Как работает частотник? Принцип работы преобразователя.

Частотник служит для изменения характеристик энергии, поступающей от электросети к производственному оборудованию. Речь идёт о требуемом выборе частоты тока, вида напряжения. Технические возможности изменения этих понятий лежат в определённом диапазоне. Их показатели могут отличаться и быть выше данных, получаемых от первичного энергоисточника, так и гораздо ниже его.

Состав, конструкция схема

Оборудование преобразования частоты (ПЧ) компонуют из двух секций. Первая — с управляющими функциями, состоит из микропроцессоров. Их задача: регулировать коммутацию ключей, контролировать работу, выполнять диагностику и защиту. Вторая — силовая секция. Её комплектуют на транзисторах (тиристорах), выполняющих функцию переключателей.

Характеристика

Большинство распространённых электрорегулируемых приводов используют преобразователей частоты ПЧ двух классов. Основными признаками их разделения являются структурное отличие и принцип работы силовой части устройства. Свои функции ПЧ выполняет с промежуточным узлом, действующим с постоянным током, или осуществляется прямая связь с источником.

Положительной особенностью является высокая эффективность. Отдача достигает 98,5% и более. Используется для управления мощными высоковольтными приводами. Частотник значится относительно дешёвым, несмотря на дополнительную комплектацию схем регулирования. Эффективный способ его применения оценивают, рассматривая класс, преимущества или недостатки. Сначала использовались преобразователи с прямым, непосредственным подсоединением к сети. (рисунок 1).

То есть, источник питания подключается к статорным обмоткам двигателя через открытые вентили. Конструкция силовой части состояла из выпрямителей, выполненных на полупроводниковых приборах — тиристорах.

Обладающих свойствами электровентиля. И системы управления (СУ). Которая, попеременно их открывая, подключала к сети обмотки электродвигателя. Напряжение поступает на тиристоры, имея трёхфазный вид синусоиды Ua, Uв, Uс. На выходе преобразователя сформировано напряжение U вых.

Это показано на одной фазе с вырезанной полосой (рисунок 1). Увеличенный, он имеет зазубренный вид, который аппроксимирует линия синего цвета. Выходная частота устройства значится в границах 0—30 Гц.
Этот короткий диапазон лимитирует возможность привода регулировать скорость асинхронного электродвигателя. Такое подключение на практике даёт результат один к десяти. Хотя технологические процессы диктуют значительного увеличения этого соотношения.

Применение неуправляемых тиристоров считается недостатком конструкции, так как их использование требует усовершенствовать систему регулирования. Она становится более сложной. Кроме того, «зазубренная» форма напряжения на выходе (рис. 2), приводит к появлению высших гармоник. Их наличие сопровождается дополнительными потерями. Которые наблюдаются, в увеличении перегрева электродвигателя, уменьшение крутящего усилия (момент) на валу и появление помех в сети. Поэтому дополнительный монтаж деталей и узлов для устранения этих недостатков, повышает стоимость устройства. Увеличивают его габариты, вес и уменьшают эффективность привода.

В настоящее время преобразователи с прямой (непосредственной) связью не применяют. Сейчас в системах дополнительно включён узел с функцией постоянного тока. При этом задействовано удвоенное трансформирование электроэнергии. Напряжение на входе, с неизменной амплитудой, частотой и формой синусоиды, поступает на клеммы выпрямительного блока (B). Дальше проходит фильтр (Ф), уменьшающий пульсацию высших гармоник. Назначение (И) инвертора — преобразовать постоянное напряжение в переменное варьируемой частоты и амплитуды. При этом используются отдельные внутренние блоки.
Функции электронных ключей, в составе инверторов, выполняют запираемые GTO тиристоры. Или заменяемые его типы: GCT, IGCT, SGCT, а также трёхэлектродным полупроводниковым элементом с изолированным затвором IGBT.

Преимуществом частотника на тиристорах обоих классов является возможность использовать их при повышенных показателях напряжения и тока. Они выдерживают длительную работу, электроимпульсные скачки. Устойчивое функционирование преобразователи частоты поддерживают в широком диапазоне мощностей. С вилкой от сотни кВт до десятка мВт. На выходе ПЧ напряжение составляет от 3 до 10 кв. Однако, сравнивая цену по отношению к мощности, она остаётся завышенной.

Устройства регулируемого привода, в состав которого входили запираемые тиристоры, занимали преобладающее место. Но, потом их сменил транзистор IGBT с изолированным затвором.
Применение тиристора усложняет средство управления. Являясь полупроводниковым элементом, он подключается подачей импульса на регулируемый контакт, достаточно сменить полярность напряжение или понизить величину тока близкую к нулю. Сложность процесса и дополнительные элементы делают систему регулировки более громоздкой.

Транзисторы IGBT отличаются простым способом управления с незначительной затратой расхода энергии. Большой рабочий диапазон частот расширяет границы выбора оборотов электромотора и увеличивает скоростную характеристику. Совместное действие транзистора с микропроцессорным управлением влияет на степень высших гармоник. Кроме того, отмечаются следующие особенности.

• В обмотках и магнитопроводе электродвигателя уменьшаются потери.
• Снижается тепло подогрев.
• Минимум проявлений пульсаций момента.
• Исключаются рывки ротора в зоне небольших частот.
• Сокращаются потери в конденсаторах, трансформаторах, проводах тем самым увеличиваются сроки их эксплуатационной пригодности.
• Приборы измерений и защиты (особенно индукционные) допускают меньшее неточностей, искажённых срабатываний.

Сравнивая ПЧ одинаковой выходной мощности с другими схемами, устройства на транзисторах IGBT отличаются надёжностью, меньшими габаритами, массой. Достигается это за счёт модульной конструкции аппаратных средств. Минимальным набора элементов, составляющих устройство. Защитой от резких колебаний тока и напряжения. Снижением количества отказов и остановок электропривода. Лучшим теплоотводом

Высокая цена низковольтных преобразователей (IGBT) на единицу выходной мощности объясняется трудностью изготовления транзисторных модулей. Рассматривая цену и качество, они предпочтительнее тиристорных. И также надо учитывать постоянную динамику сокращения стоимости производства устройств. Тенденцию к её снижению.

Затруднение в применении высоковольтного привода с прямым изменением частоты является ограничение по мощности свыше двух мВт. Так как увеличение напряжения и рабочего тока укрупняют габариты транзисторного модуля, необходим более высокоэффективный теплоотвод от полупроводника. И как выход, до появления новейших биполярных элементов, модули в преобразователях соединяют последовательно по несколько штук.

Низковольтный ПЧ на IGB транзисторах. Устройство, особенности

Рисунок 3 показывает блочную схему и функции основных узлов. После каждого из них, отображены линии выходных параметров электроэнергии. Подаваемая энергия (Uвх.), в форме синусоиды, неизменной амплитуды, частоты. Дальше — узел постоянного тока, состоящий из неуправляемого или регулируемого выпрямителя 1. Емкостного фильтра 2, с функциями сглаживания пульсации (U выпр.). Потом, сигнал Ud поступает на независимый, автономный инвертор 3, работающий с нагрузкой, которая потребляет ту же частоту.

Он преобразует одно или 3-фазный ток постоянной величины в переменный, имеет приемлемый уровень гармоник, добавленных к выходному напряжению. Собранный на полностью регулируемых полупроводниковых приборах IGBT. Сигналы СУ подсоединяют обмотку электродвигателя к соответствующим полюсам, используя силовые транзисторы. Подключение происходит в период импульсов, моделируемых по синусоиде амплитудой и частотой. Управляемые выпрямители (1) регулируют величину Ud. Функцию сглаживания выполняет электрофильтр (4).

Вывод

В результате работы частотника получают переменное напряжение с варьируемыми показателями. Подавая энергию с такими параметрами на обмотки электродвигателя, выбирают требуемую скорость вращения вала. Статические ПЧ являются наиболее применяемыми в регулировке исполнительных механизмов. Установка управляемого электропривода экономически обоснована в энергосберегающих технологиях.

Принцип работы частотного преобразователя — Преобразователи частоты для асинхронных двигателей

Краткое описание назначения, принципа работы и критериев выбора частотного преобразователя, как устройства управления асинхронным электродвигателем.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является сегодня самым массовым и надежным устройством для привода различных машин и механизмов. Но у каждой медали есть и обратная сторона.

Два основных недостатка асинхронного двигателя – это невозможность простой регулировки скорости вращения ротора, очень большой пусковой ток — в пять, семь раз превышающий номинальный. Если использовать только механические устройства регулирования, то указанные недостатки приводят к большим энергетическим потерям и к ударным механическим нагрузкам. Это крайне отрицательно сказывается на сроке службы оборудования.

Частотный преобразователь

В результате исследовательских работ в этом направлении родился новый класс приборов, позволивший решить эти проблемы не механическим, а электронным способом.

Частотный преобразователь с широтно–импульсным управлением (ЧП с ШИМ) снижает пусковые токи в 4-5 раз. Он обеспечивает плавный пуск асинхронного двигателя и осуществляет управление приводом по заданной формуле соотношения напряжение / частота.

Частотный преобразователь дает экономию по потреблению энергии до 50%. Появляется возможность включения обратных связей между смежными приводами, т.е. самонастройки оборудования под поставленную задачу и изменение условий работы всей системы.

Принцип работы частотного преобразователя

Частотный преобразователь с ШИМ представляет собой инвертор с двойным преобразованием напряжения. Сначала сетевое напряжение 220 или 380 В выпрямляется входным диодным мостом, затем сглаживается и фильтруется с помощью конденсаторов.

Это первый этап преобразования. На втором этапе из постоянного напряжения, с помощью микросхем управления и выходных мостовых IGBT ключей, формируется ШИМ последовательность определенной частоты и скважности. На выходе частотного преобразователя выдаются пачки прямоугольных импульсов, но за счет индуктивности обмоток статора асинхронного двигателя, они интегрируются и превращаются наконец в напряжение близкое к синусоиде.

Критерии выбора частотных преобразователей

Выбор по функциям Каждый производитель пытается обеспечить себе конкурентное превосходство на рынке. Первое правило для обеспечения максимума продаж – это низкая цена. Поэтому производитель стремиться включить в свое изделие только необходимые функции. А остальные предлагает в качестве опций. Прежде чем купить частотный преобразователь, определитесь, какие функции вам нужны. Стоит выбирать тот прибор, который имеет большинство необходимых функций в базовом варианте.

По способу управления

Сразу отбрасывайте те преобразователи, которые не подходят по мощности, типу исполнения, перегрузочной способности и т.д. По типу управления, нужно определиться, что выбрать, скалярное или векторное управление.

Большинство современных частотных преобразователей реализуют векторное управление, но такие частотные преобразователи дороже, чем частотные преобразователи со скалярным управлением.

Векторное управление дает возможность более точного управления, снижая статическую ошибку. Скалярный режим только поддерживает постоянное соотношение между выходным напряжение и выходной частотой, но например, для вентиляторов это вполне достаточно.

По мощности

Если мощности оборудования примерно одинаковы, то выбирайте преобразователи одной фирмы с мощностью по мощности максимальной нагрузки. Так вы обеспечите взаимозаменяемость и упростите обслуживание оборудования. Желательно, чтобы сервис центр выбранного частотного преобразователя был в вашем городе.

По сетевому напряжению

Всегда выбирайте преобразователь с максимально широким диапазоном напряжений как вниз, так и вверх. Дело в том, что для отечественных сетей само слово стандарт может вызвать только смех сквозь слезы. Если пониженное напряжение приведет, скорее всего, к отключению частотного преобразователя, то повышенное может вызвать взрыв сетевых электролитических конденсаторов и входу прибора из строя.

По диапазону регулировки частоты

Верхней предел регулировки частоты важен при использовании двигателей с высокими номинальными рабочими частотами, например для шлифовальных машин ( 1000 Гц и более). Убедитесь, что диапазон частот соответствует вашим потребностям. Нижний предел определяет диапазон регулирования скорости привода. Стандарт – это 1:10. Если вам нужен более широкий диапазон, то выбирайте только векторное управление, запросите параметры привода у производителя. Даже заявленный предел от 0 Гц, не гарантирует устойчивую работу привода.

По количеству входов управления

Дискретные входы нужны для ввода команд управления ( пуск, стоп, реверс, торможение и т.д.). Аналоговые входы необходимы для ввода сигналов обратной связи (регулировки и настройки привода в процессе работы). Цифровые входы нужны для ввода высокочастотных сигналов от цифровых датчиков скорости и положения (энкодеров). Количество входов много не бывает, но чем больше входов, тем сложнее систему можно построить, и тем она дороже.

По количеству выходных сигналов

Дискретные выходы используются для выхода сигналов о различных событиях (авария, перегрев, входное напряжение выше или ниже уровня, сигнал ошибки ит.д.). Аналоговые выходы используются для построения сложных систем с обратными связями. Рекомендации по выбору аналогичны предыдущему пункту.

По шине управления

Оборудование, с помощью которого вы будете управлять частотным преобразователем должно иметь ту же шину и количество входов выходов что и выбранный вами частотный преобразователь. Предусмотрите некоторый запас по входам и выходам для дальнейшей модернизации.

По сроку гарантии

Срок гарантии косвенно позволяет оценить надежность частотного преобразователя. Естественно, нужно выбирать частотный преобразователь с большим сроком. Некоторые производители оговаривают особо случаи поломок, которые не являются гарантийными. Всегда тщательно читайте документацию и посмотрите в интернете отзывы о моделях и производителях оборудования. Это поможет правильному выбору. Не жалейте денег на качественный сервис и обучение персонала.

Частотный преобразователь на стенде

По перегрузочным способностям

В первом приближении, мощность частотного преобразователя нужно выбирать на 10-15% больше мощности двигателя. Ток преобразователя должен быть больше номинального тока двигателя и чуть больше тока возможных перегрузок.

В описании на конкретный механизм обычно указывают токи перегрузок и длительность их протекания. Читайте документацию! Это вас развлечет, и возможно, обезопасит от поломок оборудования в будущем. Если для привода характерны еще и ударные (пиковые) нагрузки (нагрузки в течении 2-3 сек), то необходимо выбрать преобразователь по пиковому току. Опять возьмите запас 10%.

Школа для электрика

Электротехнические устройства, Полезная информация

       Вопрос о необходимости тех или иных функций никуда не уходит с рынка частотных преобразователей, тем более что каждый год появляются новые и новые изделия с дополнительными возможностями… Разобраться всегда не просто, тем более – понять, каким образом набор этих функций сможет удовлетворить потребности того или иного процесса.

Сегодня же в условиях финансовой нестабильности, когда любые вложения должны окупаться как можно быстрее, важно знать рынок и дополнительные возможности оборудования, а также понимать перспективы развития собственного предприятия, для реализации которых это может пригодиться.

Рассмотрим основные функции преобразователей частоты, предлагаемые производителями данной техники, относительно различий в применениях (насосов, вентиляторов, дымососов, конвейеров и т.п.). Ведь именно применением в большинстве случаев определяют необходимость добавления различных функций грамотные производители, и этим же в дальнейшем руководствуются поставщики при подборе оборудования клиенту.

Вначале обозначим различия между встроенными и дополнительными функциями.

• известно, что с частью функций оборудование поставляется в стандартном исполнении. И их стоимость уже заложена в цену изделия. С ними нам предстоит разобраться наиболее детально в данной статье: ведь, в конце концов, именно их набор зачастую и определяет выбор производителя.
• далее, когда Вы уже в той или иной мере определились с производителем, Вам обязательно предложат дополнительные опции и устройства. И здесь все будет максимально зависеть от требований Вашего процесса. Их рассмотрение выходит за рамки данной статьи и всегда подлежит индивидуальному обсуждению.

Итак, рассмотрим

функции преобразователей частоты в стандартном исполнении, ведь несмотря на многообразие предлагаемых сегодня решений, можно выделить несколько более или менее типовых вариантов реализации функциональной части.

1. Метод управления: существуют преобразователи со скалярным и векторным управлением, которые, в сущности, воплощают в себе две основные задачи, решаемые преобразователями частоты – управление моментом и скоростью вращения двигателя.

Скалярное управление наиболее распространено и максимально удовлетворяет требованиям таких механизмов, как насосы, вентиляторы, компрессоры, а также таких, для которых важно поддерживать скорость вращения или какой-либо технологический параметр. Метод довольно прост, но имеет небольшой диапазон регулирования скорости и требует установки дополнительных датчиков для реализации управления по скорости и моменту.

Разнообразие векторных вариантов управления впечатляет, но может быть условно разделено на две большие подгруппы: управление по вектору тока (довольно простой метод, присущий абсолютному большинству преобразователей) и управление по вектору напряжения. Касательно второго метода: как известно, напряжение пропорционально моменту, что позволяет без дополнительных пересчетов получить управление последней характеристикой. Все остальные методы, по большому счету, являются их дополнением, каждый производитель совершенствует по своему усмотрению расчеты и измерения таких показателей, как индуктивность, намагниченность, вектор электромагнитного поля и т.д.

К примеру, метод DTC (с прямым управлением моментом, без установки дополнительных датчиков) эффективно используется при относительно невысоких требованиях к точности поддержания скорости (1:700), т.е. для таких механизмов, как поршневые компрессоры, насосы, подъемные механизмы, конвейеры, дробилки, пилы, миксеры и т.д.

Отметим, что обычный векторный тип управления в состоянии работать в диапазоне не выше 1:100. При высоких требованиях к регулированию скорости (более 1:1000) используются специальные приводы.

2. ПИД-регулятор: используется для управления внешним процессом при помощи сигнала обратной связи. Сигнал задания может поступать через аналоговый вход, с панели управления посредством предустановленного задания или через последовательный интерфейс.

Измеряет отклонение стабилизируемой величины (например, давление, скорость, температура и т.д.) от заданного значения (так называемой уставки) и генерирует управляющий сигнал.

Наличие данного регулятора внутри преобразователя позволяет упростить систему управления и отказаться от использования внешних регуляторов (контроллеров). Наличие дифференциального аналогового входа позволяет работать преобразователю с двумя одинаковыми датчиками процесса (например, для оценки перепада).

Особенно необходим для таких механизмов, как: насосы, станки, транспортеры и другие. Т.е. везде, где требуется точное поддержание контролируемой величины (скорости, потока и пр.).

3. Мониторинг нагрузки (защита двигателя от механической перегрузки/недогрузки): позволяет использовать преобразователь частоты в качестве монитора нагрузки для защиты двигателя от механических перегрузок и недогрузок, например, от заклинивания полотна конвейера, шнекового транспортера, обрыва ремня вентилятора, «сухой» работы насоса и т.д.

Основан на простой и изящной идее использования двигателя в качестве датчика, а точнее использования цифровой системы слежения за перегрузкой и недогрузкой механизма.

При появлении неноминальной нагрузки двигателя может остановить двигатель / организовать задержку перед повторным включением или подать аварийный сигнал.

Позволяет избежать дорогостоящей установки дополнительных датчиков (поскольку для последних требуется установка непосредственно в технологический процесс). Например, может контролировать вязкость среды (для таких механизмов, как миксеры, отпадает необходимость в установке датчика вязкости) или получать информацию о необходимости проведения профилактических работ (по степени износа оборудования).

Особенно необходим для насосов, кранов, подъемников, мешалок, винтовых конвейеров, ленточных транспортеров, миксеров, дробилок и т.п.

4. Летящий пуск (или подхват вращающегося двигателя при пуске): происходит задержка пуска двигателя в зависимости от его типоразмера, условий вращения, инерции механизма и т.д.

Перезапуск осуществляется при вращающемся двигателе, независимо от направления. При этом не происходит скачков напряжения и токов, исключается износ механической и электрической частей.

Особенно необходим для вытяжных вентиляторов (которые могут иметь прямое или обратное вращение при пуске), в частности, когда важно обеспечить вращение всех вентиляционных механизмов в одну сторону (туннели, подземные парковки и т.п.)

5. EMC-фильтр (сокр. от «электромагнитная совместимость»): используется для уменьшения электромагнитных помех, т.е. придает способность ПЧ эффективно функционировать с заданным качеством в определенной электромагнитной обстановке, не создавая при этом недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам, чувствительному к электромагнитным помехам оборудованию и питающей электросети. А также обеспечивает защиту самого преобразователя частоты.

Необходим для работы со всеми типами электродвигателей.

6. Исполнение IP: степень защищенности от пыли, влаги и прочих неблагоприятных условий эксплуатации.

Оптимальный вариант для большинства типов применения: IP54 – защита от пыли и влаги. Позволяет отказаться от установки оборудования в шкаф и устанавливать преобразователь в непосредственной близости от исполнительного механизма.

В зависимости от стандартного типа исполнения, по большому счету, определяется сфера применения устройства и решается вопрос с установкой.

Актуально для насосов, кранов, конвейеров, компрессоров, вентиляционных установок и другого оборудования, функционирующего в неблагоприятных условиях.

7. Функции автонастройки: минимизируют время запуска преобразователя частоты в эксплуатацию. Усовершенствованная функция ПИД с автонастройкой сокращает время настройки и гарантирует максимальную эффективность работы. Преобразователи частоты оперативно определяют особенности процесса и затем подстраивают параметры к нужному уровню. Результат – экономия энергии и повышение производительности.

8. Векторное торможение: функция векторного торможения делает возможным рассеяние тормозной мощности через двигатель. Таким образом, снижается потребность в тормозной электронике. Очень быстрая реакция внутренней модели двигателя эффективно снижает количество ненужных отключений при ударных нагрузках или неправильной установке времени разгона.

9. Количество аналоговых/дискретных входов/выходов: для сопряжения преобразователя частоты с системой управления требуются сигнальные входы/выходы. Чем больше сигнальных входов/выходов, тем больше возможностей в области программирования различных функций и подключения внешних управляющих сигналов. Всегда полезно иметь запасные входы/выходы, в том числе и на перспективу.

10. Виртуальное подключение логических функций: поддержка виртуальных соединений логических функций, компараторов и таймеров.

Открывает путь к применению большего количества опций за счет дополнительных плат входов/выходов. Различные логические функции можно объединить без использования кабелей или внешних входов/выходов. Так, используя таймер, можно очистить насос от грязи, запустив его на полную мощность, а затем вернув в обычный режим. Адресат и источник виртуального подключения несложно настроить с панели управления.

11. Наборы параметров: большее количество параметров дает пользователю возможность более гибко настроить преобразователь под требуемые задачи. Удобно, когда нужно поменять режим работы двигателя. Осуществляется путем выбора в меню набора параметров, соответствующего нужному режиму работы. Т.е. один преобразователь в состоянии поддерживать нормальную работу с группой электродвигателей разной мощности, функционирующих на разных типах применений.

12. Увеличение пикового момента двигателя: линейное нарастание тока относительно момента дает оптимальный результат при работе (если используется тип управления DTC).

Прямое управление моментом делает возможным увеличение момента двигателя до 400 % от номинального. Соотношение момент / ток остается линейным выше номинального момента, т. е. 200 % тока даст 200 % момента.

13. Полууправляемый выпрямитель позволяет плавно подавать напряжение в звено постоянного тока, не чувствителен к количеству отключений силового питания. Преобразователь сам может выключать контактор, снимая напряжение и обеспечивая дополнительную экономию электроэнергии.

14. Регулятор скорости вращения внутреннего вентилятора: регулировка скорости вращения внутреннего охлаждающего вентилятора позволяет уменьшить общее энергопотребление преобразователя частоты.

15. Интерфейсы обратной связи: с их помощью преобразователи частоты легко встраиваются в современные системы автоматизации. Чем более разнообразный набор стандартных интерфейсов и протоколов, с помощью которых осуществляется непосредственное взаимодействие, тем шире возможности встройки в любую промышленную систему.

16. Русифицированное меню: не секрет, что многие европейские производители предлагают в лучшем случае унифицированное англоязычное меню. Но такая дополнительная доработка, как русификация, дает пользователям возможность быстрее разобраться со всеми настройками и параметрами, а также лучше воспринимать показания текущих параметров на дисплее.

Таким образом, в заключение хотелось бы отметить, что широкая базовая комплектация позволяет в дальнейшем экономить на покупке дополнительного оборудования как в момент установки и пуска оборудования, так и при эксплуатации. А понимание требований процесса позволяет правильно настраивать и применять функции, заложенные в устройство производителем.

Материал предоставлен пресс-службой Компании АДЛ — www.adl.

преобразователи частоты принцип работы, преобразователи частоты википедия, преобразователи частоты mitsubishi, преобразователи частоты danfoss, преобразователи частоты веспер,преобразователи частоты lenze,преобразователи напряжения,преобразователи частоты цены, схема частотный преобразователь , частотный преобразователь схема,  частотный привод,  привод частотный , частотный регулятор,  частотный преобразователь цена,  чрп,  преобразование частоты,  преобразователь напряжение частота,  преобразователь частота напряжение , частотные преобразователи цена,  частотные привода , преобразователь частоты цена,  частотные приводы,  преобразователь 220 в 380  тиристорный, преобразователь частоты  непосредственный, преобразователь частоты,  частотный преобразователь danfoss,  тиристорные преобразователи частоты,  схемы преобразователей частоты,  преобразователи частоты цена,  частотные преобразователи danfos

Статьи близкие по теме:

Частотный преобразователь для электродвигателя

Регулирование скорости асинхронного двигателя

Новейшие преобразователи частоты: система управления

Автоматизация насосов и насосных станций

Классификация крановых электроприводов

Преобразователь частоты. Устройство, принцип работы, схемы управления и расчеты преобразователя частоты, инвертора

Содержание:

В асинхронных электрических двигателях возникает необходимость регулировки частоты вращения ротора. С этой целью используется частотно-регулируемый привод, основным элементом которого является частотный преобразователь. В его конструкцию входит мост постоянного тока, он же — выпрямитель, преобразующий промышленный переменный ток в постоянный. Другая важная деталь — инвертор, выполняющий обратное преобразование постоянного тока в переменный с необходимой частотой и амплитудой.

Принцип работы частотно регулируемого привода

Асинхронные двигатели широко применяются в промышленности и на транспорте, являясь основной движущей силой узлов, машин и механизмов. Они отличаются высокой надежностью и сравнительно легко поддаются ремонту.

Однако данные устройства могут вращаться только на одной частоте, которую имеет питающая сеть переменного тока. Для работы в различных диапазонах используются специальные устройства — частотные преобразователи, выполняющие регулировку частот до требуемых параметров.

Работа преобразователей тесно связана с принципом действия асинхронного двигателя. Его статор состоит из трех обмоток к каждой из которых подведен электрический ток, создающий переменное магнитное поле. Под действием этого поля в роторе индуцируется ток, который также приводит к возникновению магнитного поля. В результате взаимодействия полей статора и ротора, начинается вращение ротора.

Когда асинхронный двигатель запускается, происходит значительное потребление тока от питающей сети. Из-за этого привод механизма испытывает значительную перегрузку. Наблюдается скачкообразное стремление двигателя достичь номинальных оборотов. В результате, снижается срок службы не только самого агрегата, но и тех устройств, которые он приводит в действие.

Данная проблема успешно решается путем использования частотно регулируемого привода, позволяющего изменять частоту напряжения, питающего двигатель. Применение современных электронных компонентов делает эти устройства малогабаритными и высокоэффективными.

Принцип работы частотного преобразователя достаточно простой. Вначале осуществляется подача сетевого напряжения к выпрямителю, где происходит его трансформация в постоянный ток. Затем он сглаживается конденсаторами и поступает на транзисторный преобразователь. Его транзисторы в открытом состоянии обладают крайне малым сопротивлением. Их открытие и закрытие происходит в определенное время при помощи электронного управления. Происходит формирование напряжения, аналогичного трехфазному, когда фазы смещаются относительно друг друга. Импульсы имеют прямоугольную форму, однако это совершенно не влияет на работу двигателя.

Частотные преобразователи имеют большое значение при работе . При такой схеме подключения необходимо использование фазосдвигающего конденсатора для создания вращающего момента. Эффективность агрегата заметно падает, однако частотный преобразователь увеличить его производительность.

Таким образом, применение частотно регулируемого электропривода делает управление трехфазными двигателями переменного тока более эффективным. В результате, улучшаются производственные технологические процессы, а энергоресурсы используются более рационально.

Преимущества и недостатки устройств регулировки частоты

Данные регулировочные устройства обладают несомненными достоинствами и дают высокий экономический эффект. Они отличаются высокой точностью регулировок, обеспечивают пусковой момент равный максимальному. При необходимости электродвигатель может работать с неполной нагрузкой, что позволяет существенно экономить электроэнергию. Регулировщики частоты заметно продлевают срок эксплуатации оборудования. При плавном пуске двигателя, его износ становится намного меньше.

Частотно регулируемый привод поддается удаленной диагностике по промышленной сети. Это позволяет вести учет отработанных моточасов, распознавать выпадающие фазы во входных и выходных цепях, а также выявлять другие дефекты и неисправности.

К регулировочному устройству могут подключаться различные датчики, которые дают возможность настройки каких-либо величин, например, давления. Если сетевое напряжение неожиданно пропало, включается система управляемого торможения и автоматического перезапуска. Скорость вращения стабилизируется при изменяющейся нагрузке. Частотно регулируемый привод становится альтернативной заменой автоматического выключателя.

В качестве основного недостатка следует отметить создание помех большинством моделей таких устройств. Для обеспечения нормальной работы необходимо устанавливать фильтры высокочастотных помех. Кроме того, повышенная мощность частотно регулируемых приводов значительно поднимает их стоимость, поэтому минимальный срок окупаемости составляет 1-2 года.

Применение регулировочных устройств

Частотно регулировочные устройства применяются во многих сферах — в промышленности и в быту. Ими оборудуются прокатные станы, конвейеры, резательные автоматы, вентиляторы, компрессоры, мешалки, бытовые стиральные машины и кондиционеры. Приводы хорошо зарекомендовали себя в городском троллейбусном транспорте. Использование частотно регулируемых приводов в станках с числовым программным управлением позволяет синхронизировать движения сразу в направлении многих осей.

Максимальный экономический эффект эти системы дают при их использовании в различном насосном оборудовании. Стандартное любых типов заключается в регулировке дросселей, устанавливаемых в напорных линиях и определении числа действующих агрегатов. За счет этого удается получить определенные технические параметры, такие как давление в трубопроводе и другие.

Насосы имеют постоянную частоту вращения и не учитывают изменяющийся расход в результате переменного водопотребления. Даже в случае минимального расхода насосы будут поддерживать постоянную частоту вращения, приводя к созданию избыточного давления в сети и вызывая аварийные ситуации. Все это сопровождается значительным бесполезным расходом электроэнергии. В основном это происходит в ночное время при резком падении водопотребления.

С появлением частотно регулируемого привода появилась возможность поддержки постоянного давления непосредственно у потребителей. Данные системы хорошо зарекомендовали себя в совокупности с асинхронными двигателями общего назначения. Регулировка частоты позволяет изменять скорость вращения вала, делая ее более высокой или низкой по сравнению с номинальной. Датчик давления, установленный у потребителя, передает информацию на частотно регулируемый привод, который, в свою очередь, изменяет частоту, поступающую к двигателю.

Современные регулирующие устройства отличаются компактными размерами. Они размещаются в корпусе, защищенном от пыли и влаги. Благодаря удобному интерфейсу, приборы могут эксплуатироваться даже в наиболее сложных условиях, при широком диапазоне мощности — от 0,18 до 630 киловатт и напряжении 220/380 вольт.

Регулируемый электропривод предназначен для управления двигателем путем контроля параметров. Скорость прямо пропорциональна частоте. Поэтому, варьируя частотой, можно поддерживать скорость вращения вала мотора, заданную согласно технологии. Пошаговое описание рабочего процесса для частотно-регулируемого привода (ЧРП) выглядит примерно так.

1. Шаг первый. Преобразование диодным силовым выпрямителем одно- или трехфазного входного тока в постоянный.
2. Шаг второй. Контроль преобразователем частоты за крутящим моментом и скоростью вращения вала электродвигателя.
3. Шаг третий. Управление выходным напряжением, поддерживание постоянного соотношения U/f.

Устройство, выполняющее на выходе системы обратную функцию генерации постоянного тока в переменный, именуется инвертором. Избавление от пульсаций на шине достигается путем добавления дросселя и конденсатора фильтра.

Как выбрать частотно-регулируемый электропривод

Преобладающее число частотных преобразователей изготавливаются со встроенным фильтром электромагнитной совместимости (ЭМС).

Различаются такие виды управления, как , бездатчиковое и датчиковое векторное, и др. Согласно заданным приоритетам в принятии управленческих решений, приводы выбираются по:

• типу нагрузки;
• напряжению и номиналу двигателя;
• режиму управления;
• регулировки;
• ЭМС и т. д.

Если ЧРП предназначен для асинхронного двигателя с большим сроком эксплуатации, то рекомендуется выбирать частотный преобразователь с завышенным током на выходе.С помощью современных преобразователей частоты возможно управление с пульта, по интерфейсу или комбинированным методом.

Технические особенности применения частотного электропривода

1. Для обеспечения высокой производительности можно свободно переключаться на любой режим в настройках.
2. Практически все устройства обладают диагностическими функциями, что позволяет быстро устранить возникшую неполадку. Однако рекомендуется в первую очередь проверить настройки, исключить вероятность непроизвольных действий работников.
3. Регулируемыйприводможетсинхронизировать конвейерные процессы, либо задавать определённое соотношение взаимозависимых величин. Сокращение оборудования ведёт к оптимизации технологии.
4. В состоянии автонастройки параметры двигателя автоматически заносятся в память преобразователя частоты. Благодаря чему повышается точность вычисления момента, и улучшается компенсация скольжения.

Область применения

Производителями предлагается широкий ассортимент приводов, используемых в областях, где задействованы электродвигатели. Идеальное решение для всех видов нагрузки, и вентиляторов. Системы среднего класса используются на угольных электростанциях, в горнодобывающей промышленности, на мельницах, в жилищно-коммунальном хозяйстве и т. д. Диапазон номиналов выглядит таким образом: 3 кВ, 3.3 кВ, 4.16 кВ, 6 кВ, 6.6 кВ, 10 кВ и 11 кВ.

С появлением регулируемого электропривода контроль давления воды у конечного потребителя не вызывает проблем. Интерфейс с продуманной структурой сценариев отлично подходит для управления насосным оборудованием. Благодаря компактной конструкции, привод может быть установлен в шкаф различного исполнения. Продукты нового поколения обладают свойствами передовой техники:

• высокая скорость и точность управления в векторном режиме;
• существенная экономия электроэнергии;
• быстрые динамические характеристики;
• большой низкочастотный вращающий момент;
• двойное торможение и т. д.

Назначение и технические показатели

Комплектные ЧРП напряжением до и выше 1 кВ (предназначенные для приема и преобразования энергии, защиты электрооборудования от токов КЗ, перегрузки) позволяют:

• плавно запускать двигатель, а, следовательно, уменьшать его износ;
• останавливать, поддерживать частоту вращения вала двигателя.

Комплектные ЧРП шкафного исполнения до 1кВ выполняют те же задачи по отношению к двигателям с мощностью 0,55 – 800 кВт. Привод нормально работает, когда напряжение в электросети находится в пределах от -15% до +10%. При безостановочной работе снижение мощности наступает, если напряжение составляет 85%-65%. Общий коэффициент мощности cosj = 0,99. Выходное напряжение автоматически регулируется посредством автоматического включение резерва (АВР).

Преимущества использования

С точки зрения оптимизации и потенциальные преимущества предоставляют возможность:

• регулировать процесс с высокой точностью;
• удалённо диагностировать привод;
• учитывать моточасы;
• следить за неисправностью и старением механизмов;
• повышать ресурс машин;
• значительно снижать акустический шум электродвигателя.

Заключение

Что такое ЧРП? Это мотор-контроллер, который управляет электродвигателем за счет регулировки частоты входной сети, и одновременно защищает агрегат от различных неисправностей (токовой перегрузки, токов КЗ).

Электрические приводы (выполняющие три функции, связанные со скоростью, управлением и торможением) являются незаменимым устройством для работы электродвигателей и других вращающихся машин. Системы активно применяются во многих сферах производства: в нефтегазовой отрасли, атомной энергетике, деревообработке и др.

Регулирование частотным приводом позволяет с помощью специального преобразователя гибко изменять режимы работы электродвигателя: производить его пуск, остановку, разгон, торможение, изменение скорости вращения.

Изменение частоты напряжения питания приводит к изменению угловой скорости магнитного поля статора. Когда частота уменьшается, двигателя снижается, а скольжение увеличивается.

Принцип действия частотного преобразователя привода

Главным недостатком асинхронных двигателей является сложность регулирования скорости традиционными способами: изменением напряжения питания и введением в цепь обмоток дополнительных сопротивлений. Более совершенным является частотный привод электродвигателя. До недавнего времени преобразователи стоили дорого, но появление IGBT-транзисторов и микропроцессорных управляющих систем позволило зарубежным производителям создать доступные по стоимости устройства. Наиболее совершенными сейчас являются статические

Угловая скорость магнитного поля статора ω 0 меняется пропорционально частоте ƒ 1 в соответствии с формулой:

ω 0 = 2π׃ 1 /p,

где p — число пар полюсов.

Способ обеспечивает плавное регулирование скорости. При этом скорость скольжения двигателя не возрастает.

Чтобы получить высокие энергетические показатели двигателя — КПД, коэффициент мощности и перегрузочную способность, вместе с частотой изменяют напряжение питания по определенным зависимостям:

• постоянный момент нагрузки — U 1 / ƒ 1 = const;
• вентиляторный характер момента нагрузки — U 1 / ƒ 1 2 = const;
• момент нагрузки, обратно пропорциональный скорости — U 1 /√ ƒ 1 = const.

Эти функции реализуются с помощью преобразователя, одновременно изменяющего частоту и напряжение на статоре двигателя. Электроэнергия экономится за счет регулирования с помощью необходимого технологического параметра: давления насоса, производительности вентилятора, скорости подачи станка и др. При этом параметры меняются плавно.

Способы частотного управления асинхронными и синхронными электродвигателями

В частотно регулируемом приводе на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются два способа управления — скалярное и векторное. В первом случае одновременно изменяются амплитуда и частота питающего напряжения.

Это необходимо для поддерживания рабочих характеристик двигателя, чаще всего — постоянное отношение его максимального момента к моменту сопротивления на валу. В результате остаются неизменными КПД и коэффициент мощности во всем диапазоне вращения.

Векторное регулирование заключается в одновременном изменении амплитуды и фазы тока на статоре.

Частотный привод типа работает только при небольших нагрузках, при росте которых выше допустимых значений синхронизм может нарушиться.

Достоинства частотного привода

Частотное регулирование обладает целым спектром преимуществ по сравнению с другими способами.

1. Автоматизация работы двигателя и производственных процессов.
2. Плавный пуск, устраняющий типичные ошибки, возникающие при разгоне двигателя. Повышение надежности привода частотного и оборудования за счет снижения перегрузок.
3. Повышение экономичности работы и производительности привода в целом.
4. Создание постоянной частоты вращения электродвигателя независимо от характера нагрузки, что важно при переходных процессах. Использование обратной связи дает возможность поддерживать постоянную скорость двигателя при различных возмущающих воздействиях, в частности при переменных нагрузках.
5. Преобразователи легко встраиваются в действующие технические системы без существенной переделки и остановки технологических процессов. Диапазон мощностей велик, но с их увеличением существенно возрастают цены.
6. Возможность отказаться от вариаторов, редукторов, дросселей и прочей регулирующей аппаратуры или расширить диапазон их применения. За счет этого обеспечивается значительная экономия электроэнергии.
7. Устранение вредного действия переходных процессов на технологическое оборудование, типа гидравлических ударов или повышенного давления жидкости в трубопроводах при снижении ее потребления в ночное время.

Недостатки

Как все инверторы, частотники являются источниками помех. В них необходимо устанавливать фильтры.

Стоимость брендов высока. Она значительно возрастает при увеличении мощности аппаратов.

Частотная регулировка при транспортировке жидкостей

На объектах, где производится перекачка воды и других жидкостей, регулировка расхода производится большей частью с помощью задвижек и клапанов. В настоящее время перспективным направлением является применение частотного привода насоса или вентилятора, приводящего в движение их лопасти.

Применение частотного преобразователя как альтернативы дроссельной заслонки дает энергосберегающий эффект до 75 %. Задвижка, сдерживая поток жидкости, не выполняет полезную работу. При этом возрастают потери энергии и вещества на его транспортировку.

Привод частотный дает возможность поддерживать у потребителя постоянное давление при изменении расхода жидкости. От датчика давления поступает сигнал на привод, который изменяет частоту вращения двигателя и тем самым регулирует его обороты, поддерживая заданный расход.

Управление насосными агрегатами производится путем изменения их производительности. Мощность потребления у насоса находится в кубической зависимости от производительности или скорости вращения колеса. Если обороты уменьшить в 2 раза, производительность насоса упадет в 8 раз. Наличие суточного графика потребления воды позволяет определить экономию электроэнергии за этот период, если производить управление частотным приводом. За счет него можно автоматизировать насосную станцию и оптимизировать тем самым давление воды в сетях.

Работа систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Максимальный расход воздуха в вентиляционных системах не всегда нужен. Условия функционирования могут потребовать снижения производительности. Традиционно для этого применяется дросселирование, когда частота вращения колеса остается постоянной. Удобней менять расход воздуха за счет частотно регулируемого привода, когда изменяются сезонные и климатические условия, выделение тепла, влаги, паров и вредных газов.

Экономия электроэнергии в системах вентиляции и кондиционирования достигается не ниже, чем у насосных станций, поскольку потребляемая мощность вращения вала находится в кубической зависимости от оборотов.

Устройство частотного преобразователя

Современный частотный привод устроен по схеме двойного преобразователя. Он состоит из выпрямителя и импульсного инвертора с системой управления.

После выпрямления напряжения сети сигнал сглаживается фильтром и поступает на инвертор с шестью транзисторными ключами, где каждый из них подключен к обмоткам статора асинхронного электродвигателя. Блок преобразует выпрямленный сигнал в трехфазный нужной частоты и амплитуды. Силовые IGBT-транзисторы на выходных каскадах обладают высокой частотой переключения и обеспечивают четкий прямоугольный сигнал без искажений. За счет фильтрующих свойств обмоток двигателя форма кривой тока на их выходе остается синусоидальной.

Способы регулирования амплитуды сигнала

Величина выходного напряжения регулируется двумя методами:

1. Амплитудный — изменение величины напряжения.
2. Широтно-импульсная модуляция — способ преобразования импульсного сигнала, при котором изменяется его длительность, а частота остается неизменной. Здесь мощность зависит от ширины импульса.

Второй способ применяется чаще всего в связи с развитием техники микропроцессоров. Современные инверторы изготавливаются на основе запираемых GTO-тиристоров или IGBT-транзисторов.

Возможности и применение преобразователей

Частотный привод обладает многими возможностями.

1. Регулирование частоты трехфазного питающего напряжения от нуля до 400 Гц.
2. Разгон или торможение электродвигателя от 0,01 сек. до 50 мин. по заданному закону от времени (обычно — линейному). При разгоне возможно не только снижение, но и увеличение до 150 % динамических и пусковых моментов.
3. Реверс двигателя с заданными режимами торможения и разгона до нужной скорости в другом направлении.
4. В преобразователях применяется настраиваемая электронная защита от коротких замыканий, перегрузок, утечек на землю и обрывов линий питания двигателя.
5. На цифровых дисплеях преобразователей изображаются данные об их параметрах: частоте, напряжении питания, скорости, токе и др.
6. В преобразователях настраиваются вольт-частотные характеристики в зависимости от того, какие требуются нагрузки на двигатели. Функции систем управления на их основе обеспечиваются за счет встроенных контроллеров.
7. Для низких частот важно применять векторное управление, позволяющее работать с полным моментом двигателя, поддерживать постоянную скорость при изменении нагрузок, контролировать момент на валу. Частотно регулирующий привод хорошо работает при правильном введении паспортных данных двигателя и после успешного проведения его тестирования. Известны изделия компаний HYUNDAI, Sanyu и др.

Области применения преобразователей следующие:

• насосы в системах горячего и холодного водо- и теплоснабжения;
• шламовые, песковые и пульповые насосы обогатительных фабрик;
• системы транспортирования: конвейеры, рольганги и др. средства;
• мешалки, мельницы, дробилки, экструдеры, дозаторы, питатели;
• центрифуги;
• лифты;
• металлургическое оборудование;
• буровое оборудование;
• электроприводы станков;
• экскаваторное и крановое оборудование, механизмы манипуляторов.

Производители преобразователей частоты, отзывы

Отечественный производитель уже начал изготавливать изделия, подходящие для пользователей по качеству и цене. Преимуществом является возможность быстро получить нужный аппарат, а также подробную консультацию по настройке.

Компания «Эффективные системы» производит серийную продукцию и опытные партии оборудования. Изделия применяются для бытового использования, в малом бизнесе и в промышленности. Производитель «Веспер» выпускает семь серий преобразователей, среди которых есть многофункциональные, подходящие для большинства промышленных механизмов.

Лидером по производству частотников является датская компания Danfoss. Ее изделия используются в системах вентиляции, кондционирования, водоснабжения и отопления. Финская компания Vacon, входящая в состав датской, производит модульные конструкции, из которых можно скомпоновать необходимые устройства без лишних деталей, что позволяет сэкономить на компонентах. Известны также преобразователи международного концерна ABB, применяемые в промышленности и в быту.

Если судить по отзывам, для решения простых типовых задач можно применять дешевые отечественные преобразователи, а для сложных нужен бренд, где значительно больше настроек.

Заключение

Привод частотный управляет электродвигателем путем изменения частоты и амплитуды питающего напряжения, при этом защищая его от неисправностей: перегрузок, короткого замыкания, обрывов в питающей сети. Подобные выполняют три основные функции, связанные с разгоном, торможением и скоростью двигателей. Это позволяет повысить эффективность оборудования во многих областях техники.

Описание:

Частотный преобразователь в комплекте с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока. Системы регулирования скорости двигателя постоянного тока достаточно просты, но слабым местом такого электропривода является электродвигатель. Он дорог и ненадежен. При работе происходит искрение щеток, под воздействием электроэрозии изнашивается коллектор.Такой электродвигатель не может использоваться в запыленной и взрывоопасной среде.

Асинхронные электродвигатели превосходят двигатели постоянного тока по многим параметрам: они просты по устройству и надежны, так как не имеют подвижных контактов. Они имеют меньшие по сравнению с двигателями постоянного тока размеры, массу и стоимость при той же мощности. Асинхронные двигатели просты в изготовлении и эксплуатации.

Основной недостаток асинхронных электродвигателей – сложность регулирования их скорости традиционными методами (изменением питающего напряжения, введением дополнительных сопротивлений в цепь обмоток).

Управление асинхронным электродвигателем в частотном режиме до недавнего времени было большой проблемой, хотя теория частотного регулирования была разработана еще в тридцатых годах. Развитие частотно-регулируемого электропривода сдерживалось высокой стоимостью преобразователей частоты. Появление силовых схем с IGBT-транзисторами, разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволило различным фирмам Европы, США и Японии создать современные преобразователи частоты доступной стоимости.

Известно, что регулирование частоты вращения исполнительных механизмов можно осуществлять при помощи различных устройств: механических вариаторов, гидравлических муфт, дополнительно вводимыми в статор или ротор резисторами, электромеханическими преобразователями частоты, статическими преобразователями частоты.

Применение первых четырех устройств не обеспечивает высокого качества регулирования скорости, неэкономично, требует больших затрат при монтаже и эксплуатации.
Статические преобразователи частоты являются наиболее совершенными устройствами управления асинхронным приводом в настоящее время.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту f1 питающего напряжения, можно в соответствии с выражением

неизменном числе пар полюсов p изменять угловую скорость магнитного поля статора.

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.

Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Mс . При постоянном моменте нагрузки Mс=const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте :

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.

Преимущества использования регулируемого электропривода в технологических процессах

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.

Перспективность частотного регулирования наглядно видна из рисунка 1

Таким образом, при дросселировании поток вещества, сдерживаемый задвижкой или клапаном, не совершает полезной работы. Применение регулируемого электропривода насоса или вентилятора позволяет задать необходимое давление или расход, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снизит потери транспортируемого вещества.

Структура частотного преобразователя

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.

Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.

Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.

В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.

Принцип работы преобразователя частоты

Преобразователь частоты состоит из неуправляемого диодного силового выпрямителя В, автономного инвертора, системы управления ШИМ, системы автоматического регулирования, дросселя Lв и конденсатора фильтра Cв (рис.2). Регулирование выходной частоты fвых. и напряжения Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления.

Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя.

Длительность этих состояний внутри периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону. При высоких (обычно 2…15 кГц) тактовых частотах ШИМ, в обмотках электродвигателя, вследствие их фильтрующих свойств, текут синусоидальные токи.

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.

Структура частотного преобразователя

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в звене постоянного тока B, сглаживается фильтром состоящим из дросселя Lв и конденсатора фильтра Cв, а затем вновь преобразуется инвертором АИН в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Регулирование выходной частоты fвых . и напряжения Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления. Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя.

Длительность подключения каждой обмотки в пределах периода следования импульсов модулируется по синусоидальному закону. Наибольшая ширина импульсов обеспечивается в середине полупериода, а к началу и концу полупериода уменьшается. Таким образом, система управления СУИ обеспечивает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) напряжения, прикладываемого к обмоткам двигателя.Амплитуда и частота напряженияопределяются параметрами модулирующей синусоидальной функции. Таким образом, на выходе преобразователя частоты формируется трехфазное переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды.

Мы всегда рады видеть у себя наших старых партнеров и ждем новых.

Доставка во все регионы России!

Частотное регулирование угловой скорости вращения электропривода с асинхронным двигателем в настоящее время широко применяется, так как позволяет в широком интервале плавно изменять обороты вращения ротора как выше, так и ниже номинальных значении.

Частотные преобразователи являются современными, высокотехнологичными устройствами, обладающими большим диапазоном регулирования, имеющими обширный набор функций для управления асинхронными двигателями. Высочайшее качество и надежность дают возможность применять их в различных отраслях для управления приводами насосов, вентиляторов, транспортеров и т.д.

Частотные преобразователи по напряжению питания подразделяются на однофазные и трехфазные, а но конструктивному исполнению на электромашинные вращающиеся и статические. В электромашинных преобразователях переменная частота получается за счет использования обычных или специальных электрических машин. В изменение частоты питающего тока достигается за счет применения не имеющих движения электрических элементов.

Преобразователи частоты для однофазной сети позволяют обеспечить электропривод производственного оборудования мощностью до 7,5 кВт. Особенностью конструкции современных однофазных преобразователей является то, что на входе имеется одна фаза с напряжением 220В, а на выходе — три фазы с тем же значением напряжения, что позволяет подключать к устройству трехфазные электродвигатели без применения конденсаторов.

Преобразователи частоты с питанием от трехфазной сети 380В выпускаются в диапазоне мощностей от 0,75 до 630 кВт. В зависимости от величины мощности устройства изготавливаются в полимерных комбинированных и металлических корпусах.

Самой популярной стратегией управления асинхронными электродвигателями является векторное управление. В настоящее время большинство частотных преобразователей реализуют векторное управление или даже векторное бездатчиковое управление (этот тренд встречается в частотных преобразователях, первоначально реализующих скалярное управление и не имеющих клемм для подключения датчика скорости).

Исходя из вида нагрузки на выходе, преобразователи частоты подразделяются по типу исполнения:

для насосного и вентиляторного привода;

для общепромышленного электропривода;

эксплуатируется в составе электродвигателей, работающих с перегрузкой.

Современные преобразователи частоты обладают разнообразным набором функциональных особенностей, например, имеют ручное и автоматическое управление скоростью и направлением вращения двигателя, а также на панели управления. Наделены возможностью регулирования диапазона выходных частот от 0 до 800 Гц.

Преобразователи способны выполнять автоматическое управление асинхронным двигателем по сигналам с периферийных датчиков и приводить в действие электропривод по заданному временному алгоритму. Поддерживать функции автоматического восстановления режима работы при кратковременном прерывании питания. Выполнять управление переходными процессами с удаленного пульта и осуществлять защиту электродвигателей от перегрузок.

Связь между угловой скоростью вращения и частотой питающего тока вытекает из уравнения

ω о = 2πf 1 /p

При неизменном напряжении источника питания U1 и изменении частоты изменяется магнитный поток асинхронного двигателя. При этом для лучшего использования магнитной системы при снижении частоты питания необходимо пропорционально уменьшать напряжение, иначе значительно увеличатся намагничивающий ток и потери в стали.

Аналогично при увеличении частоты питания следует пропорционально увеличивать напряжение, чтобы сохранить магнитный поток постоянным, так как в противном случае (при постоянном моменте на валу) это приведет к нарастанию тока ротора, перегрузке его обмоток по току, снижению максимального момента.

Рациональный закон регулирования напряжения зависли от характера момента сопротивления.

При постоянном моменте статической нагрузки (Mс = const) напряжение должно регулироваться пропорционально его частоте U1/f1 = const. Для вентиляторного характера нагрузки соотношение принимает вид U1/f 2 1 = const.

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости U1/√ f1 = const.

На рисунках ниже представлены упрощенная схема подключения и механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании угловой скорости.

Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя позволяет изменять угловую скорость вращения в диапазоне — 20…30 к 1. Регулирование скорости асинхронного двигателя вниз от основной осуществляется практически до нуля.

При изменении частоты питающей сети верхний предел частоты вращения асинхронного двигателя зависит от ее механических свойств, тем более что на частотах выше номинальной асинхронные двигатель работает с лучшими энергетическими показателями, чем на пониженных частотах. Поэтому, если в системе привода используется редуктор, это управление двигателем по частоте следует производить не только вниз, но и вверх от номинальной точки, вплоть до максимальной частоты вращения, допустимой но условиям механической прочности ротора.

При увеличении оборотов вращения двигателя выше указанного значения в ею паспорте частота источника питания не должна превышать номинальную не более чем 1,5 — 2 раза.

Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Потери мощности мри гаком регулировании невелики, поскольку не сопровождаются увеличением . Получаемые при этом механические характеристики обладают высокой жесткостью.

Назначение и принцип работы преобразователя частоты для асинхронных двигателей

Используется везде. Основная цель — преобразовать электричество в механическую силу. Электродвигатель — это своего рода противоположность генератору.

Учитывая особенность того, что рассматриваемый механизм питается от электричества, к показателям электричества предъявляются особые требования. Часто можно встретить ситуацию, когда в схеме присутствует преобразователь частоты, который создан специально для асинхронного типа двигателя.

В системе питания, созданной для асинхронного двигателя, рассматриваемое устройство используется для преобразования тока с 1 или 3 фазами, который поступает от источника питания и имеет частоту 50 Гц, в трехфазный ток, частота индикатор от различных условий может быть от 1 до 800 Гц.

Помимо вышеуказанной информации стоит уточнить следующее:

1. Для оборудования , которое используется в промышленности, проводят выпуск преобразователя частоты электрического индукционного типа.Это своего рода асинхронный двигатель с фазным ротором. Определенный режим позволяет оборудованию работать в режиме генератор-преобразователь.
2. Изменение частоты входного тока используются для изменения скорости вращения выходного вала двигателя. Совершенные механизмы управления представлены векторным типом, в продаже почти только такие варианты.

Также можно приобрести варианты для домашнего использования.

Устройство и принцип работы

Рассматриваемое устройство состоит из следующих элементов:

1. Мост постоянного тока действует как выпрямитель.Именно он преобразует, например, промышленный ток с генератора в постоянный.
2. Инвертор проводит создание переменного тока. В то же время можно контролировать частоту и амплитуду.
3. Также в конструкции присутствуют тиристоры или транзисторы. , обеспечивающие подачу рабочего тока на электродвигатель. Они действуют как электрические ключи.
4. В управляющей части установлен микропроцессор, контролирующий работу установленных ключей.Также микропроцессор выполняет ряд других задач: он защищает систему, контролирует выходные параметры и диагностирует состояние подаваемого тока.

Многие из них основаны на двойном преобразовании.

Есть 2 основных класса:

1. С созданием промежуточного звена.
2. С образованием прямого подключения.

Два вышеуказанных класса имеют свои особенности, определяющие возможность и целесообразность их использования в определенных условиях.

Прямое подключение связано с тем, что преобразователь представляет собой управляемый выпрямитель. Используемая система управления разблокирует тиристорную группу, а также подает напряжение на обмотку двигателя.

В этом случае напряжение преобразуется путем вырезания синусоид из входного тока. Проведенные измерения показывают, что принимаемая частота находится в приблизительном диапазоне от 0 до 30 Гц. Эта версия не может использоваться в приводах с регулируемой скоростью.

Для использования тиристоров без фиксации необходимо организовать сложные системы управления, существенно увеличивающие стоимость создаваемой схемы.

При выводе синусоиды с прямой связью дает следующее:

1. Появляются гармоники.
2. Потери происходят в самом электродвигателе.
3. Произошел перегрев электродвигатель.
4. Значительно снижает показатель момента .
5. Создал сильных помех.

Кроме того, компенсаторы значительно увеличивают стоимость цепи, ее габариты и вес.Включение в схему дополнительного элемента также приводит к снижению показателя КПД за счет возникающих потерь.

Современные силовые цепи часто создаются с помощью преобразователя, имеющего промежуточное звено.

В этом случае проводится процедура, предусматривающая двойное преобразование электрического тока:

1. Изначально входное напряжение синусоидального типа с постоянной частотой и амплитудой преобразуется с помощью выпрямителя.
2. Используются специальные фильтры , выравнивающие метрики.
3. Инвертор на выходе, он преобразует энергию с переменной амплитудой и частотой.

Как правило, процедура двойного преобразования приводит к значительному снижению показателя эффективности, в результате чего ухудшаются и показатели соотношения веса и габаритов.

К основным преимуществам преобразователей частоты, работающих как тиристор, можно отнести следующее:

1. Возможна работа в системе с большими токами.
2. Система может использоваться при высоких напряжениях.
3. Имеет устойчивость к длительному воздействию больших нагрузок и импульсных воздействий.
4. Более высокий КПД , достигающий 98%.

Эти особенности являются основными отличительными особенностями работы двух типов преобразователей.

Технические характеристики

Используйте преобразователи частоты только в целях обеспечения рабочих характеристик.К основным техническим характеристикам, на которые необходимо обратить внимание, относятся:

1. Диапазон напряжения подаваемого тока. Существуют различные версии, которые могут работать при напряжениях от 100 до 120 В, от 200 до 240 В. Этот показатель является решающим при выборе наиболее подходящей модели.
2. Номинальная мощность , включенная в цепь электродвигателя. Как правило, показатель измеряется в кВт.
3. Полная мощность двигателя.
4. Номинальный выходной ток.
5. Выходное напряжение часто не больше напряжения от источника питания, но может быть и меньше.
6. Диапазон выходной частоты.
7. Индекс допустимый входной ток.
8. Частота Электричество в подъезде.
9. Предельные отклонения от показателей, допустимые в определенных случаях.

Такие параметры должны быть указаны в спецификации преобразователя частоты.Если, например, не учитывать напряжение подаваемого тока, рассматриваемое устройство будет повреждено.

Подключение преобразователя частоты — пошаговая инструкция

Подключение преобразователя частоты может осуществляться по разным схемам. Все зависит от цели, для которой рассматриваемый элемент включен в сеть, например, для более легкого запуска или контроля скорости.

Достаточно простой схемой подключения преобразователя частоты можно назвать размещение прибора перед ним. Такое устройство необходимо приспособить для работы с током, его величина должна быть величиной номинального тока потребления электродвигателя.

Стоит отметить, что многие модели частотников могут работать с трехфазной сетью, поэтому вы можете выбрать обычный трехфазный автомат. В момент возникновения короткого замыкания одна из фаз обесточивает другие. Если преобразователь частоты рассчитан на однофазную сеть, стоит выбрать выключатель, рассчитанный на трехкратный ток одной фазы.

Частоты предназначены исключительно для прямого подключения к сети.

Дальнейшие работы по подключению заключаются в подключении фазных проводов к определенному электродвигателю. Также в схему подключается внешний тормозной резистор. Кроме того, в сеть можно включить вольтметр для измерения напряжения в цепи на выходе после преобразователя.

Как правило, современные версии частотников имеют подробную инструкцию по включению в сеть.Такую информацию следует учитывать при создании схемы подключения электродвигателя к источнику питания.

Выбор преобразователя частоты

Основная цель каждого производителя — продавать свою продукцию. Поэтому стоит обратить внимание на следующие нюансы правильного выбора:

1. Скалярный или векторный метод управления. В современных версиях часто используются векторные методы управления, но специальный режим работы позволяет переключиться на скалярный метод управления.Найти новый преобразователь частоты без метода векторного управления практически невозможно.
2. Силовая серия. Стоит помнить, что мощность потребителя энергии — важный показатель, на который стоит обратить внимание.
3. Входное напряжение, а точнее , допустимый диапазон определяет, при каком напряжении преобразователь частоты может работать без перебоев. При этом важно понимать, что падение показателя приведет к остановке преобразователя частоты, повышение — к выходу из строя всего оборудования.Поэтому необходимо следить за тем, чтобы входное напряжение было постоянным.
4. Диапазон регулировки Также является важным показателем, особенно при использовании двигателей, работающих на высоких номинальных частотах.
5. Как организовано управление … Современные версии имеют специальные консоли, с помощью которых можно вводить требуемые значения.
6. Срок гарантии косвенно говорит о надежности техники. Однако стоит помнить, что отказ при подаче тока с некорректными номиналами нельзя назвать гарантийным случаем.

При выборе преобразователя частоты необходимо учитывать приведенные выше соображения.

Обзоры модели

Выберем следующие модели рассматриваемого оборудования:

Omron MX2

Стоимость данной модели 15000 руб. Значение мощности 0,75 кВт, выходной ток 2,1 А. Вес такого агрегата 1,5 кг. Аппарат компактен и прост в использовании. Эта версия имеет встроенный блок управления.

Vacon NXL

Стоимость около 24000 руб. Мощность 1,1 кВт, выходной ток 3,3. Вес блока 5 кг. Довольно дорогая модель, несмотря на небольшое увеличение выпуска.

ESQ 2000

Мощный агрегат мощностью 90 кВт. Стоимость около 250 000 руб. Выходной ток 176 А. Вес устройства 50 кг. Рассматриваемый агрегат — один из самых дорогих. Имеет довольно большие габаритные размеры, чем-то напоминает шкаф-купе.

Моделей огромное количество, зачастую их стоимость зависит от производительности.

АвиаЕНТ-021

% PDF-1.4 % 1 0 объект >>>] / ON [47 0 R] / Order [] / RBGroups [] >> / OCGs [47 0 R 95 0 R] >> / Pages 3 0 R / Type / Catalog >> эндобдж 94 0 объект > / Шрифт >>> / Поля 99 0 R >> эндобдж 46 0 объект > поток GPL Ghostscript 9.022018-08-24T17: 05: 51 + 02: 002018-07-18T01: 59: 27 + 08: 00PDFCreator Version 1.2.12018-08-24T17: 05: 51 + 02: 00a5ce5867-8c46-11e8-0000- 6d5143f225bcuuid: 5b743622-ec18-48f1-80a3-3c66ca5e69c9application / pdf

AviaENT-021

111

конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 16 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 20 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 26 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 30 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 149 0 объект > поток HWr6} pKȭTl & vx + RŊun- $ n4Nwn> ^ / Wv | \ ^ ϗ ‘ח 7 F’E ^ / 6a8xmm «bu> ǻ8:} u {_g / ߀} ݸ bqA # n = [l ^? GMQŞcILiFlS {9 yƏ $ Ʀ ?]; 9%) l | ׮7 bcP {; a ^ ǕU} ^ i_? Qtq ^ x ^ y Sǥ * M? QV ~ Wk ~ 7e /) 8 Jm78_Gz & t ҵsf [V ա E [η

Регулируемый привод для повседневного использования

До 1980 года привод с регулируемой скоростью (VSD) использовался только в тяжелой промышленности для больших двигателей.Для этого приложения использовались очень большие и дорогие преобразователи частоты, или «инверторы», которые управляли частотой и напряжением электродвигателей. Принцип основан на возможности управления скоростью двигателя переменного тока, если на него подается переменное напряжение и частота. Однако без преобразователей частоты двигатель будет работать с почти постоянной скоростью.

Таким образом, не Atlas Copco изначально разработала принципы как таковые для технологии VSD. Тем не менее, Atlas Copco была первой компанией, использовавшей возможности технологического развития меньших и более дешевых силовых полупроводников и специализированных интегральных схем.

В ноябре 1975 года Сверкер Хартвиг ​​был принят на работу в Atlas Copco, позже став главным инженером компании. Он был принят на работу из Королевского технологического института в Стокгольме, где он был университетским ученым. Его первым заданием для компании было разработать электрический гаечный ключ и другой ручной инструмент.

Хартвиг ​​и его коллеги подозревали, что в разработке электроники что-то происходит. Полупроводники и транзисторы, используемые для прерывания тока в преобразователях частоты, будут значительно меньше.Следовательно, это означало, что преобразователи частоты могли быть размером с пакет молока. И явно намного дешевле, чем раньше. Таким образом, технология получила более широкие области применения как в промышленности, так и в быту.

Были и другие преимущества. Двигатели обычно могут быть намного меньше, что означает, что и они, и инструменты, в которых они используются, менее дороги и занимают меньше места. Очень значительным преимуществом во многих приложениях, таких как компрессоры, является снижение энергопотребления.Компрессор без технологии VSD потребляет электроэнергию в течение всего времени работы, даже если не производит сжатый воздух. С компрессором VSD потребление энергии может быть значительно снижено — до 35 процентов — за счет автоматического регулирования производительности в соответствии с фактическими производственными потребностями. Это имеет большое значение, поскольку на системы сжатого воздуха приходится около 10 процентов от общего потребления энергии в отрасли.

На правильной частоте — усиление насосов и оборудования

Автор: Алекс Эдвардс, менеджер по маркетингу и коммуникациям, служба вращающегося оборудования, Sulzer

Износостойкий преобразователь частоты с увеличенным сроком службы

Когда необходимо отремонтировать специальное оборудование, такое как преобразователь частоты, лучше всего работать с опытными поставщиками, у которых есть опыт и возможности для эффективного выполнения проекта.Имея современную лабораторию по разработке катушек высокого напряжения (HV), компания Sulzer была идеально расположена для поддержки партнера во время перемотки большого 20-тонного (примерно 22 американских тонны) преобразователя частоты с общим валом.

Также известные как мотор-генераторные установки, вращающиеся преобразователи частоты используются во многих промышленных приложениях для обеспечения электропитания с точной частотой, обычно отличной от местной электросети. Благодаря своей прочной конструкции они особенно хорошо подходят для работы на открытом воздухе, а с соответствующими корпусами могут обеспечить долгую и надежную работу.

Преобразователи частоты состоят из двигателя, который подключен к генератору. Основным принципом их работы является различие обмоток между двигателем и генератором, что позволяет частоте питания двигателя отличаться от выходной мощности генератора.

Компания Sulzer также разработала и изготовила новую систему блокировки с использованием материалов класса F.

Это специализированное оборудование используется для приложений с большими пусковыми нагрузками на двигатели или при особо чистом питании, т.е.е. без гармонических искажений и шума. Их часто можно увидеть в морских, морских и военных приложениях, а также в железнодорожном секторе.

Несмотря на их прочную конструкцию, многолетняя эксплуатация берет свое, и наступает время, когда устройство нуждается в ремонте, как это было в случае с недавним проектом, предпринятым Sulzer. В данном случае проект осуществлялся в партнерстве с Karsten Moholt, который много лет работал с Sulzer над более крупными проектами перемотки.

Текущее обслуживание преобразователя частоты выявило низкие значения сопротивления изоляции обмоток генератора, и Карстен Мохольт получил контракт на завершение ремонта.В проектах, связанных с более крупными частями оборудования, существует давняя договоренность о том, что Sulzer предлагает помощь в ремонте через свой центр передового опыта в области высоковольтных катушек в Бирмингеме.

Процесс начался с разборки статора, распайки соединений катушек и удаления всей первоначальной изоляции с помощью печи контролируемого выгорания перед очисткой и полировкой медных стержней. Затем змеевики были повторно изолированы с помощью лент, богатых смолой, и консолидированы в нагретом прессе для получения точных размеров паза для змеевиков.

Бенни Хинчлифф, глава отдела международных продаж, поясняет: «В этом случае компания Sulzer повторно изолировала генераторную сторону преобразователя частоты, используя существующие медные шины, которые в проекте были переставлены по методу Кайзера. Здесь две медные детали проходят бок о бок и пересекаются друг с другом в секции прорези. Это чаще всего наблюдается в катушках тяговых двигателей, которые также производятся в сервисном центре Бирмингема ».

Готовый статор весом 2 тонны был возвращен компании Karsten Moholt в течение шести недель.

В рамках проекта инженеры из Бирмингема также разработали и изготовили новую систему блокировки для замены оригинальных компонентов, которые начали трескаться и изнашиваться из-за возраста. Новые блоки были изготовлены в соответствии со стандартами изоляции класса F и обеспечат столь необходимое продление срока службы компонентов.

Во многих случаях клиенты часто приходят в сервисный центр Бирмингема, чтобы проверить прогресс и в рамках приемочных испытаний.Недавние инвестиции компании Sulzer привели к значительному увеличению мощности по испытаниям обмоток высокого напряжения. Теперь стало возможно быстрее проверять системы изоляции, а также наблюдать за испытаниями в реальном времени из удаленного места, что упрощает клиентам возможность наблюдать за испытаниями и проверять результаты.

Бенни Хинчлифф заключает: «В целом весь проект был завершен в течение шести недель, и Карстен Мохольт смог вовремя вернуть готовый преобразователь частоты конечному потребителю. Как прямой результат этого проекта, компания Sulzer также рассматривала возможность модернизации всей трансмиссии для аналогичной машины, которая будет включать в себя как статоры со стороны двигателя и генератора, так и соответствующие роторы.”

Интеграция солнечной энергии: инверторы и основные сведения о сетевых услугах

Если у вас есть домашняя солнечная система, ваш инвертор, вероятно, выполняет несколько функций. Помимо преобразования вашей солнечной энергии в мощность переменного тока, он может контролировать систему и обеспечивать портал для связи с компьютерными сетями. Системы хранения на солнечных батареях и батареях полагаются на современные инверторы для работы без какой-либо поддержки со стороны сети в случае сбоев, если они предназначены для этого.

На пути к сети на основе инвертора

Исторически электроэнергия вырабатывалась преимущественно за счет сжигания топлива и создания пара, который затем вращает турбогенератор, который вырабатывает электричество. Движение этих генераторов производит переменный ток при вращении устройства, которое также устанавливает частоту или количество повторений синусоидальной волны. Частота сети является важным показателем для контроля состояния электросети. Например, при слишком большой нагрузке — слишком большом количестве устройств, потребляющих энергию, — энергия удаляется из сети быстрее, чем может быть доставлена.В результате турбины замедлятся и частота переменного тока уменьшится. Поскольку турбины представляют собой массивные вращающиеся объекты, они сопротивляются изменениям частоты, так же как все объекты сопротивляются изменениям в их движении, свойство, известное как инерция.

По мере того как в сеть добавляется больше солнечных систем, к сети подключается больше инверторов, чем когда-либо прежде. Генерация на основе инвертора может производить энергию на любой частоте и не обладает такими же инерционными свойствами, как генерация на основе пара, потому что здесь нет турбины.В результате переход на электрическую сеть с большим количеством инверторов требует создания более умных инверторов, которые могут реагировать на изменения частоты и другие сбои, возникающие во время работы сети, и помогать стабилизировать сеть от этих сбоев.

Сетевые услуги и инверторы

Сетевые операторы управляют спросом и предложением электроэнергии в электрической системе, предоставляя ряд сетевых услуг. Сетевые услуги — это действия, которые операторы сетей выполняют для поддержания общесистемного баланса и лучшего управления передачей электроэнергии.

Когда сеть перестает вести себя должным образом, например, при отклонениях напряжения или частоты, интеллектуальные инверторы могут реагировать по-разному. В общем, стандарт для небольших инверторов, таких как те, которые подключены к бытовой солнечной системе, заключается в том, чтобы оставаться включенными во время небольших сбоев напряжения или частоты или «преодолевать» небольшие перебои в напряжении или частоте, а также если сбой длится длительное время или больше, чем обычно. , они отключатся от сети и отключатся. Частотная характеристика особенно важна, потому что падение частоты связано с неожиданным отключением генерации.В ответ на изменение частоты инверторы настроены на изменение выходной мощности для восстановления стандартной частоты. Ресурсы на основе инвертора также могут реагировать на сигналы оператора об изменении выходной мощности при колебаниях другого спроса и предложения в электрической системе; эта услуга сети известна как автоматическое управление генерацией. Для предоставления сетевых услуг инверторы должны иметь источники энергии, которыми они могут управлять. Это может быть либо генерация, например солнечная панель, которая в настоящее время вырабатывает электричество, либо накопление, например система батарей, которую можно использовать для выработки энергии, которая была ранее сохранена.

Другой сетевой сервис, который могут предоставить некоторые передовые инверторы, — это формирование сети. Инверторы, формирующие сетку, могут запускать сеть, если она выходит из строя — процесс, известный как «черный запуск». Традиционным инверторам, работающим по принципу «следования за сетью», требуется внешний сигнал от электрической сети, чтобы определить, когда произойдет переключение, чтобы произвести синусоидальную волну, которая может быть введена в электрическую сеть. В этих системах мощность от сети обеспечивает сигнал, который инвертор пытается согласовать. Более продвинутые инверторы, формирующие сетку, могут сами генерировать сигнал.Например, сеть небольших солнечных панелей может назначить один из своих инверторов для работы в режиме формирования сети, в то время как остальные следуют ее примеру, как партнеры по танцам, формируя стабильную сеть без какой-либо генерации на базе турбин.

Реактивная мощность — одна из важнейших функций, которые могут обеспечить инверторы. В сети напряжение — сила, толкающая электрический заряд — всегда переключается взад и вперед, как и ток — движение электрического заряда. Электрическая мощность максимальна, когда напряжение и ток синхронизированы.Однако могут быть случаи, когда напряжение и ток имеют задержки между их двумя чередующимися моделями, например, когда двигатель работает. Если они не синхронизированы, часть мощности, протекающей по цепи, не может быть поглощена подключенными устройствами, что приведет к потере эффективности. Для создания такого же количества «реальной» мощности потребуется больше общей мощности — мощности, которую могут поглотить нагрузки. Чтобы противодействовать этому, коммунальные предприятия поставляют реактивную мощность, которая обеспечивает синхронизацию напряжения и тока и упрощает потребление электроэнергии.Эта реактивная мощность не используется сама по себе, а делает полезными другую мощность. Современные инверторы могут обеспечивать и поглощать реактивную мощность, чтобы помочь сетям сбалансировать этот важный ресурс. Кроме того, поскольку реактивную мощность трудно передавать на большие расстояния, распределенные энергоресурсы, такие как солнечная энергия на крыше, являются особенно полезными источниками реактивной мощности.

Преобразователь частоты (ЧРП): определение, принцип работы, функция

Двигатели используются во всем мире на промышленном или бытовом уровне.Асинхронные двигатели переменного тока используются наиболее широко и широко из-за их большого количества применений. Но необходимо устранить проблему, связанную с асинхронным двигателем переменного тока, и обеспечить его очень эффективную работу. В этом отношении используется много устройств, но лучшим среди всех устройств является «частотно-регулируемый привод». Все электрики должны знать определение, принцип работы, преимущества и параметры выбора частотно-регулируемого привода.

Начнем с его определения.

Что такое частотно-регулируемый привод? (ЧРП)

Частотно-регулируемый привод (VFD) — это устройство, которое преобразует фиксированное переменное напряжение и частоту в регулируемые переменное напряжение и частоту.Он используется для управления скоростью двигателя переменного тока. Регулируя напряжение и частоту, асинхронный двигатель переменного тока может работать на многих различных скоростях.

VFD может регулировать как скорость, так и крутящий момент асинхронного двигателя. Преобразователь частоты может называться множеством других имен, например:

• Преобразователь частоты
• Привод переменного тока
• Преобразователь частоты
• VFD
• Преобразователь частоты
• Инвертор

Двигатели с фиксированной скоростью служат для большинства применений.В этих приложениях или системах элементы управления, такие как заслонки и клапаны, используются для регулирования расхода и давления. Эти устройства обычно приводят к неэффективной работе и потере энергии из-за их дросселирования.

Однако часто бывает желательно, чтобы двигатель работал на двух или более дискретных скоростях или работал с полностью регулируемой скоростью. Обычные элементы управления часто можно заменить включением режима переменной скорости с использованием частотно-регулируемого привода.

Как работает частотно-регулируемый привод?

Понимание основных принципов работы частотно-регулируемого привода требует понимания трех основных частей частотно-регулируемого привода: выпрямителя, шины постоянного тока и инвертора.

Напряжение на источнике переменного тока (AC) повышается и понижается по форме синусоидальной волны. Когда напряжение положительное, ток течет в одном направлении; когда напряжение отрицательное, ток течет в обратном направлении. Этот тип энергосистемы позволяет эффективно передавать большие количества энергии на большие расстояния.

Выпрямитель в частотно-регулируемом приводе используется для преобразования входящей мощности переменного тока в мощность постоянного тока (DC). Один выпрямитель пропускает энергию только при положительном напряжении.Второй выпрямитель пропускает энергию только при отрицательном напряжении. Для каждой фазы питания требуется два выпрямителя.

Поскольку большинство крупных источников питания являются трехфазными, необходимо использовать как минимум 6 выпрямителей. Соответственно, термин «6-импульсный» используется для описания привода с 6 выпрямителями. ЧРП может иметь несколько секций выпрямителя, с 6 выпрямителями на секцию, что позволяет ЧРП работать в режиме «12 импульсов», «18 импульсов» или «24 импульсов».

После того, как мощность проходит через выпрямители, она сохраняется на шине постоянного тока (или звене постоянного тока).Шина постоянного тока содержит конденсаторы для приема энергии от выпрямителя, ее хранения и последующей передачи этой мощности через секцию инвертора. Шина постоянного тока может также содержать катушки индуктивности, звенья постоянного тока, дроссели или аналогичные элементы, которые добавляют индуктивность, тем самым сглаживая поступающий на шину постоянного тока источник питания.

Последняя часть частотно-регулируемого привода называется «инвертор». Инвертор содержит транзисторы, которые подают питание на двигатель. «Биполярный транзистор с изолированным затвором» (IGBT) часто используется в современных частотно-регулируемых приводах.IGBT может включаться и выключаться несколько тысяч раз в секунду и точно контролировать мощность, подаваемую на двигатель. IGBT использует метод, называемый «широтно-импульсной модуляцией» (PWM), для имитации синусоидальной волны тока с желаемой частотой для двигателя.

Скорость двигателя (об / мин) зависит от частоты. Изменение частотного выхода частотно-регулируемого привода регулирует скорость двигателя:

Скорость (об / мин) = частота (герцы) x 120 / нет. полюсов

Какова функция частотно-регулируемого привода?

VFD может помочь:

• Управляйте скоростью двигателя.
• Ограничьте спрос и потребление электроэнергии двигателями за счет уменьшения количества потребляемой ими энергии.
• Снижение механических нагрузок из-за скачков давления с прямым запуском и остановом в режиме онлайн.
• Уменьшите пусковой ток двигателя.
• Защитите двигатель с помощью функций внутренней защиты.
• Улучшенный процесс управления
• Коррекция собственного коэффициента мощности
• Возможность байпаса в случае аварии

Преимущества частотно-регулируемых приводов ЧРП

имеют множество преимуществ, например:

• Большая экономия энергии при более низкой скорости.
• Увеличенный срок службы вращающихся компонентов за счет более низкой скорости работы.
• Низкий пусковой ток двигателя.
• Снижает уровень шума и вибрации.
• Снижение термических и механических напряжений.
• Простой монтаж.
• Высокая эффективность.

Выбор частотно-регулируемого привода

При выборе привода должны быть известны следующие критерии:

• Тип двигателя (трехфазный асинхронный двигатель)
• Входное напряжение = номинальное рабочее напряжение двигателя (например, 3 ~ 400 В переменного тока)
• Номинальный ток двигателя (ориентировочное значение, зависит от типа цепи и напряжения питания )
• Момент нагрузки (квадратичный, постоянный)
• Пусковой момент
• Температура окружающей среды (расчетное значение 122 ° F [50 ° C])

Как преобразователи частоты экономят энергию?

Экономия электроэнергии важна, но при оценке стоимости жизненного цикла оборудования следует учитывать и другие факторы.Например, когда насосы или вентиляторы работают на пониженных скоростях, часто достигается значительная экономия на техническом обслуживании за счет снижения износа уплотнений, подшипников, валов и т. Д. Закупочная цена обычно составляет менее 10% от стоимости жизненного цикла при затратах на эксплуатацию и техническое обслуживание. считаются. Повышение производительности за счет сокращения времени простоя и сокращения отходов за счет оптимального управления технологическим процессом также должно быть оценено количественно для существенной экономии затрат в течение жизненного цикла.

Какие бывают типы ЧРП?

Хотя частотно-регулируемые приводы регулируют скорость асинхронного двигателя переменного тока, изменяя напряжение питания двигателя и частоту мощности, не все они используют при этом одни и те же конструкции.Наиболее часто используемые конструкции ЧРП:

1. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
2. Инвертор источника тока (CSI)
3. Инвертор источника напряжения (VSI)
4. Привод с вектором потока

Почему IGBT используется в частотно-регулируемом приводе?

IGBT — это очень быстрый полупроводниковый переключатель с электронным управлением. При приложении небольшого положительного напряжения между точками затвора и эмиттера IGBT ток может течь от точки коллектора к точке эмиттера.Частота переключения IGBT в частотно-регулируемых приводах составляет от 2 до 15 кГц. Следовательно, без IGBT такое быстрое включение и выключение тока не может быть создано.

Как долго прослужит VFD?

Основываясь на опыте производителей компонентов и ABB, можно определить средний срок службы всех стареющих компонентов:

• Конденсаторы электролитические: 6-15 лет.
• Аккумуляторы: 2-5 лет.
• Подшипники вентилятора: 3-7 лет.
• Единица конденсаторной батареи: 8-12 лет.

Что может вызвать отказ ЧРП?

• Неправильный выбор продукта.
• Неправильная настройка параметров.
• Пыль, влага.
• Помехи или шум от другого частотно-регулируемого привода.
• Плохое заземление.
• Скачки напряжения.
• Перегрев.
• Ослабленные соединения.
• Компонент поврежден.
• Максимальный ток.

Простая схема подключения ЧРП

Продолжить чтение

Введение в преобразователь частоты — SolaX Power

Принцип преобразователя частоты основан на применении технологии преобразования частоты и технологии микроэлектроники для управления оборудованием управления мощностью двигателя переменного тока путем изменения частоты рабочей мощности двигателя.

Используемые нами блоки питания делятся на блоки питания переменного и постоянного тока. Общий источник питания постоянного тока в основном обеспечивается источником переменного тока через трансформаторный трансформатор, выпрямление и фильтрацию. Электроэнергия переменного тока составляет около 95% от общей мощности, потребляемой людьми.
Используется ли он в домах или на фабриках, напряжение и частота однофазного переменного тока и трехфазного переменного тока соответствуют определенным стандартам в соответствии с правилами различных стран. Например, в соответствии с правилами материкового Китая, однофазное напряжение переменного тока прямого потребителя составляет 220 В, трехфазное. Напряжение сети переменного тока составляет 380 В, а частота — 50 Гц.Напряжение питания и частота в других странах могут отличаться от наших. Например, однофазный 100 В / 60 Гц, трехфазный 200 В / 60 Гц и т. Д., Источник переменного тока стандартного напряжения и частоты. Источник питания называется переменным током промышленной частоты.

Обычно устройство, которое преобразует мощность переменного тока фиксированной и постоянной частоты в мощность переменного тока с переменным напряжением или частотой, называется «инвертором».

Чтобы генерировать переменное напряжение и частоту, устройство должно сначала преобразовать переменный ток источника питания в постоянный ток (DC), этот процесс называется выпрямлением.
Обычный инвертор — это инверторный источник питания, который инвертирует источник постоянного тока до определенной частоты и определенного напряжения. Мы называем инверторы с регулируемой частотой сети и напряжением инвертора.

Форма выходного сигнала преобразователя частоты представляет собой смоделированную синусоидальную волну, которая в основном используется при регулировании скорости трехфазного асинхронного двигателя, также называемого преобразователем частоты.

Для инверторов с регулируемой частотой, которым требуются формы сигналов, которые в основном используются в контрольно-измерительной аппаратуре и испытательном оборудовании, формы сигналов должны быть организованы для вывода стандартных синусоидальных волн, называемых источниками питания с регулируемой частотой.Источник питания с преобразователем частоты в 15–20 раз дороже инвертора.

Инверторы

также могут использоваться в бытовой технике. Среди бытовой техники, в которой используются инверторы, не только моторы (например, кондиционеры и т. Д.), Но также люминесцентные лампы и другие изделия.

Преобразователь частоты, используемый для управления двигателем, может изменять как напряжение, так и частоту. Однако преобразователь частоты, используемый для люминесцентных ламп, в основном используется для регулировки частоты источника питания.
Принцип работы инвертора широко используется в различных областях.Например, блок питания компьютера. В этом приложении инвертор используется для подавления обратного напряжения, колебаний частоты и мгновенного сбоя питания.

Преобразователь частоты в основном использует метод AC-DC-AC (преобразование частоты VVVF или преобразование частоты с векторным управлением). Сначала мощность переменного тока промышленной частоты преобразуется в мощность постоянного тока через выпрямитель, а затем мощность постоянного тока преобразуется в мощность переменного тока с контролем частоты и напряжения для питания электродвигателя.

Преобразователь частоты в основном состоит из выпрямителя (из переменного в постоянный), фильтрации, инвертора (из постоянного в переменный), блока торможения, блока привода, блока микропроцессора блока обнаружения и т.

No related posts.