Выбор частотного преобразователя | INSTART

Данная политика конфиденциальности относится к сайту под доменным именем instart-info.ru. Эта страница содержит сведения о том, какую информацию мы (администрация сайта) или третьи лица могут получать, когда вы пользуетесь нашим сайтом.

Данные, собираемые при посещении сайта

Персональные данные

Персональные данные при посещении сайта передаются пользователем добровольно, к ним могут относиться: имя, фамилия, отчество, номера телефонов, адреса электронной почты, адреса для доставки товаров или оказания услуг, реквизиты компании, которую представляет пользователь, должность в компании, которую представляет пользователь, аккаунты в социальных сетях; поля форм могут запрашивать и иные данные.

Эти данные собираются в целях оказания услуг или продажи товаров, связи с пользователем или иной активности пользователя на сайте, а также, чтобы отправлять пользователям информацию, которую они согласились получать.

Мы не проверяем достоверность оставляемых данных, однако не гарантируем качественного исполнения заказов или обратной связи с нами при некорректных данных.

Данные собираются имеющимися на сайте формами для заполнения (например, регистрации, оформления заказа, подписки, оставления отзыва, обратной связи и иными).

Формы, установленные на сайте, могут передавать данные как напрямую на сайт, так и на сайты сторонних организаций (скрипты сервисов сторонних организаций).

Также данные могут собираться через технологию cookies (куки) как непосредственно сайтом, так и скриптами сервисов сторонних организаций. Эти данные собираются автоматически, отправку этих данных можно запретить, отключив cookies (куки) в браузере, в котором открывается сайт.

Не персональные данные

Кроме персональных данных при посещении сайта собираются не персональные данные, их сбор происходит автоматически веб-сервером, на котором расположен сайт, средствами CMS (системы управления сайтом), скриптами сторонних организаций, установленными на сайте. К данным, собираемым автоматически, относятся: IP адрес и страна его регистрации, имя домена, с которого вы к нам пришли, переходы посетителей с одной страницы сайта на другую, информация, которую ваш браузер предоставляет добровольно при посещении сайта, cookies (куки), фиксируются посещения, иные данные, собираемые счетчиками аналитики сторонних организаций, установленными на сайте.

Эти данные носят неперсонифицированный характер и направлены на улучшение обслуживания клиентов, улучшения удобства использования сайта, анализа посещаемости.

Предоставление данных третьим лицам

Мы не раскрываем личную информацию пользователей компаниям, организациям и частным лицам, не связанным с нами. Исключение составляют случаи, перечисленные ниже.

Данные пользователей в общем доступе

Персональные данные пользователя могут публиковаться в общем доступе в соответствии с функционалом сайта, например, при оставлении отзывов, может публиковаться указанное пользователем имя, такая активность на сайте является добровольной, и пользователь своими действиями дает согласие на такую публикацию.

По требованию закона

Информация может быть раскрыта в целях воспрепятствования мошенничеству или иным противоправным действиям; по требованию законодательства и в иных случаях, предусмотренных законом.

Для оказания услуг, выполнения обязательств

Пользователь соглашается с тем, что персональная информация может быть передана третьим лицам в целях оказания заказанных на сайте услуг, выполнении иных обязательств перед пользователем. К таким лицам, например, относятся курьерская служба, почтовые службы, службы грузоперевозок и иные.

Сервисам сторонних организаций, установленным на сайте

На сайте могут быть установлены формы, собирающие персональную информацию других организаций, в этом случае сбор, хранение и защита персональной информации пользователя осуществляется сторонними организациями в соответствии с их политикой конфиденциальности.

Сбор, хранение и защита полученной от сторонней организации информации осуществляется в соответствии с настоящей политикой конфиденциальности.

Как мы защищаем вашу информацию

Мы принимаем соответствующие меры безопасности по сбору, хранению и обработке собранных данных для защиты их от несанкционированного доступа, изменения, раскрытия или уничтожения, ограничиваем нашим сотрудникам, подрядчикам и агентам доступ к персональным данным, постоянно совершенствуем способы сбора, хранения и обработки данных, включая физические меры безопасности, для противодействия несанкционированному доступу к нашим системам.

Ваше согласие с этими условиями

Используя этот сайт, вы выражаете свое согласие с этой политикой конфиденциальности. Если вы не согласны с этой политикой, пожалуйста, не используйте наш сайт. Ваше дальнейшее использование сайта после внесения изменений в настоящую политику будет рассматриваться как ваше согласие с этими изменениями.

Отказ от ответственности

Политика конфиденциальности не распространяется ни на какие другие сайты и не применима к веб-сайтам третьих лиц, которые могут содержать упоминание о нашем сайте и с которых могут делаться ссылки на сайт, а также ссылки с этого сайта на другие сайты сети Интернет.

Мы не несем ответственности за действия других веб-сайтов.

Изменения в политике конфиденциальности

Мы имеем право по своему усмотрению обновлять данную политику конфиденциальности в любое время. В этом случае мы опубликуем уведомление на главной странице нашего сайта. Мы рекомендуем пользователям регулярно проверять эту страницу для того, чтобы быть в курсе любых изменений о том, как мы защищаем информацию пользователях, которую мы собираем. Используя сайт, вы соглашаетесь с принятием на себя ответственности за периодическое ознакомление с политикой конфиденциальности и изменениями в ней.

Как с нами связаться

Если у вас есть какие-либо вопросы о политике конфиденциальности, использованию сайта или иным вопросам, связанным с сайтом, свяжитесь с нами:

8 800 222 00 21

[email protected]

Выбор преобразователя частоты

Цель

Итак, Вы выбираете преобразователь частоты (ПЧ) для использования на своем предприятии. Разработка архитектуры системы управления объекта в целом, определение облика требуемого преобразователя, его предназначения, функциональных возможностей, особенностей конструктивного исполнения …, на наш взгляд, необходимо начинать с формулирования (уяснения) целей установки.

В настоящее время уже четко обозначились основные направления применения регулируемого электропривода с частотными преобразователями и преследуемые, при этом, цели во многих отраслях промышленности, техники, в энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве и т.д.

Обобщая имеющийся многосторонний и многолетний опыт проектирования и практического использования ПЧ, мы можем рекомендовать их применение на Вашем предприятии для достижения следующих целей:

1. Автоматизация и оптимизация технологического процесса.
2. Повышение производительности труда.
3. Энерго — и ресурсосбережение.
4. Продление срока службы оборудования.
5. Снижение непроизводительных затрат и затрат на обслуживание оборудования
6. Повышение качества продукции.
7. И т.д.

Общеизвестно, что технический прогресс в любой отрасли связан с непрерывно усложняющимися технологиями добычи ископаемых, их переработки, производства продукции, с повышением требований к точности изготовления изделий и их качеству при всё более сложном технологическом процессе их обработки.

Автоматизация и оптимизация типовых и групповых технологических процессов на основе регулируемого электропривода с ПЧ позволяет повысить производительность труда, снизить себестоимость продукции, сократить трудоемкость и длительность технологической подготовки производства. Причем универсальность ПЧ делает возможным их использование не только в новых проектах, но и в уже действующем оборудовании.

Перечисленные цели могут быть достигнуты при использовании ПЧ в таких   отраслях как машиностроение, нефтегазовая промышленность, металлургия, химическая, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, текстильная, пищевая промышленности, переработка сельхозпродукции, станкостроение, кабельное производство и т. п.         

Наибольший экономический эффект от внедрения ПЧ достигается в системах и агрегатах, обеспечивающих транспортировку жидкостей и газов. Это насосные и вентиляторные установки, дымососы, компрессорные станции, тягодутьевые механизмы. Основные цели использования преобразователей здесь – экономия электроэнергии и энергоресурсов, продление сроков службы оборудования, снижение затрат на обслуживание.

На начальном этапе выбора частотного преобразователя при определении целей его установки большое значение имеют схема и тип существующего привода механизмов на предприятии. От этого в полной мере зависит алгоритм выбора ПЧ.

Типовые ситуации при выборе ПЧ, которые в связи с вышеуказанным замечанием могут встретиться на практике, объединим в следующие три основные группы:

• Выбор частотного преобразователя для электропривода с асинхронным или

 синхронным двигателем переменного тока.

Замена электропривода постоянного тока регулируемым асинхронным приводом переменного тока.

3.     Решение задачи «с нуля», то есть регулируемый электропривод с ПЧ

      проектируется для данного объекта на предприятии впервые.

В дальнейшем при изложении материала рассмотрим порядок выбора преобразователя применительно к первой ситуации для привода с асинхронным электродвигателем, поскольку она является превалирующей на практике, а алгоритм выбора при этом включает все основные этапы.

Ситуации 2 и 3 имеют определенные особенности, о которых мы скажем далее отдельно.

Результатом первого этапа должно быть: построение архитектуры системы управления объекта в целом, обозначение места преобразователя в ней, определение основного функционального назначения ПЧ.

2. Анализ объекта управления

Под объектом управления далее будем понимать электромеханическую систему, состоящую из исполнительного механизма (ИМ) и электрического двигателя, приводящего этот механизм в действие. Вид исполнительного механизма, его схема, характеристики и другие особенности однозначно определяются прикладной областью использования и его местом в технологическом процессе.

Рассмотреть всё существующее множество объектов управления, применяемых сегодня на практике и написать отдельную методику выбора ПЧ для каждого из этого множества в одном методическом пособии невозможно. Однако многие из них имеют аналогичные виды движений механической части, схожие характеры моментов и сил сопротивления, режимы работы и другие характеристики рабочих процессов. Поэтому мы рекомендуем методику выбора преобразователя для электродвигателя исполнительного механизма, относящегося к типовой группе объектов управления, а индивидуальные особенности в каждом конкретном случае предлагаем согласовывать при личном контакте с производителем ПЧ.

Таким образом, на втором этапе для формирования требований к выбираемому ПЧ Вам необходимо выполнить анализ объекта управления – исполнительного механизма и электрического двигателя.

Схема действий при выполнении анализа исполнительного механизма должна содержать пункты, позволяющие определить основные характеристики объекта управления в целом:

1.     Тип механической нагрузки.

2.     Режимы работы объекта.

3.     Потребность в реверсе движения механической части.

4.     Диапазон управления параметрами движения.

5.     Точность поддержания параметров движения в установившемся режиме.

6.     Динамические характеристики.

7.     Пусковые свойства.

8.     Наличие кратковременных перегрузок по моменту.

9.     Потребность в превышении частоты вращения выше номинальной.

10. Дополнительные особенности.

При анализе электрического двигателя необходимо акцентировать внимание, прежде всего на определении следующих характеристик:

1.      Тип двигателя.

2.     Номинальная мощность.

3.     Номинальный потребляемый электрический ток.

4.     Номинальное напряжение питания.

5.     Схемы соединения обмоток статора.

6.     Номинальная частота питающего напряжения.

7.     Номинальная частота вращения.

8.     Коэффициент полезного действия.

9.     Коэффициент мощности.

2.1. Характеристики исполнительного механизма

Кинематическая схема реального исполнительного механизма может быть весьма сложной и содержать элементы, которые совершают различные виды движения. Воздействие со стороны этих элементов на электродвигатель характеризуют моментом (силой) сопротивления, скоростью и ускорением.

Заметим, что при определении параметров частотного преобразователя мы будем вести речь о характеристиках движения исполнительного механизма, приведенных к валу электрического двигателя. Порядок приведения не оказывает влияния на выбор ПЧ, поэтому не является предметом рассмотрения в данном пособии. Он зависит полностью от кинематической схемы механизма.

Тип механической нагрузки – одна из главных характеристик исполнительного механизма, которая влияет на выбор частотного преобразователя для приводного электродвигателя. Главным фактором, влияющим на тип нагрузки, является момент сопротивления. В общем случае все существующие моменты сопротивления можно представить в виде трех составляющих:

— составляющей момента, связанной с различными видами трения, силами неупругой деформации, резанием и т. п., т. е. связанной с рассеянием энергии. Эту составляющую называют диссипативным моментом, его направление действия всегда противоположно движению;

— составляющей момента, связанной с изменением потенциальной энергии ИМ – моменты, обусловленные силой упругой деформации, силой тяжести, аэродинамическими силами. Направление действия этих моментов не зависит от направления движения;

— составляющей момента, обусловленной изменением кинетической энергии механизма, которая характеризует инерционные свойства движущихся частей.   

Для определения типа нагрузки Вам следует воспользоваться механической характеристикой исполнительного механизма. Это зависимость между угловой скоростью и моментом сопротивления нагрузки, приведенная к валу электрического двигателя.

Покажем порядок действий при выборе ПЧ для конкретного типа нагрузки.

При всем многообразии ИМ их можно разделить на классы с четырьмя видами механических характеристик:

1.Момент сопротивления не зависит от угловой скорости (М_с=const). Механическая характеристика такого класса механизмов изображена на рис. 1. Здесь же

Выбор преобразователя частоты для электродвигателя. Основные моменты

Критерии выбора
Мощность
Питающее напряжение
Диапазон регулирования
Режим торможения
Способы управления электродвигателем

Правильный выбор преобразователя частоты позволит сократить текущие производственные расходы и, одновременно, повысить производительность технологического оборудования.

Преимущества использования частотных преобразователей

• экономичное потребление энергоресурсов;
• минимальные затраты на техническое обслуживание при соблюдении требований, установленных производителем;
• повышение качества оперативного управления действующими мощностями;
• постоянный контроль за важными технологическими процессами;
• увеличение эксплуатационного ресурса электроприводов и другой сложной техники, в среднем, на 35%.

Критерии выбора

К сожалению, четкого перечня критериев, позволяющих выбрать преобразователь частоты, не существует. Это объясняется спецификой разных типов промышленного оборудования. Для каждой единицы техники, эксплуатируемой на заводах, фабриках, предприятиях малого бизнеса, действуют свои условия и ограничения. Поэтому выбор технических параметров преобразователя частоты в каждом случае индивидуален.

Ключевой критерий – тип исполнительного механизма. Сориентироваться в остальных параметрах помогут универсальные рекомендации, приведенные ниже.

Мощность

Важнейшим параметром электропривода является его мощность. Именно поэтому перед тем, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя, следует определиться с нагрузочной способностью оборудования. Мощностные показатели ПЧ должны соответствовать значению номинальной мощности двигателя. При этом нагрузка на валу не должна подвергаться динамическим изменениям. Другими словами, частотник подбирается, исходя из следующих параметров:

• максимального значения тока, потребляемого электроприводом от частотника;
• перегрузочной способности преобразователя;
• планируемого типа нагрузки;
• уровня, длительности и частоты появления перегрузок.

Питающее напряжение

Не менее важным является и такой показатель, как питающее напряжение. Как правило, оборудование запитывается от трехфазной промышленной электросети напряжением 380 В. Также встречаются приводы, адаптированные для работы от однофазной сети 220/240 В.

Кроме того, на данный момент в каталогах производителей имеются модернизированные серии приводов, предназначенные для эксплуатации в высоковольтных сетях. Мощность такого оборудования измеряется в мегаваттах.

Диапазон регулирования

В случае, когда показатели скорости вращения электродвигателя не опускаются ниже 10% от номинала, подбор преобразователя частоты не предусматривает соблюдения каких-либо специальных условий. Однако в ситуации, требующей дальнейшего снижения скорости при соблюдении номинального крутящего момента на валу, важно убедиться в том, что ПЧ сможет обеспечить работу на частотах, приближенных к нулю.

Режим торможения

Инерционное торможение по своим характеристикам схоже с отключением электродвигателя от питающей сети. Оба процесса могут занять немало времени, но, правильно подобрав преобразователь частоты и опции к нему, можно выполнить останов или торможение двигателя с переходом на более низкую скорость за короткий промежуток времени.

Способы управления электродвигателем

Ряд механизмов предусматривают эксплуатацию с управлением от задающего сигнала при условии плавного изменения оборотов электрического двигателя. Иногда необходима работа на фиксированных скоростях. Оба этих момента предусматривают управление как с пульта управления преобразователя частоты, так и с применением клемм цепей управления ПЧ, кнопок, потенциометров, переключателей, устройств автоматики.

Все вышеперечисленные аспекты выбора частотника не являются исчерпывающими. При подборе также важно учитывать наличие функции индикации параметров, полноту защитных функций, особенности монтажа и установки ПЧ, возможность автоматической настройки, условия использования устройства, наличие различных интерфейсов связи.

Другие полезные материалы:
Как правильно подобрать электродвигатель
Редуктор от «А» до «Я»
Как выбрать мотор-редуктор
Подключение и настройка частотного преобразователя

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя

a:2:{s:4:»TEXT»;s:13510:»Назначение частотного преобразователя для асинхронных двигателей

Использование механических устройств для регулирования может привести к ударным пусковым нагрузкам, которые окажут отрицательное влияние на их эксплуатационный срок, а также приведут к существенным энергопотерям.


     Чтобы исключить перечисленные отрицательные влияния на промышленное оборудование, была создана возможность заменить механическое регулирование на электронное. Достичь этого удалось в результате серьезных исследовательских работ.


     Так, появился преобразователь частот нового класса, предназначенный специально для асинхронных двигателей.


     Это https://techtrends.ru/catalog/preobrazovateli-chastoty/» target=»_blank»>частотные преобразователи для асинхронных двигателей с широтно-импульсным управлением (ШИМ), которые снижают пусковой ток в 4-5 раз. А также позволяют осуществить плавный пуск асинхронного двигателя. При этом управление приводом осуществляется по формуле напряжение/частота.


     Преобразователь частоты для асинхронного двигателя позволяет экономить электроэнергию на 50%. Также благодаря использованию частотника становится возможной обратная связь между смежными приводами, следовательно, оборудование самонастраивается на выполнение поставленных задач и изменяются условия работы всей системы.

Принцип работы

     Преобразователь частоты для асинхронного двигателя с ШИМ, по сути, является инвентором с двойным преобразованием напряжения.


     Входной диодный мост выпрямляет сетевое напряжение 220 или 380В, а затем сглаживает и фильтрует его посредством конденсатора.


     Далее посредством входных мостовых ключей и микросхем из постоянного напряжения формируется последовательность электрических сигналов определенной частоты и скважности. Таким образом, на выходе из частотного преобразователя образуются пучки прямоугольных импульсов. Однако, благодаря индуктивности обмоток асинхронного двигателя, они превращаются в напряжение, схожее с синусоидным.


     В устройстве также имеется микропроцессор, который дает возможность выполнять такие задачи, как:


    контроль выходных параметров;
    защита системы;
    диагностика состояния подаваемого тока.




     Большинство преобразователей частоты для асинхронных двигателей построены на основе двойного преобразования. Среди них выделяют два основных класса:


    с созданием промежуточного звена;
    с непосредственной связью.


     Каждый из видов частотников предназначен для работы в определенных условиях, которые диктуют выбор и целесообразность использования в конкретной ситуации.


     Выпрямители управляемого типа обеспечивают непосредственную связь, отпирая группы тиристоров, и обеспечивают подвод напряжения к обмотке электродвигателя.


     Преобразование напряжения в данном случае осуществляется посредством вырезания синусоид из входного тока. При этом полученная частота находится в диапазоне от 0 до 30Гц. Для регулируемых приводов этот вариант использования не подходит.


     Для использования незапираемых тиристоров необходимо создание более сложной системы управления, которая повышает стоимость создаваемой цепи.


     В противном случае, синусоида при входе может привести:


    к появлению гармоник;
    к потерям в электродвигателе;
    к перегреву электродвигателя;
    к снижению показателя крутящего момента;
    к образованию сильных помех.


     Помимо этого, компенсаторы повышают стоимость цепи, габаритов и веса, а потери снижают КПД.


     К другому классу относятся цепи питания, где используются частотные преобразователи для асинхронных двигателей с промежуточным звеном. Они обеспечивают преобразование электрического тока в два этапа.


     На первом этапе синусоидное напряжение с постоянной частотой и амплитудой преобразуется посредством выпрямления. При этом применяются специальные фильтры, сглаживающие показатели.


     На втором этапе посредством инвертора на выходе происходит преобразование энергии с изменяемым показателем частоты и амплитуды.


     Это приводит:


    к снижению КПД;
    к ухудшению показателей соотношения массы и габаритов устройства.


     Частотные преобразователи для асинхронных двигателей, работающие как тиристор, имеют следующие преимущества:


    обеспечивают возможность работы в системах с большими показателями тока;
    такая система предназначена для использования там, где имеются большие показатели тока;
    они устойчивы к большим нагрузкам и импульсному воздействию;
    обеспечивают высокий КПД, достигающий 98 %.


     Мы перечислили все особенности каждого типа преобразователей частоты для асинхронных двигателей, теперь, попробуем выяснить, на чем следует основываться при выборе частотника.

Критерии выбора

     Преобразователи частоты для асинхронных двигателей следует использовать лишь с учетом их технических характеристик.


     Важными характеристиками, на которые необходимо обратить внимание, являются следующие:


    Диапазон напряжения подаваемого тока. Сегодня существуют модели частотников, работающие при различном напряжении. Диапазон напряжения может составлять 100-120В или 200-240В. Исходя из этого показателя, следует выбирать преобразователь.
    Номинальная мощность электродвигателя, которая измеряется в кВт.
    Полная мощность электродвигателя.
    Номинальный выходной ток.
    Выходное напряжение, которое часто не превышает показатель напряжения источника питания, а иногда бывает и меньше.
    Диапазон выходной частоты.
    Допустимая сила тока на выходе.
    Частота тока при входе.
    Максимальный показатель отклонений, который допускается при определенных условиях.


     Эти параметры указываются в документации к преобразователю, и их необходимо учитывать. В противном случае, например, если не учтен показатель напряжения подаваемого тока, то устройство выйдет из строя.



Способы подключения

     Выбор варианта подключения преобразователя частоты для асинхронных двигателей зависит от цели его применения, например, необходимости обеспечения более легкого пуска или необходимости регулировки частоты вращения двигателя.


     Наиболее простой схемой подключения является установка автомата отключения перед частотником. При этом автомат должен быть рассчитан на номинальную величину напряжения, потребляемого электродвигателем.


     Поскольку большинство двигателей питаются от трехфазной сети, то можно выбрать трехфазный автомат, который обеспечивает отключение двух фаз в случае, когда происходит короткое замыкание в одной из фаз.


     При использовании однофазного частотного преобразователя для асинхронных двигателей, следует установить автомат, рассчитанный на утроенный ток в одной фазе.


     После установки автомата, следует осуществить подключение фазных проводов к клеммам двигателя, а также подключить в цепь тормозной ресивер. После частотного преобразователя в цепь устанавливается вольтметр, который измеряет напряжение на выходе.


     Для того чтобы осуществить правильное подключение частотного преобразователя, следует изучить инструкцию, которая прилагается к моделям частотников. Точное соблюдение инструкции позволит легко осуществить подключение преобразователя частоты к электродвигателю.
«;s:4:»TYPE»;s:4:»HTML»;}

Особенности выбора преобразователя частоты для асинхронных двигателей

Если есть задача подобрать под существующий электродвигатель преобразователь частоты (здесь и далее под электродвигателем будем подразумевать асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором в общепромышленном исполнении),  то с чего же начать выбор?

Мы выделили 9 простых шагов, которые помогут выбрать из всего многообразия артикулов нужный.

Первое

Преобразователь частоты должен соответствовать напряжению и типу питающей сети.

Наиболее распространена трехфазная сеть переменного тока напряжением 380 Вольт. Именно поэтому большинство преобразователей частоты рассчитаны на работу в таких сетях. Если мощность привода невелика, он может иметь исполнение для однофазной сети переменного тока напряжением 220 Вольт. В этом случае преобразователь частоты формирует на выходе трехфазную сеть переменного тока для питания электродвигателя. В нашем интернет-магазине представлены преобразователи частоты для работы как в трехфазных, так и в однофазных сетях переменного тока. 

На что следует обратить внимание? 1. При использовании преобразователя частоты с однофазным питанием 220В двигатель должен быть трехфазным и иметь возможность подключения в «треугольник» 220В (т. е. иметь исполнение 220/380В). 2. Есть трехфазные сети переменного тока напряжением 660 Вольт и выше. В этих сетях должны применяться частотные преобразователи, рассчитанные на это номинальное напряжение.

Второе

Тип нагрузки

Разные серии преобразователей частоты предназначены для работы с различными типами рабочих машин. Есть универсальные серии, которые применимы практически везде, а есть узкоспециализированные серии для работы с определенным типом нагрузки. Эти серии отличаются не только ценой, но и набором прикладных функций, которые могут существенно облегчить настройку и повысить эффективность использования. 

По характеристике нагрузку условно можно разделить на несколько групп:

• насосы и вентиляторы;
• компрессоры;
• конвейеры;
• обрабатывающее оборудование;
• грузоподъемное оборудование;
• центрифуги;
• пилы;
• дробилки;
• мешалки;
• тяжелый режим работы.

Для каждого из этих режимов характерны свои параметры допустимых перегрузок, пусковых моментов, а также зависимости момента сопротивления на валу от частоты вращения. Наиболее предпочтительным выбор будет выбор преобразователя частоты, предназначенного для работы с конкретным типом нагрузки. В этом случае соотношение цена-качество будет оптимальным и вероятность аварийного режима преобразователя частоты из-за перегрузки будет сведена к минимуму.

В нашем интернет-магазине в свойствах для преобразователей частоты указывается сфера применения, что позволяет безошибочно подобрать необходимый преобразователь.

На что следует обратить внимание? На то, что у преобразователя частоты есть допустимая перегрузка по току и моменту вращения, длительность и величина которой должна соответствовать технологическому процессу. 

Третье

Номинальный ток и мощность преобразователя

Правильный выбор преобразователя частоты можно осуществить только по номинальному току двигателя, указанному на его табличке или в паспорте. Значение мощности преобразователя частоты носит ориентировочный характер. Для корректного подбора преобразователя частоты необходимо, чтобы номинальный ток преобразователя частоты был не меньше номинального тока электродвигателя, который указан на его табличке.

На что следует обратить внимание? Электродвигатель может иметь несколько вариантов подключения и для каждого варианта будет свой номинальный ток.

Четвертое

Длина моторного кабеля и электромагнитная совместимость

Установка преобразователя частоты должна соответствовать критериям электромагнитной совместимости, поскольку при работе он может генерировать в питающей сети гармоники высших порядков, способных пагубно воздействовать на электронику и элементы промышленной автоматизации. Кроме того, такие же гармоники могут присутствовать и в выходной цепи преобразователя частоты. Для снижения негативного воздействия преобразователь частоты может оснащаться как встроенным фильтром ЭМС, так и дополнительными устройствами, такими как входные и выходные дроссели.

Поскольку преобразователь частоты формирует не чистую синусоиду, а её аналог, помехи могут усиливаться в моторном кабеле, который обладает собственными характеристиками индуктивности и ёмкости. В этом случае особое внимание следует обращать на рекомендуемую производителем максимальную длину моторного кабеля. Нарушение этой рекомендации может привести к выходу электродвигателя из строя. Для защиты от внешних наводок и снижения воздействия помех на другое оборудование рекомендуется использовать экранированный моторный кабель, что, в ряде случаев может снизить допустимую длину относительно использования неэкранированного моторного кабеля. Для увеличения рекомендованной максимальной длины моторного кабеля и снижения нагрузок на подшипники и обмотки электродвигателя можно использовать дополнительное оборудование, например ферритовые кольца, синусные фильтры или фильтры du/dt. При этом нужно учитывать, что стоимость выходных фильтров может составлять 30-100% от стоимости самого преобразователя, поэтому правильный выбор преобразователя частоты может принести существенную экономию. Например, максимально допустимая длина неэкранированного моторного кабеля (без применения выходных фильтров) для преобразователя серии FC-051 – 50 м, а для серии FC-202 – 300 м.

На что следует обратить внимание? Выбор преобразователя частоты необходимо производить зная категорию размещения по степени ЭМС. Единой шкалы для всех производителей, к сожалению нет, поэтому следует использовать рекомендации производителя преобразователя частоты. Как пример — рекомендации компании Vacon.

Пятое

Режим торможения

В большинстве применений торможение двигателя осуществляется выбегом или постоянным током. При торможении постоянным током преобразователь частоты должен решать задачи по торможению вала электродвигателя и рассеиванию энергии. Те же задачи приходится решать при быстром переходе с повышенной скорости вращения на пониженную. Преобразователь частоты может отдать излишек энергии, полученной при торможении, обратно в сеть (режим рекуперации), но такой способ используется не часто из-за большой стоимости данного решения. Как правило, рассеивание излишков энергии производится непосредственно в преобразователе частоты и электродвигателе. Но, в ряде случаев торможение выбегом может быть неприменимо, торможение постоянным током не обеспечивает необходимый тормозной момент или преобразователь не может рассеять нужное количество тепла (например, в грузоподъемном оборудовании), в таком случае излишки тепла отводится на специальные тормозные резисторы, устанавливаемые вне преобразователя частоты. 

На что следует обратить внимание? Некоторые серии преобразователей частоты, например Vacon 100 FLOW, не предназначены для работы с тормозными резисторами.

Шестое

Окружающая среда и степень защиты

Поскольку в силовой части преобразователя частоты используются полупроводники, необходимо учитывать температуру окружающего воздуха, поскольку номинальные параметры рассчитываются на температурный диапазон от -10 С (без образования конденсата) до +50 С и дальнейшее повышение температуры окружающего воздуха требует использования преобразователя частоты большего номинала из-за понижения мощности или установки преобразователя частоты в оболочку (электротехнический шкаф типа ШКМУ) с системой контроля микроклимата, обеспечивающей охлаждение и/или обогрев шкафа для поддержания необходимой температуры и влажности (для избежания выпадения росы, способной вывести электронные блоки управления преобразователем частоты из строя при высокой влажности воздуха и/или понижении температуры окружающего воздуха).

Для избежания выпадения росы, способной вывести электронные блоки управления преобразователем частоты из строя при высокой влажности воздуха и/или понижении температуры окружающего воздуха, установку преобразователя частоты необходимо также осуществлять в отдельный шкаф с контролем микроклимата.

Попадание пыли и посторонних предметов в преобразователь частоты может привести к выходу вентилятора охлаждения и последующему перегреву силовой части. поэтому при наличии таких факторов необходимо обеспечить установку преобразователя частоты в оболочку со достаточной степенью защиты (IP), исключающей попадание внутрь преобразователя частоты пыли и посторонних предметов или использование преобразователя частоты с высокой степенью защиты от попадания влаги и посторонних предметов.

Для избежания негативных последствий воздействия агрессивной окружающей среды (химическая и нефтегазовая промышленность, сельское хозяйство), возможна дополнительная лакировка плат управления. Преобразователи частоты с улучшенным покрытием плат (класс 3С3) производит компания Danfoss. Для быстрого выбора в конфигураторе есть пункт «Покрытие плат»

На что следует обратить внимание? Иногда использование преобразователя частоты с низкой степенью защиты, например IP21, установленного внутри электротехнического шкафа со степенью защиты IP54 дешевле, чем приобретение аналогичного преобразователя частоты со степенью защиты IP54.

Седьмое

Количество входов/выходов и протоколов

Преобразователь частоты очень частот работает в составе более глобальной системы управления и для его интеграции в эту систем необходима поддержка протоколов обмена информации. Некоторые протоколы могут поддерживаться в базовой комплектации (например, Modbus RTU) или быть доступными как опции при использовании плат расширений. 

Также следует проверить, достаточно ли у преобразователя частоты дискретных и аналоговых входов и выходов для использования в данном технологическом процессе и есть ли возможность их увеличения с использованием дополнительных плат расширений.

На что следует обратить внимание? Отсутствие поддержки необходимого протокола может сделать невозможным использование преобразователя частоты в составе существующей системы управления.

ВоСЬМОЕ

Встроенные функции

При необходимости автоматизации технологического процесса следует обратить внимание на возможность автоматического регулирования с помощью преобразователем частоты контролируемого параметра. Преобразователь частоты может иметь встроенный регулятор (ПИ или ПИД), что в ряде случаев позволяет обойтись без дополнительных устройств регулирования, например контроллеров.

Преобразователь частоты может иметь специализированные функции, например управление каскадом насосов или управление грузоподъемным оборудованием, что позволяет быстро настроить преобразователь для работы в конкретном технологическом процессе.

На что следует обратить внимание? Некоторые серии преобразователей частоты имеют возможность программирования встроенного контроллера, которая позволяет писать микропрограммы непосредственно в преобразователе частоты.

ДЕВЯТОЕ

Надежность преобразователя частоты

Большинство преобразователей частоты выполнено по классической схеме — блок выпрямления, инвертор и блок управления. Но разница в цене при сопоставимых параметрах может быть многократной. Как правило, экономия в этом случае достигается за счет упрощения функционала и экономии на материалах и технологии изготовления. Возможно недорогой преобразователь и проработает гарантийный срок ни разу не сломавшись, но вероятность его выхода из строя после окончания гарантии резко возрастает. Учитывая стоимость покупки и настройки нового преобразователя, его первоначальная дешевизна может быть и не таким большим преимуществом.

В нашем интернет-магазине представлены преобразователи частоты Danfoss и Vacon, которые являются одними из лучших по показателям качества и надежности.

На что следует обратить внимание? Нестабильность параметров питающей сети (просадки, импульсы перенапряжения, перекос фаз) очень сильно сокращают срок службы преобразователей частоты, и особенно сильно это проявляется на преобразователях частоты низкобюджетных серий. Часто при этом выход из строя преобразователя частоты сопровождается выходом из строя электродвигателя.

Если у Вас остались вопросы по подбору преобразователя частоты, можете отправить нам заявку в произвольной форме или связаться с инженерами технической поддержки по телефону 8-800-5555-765 (звонок по России бесплатный).

Как правильно выбрать преобразователь частоты в 2020 году

Структура документа

• Общие понятия.
• Введение в экономику электропривода.
• Основные сферы применения электропривода с ЧРП.
• Структура электропривода.
• Типы пуска.
• Устройства плавного пуска (УПП). 
• Преобразователь частоты (ПЧ).
• Скалярное и векторное управление.
• Механическая часть электропривода.
• Производители приводной техники.
• Компетенции НПК «Катарсис».
• Основные правила выбора частотного преобразователя. 
• Полезный инструмент.

 Общие понятия

 Электрический привод (электропривод) — это управляемая электромеханическая система, которая превращает электрическую энергию в механическую (и обратно).

 Важно: в этой статье мы рассматриваем электропривод с питанием до 1кВ.

Система электропривода представляет собой комплекс электрических машин, электрических аппаратов, преобразователей, усилителей и информационного устройства. Механические элементы электропривода  необходимы для передачи движения от двигателя к исполнительному механизму (рабочему органу машины) и управления им.

Электроприводы достаточно сильно различаются по вариантам исполнения, техническим характеристикам, способу управления, вариантам пуска, скорости вращения и т.д.

Электропривод присутствует практически на каждом производственном предприятии, встречается он и в быту.

    

 

 Введение в экономику электропривода

 Мы знаем, что электрический двигатель (чаще всего асинхронный с короткозамкнутым ротором) является основным средством приведения в движение рабочих машин и механизмов. Большая часть механической энергии,  используемая промышленностью и в сельском хозяйстве, производится с помощью электромеханических устройств, питание которых осуществляется от источника электрической энергии.

 Так, мощность крупных прокатных станов, компрессоров и т.д. доходит до нескольких тысяч кВт. Мощность электроприводов в приборостроении и установках автоматики составляет несколько Вт, мощность бытовых приборов – 0,25 кВт ÷ 100 кВт.

 Как говорилось выше, основная масса таких механизмов оснащена асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, это достаточно простой и надежный мотор, но имеет помимо неоспоримых преимуществ  два серьёзных недостатка: отсутствие простого решения по управлению скоростью вращения и, как следствие, производительности рабочего органа машины.

 Современное производство требует диапазон скоростей: от десятых долей оборотов в минуту до 1000 оборотов и более в минуту, высокую энергоэффективность и КПД машин и механизмов.

 Использование автоматизированного регулирования электроприводов позволяет оптимизировать технологические процессы с целью сокращения их энергоемкости.

 

От эксперта:

Забегая вперёд, скажу, что не всегда нужно следовать общей тенденции внедрения частотно регулируемого привода (ЧРП), но там, где это в действительности необходимо, можно получить весомую экономию потребления электрической энергии вкупе с качественным управлением рабочего органа машины и продлением срока службы компонентов системы электропривода. Экономический эффект может достигать более 50% от первоначальных затрат без применения ЧРП.

 

Основные сферы использования электропривода с ЧРП

• Гидравлика (насосы для перекачки, нагнетания, подачи различных жидкостей).
• Мощность, потребляемая насосами, пропорциональна кубу скорости вращения.

Использование  преобразователя частоты позволяет экономить до 30% электроэнергии (в некоторых случаях и более), если сравнивать с регулированием  мощности, используя заслонки на трубе. Несложно подсчитать, что при такой экономии установка преобразователя частоты окупится приблизительно за 1 год.

При применении решения с ПЧ минимизируется один из главных рисков — вероятность гидравлического удара, так как запуск  и остановка насосного оборудования  будут плавными. Ведущие мировые производители постоянно совершенствуют  свое оборудование, в настоящий момент  в частотных преобразователях используется система управления, которая позволяет управлять сразу группой насосов, без использования внешнего контроллера, а значит систему насосной станции можно строить вокруг ПЧ.

• Вентиляция (вентиляция, дымоудаление, компрессоры).  

Вышеуказанные факты про насосы аналогичны и для вентиляторов, но возможностей для экономии электроэнергии здесь больше. Прямой пуск либо пуск по схеме “звезда/треугольник” для тяжелых вентиляторов обычно требует применения двигателей с повышенной мощностью.  Если проектируется новая установка, можно сэкономить, в том числе на применении ПЧ и электромашины меньшей мощности, если же модернизировать существующую установку, то с применением ПЧ можно снизить потери холостого хода. 

•  Перемещение (транспортеры, прокатные станы, краны, лифты).

В данном случае управление скоростью, как правило, завязано на технологический процесс, скорость перемещения не является постоянной. Используя плавный пуск и регулирование скорости, мы существенно можем увеличить ресурс механизмов, практически сводя к нулю ударные нагрузки, кроме этого обеспечиваем точность перемещения объектов по технологическому процессу.

 

Структура электропривода

1. Преобразовательное устройство. 2. Электромотор. 3. Передающее устройство (преобразовательный механизм).  4. Управляющее устройство. 5. Информационное устройство. * РО рабочий орган машины.

       1. Преобразовательное устройство – это прибор, исполненный на полупроводниках (тиристоры, силовые транзисторы, диоды и т.д.). Преобразователь необходим для управляемого и целенаправленного изменения параметров электропривода (скорость, момент, ускорение и т.п.). В нерегулируемом электроприводе  преобразователя нет, за исключением случая, когда электромашина запитывается постоянным током от сети переменного.К электрическим преобразовательным устройствам относятся управляемые выпрямители, преобразователи частоты, машины.

       2. К электромоторам (электромашинам) относятся различные типы электродвигателей. Чаще всего встречаются асинхронные, но видов намного больше:

• Двигатели постоянного тока (последовательное, смешанное, независимое возбуждение).
• Синхронные двигатели.  
• Асинхронные двигатели.  
• Линейные двигатели.
• Шаговые двигатели.
• Коллекторные двигатели  и многие другие.

       3. Передающее устройство – это механическая часть электропривода.Вариантов решений для передачи энергии достаточно много: это могут быть ременные, цепные передачи, муфты, редукторы и т.д.Также есть и безредукторные варианты решения для электропривода, они применяются для машин, работающих в динамическом режиме и высокоточных механизмов, но за это приходится расплачиваться увеличенными габаритами и массой приводного электродвигателя, так как данные параметры для одной и той же мощности будут обратно пропорциональны номинальной скорости электродвигателя.

      4. Управляющее устройство (система управления)  – это часть  электропривода, представляющая собой совокупность жизненно важных для электропривода элементов: управление информационными устройствами, аппаратов защиты, устройств сопряжения. Вариативность решений достаточно велика. Отметим также, что система управления может быть как локальной, так и внешней, она обеспечивает статические и динамические свойства электропривода.

      5. Информационное устройство собирает, обрабатывает и передает информацию о параметрах работы объекта управления. В нем есть различные типы датчиков: скорость, температура,  давление, микроконтроллеры и т.д. Одной из главных функций информационно-управляющей структуры является реализация технологического процесса с минимальными затратами электрической энергии.

 

ТИП ПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Способ пуска	Преимущества	Недостатки
1. Прямой пуск	Простой и экономичный. Безопасный пуск. Самый большой пусковой момент.	Высокий пусковой ток.
2. Пуск «звезда/треугольник»	Уменьшение пускового тока в три раза.	Скачки тока при переключении «звезда – треугольник».  Не подходит, если нагрузка имеет небольшую массу (безынерционная).  Пониженный пусковой момент.
3. Автотрансформатор.	Уменьшение пускового тока на u2, где u – понижение напряжения, например, 60% = 0,60.	Скачки тока при переходе от пониженного к полному напряжению.  Пониженный пусковой момент.
4. Плавный пуск.	Плавный пуск. Импульсы тока отсутствуют.  Меньший гидравлический удар при пуске насоса.  Уменьшение пускового тока на требуемую величину, обычно в 2-3 раза.	Пониженный пусковой момент.
5. Частотный преобразователь.	Импульсы тока отсутствуют.  Меньший гидравлический удар при пуске насоса.  Уменьшение пускового тока, обычно до уровня тока полной нагрузки. Можно использовать для непрерывной подачи питания к электродвигателю.	Пониженный пусковой момент.  Большие инвестиции

Устройства плавного Пуска (УПП)

УПП, софтстартер —  это наиболее часто встречающееся название достаточно недорогого решения для электропривода, где нет необходимости управлять частотой вращения двигателя в технологическом процессе.

Применение данных устройств приносит существенную выгоду, облегчая управление технологическими процессами, а также увеличивая срок службы технологического оборудования.

При применении УПП пуск осуществляется плавным ускорением, без рывков. Например, при использовании в гидравлике УПП избавляет от гидроудара.

Современные устройства плавного пуска позволяют управлять запуском нескольких электродвигателей (до 5).

УПП разделяются на три типа: с одной, двумя и со всеми управляемыми фазами.

• Первый тип применяется для однофазного двигателя и обеспечивает надежную защиту от перегрузки, перегрева и снижения влияния электромагнитных помех.
• Второй тип в схеме, как правило, помимо полупроводниковой платы управления включает в себя байпасный контактор. После того как двигатель раскрутится до номинальной скорости, байпасный контактор срабатывает и обеспечивает прямую подачу напряжения на электродвигатель.
• Трехфазный тип является самым оптимальным и технически совершенным решением. Он обеспечивает ограничение тока и силы магнитного поля без перекосов по фазам. 

 

Преобразователь частоты (ПЧ)

В случае, когда технологический процесс требует не только плавного пуска/остановки, но и управления скоростью вращения, необходимо применять преобразователь частоты.

Преобразователь частоты с широтно–импульсным управлением (ПЧ 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.

ПЧ 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.

Частотные преобразователи устанавливают как на однофазные конденсаторные двигатели мощностью менее 1 кВт, так и на синхронные электромашины мощностью в десятки МВт.

ПЧ позволяет снизить пусковые токи и регулировать потребляемую мощность двигателя в зависимости от фактической нагрузки. Во многих ПЧ реализована возможность подключения удаленных устройств телеметрии и телемеханики, они могут встраиваться в многоуровневые системы автоматизации.

ПЧ комплектуют защитой от перегрузок, коротких замыканий, пропадания фаз. Преобразователи также обеспечивают перезапуск при возобновлении подачи электроэнергии. В преобразователе частоты возможна бесступенчатая точная регулировка частоты вращения без потерь мощности, что невозможно при использовании редукторов и УПП.

 

Скалярное и векторное управление

По принципу управления различают 2 основных вида преобразователей частоты:

• ПЧ со скалярным управлением.

Преобразователи этого типа выдают на выходе напряжение определенной частоты и амплитуды для поддержания определенного магнитного потока в обмотках статора. Частотники с таким принципом регулирования отличаются относительно низкой стоимостью и простотой конструкции. Нижний предел регулировки скорости составляет около 10 % от номинальной частоты вращения. Их можно использовать для управления сразу несколькими двигателями. Скалярное управление наиболее распространено и максимально удовлетворяет требованиям таких механизмов, как насосы, вентиляторы, компрессоры, а также механизмов, 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.

•  ПЧ с векторным управлением.

Микропроцессорные устройства преобразователей с векторным управлением автоматически вычисляют взаимодействие магнитных полей статора и ротора. ПЧ такого типа обеспечивают постоянную частоту вращения ротора вне зависимости от нагрузки. Они используются для оборудования, где необходимо поддерживать нужный момент силы при низких скоростях, высокое быстродействие и точность регулирования.

Применение векторных преобразователей частоты позволяет регулировать частоту вращения, задавать требуемый момент на валу.

 Управление  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.

Механическая часть электропривода

Электропривод  является компонентной системой и включает в себя различные части и опции, одна из них — это механическая часть, которая служит для преобразования электрической энергии в механическую и обратно. Это система движущихся масс, на которую воздействуют различные моменты и силы, созданные в электромеханическом преобразователе (двигателе) и обусловленные технологическим процессом.

Первый элемент механической системы- это  ротор электромашины (двигателя), потому что он первое передаточное звено крутящего м омента на рабочий орган машины. Следующий элемент системы — механический преобразователь, в зависимости от типа и задач выполняет механическую работу по увеличению/уменьшению скорости и изменяет вид движения, например, вращение в поступательное движение. Как уже говорилось выше, механическая часть (механические преобразователи) — это различные редукторы, винтовые, зубчатые, зубчато-реечные, ременные передачи, кривошипно-шатунные механизмы, барабаны с тросом и многое другое. Главная характеристика механического преобразователя — коэффициент передачи, который отражает  отношение скорости на входе к скорости на выходе. Также преобразователи характеризуются механической инерционностью и упругостью его элементов, зазорами и трением в зацеплениях и сочленениях преобразователя.

 

Производители приводной техники

 Как и в любой сфере, на рынке электропривода есть свои лидеры:

• Schneider Electric — линейки Altivar  и Altistart. 
• ABB — линейки АС* 3**,4**,5**,8**.
• Siemens — линейки Sinamics и Micromaster. 
• Danfoss -включая Vacon и VLT.

К менее известным, но не менее достойным производителям можно отнести:

• Lenze.
• Control Techniques.
• Toshiba.
• LSis.
• Mitsubishi.

Есть и российские производители:

• Веспер.
• Триол.
• ОВЕН.

Это далеко не полный список производителей преобразовательной техники.

Поскольку большинство компаний уже давно являются транснациональными, производство приводной техники раскидано по всему миру. Заводы АВВ, например, расположены в Финляндии, Китае, Польше, Индии. Заводы VLT (Danfoss) производятся в Московской области. 

 Ни для кого не секрет, что усиливают свои позиции и китайские производители: CHINT, Delta, ESQ.

Выбор есть всегда под любые цели, задачи и бюджет.

 

Компетенции НПК «Катарсис»

НПК «Катарсис» не первый год решает различные задачи заказчиков, в том числе и в области электропривода.

Мы предлагаем:

 

Основные правила выбора частотного преобразователя

Любой производитель, вкладывая ресурсы и инвестиции, хочет продавать как можно больше своих изделий. Исходя из возможностей видения рынка, сегмента, в котором он работает, выбирается продукт и опции к нему, за которые, по мнению, производителя заказчик/пользователь готовы заплатить. Дополнительный функционал, узкая специализация, ЗИП добавляются как опции при заказе оборудования. Например, у некоторых производителей документация на русском языке является опцией и стоит далеко не дешево — 200/400 евро.

В выборе техники и цены изделия всегда есть компромисс: чем больше функционал в базовой версии, тем дешевле он стоит, но тем дороже весь прибор. И наоборот, чем больше функционал является “навесным”, т.е. опциональным, тем дешевле базовая версия, но тем дороже расширение функционала, плюс опции так или иначе снижают надежность готового изделия, так как появляются различные разъемы, провода, усложняется система охлаждения и т.д.

Кроме того, количество одновременно подключаемых опций также ограничено. Поэтому стоит выбирать оборудование, имеющее в базовой версии максимум необходимых для технологического цикла функций, а одну-две опции можно заказать дополнительно.

 

При выборе УПП или ПЧ важно ответить минимум на 3 вопроса:

• Каким механизмом предстоит управлять?
• Токи — номинальное или пиковое значение?
• Необходимость ЭМС (электромагнитная совместимость).

 Что касается именно технической стороны вопроса, остальные вводные: цена, надежность, сервис и срок поставки — можно будет вводить после выбора нескольких вариантов по техническим характеристикам. 

 

Совет: 

Сначала откидываем те линейки оборудования, которые явно не соответствуют поставленной  задаче.

Пример:

Нет модели с необходимой мощностью, нет соответствующего IP, блоки открытого исполнения (встраиваемые). Для этого необходимо определить, какой способ управления нам необходим (отталкиваемся от типа механизма) скалярное, векторное или прямое. 

Большинство современных частотников реализуют тот или иной вариант векторного управления двигателем (раздельное управление векторными переменными двигателя – подробнее см. соответствующую литературу), но, если необходимо, эти частотники имеют возможность работать и в более простом — скалярном режиме (поддержание постоянного отношения выходного напряжения к выходной частоте).

Этот режим вполне достаточен для несложных приводов – насосов, вентиляторов, конвейеров, транспортеров и т.п. Преимущество векторного управления — это возможность управлять более мощными машинами при использовании тех же силовых элементов. Нужно отметить, что на рынке уже минимум моделей, не имеющих векторного управления, поэтому не стоит  сильно расстраиваться, что в частотнике есть векторное управление, его можно будет просто отключить.

 Диапазон мощностей.

Если требуемое количество преобразователей определено, желательно облегчить жизнь службе эксплуатации. Сделать это довольно просто, мощностной ряд должен покрывать все необходимые в технологической цепочке мощности, кроме этого вы получите полную унификацию, проще будет выбирать  опции и заказывать запасные части.

 Совет:

Если у Вас  пока нет понимания, какие мощности потребуются при переходе на регулируемый привод , то выбирайте модельный ряд с наибольшим диапазоном по мощности – соображения те же.

Входное напряжение.

Этот параметр определяет, при каком напряжении в сети преобразователь частоты сохраняет работоспособность.

Совет: 

Узнайте, какое напряжение может быть в питающей сети (именно какое может быть, а не какое должно быть), и постарайтесь, чтобы преобразователь его пережил. Причем если пониженное напряжение приведет просто к остановке (а у хороших моделей – только к пропорциональному снижению скорости), то увеличение напряжения выше допустимого может привести к выходу прибора из строя.

Диапазон регулирования частоты.

Верхний предел важен при использовании двигателей с высокими номинальными частотами 200 -1000 Гц. Обычно это механизмы с очень большими скоростями: шлифовальные машины, центрифуги и т.п. Убедитесь, что преобразователь может дать ту частоту, на которую рассчитан двигатель и механизм. Нижний предел определяет диапазон регулирования скорости.

Совет: 

Если большой диапазон (больше 1:10) вам не нужен, то и не обращайте на это внимания. А если нужен, то даже заявленный диапазон частот от 0 Гц не гарантирует устойчивую работу и этот вопрос нужно прояснять с производителем особо. Кстати, в этом случае, скорее всего, потребуется векторное управление.

Количество входов управления.

Дискретные входы нужны для ввода различных команд: пуск, стоп, выбор фиксированной скорости, реверс, аварийное торможение, изменение задания и т.п. Эти входы обычно программируются пользователем, аналоговые – для ввода сигналов задания и обратной связи (обычно 0-10В или 4-20мА).

Цифровые входы (не путать с дискретными) нужны для ввода высокочастотных сигналов от энкодеров (цифровых датчиков скорости и положения). Большое количество входов нужно тогда, когда планируется построение сложной системы управления с множеством управляющих сигналов. Сказать заранее хватит входов или не хватит сложно, поэтому, чем больше входов, тем лучше, но отвергать модель только из-за малого количества входов не стоит.

Количество выходных сигналов.

Дискретные выходы также используются для построения сложных систем (например, уже упоминавшихся  ранее насосных станций) и для вывода сигналов о различных событиях, а аналоговые – для питания показывающих приборов и опять же для построения систем управления. Рекомендации по выбору – те же, что и для входов.

Управление.

Речь в данном случае идет об оперативном управлении, то есть о том, как будет осуществляться управление приводом в рабочем режиме. Управление может осуществляться через входы (см. выше), со встроенного или выносного пульта, а также по шине последовательной связи (от контроллера или компьютера). Часто допустимо комбинированное или переключаемое управление. Выбирайте то, чем будете пользоваться.

Срок гарантии косвенно позволяет судить о надежности техники, особенно импортной, поскольку организация сервисной службы в России – дело хлопотное и дорогое. Правда, по опыту автора, в России подавляющее количество выходов преобразователей частоты из строя происходит либо из-за некачественного электроснабжения, либо из-за всеми “любимого” человеческого фактора.

К сожалению, высококлассных специалистов по приводной технике в России пока не так уж много. Естественно, что вышеуказанные случаи не являются гарантийными и последствия придется  исправлять за свой счет. Техника периодически подводит, а это значит, что более длительный срок гарантии тоже влияет на принятие решения покупки оборудования.

Если нет каких-то дополнительных специальных требований, влияющих на выбор линейки оборудования, то спокойно переходите на следующий этап выбора преобразователя, а именно выбираем конкретную модель.

Опустим выбор электродвигателя, так как это тема для отдельной статьи, представим, что электрический двигатель уже выбран, а, возможно, уже и установлен.

Сразу же исключаем самую распространенную ошибку — выбор по одному параметру “мощность”. Данная ошибка встречается у всех у проектировщиков. У поставщиков и у технических служб заказчика ошибка связана, к сожалению, с отсутствием необходимых знаний.  Конечно, проще взять и выбрать преобразователь по мощности равной или более мощности двигателя, особо думать не нужно, но выбор только по этому параметру может привести как просто к выходу из строя преобразователя частоты (ну или периодическим отказам), так и к невозможности реализовать необходимые алгоритмы работы для технологических процессов.

Совет: 

Выбирайте преобразователи частоты по токовым характеристикам, тем самым минимизируете риск ошибки и, возможно, сохраните энное количество денег и своих нервов. Первое на что необходимо обратить внимание — номинальный ток ПЧ должен быть равен или быть больше номинального тока электродвигателя. Данный параметр мы берем из паспорта электромотора или считываем с шильда! Если в работе не будет тяжелых режимов (и как следствие перегрузок), этого параметра достаточно для выбора. В качестве подсказки добавим, что минимальные перегрузки обычно бывают  с двигателями, приводящими в действия насосы и вентиляторы.

Если же вы планируете использовать привод в системах, работа которых подразумевает перегрузки, необходимо учитывать токи перегрузок, допустимых для двигателя и механизма.

Открывайте документацию на механизм, как правило, в ней указывается длительность и величина токов перегрузки, но бывает что, документация утеряна (ну или просто нет данных по перегрузкам, нонсенс, конечно, были случаи) тогда придется вызвать электролабораторию и измерить ток во всех режимах работы механизма (кроме пуска, здесь разговор особый и выходящий за рамки этой статьи, к счастью, на выбор преобразователя этот режим влияет очень редко).

Ну а если нет электролаборатории, нет бюджета на приглашения со стороны, а иногда и банально лень? Тогда напрягаем производителя оборудования либо открываем таблицы применений (у серьезных производителей они есть) и смотрим аналогичные механизмы и интересующие нас величины при перегрузках.

Обращаю внимание, что в подобных таблицах указывается максимальный ток, выдаваемый ПЧ в течение 1-2 минут, и при выборе нужно учитывать, что допустимое время протекания перегрузки и величина тока должны превышать ток перегрузок механизма.

 Ну и третий, и немаловажный параметр для выбора ПЧ — пиковые токи при ударных нагрузках. Пиковые нагрузки кратковременны (как правило, 2-3 секунды). Преобразователь должен допускать их, если пиковые токи допустимы для электродвигателя и механизма.

К сожалению, не все производители приводов могут реализовать возможность коротких бросков тока выше максимального значения (кстати, это нужно уточнять, иногда просто не указывают данный параметр).

 

Пример:

Представьте себе, что экскаватор при работе натыкается на камень. Если не учтен бросок тока, то привод просто остановится, хотя проблемы бы не было, выдай преобразователь очень большой ток буквально на пару секунд, но нет, не учли, значит, не может.

Достаточно неприятная ситуация, которую можно исключить, выбрав преобразователь, где максимальный ток выше пиковых токов нагрузки.

Выбирая ПЧ по токовым характеристикам, необходимо соответствие всем трем требованиям: номинал, перегрузка, пиковые. При таком подходе на мощностные характеристики не обращаем внимания, ими можно пренебречь.

 Полезный  инструмент

 https://energysave.abb-drives.com/fan  — расчет экономии от внедрения частотного преобразователя.  

 

Теория и расчет преобразователей, устройство плавного пуска расчет

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

Принцип работы преобразователя частоты

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

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

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

где p – число пар полюсов магнитного поля.

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

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

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

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


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

Для случаев вентиляторного режима:

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

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

Рис 1. Схема частотного преобразователя

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

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

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

Рис. 2 – принципиальная схема низковольтного преобразователя частоты

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

Рис. 3. Выходной сигнал преобразователя частоты

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

Теория и принцип работы устройства плавного пуска

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

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

Помимо снижения токовых нагрузок мягкие пускатели позволяют: .

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

Принцип работы УПП

Типовая схема устройства плавного пуска представлена на рис. 1

Рис. 1. Типовая схема устройства плавного пуска

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

Рис. 2. Формирование выходного напряжения УПП

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

Рис 3. Механические характеристика двигателя

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

Рис. 4. Диаграмма плавного пуска асинхронного электродвигателя показана

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

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

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

Устройства плавного пуска можно разделить на следующие основные группы:

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

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

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

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

Руководство по выбору преобразователя частоты

Вкратце описаны некоторые из основных критериев успешной установки преобразователя частоты

Питание преобразователя частоты Напряжение
Всегда проверяйте наличие правильного напряжения. Во многих случаях пользователь интерпретирует преобразователь частоты так, что вы можете питать устройство однофазным напряжением 220 В переменного тока и управлять трехфазным двигателем, рассчитанным на 380 В переменного тока. Большинство стандартных асинхронных двигателей могут работать с трехфазным напряжением 380 В переменного тока со всеми шестью выводами имеющихся обмоток, подключенными по схеме звезды.Тот же двигатель может работать с трехфазным напряжением 220 В переменного тока, если выводы обмоток соединены по схеме треугольника. Однако проконсультируйтесь с производителем двигателя, если это не указано на паспортной табличке двигателя.


Мощность преобразователя частоты
Подбирать преобразователь частоты в соответствии с мощностью двигателя в «л.с.» не совсем правильно. Преобразователь частоты лучше выбирать исходя из номинального тока двигателя. Если преобразователь частоты и двигатель имеют одинаковую мощность (л.с.), увеличение числа полюсов двигателя снижает КПД и коэффициент мощности двигателя, увеличивая номинальное значение тока.

Требования к крутящему моменту двигателя
Если мы посмотрим на следующие расчеты, мы поймем, почему происходит потеря крутящего момента при работе двигателя со скоростью выше базовой. Это также объяснит некоторые из основных требований, почему крутящий момент является важным фактором при выборе преобразователя частоты.

Скорость двигателя:





Где:


n = Скорость двигателя (об / мин)
60 =
секунд f = Частота сети (Гц)
P = пары полюсов двигателя (четырехполюсный двигатель будет иметь 2 пары)


Крутящий момент двигателя:





Где:


W =
Вт π = Pi (Математическая константа = 3.142)
M = крутящий момент (Нм)


Пример:
Инженер-механик проектирует машину, которая требует 405 Нм и диапазон скоростей от 100 до 175 об / мин. Установив на машину коробку передач с передаточным числом 10/1, он снижает требуемый входной крутящий момент до 40,5 Нм, минимальная и максимальная входная скорость увеличивается до 700 и 1750 об / мин соответственно. Четырехполюсный двигатель мощностью 7,5 кВт (1500 об / мин при 50 Гц) выдает 47,8 Нм. Нам нужно рассчитать, будет ли он производить достаточный крутящий момент на максимальной скорости.

Уменьшить скорость до 1000 об / мин не проблема, пока он поддерживает скорость двигателя выше 50% от базовой скорости для обеспечения достаточного охлаждения.

Преобразователь частоты будет создавать крутящий момент двигателя при полной нагрузке до базовой частоты, изменяя напряжение для создания необходимого крутящего момента. Когда двигатель достигает своей базовой скорости и напряжения питания, преобразователь частоты может изменять только частоту, подаваемую на двигатель, для увеличения скорости, поскольку преобразователь частоты не может подавать напряжение выше, чем напряжение питания.

Чтобы рассчитать крутящий момент, создаваемый двигателем 7,5 кВт при 1750 об / мин, мы должны манипулировать приведенной выше формулой.


M = (Ш x 60) / (2 x π x n)
M = (7500 x 60) / (2 x 3,142 x 1750)
M = 40,9 Нм


Следовательно, двигатель мощностью 7,5 кВт с установленным преобразователем частоты может создавать необходимый крутящий момент при правильной скорости. Из этого мы видим, что всегда необходимо проверять, находится ли диапазон скорости / крутящего момента в пределах возможностей инвертора и двигателя.

Преобразователь частоты торможение постоянным током впрыском


В большинстве подъемных устройств двигатель должен оставаться на нулевой скорости и в течение короткого периода времени, позволяя механическому тормозу открываться или закрываться.Чтобы удерживать двигатель в этом положении, преобразователь частоты подает на двигатель постоянный ток, который заставляет его создавать крутящий момент в состоянии покоя (нулевая скорость). Этот тип торможения иногда неправильно понимают как торможение шиной постоянного тока, что объясняется в следующем разделе. При выборе преобразователя частоты и приложений, требующих этой функции, убедитесь, что это именно та функция.

Преобразователь частоты Торможение по шине постоянного тока / резистивное торможение
Торможение шиной постоянного тока предназначено для управления замедлением асинхронных двигателей без активации функции защиты от перенапряжения на преобразователях частоты.Когда приложениям требуется функция быстрого замедления или нагрузка очень нестабильна, ею можно управлять с помощью этой функции. В зависимости от приложения существуют различные методы решения проблемы. Это может быть сделано с помощью регенеративной системы, возвращающей энергию в сеть, или с помощью тормозного блока и тормозных резисторов, рассеивающих энергию через внешние резисторы.

Основными преимуществами регенеративной системы переменного тока являются:


• Сохранение энергии
• Дорого в установке
• Форма волны входного тока представляет собой синусоиду.
• Входной ток имеет коэффициент мощности, близкий к единице.
• Выходное напряжение двигателя может быть выше доступного А.C. напряжение сети
• Рекуперативный блок будет синхронизироваться с любой частотой от 30 до 100 Гц, при условии, что напряжение питания составляет от 380 В — 10% до 480 В + 10%.
• В условиях нестабильности сети переменного тока рекуперативная система преобразователя частоты может продолжать работать при напряжении питания переменного тока примерно 270 В без какого-либо влияния на напряжение шины постоянного тока и, следовательно, на работу преобразователей частоты двигателя.
• Рекуперативный преобразователь частоты и преобразователь частоты двигателя идентичны.
При использовании внутренней тормозной системы преобразователя частоты с резисторами или внешнего тормозного блока с резисторами мы тратим ненужную энергию.Однако это самое дешевое решение, и, к сожалению, его выбирает большинство клиентов.


Как выбрать преобразователь частоты

Преобразователь частоты может помочь вам изменить 60 Гц на 50 Гц, а также может повысить напряжение с 110 В до 220 В с помощью внутреннего повышающего трансформатора, и наоборот. Перед покупкой преобразователя частоты лучше понять, с какими нагрузками он будет связан. Существует пять распространенных форм нагрузки: 1, резистивная нагрузка; 2, индуктивная нагрузка; 3, емкостная нагрузка: 4, выпрямительная нагрузка; 5 — регенеративная нагрузка; 6, смешанные загрузки.Подбирать мощность преобразователя частоты следует в соответствии с допустимыми нагрузками и типами.


Выбор мощности преобразователя частоты

Преобразователи частоты серии

GoHz HZ-50 и HZ-60 не имеют особых требований к типам нагрузки, они могут использоваться для резистивных, индуктивных, емкостных, выпрямительных и смешанных нагрузок. Технические параметры проверены на основе стандартных условий номинальной резистивной нагрузки, преобразователь частоты может работать в течение длительного времени в этих условиях.Но, учитывая колебания напряжения в электросети, пусковой ток и факторы кратковременной перегрузки, мы должны сохранить соответствующий запас в выборе мощности преобразователя частоты. Вот несколько рекомендаций от производителей:

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

RC-нагрузка : мощность = 1,1 × полная мощность нагрузки.

Нагрузка двигателя : Пусковой ток двигателя составляет прибл.В случае жесткого пуска (прямого пуска) в 5-7 раз больше номинального тока, время пуска обычно в пределах 2 секунд. Перегрузочная способность преобразователя частоты обычно составляет 200% в течение нескольких миллисекунд, прежде чем он сработает защиту от перегрузки. Поэтому, учитывая пусковую мощность, рекомендуется выбирать мощность преобразователя частоты, в 6 раз превышающую мощность двигателя, если двигатель запускается с трудом, что означает, что номинальный ток преобразователя должен быть выше пускового тока нагрузки.В противном случае лучше установить на двигатель устройство плавного пуска или частотно-регулируемый привод.

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

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

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

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

Напряжение и частота преобразователя частоты
Заводское значение входного напряжения по умолчанию: 220 В для однофазного, 380 В для трехфазного, 50 Гц или 60 Гц.Если вам необходимо изменить входное напряжение преобразователя частоты или у вас есть особые требования, укажите это при заказе.

Купить преобразователь частоты на ГГц, 1 кВА, 5 кВА …

Выбор подходящего инвертора / преобразователя частоты для вашего приложения

Инвертор какого размера мне нужен? (Пусковая нагрузка и продолжительная нагрузка)

Номинальная выходная мощность выбранного инвертора (в ВА или в ваттах) напрямую зависит от нагрузки, которую вы будете запитывать.Крайне важно выбрать инвертор, достаточно мощный для работы с вашими конкретными нагрузками.

Шаг 1: Первым шагом в выборе инвертора является вычисление общего количества (в ваттах или амперах) всех устройств, которые вы планируете питать. Практически все оборудование, работающее на переменном токе, будет иметь этикетку (обычно размещаемую рядом с тем местом, где силовой провод входит в устройство), с указанием, сколько ампер или ватт потребляет оборудование.

Шаг 2: Второй шаг — определить характеристики вашей нагрузки.Нагрузки переменного тока обычно делятся на две категории: электронные нагрузки, такие как импульсные источники питания (или SMPS, как в компьютерах), и двигатели, такие как компрессор в холодильнике. Оба этих типа нагрузок требуют разных уровней начального скачка мощности, необходимого для запуска, часто называемого пиковым скачком для электронных нагрузок или током заторможенного ротора для нагрузок двигателя. Пиковый импульсный ток или ток заторможенного ротора почти всегда значительно выше, чем длительная нагрузка (которая представляет собой мощность, необходимую для работы нагрузки после первоначального запуска), и их следует учитывать при определении размеров инвертора, аккумулятора и кабелей, соединяющих эти два устройства. .Поэтому следует строго соблюдать следующие формулы:

Электронная нагрузка / импульсный источник питания: Некоторые нагрузки типа SMPS очень реактивны, с низким коэффициентом мощности на входе из-за очень высокого пикового тока и высокого содержания гармоник на входе. Следовательно, выбор инвертора с высокочастотной топологией с номинальной выходной мощностью, равной или лишь немного превышающей номинальную мощность нагрузки, приведет к перегрузке инвертора с искаженной формой волны на выходе. Таким образом, для инверторов с высокочастотной топологией (серии GL и CGL) Nova Electric предлагает поддерживать соотношение 3: 1 между номинальной выходной мощностью инвертора в ВА и номинальной мощностью нагрузки в ваттах . Например, если будет использоваться инвертор серии GL или CGL, мы рекомендуем запитать 300-ваттную телекоммуникационную нагрузку с помощью инвертора с минимальной выходной мощностью 900 ВА. Для блоков, которые имеют топологию с трансформаторной изоляцией (например, наша серия GS или Classic), это соотношение может быть уменьшено до 2: 1 (например.g., нагрузку SMPS мощностью 1000 Вт можно запитать от инвертора мощностью 2 кВА) . Фактически, компромисс для использования легкого, компактного инвертора с высокочастотной топологией — это необходимое более высокое соотношение между номинальной мощностью инвертора и номинальной мощностью нагрузки.

Нагрузка двигателя / компрессора: Nova Electric не рекомендует использовать высокочастотные инверторы (GL или CGL) для нагрузки двигателя или компрессора в целом, хотя они могут быть модифицированы для такого использования в определенных приложениях, где экономия веса критична (см. завод для деталей).По возможности мы рекомендуем использовать модели серии GS или Classic с низкочастотной трансформаторной изоляцией для нагрузок двигателя. Формула, которую следует использовать для всех инверторов, которые должны питать нагрузки двигателя: Выходное переменное напряжение инвертора, умноженное на значение тока заторможенного ротора. Ток нагрузки двигателя равняется минимальной мощности инвертора в ВА . Например, если у вас есть насос, который работает от 120 В переменного тока и имеет ток заторможенного ротора 10 А, вам понадобится инвертор не менее 1200 ВА для работы насоса (120 В переменного тока x 10 А = 1200 ВА).Не рекомендуется запускать две нагрузки двигателя одновременно, если не используется инвертор очень большой мощности.

Как выбрать преобразователь частоты?

Эти рекомендации развеивают путаницу в отношении согласования преобразователей частоты (частотно-регулируемый привод) и двигателей с вентиляторами и насосами, которые обычно используются в коммерческих зданиях. Хотя мотивация к повышению энергоэффективности может быть финансовой (снижение затрат на энергию) или этической (сокращение выбросов парниковых газов, связанных с производством электроэнергии), считается само собой разумеющимся, что преобразователи частоты являются простым способом повышения энергоэффективности в электродвигателях.Помня об этих благородных намерениях, инженер определит частотный преобразователь для своего клиента. Часто для инженера на этом история не заканчивается.

Спросите инженера, для чего нужен преобразователь частоты (что такое преобразователь частоты?), И общий ответ будет «для экономии энергии». Хотя мотивация к повышению энергоэффективности может быть финансовой (снижение затрат на энергию) или этической (сокращение выбросов парниковых газов, связанных с производством электроэнергии), считается само собой разумеющимся, что преобразователи частоты являются простым способом повышения энергоэффективности в электродвигателях.Помня об этих благородных намерениях, инженер определит частотный преобразователь для своего клиента.

Часто на этом история инженера не заканчивается.

История иногда плохо заканчивается неисправным двигателем или зданием с проблемами качества электроэнергии, понятным сердитым клиентом и множеством указаний пальцем. Эти результаты часто являются результатом плохого понимания того, как преобразователи частоты и двигатели работают вместе с нагрузками, которые они обслуживают. Информация и заявления от производителей и поставщиков часто еще больше запутывают проблемы.Ниже приведены несколько основных руководящих принципов, позволяющих развеять некоторую путаницу, связанную с согласованием преобразователей частоты и двигателей с вентиляторами и насосами, обычно встречающимися в коммерческих зданиях.

Анатомия асинхронного двигателя

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую энергию вращения. Двигатели могут приводить в действие насосы, вентиляторы, компрессоры или любое другое количество нагрузок, которые могут быть найдены в типичном здании. Концепция кажется простой, но необходим обзор основ двигателя, чтобы понять, как работают преобразователи частоты, а также как они могут разрушить двигатель.

Наиболее распространенным двигателем, применяемым в коммерческих зданиях с несколькими лошадиными силами, является трехфазный асинхронный двигатель переменного тока. Двигатель состоит из двух первичных узлов: неподвижного статора и вращающегося ротора. Переменный ток течет через обмотки статора, создавая вращающееся магнитное поле вокруг ротора. Частота этого вращающегося магнитного поля напрямую связана с частотой источника переменного напряжения. Это вращающееся магнитное поле взаимодействует с ротором, индуцируя ток в роторе и связанную с ним касательную силу, которая в конечном итоге заставляет ротор вращаться.В асинхронном двигателе скорость ротора всегда ниже, чем скорость вращающегося поля. Крутящий момент двигателя примерно пропорционален мощности двигателя и обратно пропорционален скорости вращения. Эта рабочая характеристика важна при рассмотрении вопроса о том, будет ли к двигателю подключена нагрузка с переменным крутящим моментом (центробежный вентилятор, насос или компрессор) или нагрузка с постоянным крутящим моментом (винт прямого вытеснения, спиральный или поршневой компрессор).

Самым распространенным типом асинхронных двигателей является двигатель с короткозамкнутым ротором (также называемый двигателем с короткозамкнутым ротором).Статор состоит из листов стали в форме пончика, называемых пластинами. В этих пластинах есть прорези, которые затем выравниваются и складываются вместе. Затем через эти прорези наматываются проводники, образуя катушки. Эти проводники катушки электрически изолированы от пластин. Характеристики этой системы изоляции важны позже в нашем обсуждении. Цилиндрический ротор помещается в полость в середине статора. Как и статор, ротор сделан из многослойных стальных пластин.Эти листы прижимаются к центральному валу. Прутки из алюминия или меди вставляются через прорези на внешнем крае пластинки и соединяются на концах закорачивающими кольцами на обоих концах, образуя структуру, подобную клетке. Ротор поддерживается подшипниками на концах вала. Прямого электрического соединения между ротором и обмотками статора нет. Единственная точка контакта — подшипники, что будет важно в следующем разделе.

Асинхронные двигатели неэффективны на 100 процентов.Потери энергии двигателя вызваны несколькими факторами, включая потери мощности I2R, потери в магнитном сердечнике, потери на трение и потери паразитной нагрузки. Эти потери обычно приводят к выделению тепла, которое необходимо отводить, чтобы сохранить изоляцию обмотки двигателя. Для обычных полностью закрытых двигателей с вентиляторным охлаждением (TEFC) это теплоотвод достигается с помощью вентилятора, соединенного с валом ротора. Скорость двигателя напрямую влияет на объем охлаждающего воздуха, производимого этим вентилятором. Таким образом, скорость двигателя является важным фактором, когда требуется работа двигателя с регулируемой скоростью.Как показывает практика, повышение температуры обмотки на 10 ° C сокращает срок службы вдвое. И наоборот, снижение температуры обмотки на 10 ° C удвоит ожидаемый срок службы.

Стандартные классы изоляции для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором a


• B (80 C): общего назначения
• F (105 C): промышленное использование
• H (125 C): специальное использование, тяжелые условия
Эти рейтинги отражают только повышение внутренней температуры.Максимальный рекомендуемый температурный предел для любого двигателя также зависит от температуры окружающей среды и дополнительной температуры горячей точки в обмотках на 10 ° C. Следовательно, двигатель с изоляцией класса B, предназначенный для работы при температуре окружающей среды 40 ° C, будет иметь максимальную рекомендуемую рабочую температуру 130 ° C. Двигатели, использующие системы изоляции более высокого номинала, могут работать более горячо, чтобы воспользоваться улучшенной изоляцией, но также будут иметь большую мощность. в меньшую упаковку.

Двигатели премиум-класса

Правительство установило стандарты эффективности для электродвигателей, начиная с Закона об энергетической политике 1992 года (EPAct-1992).Последующее законодательство, Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA-2007), требует, чтобы все трехфазные двигатели общего назначения, мощностью от 1 до 200 л.с., рассчитанные на напряжение 600 В, произведенные после 19 декабря 2010 года, соответствовали стандартам двигателей NEMA Premium. (как определено в таблице 12-12 NEMA MG1). Номинальный КПД этих двигателей при полной нагрузке колеблется от 77% до 96,2% в зависимости от ряда факторов. Это представляет собой улучшение эффективности от низкого до среднего уровня однозначного числа по сравнению с требованиями, установленными до EPAct 1992 г. (см. Таблицу 1).Хотя эти улучшения эффективности могут показаться незначительными, если двигатель работает 12 часов в день в течение 5 дней в неделю, эта экономия энергии в течение 3000 часов работы в течение года будет увеличиваться.

Таблица 1: КПД двигателя


Размер (л.с.)	Pre-EPAct1	EPAct2	NEMA Premium3
1.0	76,7	82,5	85,5
1.5	79,1	84,0	86,5
2.0	80,8	84,0	86.5
3.0	81,4	87,5	89,5
5.0	83,3	87,5	89,5
7,5	85,5	89.5	91,7
10.0	85,7	89,5	91,7
15.0	86,6	91,0	92,4
20,0	88.5	91,0	93,0
25,0	89,3	92,4	93,6
30,0	89,6	92,4	93,6
40.0	90,2	93,0	94,1
50,0	91,3	93,0	94,5
60,0	91,8	93,6	95.0
75,0	91,7	94,1	95,4
100,0	92,3	94,5	95,4
125,0	92.2	94,5	95,4
150,0	93,0	95,0	95,8
200,0	93,5	95,0	96,2


Эта диаграмма эффективности двигателя показывает данные для полностью закрытых двигателей с вентиляторным охлаждением (TEFC), работающих со скоростью 1800 об / мин.

1. Pre-Epact: программа DOE MotorMaster + версия 4.00.01 (26.09.2003) «Средняя стандартная эффективность» двигателя по умолчанию 2. EPAct: Закон о политике в области энергетики от 1992 г. NEMA Premium: NEMA MG 1-2003 Таблица 12-12 преобразователь частоты или двигатели премиум-класса?

Как описано выше, в двигателе NEMA Premium будет наблюдаться однозначное повышение эффективности по сравнению с двигателями, разработанными до EPAct, в условиях работы с полной нагрузкой. Однако в коммерческих зданиях требования к нагрузке для систем отопления, вентиляции и кондиционирования резко меняются в зависимости от количества людей и температуры наружного воздуха.Условия рабочего дня обычно составляют лишь часть общего времени работы любой системы. Потенциальная экономия энергии, связанная с перекачкой с регулируемой скоростью для гидравлических систем и систем HVAC с переменным расходом воздуха, значительно превышает экономию, связанную с двигателями NEMA Premium. Для центробежных нагрузок, таких как вентиляторы и насосы, это отношение диапазона может быть грубо упрощено следующим образом:

HP2 = HP1 (об / мин2 / об / мин1) 3



Таким образом, для нагрузки 100 л.с. при 1750 об / мин, работающей на половинной скорости / расходе, потребуется всего 12.5 л.с., тогда как величина крутящего момента будет варьироваться примерно как квадрат отношения скоростей при каждой нагрузке. Это нелинейное соотношение скорость / мощность для центробежных нагрузок можно использовать для экономии энергии, если скорость двигателя может быть изменена. Для нагрузок с принудительным смещением, таких как винтовые и спиральные компрессоры, которые требуют постоянного крутящего момента во всем диапазоне рабочих скоростей, соответствующее соотношение мощности и диапазона скорости не так привлекательно, но все же представляет собой потенциал для повышения энергоэффективности.

В асинхронном двигателе скорость ротора может изменяться в зависимости от частоты напряжения, приложенного к статору, и использовать преимущества этих соотношений мощности и скорости при динамическом изменении диапазона. Учитывая эту информацию, должно быть понятно, почему термин «преобразователь частоты» взаимозаменяем с термином «привод с регулируемой скоростью» (VSD).

Зачем двигателю переменного тока преобразователь частоты?

Что такое преобразователь частоты?


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

Зачем нужен преобразователь частоты?


Основная функция преобразователя частоты в водной среде — экономия энергии. За счет управления скоростью насоса вместо регулирования потока с помощью дроссельных клапанов можно значительно сэкономить энергию. Например, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии на 50%.Ниже описывается снижение скорости и соответствующая экономия энергии. Помимо экономии энергии, значительно увеличивается срок службы крыльчатки, подшипников и уплотнений.

Преобразователи частоты


Доступные во многих различных типах преобразователи частоты предлагают оптимальный метод согласования производительности насоса и вентилятора с требованиями системы. Чаще всего используется преобразователь частоты. Он преобразует стандартную мощность предприятия (220 В или 380 В, 50 Гц) в регулируемое напряжение и частоту для питания двигателя переменного тока.Частота, применяемая к двигателю переменного тока, определяет скорость двигателя. Двигатели переменного тока обычно представляют собой такие же стандартные двигатели, которые могут быть подключены к сети переменного тока. За счет включения байпасных пускателей работа может поддерживаться даже в случае выхода инвертора из строя. Преобразователи частоты

также обладают дополнительным преимуществом — увеличенным сроком службы подшипников и уплотнений насоса. Поддерживая в насосе только давление, необходимое для удовлетворения требований системы, насос не подвергается воздействию более высоких давлений, чем необходимо. Следовательно, компоненты служат дольше.
Те же преимущества, но в меньшей степени, применимы и к вентиляторам, работающим от преобразователей частоты.

Для достижения оптимальной эффективности и надежности многие специалисты по спецификациям получают от производителей подробную информацию об эффективности преобразователя частоты, требуемом техническом обслуживании, диагностических возможностях преобразователя частоты и общих рабочих характеристиках. Затем они проводят подробный анализ, чтобы определить, какая система даст наилучшую окупаемость инвестиций.

Дополнительные преимущества преобразователей частоты


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

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

Анализировать систему в целом
Поскольку процесс преобразования входящей мощности с одной частоты на другую приведет к некоторым потерям, экономия энергии всегда должна происходить за счет оптимизации производительности всей системы. Первым шагом в определении потенциала энергосбережения системы является тщательный анализ работы всей системы.Чтобы обеспечить экономию энергии, необходимы подробные знания о работе оборудования и технологических требованиях. Кроме того, следует учитывать тип преобразователя частоты, предлагаемые функции и общую пригодность для применения.

Внутренняя конфигурация преобразователя частоты
Преобразователь частоты состоит из трех основных частей:


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

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


База знаний преобразователя частоты — двигатель-генератор

Мотор-генератор Обзор

Мотор-генераторы (комплекты MG) используют электромеханические средства для преобразования напряжения и частоты. Установки MG состоят из двигателя переменного тока, который работает непосредственно от линии электропередачи 60 Гц на вашем предприятии, его вал соединен с валом синхронного генератора. Генератор выдает новые уровни частоты и напряжения.

Стабилизация выходного напряжения генератора

Выходное напряжение генератора регулируется твердотельным регулятором напряжения, который непрерывно измеряет напряжение на выходных клеммах генератора и выполняет необходимую регулировку для поддержания выходного напряжения в пределах технических характеристик.Типичное регулирование выходного напряжения составляет +/- 1% или лучше в условиях установившейся нагрузки от 0% до 100%.

Выходное напряжение генератора

может быть отрегулировано пользователем в диапазоне приблизительно +/- 8% от номинального выходного напряжения (более широкий диапазон на некоторых моделях), и это облегчается с помощью регулятора Volts Adjust, расположенного на панели управления оператора.

Регулировка выходной частоты генератора

Выходная частота синхронного генератора прямо пропорциональна частоте вращения вала генератора.В зависимости от типа двигателя, приводящего в движение вал генератора, выходная частота может оставаться точной или иметь допуск регулирования до +/- 2,5% от номинальной номинальной выходной частоты в условиях нагрузки от 0% до 100%.

Точная работа синхронного двигателя

MG Set, работающий от электросети вашего объекта 60 Гц с номинальной выходной частотой 50 Гц и использующий синхронный двигатель переменного тока, будет обеспечивать точные 50,0 Гц при любых условиях выходной нагрузки от 0% до 100% номинальной нагрузки.Такое точное регулирование частоты возможно благодаря присущей синхронному двигателю способности поддерживать одно и то же число оборотов в минуту при любой величине нагрузки, вплоть до 100% номинальной нагрузки.

Работа асинхронного двигателя

В некоторых наборах MG используются стандартные асинхронные двигатели переменного тока (асинхронный двигатель) для привода вала синхронного генератора. Рабочие характеристики асинхронного двигателя переменного тока позволяют уменьшать частоту вращения генератора по мере увеличения нагрузки на вал. Если MG работает от сети 60 Гц вашего предприятия и имеет номинальную выходную частоту 50 Гц, выходная частота не будет точной и обычно будет в диапазоне от 50.От 5 Гц или выше до 49,5 Гц или ниже в зависимости от конструкции MG, уровня входного напряжения и количества нагрузки, подключенной к выходу генератора.

Влияние нестабильной частоты на нагрузку

В большинстве случаев нестабильная частота нежелательна. Например, в тестовой среде использование преобразователя частоты с нестабильной частотой может привести к сбою в работе тестируемого устройства (UUT) или к ошибочным данным тестирования. При простом управлении оборудованием 50 Гц на нестабильной частоте может возникнуть колебательное или резонансное взаимодействие между нагрузкой и MG Set, что может привести к неправильной работе оборудования в нагрузке.

Практически все комплекты MG, которые можно арендовать в нашем парке, включают в себя настоящий синхронный двигатель переменного тока, который обеспечивает стабильную частоту источника питания для нагрузки. Если комплект MG, включающий асинхронный двигатель переменного тока, предлагается любому арендатору AP&C, наш инженер-разработчик поможет обеспечить его совместимость с нагрузкой клиента.

Влияние нагрузочного оборудования на мощность комплекта MG

Типы нагрузок, подключенных к выходу преобразователя частоты, играют важную роль при выборе преобразователя частоты.Каждый тип нагрузочного оборудования или цепи демонстрирует характеристики, которые необходимо учитывать, чтобы гарантировать правильную работу оборудования или приемлемые результаты. Ниже приведены лишь некоторые из вариантов нагрузки, которые могут повлиять на производительность выхода преобразователя частоты.

Влияние пусковых токовых нагрузок

Определенные типы нагрузочного оборудования или цепей потребляют значительно больший ток при первом включении, чем во время работы. Нагрузки, содержащие двигатели, трансформаторы, электронные источники питания или преобразователи с входными конденсаторами, имеют характеристику потребления мгновенного пикового тока в течение первых 3-5 циклов, в 5-60 раз или больше, чем их номинальный ток полной нагрузки.

Когда к выходу MG подключена нагрузка пускового тока, уровень напряжения генератора на мгновение упадет пропорционально пиковому току нагрузки и интервалу. Это мгновенное напряжение может быть на 30% или более ниже номинального выходного напряжения. По истечении периода времени пускового тока регулятор напряжения будет регулировать выходное напряжение в пределах номинальных характеристик регулирования напряжения, обычно +/- 1% или меньше. Промышленность приняла 30% -ное падение максимально допустимого снижения напряжения, которое должно произойти, чтобы обеспечить нормальную работу большинства нагрузочного оборудования.Максимально допустимое падение напряжения 10% рекомендуется для более чувствительного нагрузочного оборудования, такого как некоторые медицинские или научные устройства. Наши опытные инженеры по применению помогут определить оборудование в вашей нагрузке, которое считается нагрузкой пускового тока.

Влияние однофазной нагрузки на трехфазный выход MG

Для использования с однофазными нагрузками рекомендуется использовать однофазный преобразователь выходной частоты. Однако иногда нагрузочное оборудование или проверяемое оборудование состоит из однофазных и трехфазных компонентов.

Когда однофазные нагрузки подключены к трехфазному выходу преобразователя частоты MG, они должны распределяться между тремя фазами как можно более равномерно. Помимо возможности перегрева генератора и оборудования трехфазной нагрузки, может возникнуть дисбаланс напряжений.

Когда однофазная нагрузка подключена к трехфазному выходу MG Set, уровень напряжения на нагруженной фазе будет снижаться, в то время как уровень напряжения на ненагруженных фазах будет увеличиваться.По мере увеличения дисбаланса тока нагрузки на каждой фазе уровни напряжения могут становиться преувеличенными, так что выход MG Set отключается схемами безопасности, или оборудование нагрузки или проверяемое оборудование срабатывает неправильно или выходит из строя. Превышение примерно 2% несимметрии напряжения может вызвать перегрев генератора или трехфазного нагрузочного оборудования и возможный выход из строя.

Влияние нелинейных нагрузок на выход MG Set

Нелинейные нагрузки — это нагрузки или проверяемое оборудование, которые включают в себя электронные силовые устройства, такие как диоды, тиристоры или силовые транзисторы.Эти устройства используются в таком оборудовании, как преобразователи частоты, источники бесперебойного питания, источники питания переменного / постоянного тока и инверторы.

Нелинейные нагрузки вызывают искажение синусоидального сигнала на выходе преобразователя частоты MG Set, а также дополнительный нагрев обмоток генератора. Если нелинейные нагрузки создают чрезмерное искажение синусоидальной волны на данном выходе MG Set, выходное напряжение может стать нестабильным, что приведет к сбою в работе нагрузочного оборудования или выхода MG Set из строя его схемами безопасности.

Физические характеристики мотор-генераторной установки

Мотор-генераторные установки

многими считаются большими, тяжелыми и прочными по сравнению с их электронными аналогами с преобразователями частоты. Комплекты MG подходят для работы в таких средах, как защита от непогоды (не обязательно в помещении), или в помещениях, содержащих другое электрическое оборудование, такое как силовые трансформаторы и воздушные компрессоры.

Звуковой шум, создаваемый наборами MG, обычно зависит от номинальной мощности в кВА и обычно находится в диапазоне приблизительно от 70 дБА до 90 дБА при измерении на расстоянии 3 фута от оборудования.

Именно по указанным выше основным причинам при определении размеров и выборе преобразователя частоты на базе двигателя-генератора для данной нагрузки следует проконсультироваться с нашими инженерами по применению.

Заявление об ограничении ответственности: Вся описательная информация представлена ​​в виде общих неспецифических характеристик оборудования и предлагается нашим арендаторам лучше понять преобразователи частоты и их применение. Читателю следует связаться с инженерами по приложениям AP&C для получения подробной или конкретной технической информации о преобразователях частоты и их использовании.


База знаний — Электронные / статические преобразователи

Зачем использовать преобразователь частоты вместе с электродвигателем? — Леонардо Энергия

Стефан Фассбиндер (DKI)

Электродвигатель и электрогенератор — это в основном одно и то же .

В принципе, любой электродвигатель также может вырабатывать электричество. Электроприводы намного опережают двигатели внутреннего сгорания, поскольку, к сожалению, автомобильный двигатель, который всасывает выхлопные газы во время торможения и спусков и преобразует их в топливо и свежий воздух, все еще не готов.Электродвигатель может обеспечить это, хотя в течение первого столетия его использования его использование в значительной степени затруднялось двумя основными недостатками:

• Электромотор не имеет педали акселератора.
• Розетка не имеет никакого «водопроводного крана».

Когда электродвигатель работает, он генерирует напряжение с полярностью, противоположной питающему напряжению .

Следовательно, ток слишком высок при первом включении, когда двигатель еще не работает.Для больших двигателей необходимо принять меры предосторожности, чтобы не повредить их и не сгореть предохранители. По мере увеличения скорости двигателя это индуцированное напряжение увеличивается. Фактически, при превышении скорости, при которой приложенное напряжение и напряжение сети равны, двигатель будет генерировать более высокое напряжение, чем напряжение в линии. Ток будет течь в обратном направлении, и двигатель изменит свою функцию на функцию генератора.

Это хорошо, так как дает отличные преимущества в области энергоэффективности , особенно для кранов, лифтов и т. Д.которые фактически становятся электростанциями при движении вниз. Что не так хорошо, так это то, что линия всегда имеет примерно одинаковое напряжение, но по отношению к другим нагрузкам, например огни, это должно быть так. Следовательно, положения должны быть предусмотрены снова, если скорость двигателя должна изменяться . Раньше это было обременительной задачей. Приходилось использовать трансформаторы с несколькими ответвлениями, например, в локомотивах, но это было громоздкое и дорогое решение, или ограничивать ток резисторами, например, в трамваях, что было неэффективным решением.

И все становится еще сложнее, когда дело доходит до двигателей переменного тока , однофазных или трехфазных. Принцип электродвигателя всегда заключается в создании вращательного движения за счет притяжения и отталкивания магнитных сил. В строгих терминах физики электродвигателей даже не существует, но все они должны быть названы магнитными двигателями с точки зрения пуриста: электрический магнит притягивает другой — также электрический или постоянный — магнит, пока он не подойдет как можно ближе как может быть.Затем полярность тока в (одном из) электромагнита (-ов) инвертируется, и сила притяжения превращается в отталкивающую. Механическая конструкция двигателя устроена так, чтобы допускать такое движение только по кругу, поскольку требуется вращательное движение. Двигатели переменного тока могут быть построены проще, чем двигатели постоянного тока, потому что периодическая смена полярности происходит в любом случае и не должна генерироваться внутри машины.

Но становится очевидным, что изменение скорости вращения затруднительно для двигателей постоянного тока , поскольку оно в значительной степени зависит от питающего напряжения, которое приблизительно стабильно, и невозможно для двигателей переменного тока, скорость которых строго совпадает с частотой сеть, которая технически полностью стабильна.

Теперь любой тип электродвигателя должен быть спроектирован таким образом, чтобы при желаемой (номинальной) скорости генерируемое в двигателе напряжение было примерно таким же, как приложенное (номинальное) рабочее напряжение. В двигателях постоянного тока индуцированное напряжение должно быть несколько ниже, чем в линии. При нагрузке двигатель постоянного тока немного теряет скорость, что приводит к дальнейшему падению наведенного напряжения и, следовательно, к большей разнице в линейном напряжении и более высокому входному току, соответствующему более высокой нагрузке. Таким образом, он адаптируется (более или менее) по своей природе к изменяющейся нагрузке.

Это преимущество перед двигателем внутреннего сгорания и одно из существенных отличий в рабочих характеристиках, которые будут обсуждаться здесь. Представьте, что вы выключаете двигатель автомобиля и кладете кирпич на педаль акселератора. Вы не должны этого делать. Электродвигатель, однако, не будет возражать против работы на полном напряжении без нагрузки — за исключением, возможно, одного конкретного типа — последовательно соединенной коллекторной машины. Большие блоки могут фактически быть разрушены центробежными силами, когда они питаются полным напряжением и без нагрузки.Небольшие единицы, например, используемые в кухонной технике и e. грамм. для стеклоочистителя в автомобиле иметь достаточные потери на трение, чтобы предотвратить это. Но при приложенном фиксированном питающем напряжении определенная скорость всегда будет связана с фиксированной выходной и входной мощностью. Поскольку не существует простой и понятной вещи, такой как водопроводный кран на кухне и в ванной, который можно было бы подключить к розетке для управления потоком электричества, регулирование мощности и / или скорости электродвигателя было решено. сложная задача еще до изобретения силовой электроники.

В большей степени это относится к двигателям переменного тока. Скорость синхронной машины абсолютно стабильна, будь то машина, используемая в качестве двигателя или генератора. Что ж, он действительно немного теряет скорость в течение очень ограниченного времени, когда, например, он переключается с нейтрального режима на двигатель, как раз до тех пор, пока фазовый угол между электрической фазой и положением ротора больше не будет «синфазным». . После этого короткого периода перехода скорость двигателя и частота сети снова будут синхронизированы.Можно представить себе этот процесс так:

Когда машина работает без нагрузки, генерируемое ею переменное напряжение высокое, когда линейное напряжение высокое, и низкое, когда линейное напряжение низкое. Они находятся в фазе друг с другом, поэтому практически в любом случае ток не течет (грубо говоря, игнорируя аспекты реактивной мощности, специалисты подчеркнут здесь).

Поскольку электрическая мощность (а также ее мгновенные значения) рассчитывается как напряжение, умноженное на ток, изменение напряжения или тока на противоположное означает изменение знака и, следовательно, изменение направления потока энергии.Теперь, когда машина работает как двигатель, генерируемое ею переменное напряжение отстает от приложенного напряжения. Оно все еще несколько ниже, когда напряжение в сети уже достигает своего пика, поэтому ток будет течь из сети в машину; так что он действует как мотор. К тому времени, когда ток, наконец, поменяет полярность, линейное напряжение также поменяется местами, поэтому мы умножаем два раза на -1 и застреваем в работе двигателя.

Когда мы приводим вал машины в действие, чтобы она работала как генератор, генерируемое им переменное напряжение опережает приложенное напряжение.Оно уже снова падает, когда напряжение в сети достигает своего пика, поэтому ток будет течь из машины в сеть. К тому времени, как ток поменяет полярность… и так далее.

Теперь все становится трудным, когда мы переходим к обсуждению наиболее широко используемой электрической машины , асинхронного двигателя , поскольку процессы, которые ее приводят в действие, трудно представить в иллюстративной форме. Электромагниты расположены по обеим сторонам статора и ротора. Обмотки ротора закорочены и действуют как вторичные обмотки трансформатора.Магнитное поле, вращающееся в статоре, индуцирует ток в закороченных обмотках ротора, который затем создает собственное магнитное поле. Как и в синхронной машине, полюса полей статора, управляемые частотой сети, бегают по кругу и, так сказать, преследуют полюса поля ротора перед собой. Итак, ротор начинает вращаться. Асинхронный двигатель всегда будет вращаться немного медленнее, чем магнитные полюса статора. Эта небольшая разница, проскальзывание, необходима для поддержания тока в обмотках ротора и, таким образом, для сохранения магнитного поля ротора.Частота скольжения может составлять всего 1 Гц или даже меньше в большой машине, поэтому, если в 2-полюсном асинхронном двигателе, питаемом частотой 50 Гц, полюса статора вращаются со скоростью 3000 об / мин, ротор будет вращаться со скоростью 2940 об / мин. Когда вы его увеличите, он будет действовать как генератор. При 3060 / мин, скажем, при том же скольжении с обратным знаком выходной ток будет таким же, как и входной ток при 2940 / мин.

Вместе с двигателями постоянного тока, включая последовательно соединенные коллекторные двигатели, которые могут работать как от переменного, так и от постоянного тока, асинхронный трехфазный двигатель запускается самостоятельно, как только будет подано сетевое напряжение.Более того: это будет происходить очень резко, с многократным превышением номинального крутящего момента и потребляемого тока, как описано выше. Это следующее отличие двигателя внутреннего сгорания, для запуска которого требуется небольшой двигатель постоянного тока.

Синхронная машина как таковая не может запуститься одна. По этой и другим причинам он обычно используется только как генератор.

Кроме того, последовательная коммутаторная машина в принципе является машиной постоянного тока, но поскольку ее статор и ротор соединены последовательно, они меняют полярность при изменении тока, поэтому направление вращения остается прежним.Следовательно, он также может работать как двигатель переменного тока, но при использовании в качестве генератора он будет генерировать постоянный ток, полярность которого зависит от некоторого случайного остаточного магнетизма, если он не определен специальной дополнительной катушкой.

Теперь, хотя управлять мощностью и скоростью двигателя внутреннего сгорания несложно, просто уменьшая подачу топлива, что, с другой стороны, является ужасной необходимостью, пока электродвигатель более или менее регулирует себя, «водопроводный кран» для электричества было наконец изобретено в семидесятых: теперь доступны инверторы, которые преобразуют переменный ток в постоянный, а постоянный снова обратно в переменный ток с электронными компонентами (и очень низкими дополнительными потерями) .Выход переменного тока можно регулировать как по амплитуде, так и по частоте, чтобы адаптировать его к требованиям любого двигателя в любой желаемой точке работы. Скорость и крутящий момент теперь можно контролировать независимо друг от друга. Таким образом, инвертор преодолевает практически все недостатки электродвигателя по сравнению с любым двигателем внутреннего сгорания, в то время как преимущества остаются такими же выдающимися, как и есть, включая обратную связь по мощности (инверсию потока энергии), если используется 4-квадрантный инвертор (2 направления вращения, 2 направления вращения). направления потоков энергии).

В очень простых терминах такие инверторы создают соединение между постоянным напряжением в звене постоянного тока, когда мгновенное переменное напряжение в линии выше, чем напряжение постоянного тока в звене, что позволяет потреблять энергию и отключает оба от каждого из них. другое, когда напряжение «снаружи» ниже. Это принцип работы двигателя. Для возврата энергии в генераторном режиме инвертор, оправдывая свое название, делает обратное: подключается, когда напряжение в сети низкое, и отключается, когда оно высокое.Таким образом, энергия может поступать в любую сторону, даже если напряжение в сети постоянно, а постоянное напряжение в промежуточной цепи также может поддерживаться на постоянном уровне, в зависимости от конструкции.

Другой конец, сторона двигателя силового электронного инвертора, несколько сложнее. Еще раз упрощая, принцип состоит в том, чтобы включать и выключать двигатель очень быстро, намного быстрее, чем это может сделать любой механический переключатель. Путем изменения отношения времени включения / выключения средний ток двигателя может непрерывно изменяться, даже если напряжение постоянного тока в промежуточной цепи поддерживается на постоянной амплитуде.Этот принцип намного сложнее и намного дороже, чем управление потоком воды в ванне с помощью водопроводного крана, но преимущества настолько очевидны, что этот принцип неуклонно распространяется во всем мире электрических приводов.

Инверторы также могут использоваться в сетях постоянного тока .

В то время как старые трамваи — а многие из них все еще существуют — вполне могли использовать свои двигатели для торможения, электроэнергия не могла подаваться обратно в линии, потому что напряжение, генерируемое двигателем, было, грубо говоря, немного ниже, чем напряжение. на линии, поэтому инверсия потока мощности была невозможна.Электроэнергия, генерируемая при торможении, поглощалась резисторами и терялась в виде тепла. В настоящее время инверторы могут прерывать постоянный ток в переменный ток, переменный ток можно преобразовывать (чем меньше трансформатор, тем выше выбирается частота прерывания), выпрямлять обратно в постоянный ток и подавать обратно в воздушную линию.

Теперь двигатель внутреннего сгорания имеет определенную номинальную выходную мощность, и все. Если вы попытаетесь получить немного больше крутящего момента, чем указано на паспортной табличке, вы просто заглушите двигатель.

Какая разница в поведении электродвигателя! Он также имеет определенную максимальную мощность и максимальный крутящий момент, но что он делает, если вы хотите большего? Это дает вам больше!

Скорость двигателя постоянного тока или асинхронного двигателя немного падает, в то время как в синхронном двигателе угол между приложенным и наведенным напряжением становится немного больше. Оба приводят к более высокому потребляемому току, что способствует более высокому выходному крутящему моменту при примерно или точно такой же скорости соответственно.Двигатель предложит вам удвоенный номинальный крутящий момент, если вы этого захотите. В зависимости от конструкции и размера двигателя он может быть более чем в 5 раз выше номинального. Единственная проблема заключается в том, что это позволяет это делать только в течение ограниченного времени, потому что чрезмерный ток генерирует избыточное тепло в двигателе, и в конечном итоге двигатель перегорит. Специальные защитные выключатели двигателя, которые регулируются в соответствии с номинальным током, прерывают ток двигателя, если номинальный ток превышается слишком долго. Лучше всего контролировать фактическую температуру двигателя.Или использовать инвертор. Его электронное управление предлагает неограниченные возможности программирования.

Итак, начнем:

• Поскольку электродвигатель запускается самостоятельно, а многие типы даже предлагают самый высокий крутящий момент (тормозной момент) в режиме покоя, в электромобиле не требуется сцепление.
• Поскольку электродвигатель обеспечивает гораздо больший крутящий момент в течение ограниченного времени, чем при непрерывной работе, в электромобиле не требуется переключение передач, поскольку транспортным средствам всегда требуется максимальная сила тяги только в течение ограниченных периодов разгона и движения в гору.

Таким образом, электродвигатель является гораздо лучшим и более экологически безопасным вариантом для эксплуатации транспортного средства, чем любые двигатели внутреннего сгорания. Вместе с силовым электронным инвертором они близки к идеалу, в то время как привод внутреннего сгорания — это более или менее импровизированный способ передвижения транспортного средства, который только благодаря более чем 100-летнему опыту вместе с огромным и мощным рынком можно было оптимизировать с помощью: большое состояние, которое мы наблюдаем сегодня. Дальнейшего прогресса не видно.

Все, чего сейчас не хватает, так это годной батареи.Когда дело дойдет до всего наземного транспорта, сразу перейдут на электроприводы.

No related posts.