитуды питающего напряжения, числа пар полюсов статора.
Математически принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя можно выразить формулой:

f1 — частота питающего напряжения
ωo — угловая скорость магнитного потока стартера
P – количество пар полюсов.

Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.
Регулирование скорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики.

Для получения высоких энергетических показателей асинхронного двигателя – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение.

Структруная схема.
Существует два основных типа преобразователей частоты: с непосредственной связью и с промежуточным контуром постоянного тока. В первом случае выходное напряжение синусоидальной формы формируется из участков синусоид преобразуемого входного напряжения. При этом максимальное значение выходной частоты принципиально не может быть равным частоте питающей сети. Частота на выходе преобразователя этого типа обычно лежит в диапазоне от 0 до 25-33 Гц. Первый способ ввиду своей ограниченности был вытеснен преобразователями частоты с промежуточным контуром постоянного тока, выполненные на базе инверторов напряжения.

Структурная схема такого преобразователя приведена на рисунке
Переменное напряжение сети преобразуется с помощью диодного выпрямителя, а затем сглаживается в промежуточной цепи индуктивно-емкостным фильтром. И, наконец, инвертор, выходной каскад которого обычно выполняется на основе IGBT-модулей, осуществляет обратное преобразование из постоянного тока в переменный, обеспечивая формирование выходного сигнала с необходимыми значениями напряжения и частоты. Наиболее часто в инверторах применяется метод высокочастотной широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В этом случае выходной сигнал преобразователя представляет собой последовательность импульсов напряжения постоянной амплитуды и изменяющейся длительности, которая на индуктивной нагрузке, каковой является обмотка статора, формирует токи синусоидальной формы.

Типовая схема силовых каскадов инвертора на базе IGBT.

Типы нагрузок.
Требования к электроприводу определяются диапазоном требуемых скоростей и типом нагрузки. Зависимость между скоростью вращения и моментом сопротивления неодинакова для нагрузок разного типа:

Методы управления.
В зависимости от характера нагрузки преобразователь частоты обеспечивает различные режимы управления электродвигателем, реализуя ту или иную зависимость между скоростью вращения электродвигателя и выходным напряжением.
Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Mс . При постоянном моменте нагрузки Mс=const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте:

Режим с линейной зависимостью между напряжением и частотой реализуется простейшими преобразователями частоты для обеспечения постоянного момента нагрузки и используется для управления синхронными двигателями или двигателями, подключенными параллельно. Вместе с тем при уменьшении частоты, начиная с некоторого значения, максимальный момент двигателя начинает падать. Для повышения момента на низких частотах в преобразователях предусматривается функция повышения начального значения выходного напряжения, которая используется для компенсации падения момента для нагрузок с постоянным моментом или увеличения начального момента для нагрузок с высоким пусковым моментом, таких, например, как промышленный миксер.

Для вентиляторного характера момента нагрузки это состояние имеет вид:

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

Таким образом, для плавного бесступенчатого регулирования частоты вращения вала асинхронного электродвигателя, преобразователь частоты должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статоре асинхронного двигателя.

www.plastcom.com.ua

Тиристорный преобразователь частоты — Википедия

Тиристорный преобразователь частоты (ТПЧ) — серия тиристорных преобразователей частоты на базе автономного инвертора тока АИТ^[1][2][3][4], применяемых для индукционного нагрева металлов.

ТПЧ — это исторически сложившаяся аббревиатура, начиная с 1960-х годов в СССР, традиционно обозначающая серию тиристорных преобразователей частоты, применяемых в качестве источников питания для индукционного нагрева металлов. Аббревиатура ТПЧ закрепилась только для источников на базе АИТ^[1][2][3][4]. Серия ТПЧ в своем развитии насчитывает несколько поколений. Аббревиатура ТПЧ также иногда использовалась, но позднее, и значительно реже, для обозначения тиристорных преобразователей частоты для электропривода. Однако аббревиатура ТПЧ для обозначения приводных преобразователей не считается корректной, если вместе с аббревиатурой ТПЧ не упомянут электропривод. Для исключения двусмысленности в практике сложились распространенные названия для электропривода, отличительные от серии ТПЧ: Частотный преобразователь (электропривод), Частотно-регулируемый привод.

Обзор среднечастотных источников индукционного нагрева[править | править код]

Нагрузкой источника индукционного нагрева является индуктор — катушка, внутрь которой помещается металл. Индуцируемые в металле вихревые токи разогревают металл при минимуме отвода тепла в окружающую среду. Индукционный способ нагрева позволяет обеспечить высокую скорость нагрева, а также тонкое регулирование потока тепловой энергии и тем самым добиться экономичности, высокой точности и повторяемости промышленных технологических процессов. Индукционный нагрев используется в машиностроении и металлургической промышленности для плавки, ковки, штамповки, поверхностной и сквозной закалки, отжига, пайки резцов, высокочастотной сварки, а также для других специальных применений, где требуется нагрев металлов.

Требование к выходной частоте источника зависит от объёма и геометрии нагреваемого тела (участка). Требование к выходной мощности источника определяется заданной производительностью линии нагрева. Частота и мощность в общем случае независимые параметры. В металлургической промышленности чаще всего используется т. н. среднечастотный ряд частот 0.5, 1.0, 2.4, 4.0, 8.0, 10 кГц и диапазон мощностей от 100 кВт до 1600 кВт, чаще других используются мощности от 320 кВт до 800 кВт на частотах 0.5, 1.0 и 2.4 кГц. Для больших сталеплавильных печей, объёмом в десятки тонн, используются относительно низкие частоты 0.25 и 0.125 кГц при больших мощностях источника 5 МВт и выше. В машиностроительной и других отраслях промышленности используются повышенные и высокие частоты: 22; 44; 66; 100; 220; 500 кГц и т. д. При высоких частотах реже используются мощности более 100 кВт, исключение — высокочастотная сварка, где высокая частота сочетая с большой мощностью.

Рис. 1: Базовая электрическая схема тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ)

На Рис. 1 показана базовая схема тиристорного преобразователя частоты, имеющего двухзвенную структуру: выпрямитель преобразует сетевой ток (50 Гц) в постоянный ток в сглаживающем реакторе Ld{\displaystyle L_{d}}, инвертор преобразует постоянный ток в переменный ток нужной частоты. Характерной особенностью схемы на Рис.1 является наличие в схеме фильтрующего дросселя Ld{\displaystyle L_{d}} между выпрямителем и инвертором. Ток id{\displaystyle id} дросселя Ld{\displaystyle L_{d}} на входе моста постоянный и совпадает по абсолютной величине с переменным током ie{\displaystyle ie} на выходе моста, который через индуктивность линии Lk{\displaystyle L_{k}} питает колебательный контур CeLeRe{\displaystyle C_{e}L_{e}R_{e}}. Полярность токов id{\displaystyle id} и ie{\displaystyle ie} на одном полупериоде совпадает (полярность ie{\displaystyle ie} положительна, если открыта диагональ моста V1, V2), на другом — противоположна (полярность ie{\displaystyle ie} отрицательна, если открыта противоположная диагональ V3, V4). Инвертор на таком принципе действия называется «инвертором тока». Поскольку нагрузкой данного инвертора является пассивная цепь, такой инвертор называется автономным инвертором тока (АИТ). В качестве контура нагрузки чаще других используется параллельный контур (Рис.1), откуда произошло название: параллельный автономный инвертор — эквивалент названию АИТ^[5].

Если в дросселе Ld{\displaystyle L_{d}} используется большая индуктивность (сглаживающая), то такой инвертор называется АИТ с непрерывным током. Если же используется малая индуктивность Ld{\displaystyle L_{d}}, то в токе инвертора появляется интервал паузы. Такой инвертор называется АИТ с прерывистым током.

Для согласования с индуктором по напряжению, или для улучшения пуска, иногда используются другие модификации контура, куда входят 2 или 3 конденсатора: Г- , Т- и П-образные контура ^{[1][2][3][4][5]}. В указанных контурах концы катушки индуктора всегда замыкаются через цепь из одного или двух конденсаторов. Свойства таких контуров близки к свойствам параллельного контура на Рис.1, поэтому основные принципы работы инвертора совпадают с параллельной схемой АИТ на Рис.1.

Коренное отличие в принципе работы инвертора возникает в том случае, когда вместо параллельного используется последовательный конденсатор в контуре. Тогда не требуется дроссель Ld{\displaystyle L_{d}} на входе инвертора, ток инвертора формируется по колебательному закону с образованием интервала паузы тока. Инвертор без входного дросселя Ld{\displaystyle L_{d}} называется автономным инвертором напряжения (АИН), альтернативный вариант названия: последовательный автономный инвертор. В научной мировой литературе ^{[6][7][8][9][10]} установилась терминология «параллельный» и «последовательный» инверторы (Parallel Inverter, Series Inverter — с дросселем Ld{\displaystyle L_{d}} и без него, соответственно). Под параллельной схемой контура подразумевается существование произвольной замкнутой цепи конденсаторов, подключенной параллельно зажимам индуктора, хотя как правило, используется обычный параллельный контур на Рис.1. Параллельный и последовательный инверторы относятся к принципиально различным классам устройств (АИТ и АИН). Также возникли научные школы и крупные мировые компании, являющиеся сторонниками параллельных или последовательных инверторов. В частности, компании Otto Junker (Германия), Brown Boveri (Швейцария), Asea (Швеция), General Electric (США), а также международная корпорация Ajax Tocco Magnethermic, преимущественно развивали направление параллельного инвертора ^[6][7], в то время как другая мировая корпорация Inductotherm (насчитывающая в своем составе несколько десятков отдельных фирм по всему миру) преимущественно развивала последовательную схему. В Японии ^[8], и в СССР среднечастотный индукционный нагрев преимущественно развивался на базе параллельной схемы. В СССР наряду с термином «параллельный автономный инвертор» в научной литературе чаще использовался термин АИТ ^{[1][2][3][4][5]}.

Серия ТПЧ[править | править код]

Производство источников индукционного нагрева в СССР на базе АИТ (Рис.1), которые получили название «серия ТПЧ», зародилось в 1960-е годы в Таллине на Электротехническом заводе им. Калинина^[5]. Основные конструктивные исполнения серии ТПЧ охватывают диапазон по мощности от 100 кВт до 1600 кВт, по частоте от 0.5 до 10 кГц, чаще других используются ТПЧ мощностью 320 кВт и 800 кВт на частоте 1кГц. Во второй половине 1980-х годов объём производства в СССР достигал до 800 штук ТПЧ в год, что составляло порядка половины ежегодного мирового производства средне частотных источников индукционного нагрева (в штучном выражении по типовым мощностям в диапазоне 160…800 кВт в диапазоне частот 0.5…10 кГц). В частности, наиболее крупная американская компания Inductotherm в 1980-е годы выпускала порядка 180 средне частотных источников в год. В 1990-е годы на многих предприятиях в России и на Украине появилось серийное производство источников на базе АИТ с одинаковым названием «серия ТПЧ». В связи с прочно закрепившейся аббревиатурой ТПЧ, другие источники индукционного нагрева с топологией схемы, отличающейся от АИТ, имеют название, отличающееся от ТПЧ.

Появление на рынке мощных силовых транзисторов, начиная с 1990-х годов, дало толчок развитию силовой электроники в ряде отраслей. Безусловными достоинствами транзисторов являются полная управляемость и высокое быстродействие. Эти свойства дали основу для развития как самих транзисторов, так и универсальных устройств управления силовыми транзисторами (интеллигентные модули) для любых применений. Возникла мощная индустрия универсальных компонентов силовой электроники. Для малых фирм, ранее не занимавшихся наукоемкой продукцией, появилась возможность закупать готовые компоненты, собирать и поставлять на рынок конкурентоспособные изделия, что способствовало быстрому росту рынка. В области электропривода, ветро-генераторов и солнечной энергетики выпущены десятки тысяч изделий, в том числе появились изделия на IGBT-транзисторах большой единичной мощности в несколько мегаватт. Прогресс силовой электроники пришел также в область индукционного нагрева. Стал быстро развиваться рынок малых источников в несколько килловатт или десятков киловатт, которые раньше почти отсутствовали на рынке. Также стали интенсивно вытесняться ламповые генераторы, которые использовались для индукционного нагрева в области высоких частот в десятки и сотни килогерц.

В средне частотной области, где нет востребованности в быстродействии полупроводников, производство источников индукционного нагрева разделилось на два сектора: источники тиристорные и транзисторные. В средне частотной области тиристоры не столь чувствительны к неполной управляемости, и в этом отношении не столь проигрывают полностью управляемым транзисторам, зато выигрывают по надежности и стоимости. Особенно выигрыш тиристорной схемы ощущается при мощностях более 250 кВт, когда относительно дорогая система управления становится уже не столь заметна в общей стоимости изделия, а надежность тиристорной схемы становится превалирующим фактором для покупателя. В мощных источниках возрастает роль системы управления для решения задач защиты, диагностики, мониторинга, автоматики и регулирования. Поэтому для таких источников стоимость систем управления для тиристорных и транзисторных источников сопоставима. Тиристор по сравнению с силовым транзистором многократно выше по единичной мощности и ниже по стоимости. Тиристор обладает свойством кратковременно выдерживать ток, на порядок превышающий рабочий ток, в то время как транзистор выходит из насыщения и разрушается. Чем больше параллельных соединений транзисторов, тем опаснее аварийные режимы, которые могут сопровождаться взрывом корпуса. Поэтому на рынке между секторами тиристорных и транзисторных источников в области средне частотного нагрева установилась устойчивая граница на уровне мощности порядка 250 кВт. Граница существует исключительно для индукционного нагрева и исключительно в области средних частот, в то время как в других областях со всей очевидностью происходит насыщение рынка транзисторными схемами.

Прогресс полупроводниковой индустрии привел к появлению тиристоров в модульном корпусе, который аналогичен корпусу силового транзистора, и имеет те же достоинства — изоляцию от охладителя и простота сборки модульных конструкций. Также в схему тиристорного инвертора АИТ некоторые производители вводят на входе инвертора транзисторный прерыватель, т. н. IGBT-чоппер, который позволяет улучшить управляемость и характеристики схемы, и в то же время не потерять присущую тиристорам устойчивость к аварийным режимам.

Серия ТПЧ прошла длительный путь эволюции. В таблице ниже дано представление о смене поколений серий ТПЧ. В таблице даны по возможности объективные признаки прогресса в технологии производства ТПЧ, общие для различных производителей. Таблица ограничивается рассмотрением прогресса технологий только для источников ТПЧ с присущей им топологией АИТ. Принадлежность к одному классу устройств остается также в том случае, когда АИТ является только частью силовой схемы. Например, устройства, где на входе АИТ устанавливается или не устанавливается силовой транзисторный Прерыватель (IGBT-чоппер), относятся к одному классу. Схема АИТСП (АИТ с Синхронным Прерывателем) и схема АИТАП (АИТ с Асинхронным Прерывателем, где Прерыватель не синхронизирован с инвертором) имеют существенно разные характеристики, хотя и относятся к одному классу устройств.

Смена поколений серии ТПЧ на базе автономного инвертора тока (АИТ)

Серия ТПЧ	Признаки прогресса в технологии производства
1-ое поколение	1960-е годы. В системе управления отсутствуют печатные платы — монтаж объемный (на панелях) в отдельном шкафу. Логические компоненты: дискретные полупроводники (транзисторы и диоды) и крупногабаритные логические модули в фарфоровом корпусе (Логика-Т). В силовой части используются штыревые тиристоры, относительно маломощные. Используется большое количество параллельных и последовательных соединений в каждом плече преобразователя. Для мощных ТПЧ, в случае применения параллельного соединения силовых секций, не допускается автономная (одиночная) работа отдельной секции. Частотный типоряд: 0.5; 1 кГц. КПД порядка 92 % для 1кГц. Удельные показатели ТПЧ: порядка 6…8 кг/кВт.
2-ое поколение	1970-е годы. В системе управления появляется печатный монтаж, что позволяет резко сократить габариты системы управления и одновременно повысить её функциональность. Каждый отдельный блок управления обладает относительно небольшой функциональностью. Большое количество блоков устанавливается в отдельном шкафу. В силовой части появляются таблеточные тиристоры, уменьшается количество параллельных и последовательных соединений в одном плече. Для соединенных параллельно силовых секций не допускается автономная (одиночная) работа отдельной секции. Вводится максимальная частота 2.4 кГц, частотный типоряд: 0.5; 1; 2.4 кГц. КПД повышен до 92..93 % для 1кГц. Удельные показатели ТПЧ улучшены: порядка 4…5 кг/кВт.
3-е поколение	1986 год. Логические компоненты: микросхемы малой и средней степени интеграции. Система управления строится в кассете на больших многофункциональных печатных платах, насчитывающих до 300 компонентов, имеющих проволочные выводы. В силовой части используются мощные таблеточные тиристоры, исключаются параллельные соединения, остаются последовательные в одном плече. Для соединенных параллельно силовых секций допускается автономная (одиночная) работа. Вводятся понятия «работа одиночного ТПЧ», «работа группы ТПЧ с общей нагрузкой», «одиночная работа ТПЧ в комплексе», «групповая работа комплекса ТПЧ». Вводится частоты 4, 8 и 10 кГц, частотный типоряд: 0.5; 1; 2.4; 4; 8; 10 кГц. КПД повышен до 94..95 % для 1кГц. Удельные показатели ТПЧ улучшены: порядка 2…2.5 кг/кВт.
4-ое поколение	2002 год. Логические компоненты: одна БИС — большая интегральная схема, охватывающая всю логическую (цифровую) часть системы управления. Система управления строится на многофункциональных многослойных платах небольшого размера на основе т. н. «бездырочной», или поверхностной технологии (SMD), где миниатюрные компоненты с планарными выводами (типичный размер резистора 1.5 х 0.75 мм) паяют непосредственно на поверхность платы. Сведена к минимуму громоздкая «дырочная», то есть сквозная технология (HMD — Hole Mount Technology), где компоненты с проволочными выводами впаиваются в отверстия на плате. В силовой части используются мощные таблеточные тиристоры, которые позволяют строить силовое плечо на одном тиристоре. Исключение: высокая частота 8 и 10 кГц, где используются быстродействующие тиристоры с относительно невысоким классом по напряжению, что требует обычно 2 последовательных тиристоров в одном плече инвертора. Для относительно небольших мощностей (до 320 кВт) некоторые производители используют т. н. «модульные» тиристоры, которые привинчивают к общей алюминиевой плите, что упрощает конструкцию силового блока и обеспечивает гальваническую изоляцию от охлаждающей жидкости (воды). Групповая работа комплекса ТПЧ без изменений. Частотный типоряд без изменения: 0.5; 1; 2.4; 4; 8; 10 кГц. КПД повышен до 95..96 % для 1кГц. Удельные показатели ТПЧ улучшены: порядка 1.6…2.5 кг/кВт.
5-ое поколение	2015 год. В систему управления вводится система Интернет-Диагностики ТПЧ. В состав системы управления входят инструменты считывания и сохранения рабочих и аварийных осциллограмм в постоянной памяти Чёрного Ящика, а также средство связи с Интернетом на базе GSM модема. Аварийные осциллограммы автоматически посылаются на сайт коллективного пользования. Максимально демократичный сайт диагностики ТПЧ, без всяких ограничений для доступа и без регистрации, служит, с одной стороны, «инструментом быстрого реагирования» при ремонте, с другой стороны, — «базой коллективных знаний» для изучения типовых аварийных процессов и для обучения персонала навыкам эксплуатации. В силовую часть на вход тиристорного АИТ вводится транзисторный Синхронный Переключатель (СП). Схема АИТСП объединяет преимущества одновременно двух типов полупроводников: транзисторов (полная управляемость) и тиристоров (надежность в аварийных режимах). Последние используются в модульном и таблеточном корпусах. Групповая работа комплекса ТПЧ без изменений. Частотный типоряд расширен как в сторону уменьшения частоты, так и в сторону увеличения частоты: 50(60), 125, 250, 500, 1000, 2500, 4000, 8000(10000), 16000, 22000 Гц. КПД повышен до 97.5..98.5 % для 1кГц. Удельные показатели ТПЧ улучшены: порядка 1 кг/кВт.

1. ↑ ^{1 2 3 4} Горбачев Г. Н., 1988, с. 306.
2. ↑ ^{1 2 3 4} Шиллинг В., 1950.
3. ↑ ^{1 2 3 4} Толстов Ю.Г., 1978.
4. ↑ ^{1 2 3 4} Чиженко И.М., 1978.
5. ↑ ^{1 2 3 4} Е. И. Беркович, 1973.
6. ↑ ^{1 2} Alfred Mühlbauer, 2008.
7. ↑ ^{1 2} John William Motto, Jr., 1977.
8. ↑ ^{1 2} Takesi FUJITSUKA, 1971.
9. ↑ Nikolay L. Hinov, 2005.
10. ↑ pantechsolutions.

• Шиллинг В. Схемы выпрямителей, инверторов и преобразователей частоты: Пер. с нем.. — Л.: Госэнерго-издат, 1950. — 464 с.

• Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. — М.: Изд.»Энергия», 1978. — 208 с.

• Чиженко И.М. Справочник по преобразовательной технике.. — К.: Техніка, 1978. — 447 с.

• Е. И. Беркович. Тиристорные преобразователи высокой частоты. — Л.: Энергия, 1973.

ru.wikipedia.org

Частотный преобразователь описание.Технические характеристики

Эффективность и срок службы частотных преобразователей и механизма в целом зависит от того, насколько правильно сделан выбор. Эффект экономии от использования в производстве частотника получается из-за экономии энергии в различных механизмах до 50% за счет возможности регулировки производительности изменением выходной частоты оборотов мотора.

Характеристика частотных преобразователей

При выборе нужно смотреть на то, какой режим будет у электропривода, мощности мотора, диапазон регулировки скорости, поддержки точности вращающего номинального момента на моторе с открытым коллектором, времени разгона и торможения, множества включений в единицу времени.

Мощность многофункциональных программируемых преобразователей – это важный параметр вращающего номинального пускового момента электрического привода. Для этого нужно определиться со способностью к нагрузкам. В зависимости от номинала мощности мотора выбирается частотный преобразователь серии мощности, который рассчитывается на подходящую мощность (кВт). Это будет правильным выбором, если нагрузка на двигателе не будет меняться в динамике разгона, и ток не будет сильно выходить за номинал значения установки для вращающего момента двигателя и преобразователя.

Поэтому, лучше делать выбор по наибольшему токовому значению двигателя с режимом учета способности перегрузки. Способность к излишним нагрузкам дается в процентах от номинала тока за диапазон времени разгона. Чтобы правильно выбрать аналоговый выход двигателя, надо определить характер нагрузок имеющегося привода: уровень работы, период времени, частота появления нагрузок.

Напряжение работы привода

Важным вопросом будет напряжение питания. Самым распространенным случаем является то, когда питание от 3-фазной сети производства 380 вольт. Варианты есть, когда привод предназначен на эксплуатацию от одной фазы на 220 вольт. Последний вариант ограничен мощностями до 4 кВт. Есть варианты работы привода на высоком напряжении, которые дают векторное управление мощными двигателями, с мощностью в мегаваттах, с меньшим током. Все варианты применяются для разных видов решений, зависят от характера снабжения электрической энергией, от обуславливания использования привода конкретной характеристики.

Диапазон управления

Если скорость не снизится меньше 10% от номинального диапазона, то можно применить любой преобразователь. В других случаях нужно убедиться, может ли преобразователь серии номинальной работать с двигателем на малых оборотах. Асинхронный мотор охлаждает сам себя встроенным вентилятором на валу. При уменьшении скорости охлаждение ухудшается. Многие преобразователи векторного управления режимом имеют встроенные опции контроля температуры через датчик.

Режим снижения скорости

Торможение путем выбега подобно отключению мотора от питания. Это может продолжаться долгое время. Частотником можно быстро остановить двигатель:

• Произвести рекуперацию.
• Остановить, подав на обмотку сниженную выходную частоту напряжения.
• Замкнуть обмотки сопротивлением.

Вариант торможения выбирается из экономии.

Функции управления частотным преобразователем

Многие приводы работают по заданию. Плавно повышают или снижают обороты мотора с открытым коллектором. Иногда нужна определенная скорость. В обоих случаях можно управлять с панели приборов и по цифровым входам кнопками. Если применять переключатели и потенциометры, то нужно знать количество аналоговых входов. Если частотник управляется от сети, то нужен специальный интерфейс пульта управления с встроенным многофункциональным программируемым протоколом данных.

Функции защиты

Защита имеет набор функций:

• Защита от скачков напряжения.
• Слежение за температурой мотора.
• Контроль нагрева радиатора.
• Защита встроенных транзисторов выхода IGBT.

Структура преобразователя частоты

На электродвигателе есть три фазы. К фазам подключен входной дроссель для снижения нагрузки в пусковой момент. Дроссель исполняет роль входного фильтра. Следующий блок многофункционального программируемого частотного преобразователя – это высоковольтный выпрямитель. Он состоит из больших встроенных диодов. Далее, идет инвертор, который состоит из IGBT транзисторов в количестве 6 штук. На выходе инвертор создает фазы с измененной частотой.

На аналоговом входе до выпрямителя синусоида. В выпрямителе она выпрямляется. Выпрямленное напряжение формируется в миандр, то есть, прямоугольные импульсы на выходе. Не каждый электродвигатель с аналогового входа способен работать с преобразователем частоты. Существуют синфазные токи, которые за несколько минут разбивают подшипник. Это неоднократно проверялось. Микроконтроллер на выходе может менять не только целые герцы, но и доли герца. Каждый герц можно считать, как одной скоростью. Он может ее увеличивать до килогерц. Двигателям вращающего номинального момента большую частоту можно поднимать до 70 герц, будет увеличиваться скорость разгона двигателя. Превысив порог 70 герц, двигатель начнет воспринимать этот период. Паузы двигатель не будет воспринимать. Он воспримет их как постоянное напряжение. Он загудит, нагреется и сгорит. Поэтому слишком наращивать частоту не стоит.

Инвертор имеет ШИМ (широтно-импульсную модуляцию). Каждый период будет формироваться из множества открытий и закрытий транзистора. От частоты ШИМ-модуляции будет зависеть тепловой нагрев обмоток двигателя, возникнет шум при высокой частоте.

Чем больше скорость, тем будет меньше вращающий момент. У каждого двигателя есть моментная сила давления в Ньютон на метр. Чем меньше частота, тем сильнее будет давить электродвигатель при снижении нагрузки. Чем больше частота аналогового выхода, тем меньше сила давления. Это физическая формула, никуда от этого не деться. При увеличении скорости с пульта управления двигатель будет тянуть намного меньше. При низкой скорости сила двигателя будет в разы больше. Зависимость обратнопро-порциональная.

Частотный преобразователь с трехуровневым инвертором и диодным выпрямителем

Наличие в частотнике инвертора с тремя уровнями дает возможность увеличивать системное напряжение. Если не нужна рекуперация энергии в сеть, то лучше применить диодный выпрямитель с трехфазными мостами, соединенными последовательной схемой. Когда средняя точка спайки мостов диодов не соединена с точкой присоединения конденсатора инвертора, то потенциал выпрямителя на диодах имеет малые пульсации, использовать дроссель не нужно. Для соединения выпрямителя к сети применяют трансформатор с тремя обмотками. Схема частотника с выпрямителем на диодах и инвертором на трех уровнях:

Сетевой дроссель подсоединяется в питающую сеть частотника, служит для защиты от нестабильной связи с сетью, является буфером.

Дроссель двигателя подключается между мотором и частотным преобразователем, играет роль ограничителя скорости повышения напряжения, для токового ограничения от короткого замыкания.

На видео — принцип работы частотного преобразователя.

chistotnik.ru