Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

• Низкий уровень качества;
• Сложная конструкция;
• Высокая себестоимость;
• Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

• Однофазные;
• Трёхфазные;
• Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

• Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
• Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
• Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

• Общепромышленная;
• Векторное преобразование частоты;
• Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
• Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
2. Силового импульсного инвентора;
3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

• Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
• Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

• Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

• Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

• Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
• Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
• Дробилках, мельницах, мешалках;
• Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
• Лифтовых установок;
• Разнотипных центрифуг;
• Производственных линий, создающих ленточные материалы;
• Кранового и эскалаторного оборудования;
• Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
• Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

• Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
• Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
• Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
• Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

• Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
• Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
• Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
• Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу “треугольник”.

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

• Сечения определённых типов;
• Провода определённых типов;
• Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

• Реактор ПТ;
• Тормозной блок;
• Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W – предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51

Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

• Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
• Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
• Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
• Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
• По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

• Низкий уровень качества;
• Сложная конструкция;
• Высокая себестоимость;
• Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

• Однофазные;
• Трёхфазные;
• Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

• Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
• Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
• Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

• Общепромышленная;
• Векторное преобразование частоты;
• Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
• Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
2. Силового импульсного инвентора;
3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

• Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
• Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

• Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

• Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

• Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
• Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
• Дробилках, мельницах, мешалках;
• Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
• Лифтовых установок;
• Разнотипных центрифуг;
• Производственных линий, создающих ленточные материалы;
• Кранового и эскалаторного оборудования;
• Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
• Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

• Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
• Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
• Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
• Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

• Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
• Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
• Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
• Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу “треугольник”.

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

• Сечения определённых типов;
• Провода определённых типов;
• Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

• Реактор ПТ;
• Тормозной блок;
• Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W – предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51

Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

• Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
• Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
• Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
• Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
• По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

• Низкий уровень качества;
• Сложная конструкция;
• Высокая себестоимость;
• Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

• Однофазные;
• Трёхфазные;
• Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

• Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
• Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
• Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

• Общепромышленная;
• Векторное преобразование частоты;
• Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
• Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
2. Силового импульсного инвентора;
3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

• Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
• Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

• Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

• Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

• Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
• Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
• Дробилках, мельницах, мешалках;
• Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
• Лифтовых установок;
• Разнотипных центрифуг;
• Производственных линий, создающих ленточные материалы;
• Кранового и эскалаторного оборудования;
• Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
• Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

• Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
• Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
• Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
• Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

• Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
• Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
• Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
• Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу “треугольник”.

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

• Сечения определённых типов;
• Провода определённых типов;
• Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

• Реактор ПТ;
• Тормозной блок;
• Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W – предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51

Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

• Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
• Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
• Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
• Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
• По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь: полный обзор функций частотника

Преобразователем частоты именуют статическую преобразовательную конструкцию, используемую с целью регуляции скорости вращения асинхронного электрического двигателя. Устройства данного типа, работающие на переменном токе, гораздо проще сконструированы, и их легче эксплуатировать в сравнении с двигателями, использующими постоянный ток. Это способствует популяризации асинхронного электродвигателя.

Преобразователь частоты обеспечивает плавность пуска и остановки электрического двигателя. Наиболее уместно его использование для крупного электродвигателя с большой мощностью.

Кроме частотного преобразователя для регуляции вращательной скорости могут применяться: механические вариаторы, гидравлические муфты и т. д. Однако, такие компоненты имеют ряд недостатков:

• Низкий уровень качества;
• Сложная конструкция;
• Высокая себестоимость;
• Узкий диапазон вариантов рабочей частоты.

Частотный преобразователь для электродвигателя, регулирующий уровень напряжения питающего тока и его частоту, по данным пунктам явно отличается в лучшую сторону. Как результат, КПД преобразования стремится к ста процентам при достаточно низкой угрозе поломок.

Классификация преобразователей частоты

Согласно типу питающего напряжения необходимого для работы частотного преобразователя, существуют устройства следующих групп:

• Однофазные;
• Трёхфазные;
• Высоковольтные.

Преобразователь может быть подключён к электродвигателям следующих типов:

• Однофазным, имеющим расщеплённые полюса, и однофазным конденсаторным;
• Трёхфазным, асинхронного типа, работающим с использованием переменного тока.
• Оснащённых постоянными магнитами.

Существует несколько сфер использования частотного преобразователя:

• Общепромышленная;
• Векторное преобразование частоты;
• Механизмы с насосно-вентиляторным типом нагрузки;
• Преобразователи частоты в кранах и иных подъёмных механизмах;

Также существуют взрывозащищённые преобразователи, ориентированные на тяжёлые условия эксплуатации, и децентрализованные модели, которые устанавливаются прямо на базе асинхронного электродвигателя.

Особенности устройства преобразователя частоты

Типичная схема, свойственная частотному преобразователю, основана на построении двойного преобразования. Это означает, что устройство состоит из:

1. Звена постоянного тока, также сформированного из неуправляемого выпрямителя и фильтра;
2. Силового импульсного инвентора;
3. Системы управления.

Первый компонент отвечает за преобразование переменного сетевого напряжения в постоянное. После неуправляемого выпрямителя движения тока происходит через транзисторные ключи, обеспечивающие подключение обмотки асинхронного двигателя к положительным и отрицательным выводам звена постоянного тока. Эти транзисторы вместе называются силовым импульсным инвентором. Трёхфазный инвентор, состоящий из шести, осуществляет преобразование выпрямленного напряжения соответственно в трёхфазное переменное значение необходимой частоты и амплитуды, передаваемое на обмотку статора электрического двигателя.

Для компоновки импульсного инвентора предпочтительно использование IGBT-транзисторов (биполярные, имеют затвор), поскольку они являются обладателями достаточно высокой частоты переключения. Это позволяет формировать на выходе синусоидальный сигнал с минимальными искажениями.

Принципы функционирования частотного преобразователя

Регуляция пускового тока может осуществляться вручную, но это увеличивает затраты электропотребления и снижает срок эксплуатации асинхронного двигателя. Обычно без преобразователя напряжения показания до семи раз превышают значение номинала. Определённо, это не самые лучшие условия для эксплуатации.

Принцип работы преобразователей частоты связан со спецификой действия асинхронного электродвигателя. У двигателя подобного вида наблюдается зависимость между вращательной частотой магнитного поля и частотой напряжения питающего тока. В данном моменте и заключается смысл методики частотного управления. Изменяемая преобразователем входная частота напряжения отвечает за регуляцию частоты вращения. Таким образом, диапазон значений выходного напряжения весьма широк.

По принципу работы силового элемента частотные преобразователи можно отнести к следующим категориям:

• Конструкции, имеющие выраженный промежуточный неуправляемый выпрямитель.
• Конструкции, имеющие непосредственную связь (без промежуточного звена).

Частотники второго типа появились гораздо раньше, в них силовой компонент представлен управляемым выпрямителем, сконструированным из тиристоров. Формирование выходного сигнала происходит при поочерёдном отпирании тиристоров управляющим узлом. На сегодняшний день такие приборы потеряли свою актуальность.

Что касается частотного преобразователя первого типа, то он примечателен тем, что его можно запитать через внешнее звено постоянного тока. Сам частотник при этом защищается предохранителем быстрого действия. Однако, это делает нежелательным применение контакторов, поскольку данная разновидность коммутации провоцирует возникновение повышенного зарядного тока и выгорание предохранителей.

Работа частотного преобразователя связана с принципом двойного преобразования напряжения:

1. Регуляция сетевого напряжения через выпрямление и фильтрование (для этого используются конденсаторные системы).
2. Задействуется электронное управление, устанавливающее заблаговременно выбранную частоту тока.
3. Происходит образование прямоугольных импульсов, корректируемых при помощи обмотки статора. В результате они преобразуются в синусоиду.

Содержание двух принципов управления преобразователем частоты

Существует диада основных принципов регуляции частотных преобразователей:

• Принцип скалярного управления.

Преобразователи частоты управляемые по данному принципу имеют низкую себестоимость. Часто применяются в приводах устройств, где степень частоты вращения может регулироваться в соотношении 1:40. Это позволяет адекватно управлять работой насосов, компрессоров, вентиляторов. К тому скалярный метод позволяет осуществлять регуляцию работы сразу нескольких электродвигателей.

• Векторный принцип.

Имеют максимальное совпадение характеристик асинхронных электроприводов с параметрами приводов ПТ. Этому способствует разделение регуляционных каналов, связанных с потокосцеплением и вращательной скоростью асинхронного двигателя. Частотники, работающие в рамках данной системы управления, более дорогие по цене и применяются в устройствах требующих высокоточного регулирования скорости: станках, лифтах, кранах.

Как и где следует применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь позволяет регулировать скорость действия следующих механизмов:

• Насосов, перекачивающих горячую или холодную воду по системе водоснабжения и обогрева;
• Вспомогательных агрегатов котельных, тепловых электростанций, ТЭЦ и т.д.;
• Дробилках, мельницах, мешалках;
• Песковых и пульповых насосов, используемых на обогатительных фабриках;
• Лифтовых установок;
• Разнотипных центрифуг;
• Производственных линий, создающих ленточные материалы;
• Кранового и эскалаторного оборудования;
• Устройств, обеспечивающих силовые манипуляции;
• Приводов на буровых станках, специализированных приборов и так далее.

Наиболее очевидна польза частотных преобразователей с точки зрения экономии:

• Оптимальный уровень КПД позволяет вдвое экономить электроэнергию.
• Количество и качество конечного продукта в производственной значительно возрастает.
• Комплектующие механизма меньше изнашиваются;
• Общая длительность эксплуатации оборудования также возрастает.

Как итог, частотный преобразователь отвечает за эффективность и продуктивность функционирования механизмов.

Тонкости выбора частотного преобразователя

Основным значимым параметром, при выборе той или иной модели преобразователя частоты, на сегодняшний день является именно его стоимость. Это обусловлено тем, что только для дорогого устройства характерна максимальная функциональность. Но это не отменяет наличие специфических требований в зависимости от того, для механизма какой категории подбирается преобразователь, поэтому необходимо учитывать:

• Разновидность и данные по мощности асинхронного электродвигателя, к которому подключается частотник;
• Насколько точно и в каком диапазоне можно регулировать скорость;
• Насколько точно осуществляется поддержание момента и скорости вращения на валу электрического двигателя;
• Соответствие конструкции (формы, размера, пульта управления и так далее) индивидуальным требованиям.

Обязательно также обратить внимание на значение мощности асинхронного электрического двигателя, с которым будет взаимодействовать преобразователь частоты. Если один из параметров (например: величина пускового момента, затрачиваемое на разгон или торможение время) должен соответствовать каким-то особым требованиям, то нужно выбрать устройство более высокого класса, чем потенциально подходящее.

Самостоятельная сборка преобразователя

Чтобы механизм адекватно функционировал, сеть должна обладать весьма широкой вариацией значений напряжения. Это снижает риск поломки устройства при резких скачках.

Частота должна соответствовать производственным запросам. Нижний предел этого параметра позволяет ориентироваться в спектре возможностей регулирования скорости привода. В случае, если требуется расширить частотный диапазон относительно уже имеющегося, то необходимо подобрать модель частотного преобразователя, принцип работы которой относится к векторному типу.

Однако, стандартный рабочий диапазон составляет 10-60 Герц и лишь иногда доходит до 100 Герц.

Далее следует обратить внимание на входы и выходы управления. Процесс применения устройств с достаточно большим количеством разъёмов гораздо более удобен. Но и стоимость от этого возрастает, кроме того, затрудняется настройка. Подобные приборы могут быть оснащены дискретными, цифровыми или аналоговыми разъёмами.

Использование дискретного разъёма позволяет вводить управляющие команды и выводить информацию о течении процесса. Цифровой разъём обеспечивает введение сигналов, подаваемых цифровыми датчиками. Аналоговый разъём предназначен для введения сигнала обеспечивающего обратную связь.

Также следует проверять соответствие характеристик шины управления и возможностей преобразователя. В первую очередь это можно понять по соответствию числа разъёмов. По возможности их должно быть даже больше, чем требуется, чтобы имелся простор для модернизирования.

Если говорить о перегрузочных способностях, то следует предпочесть модели, которые имеют уровень мощности на 15% превышающий данные по мощности у двигателя.

В любом случае всегда нужно как следует изучать прилагающуюся к частотнику документацию. Там можно найти все требуемые сведения о параметрах и характеристиках.

Схема сборки

Следующая последовательность подойдёт для проводки, функционирующей с уровнем напряжения в 220 вольт и на одной фазе. Схема рассчитана на двигатель уровнем мощности не более 1 кВт.

В первую очередь осуществляется соединение обмоток двигателя по принципу “треугольник”.

В качестве фундамента преобразователя используется пара плат. Одна из них необходима для блока питания и драйвера. Также туда будут относиться транзисторы и силовые клеммы. Другую плату применяют, чтобы закрепить микроконтроллер и индикатор. Между собой платы контактируют посредством гибкого шлейфа.

Для моделирования импульсного блока питания понадобится стандартная схема, которую можно обнаружить в сети.

Для контроля работы двигателя и напряжения не нужно влиять на ток извне. Тем не менее вполне уместно ввести в устройство линейную развязку с микросхемой.

На общем радиаторе устройства фиксируются транзисторы и диодный мост.

Обязательно потребуются оптроны ОС2-4, которые используются для дублирования кнопок управления. А с помощью ОС-1 выполняются пользовательские функции.

Однофазный преобразователь частоты не нуждается в трансформаторе. В качестве альтернативы  воспользоваться токовым шунтом, который при необходимости дополняется при помощи усилителя DA-1.

При мощности до 400 ватт схема для стабильной работы двигателя не требует установки термодатчика. Уровень сетевого напряжения вполне можно контролировать усилителем DA-1-2.

Для управляющих кнопок необходима защита в виде пластиковых толкателей. Сам процесс управления построен на опторазвязке.

При применении проводов чрезмерной длины, используются помехоподавляющие кольца.

Методика подключения преобразователя частоты к двигателю

Подключение преобразователя возможно только при соблюдении рекомендованной изготовителем комплектации устройства:

• Сечения определённых типов;
• Провода определённых типов;
• Дополнительное оборудование.

К дополнительному оборудованию можно отнести:

• Реактор ПТ;
• Тормозной блок;
• Фильтр (входной/выходной).

Не рекомендовано занижение номинала автоматического выключателя. Даже минимальное несоответствие может привести к хаотичному размыканию цепи, что зачастую сводит ситуацию к тому, что звено постоянного тока выходит из строя, и схема оказывается нарушена. Следует обращать внимание на то, чтобы наконечники проводов были хорошо обжаты.

Зачастую при самостоятельной установке входная и выходная клеммы оказываются перепутаны (хотя общепонятную маркировку преобразователя вполне можно увидеть). Поэтому нужно знать, схема формируется таким образом, что клеммы L1, L2, L3 используются для соединения с питающей сетью, а U, V, W – предназначаются для электродвигателя. Если не соблюсти этого правила, скорее всего придётся всё ремонтировать.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51

Watch this video on YouTube

Также, поломка гарантирована, если на входы управляющего элемента осуществляется подача напряжения на 220 и 380 вольт.

Уход за преобразователем

Чтобы продлить срок службы ПЧ следует осуществлять за ним соответствующий уход:

• Отслеживать оседание пыли на внутренних элементах и производить своевременную чистку устройства при помощи компрессора.
• Удостоверяться в работоспособности узлов, которые используются механизме, и производить их замену, если возникает такая необходимость.
• Соблюдать адекватную рабочую температуру (не более +40°С) механизма и уровень напряжения на управляющей шине.
• Регулярно (не реже одного раза за 3 года) обновлять слой термопасты на силовых компонентах устройства.
• По возможности соблюдать умеренный уровень влажности.

Частотный преобразователь своими руками — RadioRadar

Частотный преобразователь применяется для того, чтобы из одной фазы получить три. Трехфазное питание используется, в основном, в промышленности. Однако и в бытовых ситуациях потребуется управление, например, трехфазным асинхронным двигателем. На этот случай вполне можно обойтись самостоятельным изготовлением частотника, что позволит использовать устройство с минимальными потерями мощности.

Существует много схем, которые дают возможность запустить трехфазный двигатель. Но, часть из них не предусматривает плавного включения или выключения, или же создают дополнительные неудобства, которые не дадут использовать двигатель полноценно. Исходя из этого, и были изобретены частотные преобразователи. Они позволяют полностью контролировать работу двигателя, при экономичном расходе электроэнергии и безопасности эксплуатации.

Рис. 1. Схема запуска трехфазного двигателя

Составляющие частотного преобразователя

Для наглядности, схему можно разбить на три составляющих или три взаимосвязанных блока:

1. Выпрямитель.

2. Фильтр, предназначение которого есть сглаживание напряжения на выходе.

3. Инвертор, который собственно и отвечает за производство необходимой частоты.

Его использование дает значительное уменьшение пускового тока, при включении оборудования, что существенно продлевает эксплуатационный срок двигателя и устройства, где данный двигатель используется. Естественно, что избавившись таким образом от высоких показаний пускового тока, удается и сэкономить электроэнергию, которая уходила ранее при запуске оборудования. А это особенно актуально в условиях, где предусмотрены частые запуски и остановки устройств.

Рис. 2. Составляющие частотного преобразователя

 

Современные покупные инверторы широко используются в таких сферах, как производство, водоснабжение, энергетика, сельское и городское хозяйства, в электронике, и в автоматических линиях и комплексах.

Стоимость фирменного частотного преобразователя слишком высока, для того, чтобы изучить его процессы работы или использовать в быту или домашней мастерской. Поэтому часто используются в таких ситуациях самодельные частотники.

 

Сборка устройства

Стоит обратить внимание на то, что в домашних условиях крайне не рекомендуется использование двигателей, рассчитанных на мощность большую, чем 1 кВт. Таковы особенности домашней сети. 

Имея необходимый двигатель, потребуется для начала соединить его обмотки между собой способом «треугольник».

Рис. 3. Трёхфазный двигатель

 

Рис. 4. Соединение треугольник

 

Рис. 5. Соединение треугольник

 

 

Схема самого частотного преобразователя.

Рис. 6. Схема частотного преобразователя

 

Питание осуществляется от блока питания 27 Вольт постоянного напряжения. Это может быть, как регулируемый БП, так и сделанный собственноручно, рассчитанный на данное напряжение. Схема подключения двигателя;

Рис. 7. Схема подключения двигателя

 

Схема простая и проверенная и не содержит компонентов, которые сложно будет купить. Но, к сожалению, не лишена недостатков и годится для применения лишь в быту.
Более сложная в сборке схема, но и более результативная представлена ниже.

Рис. 8. Схема подключения двигателя

 

На данный момент это самая обсуждаемая схема частотного преобразователя, который можно сделать собственноручно. Прошивки микроконтроллера изобилуют на тематических форумах. Потребуется не только умение грамотно паять, но и прошивать микроконтроллеры.

Печатная плата.

Рис. 9. Печатная плата

 

Потребуется надежный источник питания на 24 Вольта. Предлагается его также изготовить собственноручно по схеме.
 

Рис. 10. Схема источника питания

 

Естественно, что устройство можно приобрести и готовым. Они бывают фирменными или сделанными народными мастерами, которые обладают положительными рекомендациями.

Автор: RadioRadar

Частотные преобразователи

Назначение.

Преобразователи частоты представляют собой устройства силовой промышленной электроники и предназначены для преобразования однофазного или трехфазного напряжения сети переменного тока постоянной частоты в трехфазное напряжение регулируемой частоты. Возможность регулирования частоты выходного напряжения позволяет применять частотные преобразователи для изменения скорости вращения электродвигателей, одновременно обеспечивая умную защиту подключенной нагрузки. Кроме основной защиты от перегрузки по току, большая часть современных преобразователей частоты оснащена функциями защиты от понижения напряжения источника питания (защита ЗМН), перенапряжения, однофазного короткого замыкания на землю и других неисправностей. Наличие этих опций значительно увеличивает срок безаварийной эксплуатации электродвигателей. Регулирование частоты осуществляется по закону V/f или используется векторное управление. Системы под управлением частотных преобразователей обладают высоким коэффициентом полезного действия. За счет этого, а также благодаря возможности динамического изменения скорости вращения электродвигателя в зависимости от входных сигналов с датчиков или по заданной оператором программе, применение частотных преобразователей дает возможность снизить затраты на потребляемую электроэнергию до 30%. Окупаемость использования систем управления с преобразователями частоты в среднем достигается в первые 1-2 года после внедрения. В случае выхода из строя, частотные преобразователи подлежат ремонту, подробнее об этом написано в данной статье.

Устройство.

Частотный преобразователь состоит из нескольких основных электронных узлов.

1. Однофазный или трехфазный выпрямительный мост на основе диодов, тиристоров соединенных чаще всего по схеме Ларионова для трехфазных цепей.
2. ЭМС фильтр содержит дроссель на ферритовом сердечнике и неполярные конденсаторы.
3. Емкостная часть цепи постоянного тока состоит из сборки конденсаторов включенных последовательно для увеличения общего номинального напряжения и параллельно для увеличения общей емкости.
4. Схема управления собрана на основе микропроцессора, драйвера, опторазвязки.
5. Источник питания чаще всего состоит из многоканального импульсного блока питания с выходными каналами +5В, +12В, -12В, +24В. В редких случаях используются источники питания на основе низкочастотных понижающих трансформаторов.
6. Силовая часть частотных преобразователей обычно состоит из шести IGBT транзисторов, объединенных в IGBT модули.
7. Схема измерения основана на датчиках тока Холла.
8. Схема ввода-вывода представлена чаще всего в виде отдельной платы с АЦП, ЦАП, оптической развязкой, интерфейсом связи RS-485.
9. Узел ограничения зарядного тока конденсаторов цепи постоянного тока содержит термистор для устройств небольшой мощности или ограничительный резистор, шунтирующий нормально открытые контакты реле (контактора) для мощных частотных преобразователей.
10. Цепь торможения — тормозной резистор применяется для динамического торможения электродвигателей средней и большой мощности и может быть как встроенным, так и внешним по отношению к преобразователю частоты.
11. Система охлаждения может содержать радиатор и вентиляторы.
12. Панель управления с цифровым дисплеем — может являться как обязательной частью частотного преобразователя, так и независимым устройством для считывания и записи настроек.

Принцип действия.

Выпрямленное напряжение от шины постоянного тока поступает на IGBT транзисторы, которые управляются через оптическую развязку от драйвера ШИМ. На драйвер сигналы управления через схему согласования уровней передаются от микропроцессора, содержащего алгоритм управления. По этому алгоритму происходит управление работой драйвера и далее взаимозависимое открытие-закрытие соответствующих выходных транзисторов. В результате на выходе каждого из трех каналов будут получены сигналы синусоидальной формы со смещением друг относительно друга. Чем выше частота переключения ШИМ — тем больше форма синусоиды близка к идеальной. Наиболее частыми значениями частоты работы ШИМ являются 4 кГц, 8 кГц, 16 кгц. Эти значения могут быть изменены пользователем в процессе подготовки к эксплуатации.

Примеры работ
Услуги
Контакты

Время выполнения запроса: 0,00279307365417 секунд.

Современные схемы подключения частотного преобразователя

Все многообразие современных схем преобразователей можно сгруппировать в три категории. Рассмотрим их ниже по порядку.

Высоковольтные частотные преобразователи, созданные по двухтрансформаторной схеме

В основе такой схемы лежит двойное последовательное преобразование напряжение с помощью двух трансформаторов: понижающего (Т1) и повышающего (Т2).  

Опишем, как работает эта схема подключения частотного преобразователя. Трехфазное синусоидальное напряжение величиной 6 кВ из питающей сети подается на трансформатор понижения Т1. Выходное трехфазное напряжение трансформатора Т1 составляет 400 (660) В и затем оно подается на низковольтный частотный преобразователь ПЧ. Следующим этапом становится повышение напряжения переменной частоты до начальных 6 кВ, что и делает трансформатор Т2.

Такой способ двойной трансформации является относительно простым, но в то же время, на первый взгляд, дешевым методом преобразования частоты. Дело в том, что он позволяет использовать в конструкции очень недорогой низковольтный частотный преобразователь, в то время как его высоковольтные аналоги стоят значительно дороже.

Однако при более детальном рассмотрении выясняется, что на самом деле цена такого устройства будет выше ожидаемого. Во-первых, напряжение на выходе из ЧП будет иметь пиковые перенапряжения с частотой следования 5-20 кГц и амплитудой 1-1,5 кВ. Для защиты от пробоев нужно ставить синусоидальный трехфазный фильтр, но это достаточно дорогое и сложное устройство для токов в несколько кА. Также высокие токи требуют кабелей большего сечения, а это значительно увеличивает и массу, и габариты устройства.

Двухтрансформаторная схема подключения частотного преобразователя имеет ограниченный диапазон регулирования скорости вращения вала двигателя, что связано с невозможностью понизить выходную частоту без нагрева сердечника и нарушения режима работы Т2. Из этого следует, что хотя номинально диапазон регулирования выглядит большим, на практике, при больших отклонениях от номинала, КПД всего привода заметно снижается, а экономия электроэнергии — один из главных стимулов покупки ЧП — стремится к нулю.

Фактически регулирование возможно в пределах n

ном>n>0,5n_ном. Для расширения диапазона в конструкции могут быть использованы трансформаторы с большим сечением магнитопровода, однако это повышает и габариты, и массу, и, как следствие, стоимость устройства.

Увеличение частоты чревато лишними потерями в сердечнике Т2, т.к. энергия будет расходоваться на вихревые токи и перемагничивание. При этом Т1, входной трансформатор, представляющий собой индуктивную нагрузку, для создания адекватного коэффициента мощности требует подключения дополнительного конденсатора, который бы корректировал cos φ.

Из вышесказанного следует, что главные недостатки двухтрансформаторной схемы — это относительно низкий КПД, высокие массогабаритные характеристики, невысокая надежность, а также узкий диапазон регулирования (всего 1:2). Номенклатурный ряд мощностей таких ЧП ограничен мощностью низковольтного преобразователя, которая обычно составляет, в зависимости от производителя, от 500 кВт до 1000 кВт.

Тиристорный преобразователь частоты

Главным компонентом таких устройств является многоуровневый частотный преобразователь, в основе которого лежат полупроводниковые тиристорные приборы.

Конструкция состоит из входного трансформатора Т1, работающего на понижение и обеспечивающего конвертирование питаемого трехфазного напряжения величиной 6-10 кВт в 2 или 3 группы (зависит от количества вторичных обмоток) напряжения величиной 1-3 кВт (также трехфазного).

Для повышения мощности производится сдвиг фаз друг относительно друга в обмотках.

Для выпрямления напряжений используются диодные выпрямители ДВ, а также сглаживающие конденсаторы, установленные в звене постоянного тока частотного преобразователя. Чтобы уменьшить уровень высших гармоник и вместе с тем улучшения электромагнитной совместимости применяются многопульсные схемы выпрямителей.

На рис. 2 показана 12-ти пульсная схема, работающая с двухобмоточным согласующим трансформатором. Это один из вариантов, а вообще на практике встречаются и 18-ти, и даже 24-х пульсные схемы ЧП с количеством вторичных обмоток равным 3 и 4 соответственно.

На рынке присутствуют и недорогие однообмоточные модели на основе 6-ти пульсного выпрямителя. Однако уровень гармоник, наводимых на сеть, просто ужасает, а для компенсации потерь коэффициента мощности требуются дополнительные конденсаторные батареи. Работа таких ЧП невозможна без добавления во входные силовые цепи дополнительных фильтров гармоник.

Чтобы повысить рабочее напряжение тиристорного частотного преобразователя, электронные ключи инвертора нужно соединить последовательно. При этом количество элементов в каждом плече рассчитывается на основе рабочего напряжения с учетом типа силового элемента.

Самая главная проблема такой схемы — необходимость четкого согласования работы электронных ключей. Сложность в том, что полупроводниковые элементы, произведенные даже в одной партии, имеют существенный разброс параметров, а для корректной работы они должны быть строго согласованы. В противном случае, если один из элементов рассинхронизируется с остальными (поздно откроется или преждевременно закроется), он неминуемо выйдет из строя из-за получения полного напряжения.

Такие жесткие требования к конструкции частотных преобразователей на тиристорах обуславливает их невысокую надежность и несколько повышенную стоимость. Кроме того, стоимость увеличивается из-за необходимости установки синус-фильтра для корректировки формы выходного напряжения.

С другой стороны, тиристорный преобразователь частоты имеет хорошие массогабаритные характеристики, большой диапазон выходных частот (0-300 Гц) и высокий КПД (97-98%). До появления современных транзисторных инверторных ячеек такая схема оставалась самой популярной из всех.

3. Транзисторная схема подключения частотного преобразователя

Высоковольтный частотный преобразователь TMdrive (рис. 3), собранный на IGB-транзисторах на основе концепции «чистая синусоида» и предназначенный для напряжений 3, 6 и 10 кВ, объединяет в себе целый комплекс высокотехнологичных решений.

Данный ЧП состоит из транзисторных инверторных ячеек (И) и многообмоточного сухого трансформатора (Т). Эти компоненты соединяются при сборке в одной инверторной панели и не требуют дополнительного монтажа.

Рассматриваемый выше тиристорный преобразователь частоты по своей конструкции похож на транзисторный. Отличие заключается в том, что вместо элементов в последовательных силовых ячейках установлены IGB-транзисторы.

Кроме того, в конструкции последнего присутствует особый многообмоточный трансформатор.

Для уменьшения количества модулей IGBT (и повышения надежности всей системы) их номинальное напряжение должно равняться 1700 В. Дополнительно надежность увеличивается путем установки 32-битного микропроцессора Toshiba РР7, созданного специально для применения в силовой электронике.

ЧП TMdrive генерирует небольшое количество гармоник, как в цепь питания электродвигателя, так и в питающую сеть, поэтому может подключаться к электросети напрямую, без использования фильтров. Практически идеальная форма синусоиды тока на выходе также позволяет подключать двигатели без дополнительных защитных устройств.

Все это говорит о том, что, несмотря на присутствие в двигателе высших частот тока, потери практически не ощущаются. Это возможно благодаря низким амплитудам токов и это — главное отличие транзисторной схемы подключения частотного преобразователя от тиристорной и двухтрансформаторной. Такое устройство способно работать как без датчика скорости (при векторном управлении), так и с датчиком (по таходатчику или энкодеру).

Разумеется, в случае использования прибора в энергосберегающем режиме, в вентиляторных и насосных системах такая опция не будет востребована. И все же, до появления транзисторной схемы вышеописанный режим был доступен лишь у низковольтных ЧП, а расширение возможностей и функций — это всегда полезно и приятно.

Также частотный преобразователь TMdrive способен сохранять работоспособность не только в случае кратковременных исчезновений напряжения, но и при длительных (до 10 секунд) просадках с подхватом двигателя «на лету» после возобновления электропитания.

Коэффициент мощности транзисторных ЧП составляет не менее 0,95, что достигается благодаря наличию трансформатора многоуровневой структуры с вращением фаз вторичного напряжения. Это позволяет отказаться от использования дополнительных устройств повышения мощности, как например, конденсаторных батарей. Практика показала, что такой высокий коэффициент сохраняется при вариации выходной частоты в пределах 30% от номинальной.

Заявленный диапазон регулирования TMdrive составляет 1:50, а КПД — около 98%.

Основные критерии выбора

Клиенты часто задают вопрос такого типа: «Сколько стоит киловатт мощности вашего преобразователя?». Однако ни один специалист не сможет внятно ответить на него! Почему?

Во-первых, такая «удельная стоимость» сильно отличается от устройства к устройству и зависит от мощности инвертора. Например, цена ВПЧ мощностью 500 кВт в таком исчислении будет в несколько раз выше, чем для устройства мощностью 2 МВт.

Во-вторых, «удельную стоимость» особенно сложно подсчитать в случаях совместного управления, когда один частотный преобразователь управляет работой сразу нескольких насосов. Например, ВПЧ TMdrive с функцией синхронного байпаса может поочередно управлять любым насосом из восьми подключенных. Так что же делать: складывать мощность и делить на стоимость ЧП? Но это в корне неверно.

В-третьих, при таком способе подсчета невозможно учесть прочие параметры преобразователя: надежность, ремонтопригодность, безотказность. А как на счет величины гарантийного срока? Да и стоимость синус-фильтра, без которого работа фактически невозможна, будет сильно влиять на стоимость — этим и пользуются некоторые производители, указывая «удельную стоимость» «голого» устройства.

Подключение преобразователя частоты

Сложности при выборе модели частотного преобразователя (ЧП) — это еще не все, с чем сталкивается покупатель. Следующая стадия — установка и подключение преобразователя частоты — едва ли не сложнее предыдущей. Сложность сильно зависит от типа устройства. Однако длительная и надежная работа частотного преобразователя зависит, в основном, именно от правильного монтажа.

Установив ЧП, нельзя его сразу включать в работу. Большинство устройств выходят из строя именно на этой стадии, причем гарантийные обязательства в таких случаях, как вы и сами понимаете, не действуют.

Сначала нужно досконально изучить инструкцию и схему подключения преобразователя частоты. Обратить особое внимание на параметры требуемых автоматических выключателей и приобрести только те, которые соответствуют требованиям, имеющимся в инструкции. Занижение номинала может вызвать дребезжание биметаллической пластины, что приведет к хаотичным размыканиям электрической цепи и, как следствие, к повреждению ЧП.

Безотказная работа частотного преобразователя обеспечивается также покупкой проводов требуемого сечения и правильным их подсоединением. Используйте только хорошо обжатые наконечники и обязательно проверяйте надежность контакта.

Подключение преобразователей частоты часто сопровождает еще одна ошибка. Монтажник путает входную и выходную клеммы — а это неминуемо приводит к выходу ЧП из строя и дорогостоящему ремонту впоследствии. Необходимо помнить, что у всех производителей клеммы для подключения к двигателю маркируются «U», «V», «W», а к электросети — «L1» — «L3».

Также нужно помнить, что соединение дискретных входов, как правило, осуществляется «сухими» (внешними) контактами. Это означает, что внешний выключатель замыкает контакты внутри ЧП. Подавать напряжение из электросети (220 или 380 В) на входы управления категорически запрещено, иначе устройство придется отдавать на ремонт.

Коммутация дискретных входов преобразователей частоты обычно осуществляется внешними «сухими» контактами, т.е. данный внешний выключатель коммутирует или замыкает контакты внутри частотный преобразователь. Запрещено подавать на входы управления напряжение питания (220В и 380В), это выводит из строя преобразователь частоты. При выполнении этих элементарных правил, выбранный частотный преобразователь будет служить долго.

По материалам компании Lenze

 

2 Объяснение простых схем преобразователя напряжения в частоту

Схема преобразователя напряжения в частоту преобразует пропорционально изменяющееся входное напряжение в пропорционально изменяющуюся выходную частоту.

В первой конструкции используется микросхема IC VFC32, которая представляет собой усовершенствованное устройство преобразования напряжения в частоту от BURR-BROWN, специально разработанное для получения чрезвычайно пропорциональной частотной характеристики подаваемому входному напряжению для заданного применения схемы преобразователя напряжения в частоту.

Как работает устройство

Если входное напряжение изменяется, выходная частота следует этому и изменяется пропорционально с большой степенью точности.

Выход IC представляет собой транзистор с открытым коллектором, которому просто нужен внешний подтягивающий резистор, подключенный к источнику 5 В, чтобы выход был совместим со всеми стандартными устройствами CMOS, TTL и MCU.

Можно ожидать, что выходной сигнал этой ИС будет устойчивым к шумам и с превосходной линейностью.

Полный диапазон преобразования выходного сигнала определяется включением внешнего резистора и конденсатора, размеры которых могут быть выбраны для получения достаточно широкого диапазона отклика.

Основные характеристики VFC32

Устройство VFC32 также имеет функцию работы в обратном порядке, то есть его можно настроить для работы также как преобразователь частоты в напряжение с аналогичной точностью и эффективностью. Об этом мы подробно поговорим в следующей статье.

ИС может поставляться в различных упаковках в зависимости от требований вашего приложения.

На первом рисунке ниже изображена стандартная схема преобразователя напряжения в частоту, где R1 используется для настройки диапазона обнаружения входного напряжения.

Включение обнаружения полной шкалы

Резистор 40 кОм может быть выбран для получения обнаружения входа полной шкалы от 0 до 10 В, другие диапазоны могут быть достигнуты простым решением следующей формулы:

R1 = Vfs / 0.25 мА

Предпочтительно R1 должен быть типа MFR для обеспечения повышенной стабильности. Регулируя значение R1, можно уменьшить доступный диапазон входного напряжения.

Для достижения регулируемого выходного диапазона FSD вводится диапазон C1, значение которого может быть соответствующим образом выбрано для назначения любого желаемого диапазона преобразования выходной частоты, здесь, на рисунке, он выбран, чтобы дать шкалу от 0 до 10 кГц для входного диапазона от 0 до 10 В. .

Однако следует отметить, что качество C1 может напрямую влиять на линейность или точность выходного сигнала, поэтому рекомендуется использовать конденсатор высокого качества.Возможно, тантал станет хорошим кандидатом для этого типа области применения.

Для более высоких диапазонов порядка 200 кГц и выше можно выбрать конденсатор большего размера для C1, в то время как R1 можно установить на 20 кОм.

Соответствующий конденсатор C2 не обязательно влияет на работу C1, однако значение C2 не должно выходить за заданный предел. Значение C2, как показано на рисунке ниже, не следует понижать, хотя увеличение его значения выше этого может быть нормальным

Частотный выход

Распиновка частот IC внутренне сконфигурирована как транзистор с открытым коллектором, что означает что выходной каскад, подключенный к этому выводу, будет испытывать только понижающуюся реакцию напряжения / тока (низкий логический уровень) для предлагаемого преобразования напряжения в частоту.

Чтобы получить переменную логическую реакцию вместо ответа только на «понижающийся ток» (низкий логический уровень) от этой распиновки, нам необходимо подключить внешний подтягивающий резистор с питанием 5 В, как показано на второй диаграмме выше.

Это обеспечивает поочередно изменяющийся логический высокий / низкий отклик в этой распиновке для подключенного каскада внешней схемы.

Возможные приложения

Описанная схема преобразователя напряжения в частоту может использоваться для многих приложений, специфичных для пользователя, и может быть настроена в соответствии с любыми соответствующими требованиями.Одним из таких приложений может быть создание цифрового измерителя мощности для записи потребления электроэнергии для данной нагрузки.

Идея состоит в том, чтобы подключить резистор, чувствительный к току, последовательно с рассматриваемой нагрузкой, а затем интегрировать развивающийся ток на этом резисторе с описанной выше схемой преобразователя напряжения в частоту.

Поскольку ток, нарастающий на чувствительном резисторе, будет пропорционален потребляемой нагрузке, эти данные будут точно и пропорционально преобразованы в частоту с помощью описанной схемы.

Преобразование частоты может быть дополнительно интегрировано со схемой частотомера IC 4033 для получения цифровых калиброванных показаний потребления нагрузки, и это может быть сохранено для будущей оценки.

Предоставлено: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/vfc32.pdf

2) Использование IC 4151

Следующая высокопроизводительная схема преобразователя частоты в напряжение построена на основе нескольких компонентов и ИС на основе коммутационной схемы. При значениях деталей, указанных на схеме, коэффициент преобразования достигается с линейной характеристикой прибл.1%. При подаче входного напряжения от 0 до 10 В оно преобразуется в пропорциональную величину выходного напряжения прямоугольной формы от 0 до 10 кГц.

С помощью потенциометра P1 можно настроить схему так, чтобы входное напряжение 0 В генерировало выходную частоту 0 Гц. Компонентами, отвечающими за фиксацию частотного диапазона, являются резисторы R2, R3, R5, P1 вместе с конденсатором C2.

Применяя формулы, показанные ниже, можно изменить отношение напряжения к частоте, чтобы схема работала очень хорошо для нескольких уникальных приложений.

При определении произведения T = 1.1.R3.C2 вы должны убедиться, что оно всегда меньше половины минимального периода вывода, то есть положительный выходной импульс всегда должен быть минимальным до тех пор, пока отрицательный импульс.

f0 / Uin = [0,486. (R5 + P1) / R2. R3. C2]. [кГц / В]

T = 1,1. R3. C2

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем сайта: https: // www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими новаторскими идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ

Преобразователь частоты в напряжение — это электронное устройство, которое преобразует синусоидальную входную частоту в пропорциональный ток или выходное напряжение. Базовая схема включает операционные усилители и RC-цепи (цепи резисторных конденсаторов).Операционные усилители используются для обработки сигналов. И RC-сети используются для удаления частотно-зависимой пульсации. На схеме ниже показана принципиальная схема преобразователя частоты в напряжение с использованием сетей ОУ и RC:

Входная частота этого преобразователя может находиться в диапазоне 0-10 кГц. И выход может быть от 0 до -10 В.

Блок-схема преобразователя F-V

На приведенной выше блок-схеме показан преобразователь частоты в напряжение.Схема заряжает конденсатор до определенного уровня. В него включен интегратор, и конденсатор разряжается в этот интегратор или в цепь нижних частот. Это происходит для всех циклов входного сигнала. Прецизионный переключатель и моностабильный мультивибратор генерируют импульс определенной амплитуды и периода, который подается в сеть усреднения. Следовательно, мы получаем на выходе постоянное напряжение.

СХЕМА F-V С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ LM331

Это принципиальная схема преобразователя частоты в напряжение, использующего LM331.

Фото: circuittoday

Эта ИС в основном представляет собой преобразователь напряжения в частоту, но может использоваться как преобразователь частоты в напряжение. Его приложения также включают аналого-цифровое преобразование и долгосрочную интеграцию.

Преобразователь FV РАБОЧИЙ

В этой схеме lm331 используется для преобразования частоты в напряжение. Напряжение на выходе пропорционально частоте на входе. Это 8-контактная микросхема. Источник подключен к выводу 8 и подает 15 В постоянного тока.Контакты 3 и 4 подключены к земле. Входная частота задается на контакте 6, а выходное напряжение снимается с контакта 1. Входная частота дифференцируется с помощью резистора R7 и конденсатора C3, а затем результирующая последовательность импульсов поступает на контакт 6. Схема таймера запускается встроенной схемой. -в схеме компаратора в ИС при появлении отрицательного фронта последовательности импульсов на выводе 6.

Ток, протекающий на выводе 6, пропорционален значениям конденсатора C1 и резистора R1 (которые также известны как компоненты синхронизации) и входной частоте.Таким образом, мы получаем выходное напряжение на резисторе R4, которое пропорционально входной частоте. В этой цепи используется 15 В постоянного тока, но рабочее напряжение IC может быть от 5 до 30 вольт постоянного тока. Величина резистора R3 зависит от напряжения питания.

ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ F-V

Эти преобразователи используются в широком диапазоне приложений, таких как связь, управление мощностью, измерительные и измерительные системы и т. Д.

Мы подробно обсудим следующие приложения:

1. Преобразователь частоты в напряжение в тахометрах.
2. Измерение разности частот.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ F / V И ЦИФРОВОЙ ТАХОМЕТР

Цифровой тахометр — это электронное устройство, измеряющее скорость вращения колеса. Они отображают скорость вращения в виде напряжения, поэтому в них требуется преобразователь частоты в напряжение. На схеме ниже показан цифровой тахометр.

Цифровой тахометр

Частоту возникновения некоторых событий можно измерить с помощью измерителя скорости.Он считает события за определенный период времени, а затем делит количество событий на общее время, и, следовательно, мы получаем коэффициент. Это теория работы простого тахометра.

Мы используем микросхему LM2907 для этой схемы тахометра. Это 8-контактная микросхема. На вывод 1 подаем частотный сигнал на вход зарядовой накачки. На выводе 2 напряжение будет между двумя значениями: (V _CC ) — V _BE и ¾ (V _CC ) — V _BE .

На схеме ниже показана конфигурация микросхемы LM2907:

.

Конденсаторы C1 и C2 и резистор R1 имеют определенные значения в соответствии с требованиями схемы.Эти значения можно изучить в техническом паспорте LM2907.

Интерфейс LM2907

Входной сигнал подается на выводе 1 и на выводе 11 применим опорное напряжение. На контакты 8 и 9 подается постоянное напряжение. Инвертирующий вход операционного усилителя соединен с выходом эмиттера. На выводе 5 мы получаем напряжение с низким импедансом, которое пропорционально заданной входной частоте. С вывода 5 и вывода 10 мы получаем выходной сигнал 67 Гц / В. Этот вывод отправляется на АЦП, а затем DSP может прочитать этот вывод.

ИЗМЕРЕНИЕ РАЗНИЦЫ ЧАСТОТ

TC9400 — это ИС преобразователя частоты в напряжение и напряжения в частоту. Его основные соединения включают в себя три цепи резисторов, два конденсатора и опорного напряжения. Мы можем использовать две микросхемы TC9400 и работать с ними в режиме преобразования частоты в напряжение, чтобы получить измерения разности частот.

Мы используем два преобразователя и получаем V1 и V2 как два отдельных выхода. Единичное усиление инвертирует напряжение V2, поступающее от преобразователя 2 ^nd F / V. Подключен операционный усилитель, который складывает как напряжения V1, так и инвертированное напряжение –V2. Эта сумма будет пропорциональна фактической разнице частот между F1 и F2. В цепь также включен преобразователь V / F, который дает частотный выход, который снова пропорционален разности частот между F1 и F2. Таким образом, мы получаем измерение разности частот как по частоте, так и по напряжению. На приведенной ниже схеме показана схема измерения разности требований f .

Помимо этих двух приложений, существует множество других применений преобразователей F / V, таких как делители / умножители частоты, частотные декодеры, частотомеры, регуляторы скорости двигателя и т. Д., Которые можно легко найти на нескольких веб-страницах.

Принципиальная схема преобразователя частоты и выходного фильтра.

Контекст 1

… Напряжение CM может вызвать резонанс фильтра CM. В этой статье эффекты методов модуляции сравниваются с использованием моделирования и экспериментов. Используется фильтр, аналогичный предложенному в [2]. Кроме того, исследуется проблема запуска, возникающая из насыщенного синфазного индуктора [3], и предлагается алгоритм запуска. На рис. 1 показана принципиальная схема выходного фильтра инвертора. LC-фильтр, состоящий из трехфазной катушки индуктивности L f и трех конденсаторов C f, ослабляет высокие частоты дифференциального напряжения. Точка звезды конденсаторов LC-фильтра подключена к отрицательной шине постоянного тока через последовательно соединенные конденсатор C c и резистор R…

Контекст 2

… конденсатор C c и резистор R c. Дополнительная катушка индуктивности CM L c увеличивает индуктивность CM, не влияя на цепь DM. Эта топология обеспечивает путь для тока CM и снижает напряжение CM на клеммах двигателя. В этой статье все синфазные напряжения измеряются относительно средней точки конденсаторов звена постоянного тока, отмеченных цифрой n на рис. 1, методы непрерывной ШИМ с инжекцией нулевой последовательности. Метод DPWM, предложенный в [9], представляет методы двухфазной модуляции.Третий метод модуляции — ШИМ понижения напряжения CM, предложенный в [14]. Эти три метода кратко описаны ниже. На рис. 2 показан метод пересечения треугольников с нулевым …

Контекст 3

… На рис. 8 (b) показано напряжение CM двигателя и ток утечки двигателя в виде LC дифференциального режима. был использован фильтр. LC-фильтр изменяет контур CM: резонансная частота контура CM уменьшается, а демпфирование снижается. Напряжение CM выше, чем без фильтра.На рис. 8 (c) показаны величины CM в виде фильтра, показанного на рис. 1. Метод двухфазной модуляции (DPWM) вызвал отключение по перегрузке по току, как и ожидалось на основе моделирования. Резонанс фильтра CM был вызван резким изменением среднего напряжения CM и вызвал насыщение катушки индуктивности CM. Наибольший пик тока CM составил около 25 А, что сработало срабатыванием максимальной токовой защиты. …

Контекст 4

. .. Метод NSVM3 не был реализован, поскольку интерфейс модулятора экспериментальной установки не поддерживал шаблоны переключения, необходимые для метода NSVM3.На рис. 10 показаны экспериментальные результаты для метода SVPWM при изменении индекса модуляции от 0 до 0,95. Наибольший ток CM достигается при нулевом индексе модуляции. Когда индекс модуляции увеличивается, составляющие частоты переключения напряжения CM и тока CM уменьшаются. Низкочастотная составляющая напряжения CM …

Контекст 5

… синфазная фильтрация представляет собой проблему: привод может отключиться из-за перегрузки по току при запуске модуляции.О проблеме сообщалось в [3] для немного другой топологии фильтра. На рис. 11 (а) показано начало модуляции привода, оснащенного выходным фильтром, показанным на рис. 1. SVPWM запускается, индекс модуляции равен M = 0, а начальное значение тока CM фильтра равно нулю. . Начальное напряжение на конденсаторе CM составляет половину напряжения звена постоянного тока, потому что звено постоянного тока является плавающим, а все переключатели питания . ..

Контекст 6

… Фильтрация синфазного сигнала представляет проблему: привод может отключиться от перегрузки по току при запуске модуляции.О проблеме сообщалось в [3] для немного другой топологии фильтра. На рис. 11 (а) показано начало модуляции привода, оснащенного выходным фильтром, показанным на рис. 1. SVPWM запускается, индекс модуляции равен M = 0, а начальное значение тока CM фильтра равно нулю. . Начальное напряжение на конденсаторе CM составляет половину напряжения звена постоянного тока, потому что звено постоянного тока является плавающим и все переключатели питания разомкнуты до того, как в [3] было предложено аппаратное решение проблемы запуска: a…

Контекст 7

… сильных колебаний можно избежать, предотвратив обратную и прямую сильную зарядку конденсатора CM. Это улучшение достигается путем начиная с короткой по-длительности нулевого вектора 111, а затем медленно удлиняя его, т.е. дг Если опорное напряжение равно нулю, (6) сводится к s 0 = 2d г -. 1. Фиг 11 ( б) показывает начало модуляции при использовании предложенного алгоритма запуска. Остается только первый пик тока CM (-13 А). Таким образом, достигается значительное улучшение…

Схема преобразователя напряжения в частоту с использованием CA3130

Это схема преобразователя напряжения в частоту, в которой используются ИС CA3130 OP-Amp. На выходе линейность изменения очень хорошо до 0,5%. Кроме того, они имеют температурный коэффициент менее 0,01% на градус Цельсия.

Как работает преобразователь напряжения в частоту

На схеме ниже. IC1 действует как генератор частоты. Управляется напряжением. Предположим, сначала выходное напряжение IC1 равно + 15В.Затем C1 заряжает ток через D3, R4 и VR1. С постоянным значением, равным (R4 + VR1) C1.

Пока напряжение на инвертирующем входе IC1 не превысит на неинвертирующем входе. Какие три резистора R1, R2 и R3 устанавливают напряжение на неинвертирующем выводе. Теперь выход IC1 меняется на 0 вольт. Но падение напряжения на неинвертирующем входе составляет около 5 В. Из-за гистерезиса напряжения от R3.

Напряжение в цепи преобразователя частоты

Затем C1 начнет разряд на выходе IC2 через R7.Пока напряжение на инвертирующем входе меньше 5В. Затем выход IC1 снова увеличится до +15 В.

И снова начинается первоначальный процесс. Форма выходного сигнала IC1 включает положительный импульс с периодом времени, равным T2, и интервалом между импульсами, равным T3, который изменяется на выходное напряжение IC2

После этого R6 и C3 фильтруют выходное напряжение на выводе 3 IC2, V2. . Это плавное постоянное напряжение. Тогда это напряжение равно среднему значению формы волны IC1.

Поскольку T2 постоянно, V2 имеет подходящее значение. Он генерирует T1 или подходит для генератора частоты от IC1. Входное напряжение Vin поступает на инвертирующий вход IC2, который действует как схема интегратора-компаратора.

Примечание:
R4 = 180 кОм Резистор
D1 — D5 = 1N4148 Диод

Если Vin меньше V2, выход IC2 будет иметь положительную форму кривой пилообразного изменения, C1 будет медленно разряжаться, что приведет к увеличению диапазона T1. И уменьшите значение V2, но если V1 больше, чем V2, выход IC2 будет иметь отрицательную форму волны пилообразного изменения (до нуля).

Затем вызовите более быстрый разряд C1, временной диапазон T1 уменьшится, и когда V1 будет равно V2, выходное напряжение IC2 будет постоянным, неизменным.

Когда схема выводит константу, тогда (Vin = V2) означает, что V1 — это правильные производимые частоты. Так как состояние контура — частота, соответствующее значение V2. Так что V1 тоже уместен.

Хорошая температурная стабильность, потому что температурный коэффициент D3 и D4 заставляет зарядку на C3 измениться.

Мы исправили это, поместив те же характеристики диода D3 и D4 (D1 и D2) последовательно с R3, чтобы компенсировать изменения температуры в соответствии с неинвертирующим входным выводом IC1.

VR2 регулирует напряжение смещения для IC2, чтобы выходное напряжение отсутствовало.

P1 используется для точной настройки изменения напряжения на частоту. Полученные значения находились в диапазоне 1 кГц на вольт.

Примечание: Эта схема — всего лишь идеи, и я никогда их не тестировал. Так что вы должны строить его осторожно.

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Преобразователь частоты — обзор

VII.M Транзисторные усилители

В начале 1970-х годов была проведена достаточная исследовательская работа над микроволновыми транзисторами, чтобы ясно показать, что GaAs FET предлагает интригующие возможности в усилителе мощности, приемном усилителе и преобразователе частоты Приложения. Производительность этого класса транзисторов является результатом высокой подвижности электронов элементов класса III – V в периодической таблице и способности проектировать геометрию транзистора, более близкую к планарной.У этих транзисторов были менее строгие требования к пространству, чем у эквивалентных биполярных блоков, и, как следствие, они могли предложить лучшие высокочастотные характеристики для данной степени сложности производства.

Последовала разработка схем, и впервые активные микроволновые схемы были разработаны с использованием подхода к проектированию эквивалентных схем, который был достаточно подробным, чтобы точно предсказать производительность, и в то же время достаточно простым, чтобы подойти для прямых расчетов геометрия устройства.Схемы усилителя могут быть спроектированы так, чтобы покрывать 10% полосы пропускания, поэтому регулировка частоты в полевых условиях не требуется. Это явное преимущество перед применением планарных триодных ламп и диодных усилителей IMPATT. Усилитель мощностью 2 Вт и частотой 4 ГГц был разработан для замены планарного триодного усилителя во многих приложениях, за ним последовала версия мощностью 5 Вт, которая дала возможность увеличить мощность более старых релейных систем на 2 Вт. Полевой опыт с усилителями мощности на полевых транзисторах с GaAs показал, что после короткого периода приработки отказы случаются редко, а характеристики достаточно стабильны, поэтому плановое техническое обслуживание не требуется. Это приводит к значительной экономической экономии для тех, кто владеет и эксплуатирует эти системы.

Низкий собственный шум GaAs FET-транзистора используется для увеличения чувствительности приемной части ретранслятора. Были созданы усилители с коэффициентом шума 2 дБ, которые обеспечивают улучшение чувствительности приемника как минимум в 2 раза. Чтобы получить наилучший коэффициент шума, длина и ширина затвора в транзисторе должны быть минимальными. Использование общего транзисторного малошумящего усилителя в прямоугольном волноводе с несколькими репитерами в тандеме обеспечивает низкий коэффициент шума для всех устройств при значительной экономии затрат.Обычный усилитель на входе приемника, если он не спроектирован так, чтобы иметь низкие характеристики интермодуляции, может привести к нежелательным межканальным перекрестным помехам в условиях сильного избирательного замирания. Следовательно, конструкции линейных усилителей иногда необходимы в приложениях низкого уровня на входе приемника.

В начале 1980-х дальнейшие разработки полупроводников продолжали оказывать влияние на возможности компонентов для микроволновых радиорелейных систем. Разработка полевого транзистора с двумя электродами затвора позволила разработать новую группу преобразователей частоты и схем управления усилением с достаточным усилением, чтобы замаскировать шум от последующих элементов схемы.Специальные легирующие составы, введение индия и улучшенная геометрия полупроводника привели к более высокой подвижности электронов, более близким расстояниям, более тонким проводникам и лучшему основанию. Возможность добавления элементов согласования схемы на полупроводниковом кристалле повысила характеристики СВЧ. Монолитные схемы с одним или несколькими каскадами на одном кристалле и устройства с высокой подвижностью электронов являются примерами этих улучшений. Разработчики схем смогли внедрить значимые программы компьютерного проектирования, которые позволяют более полную оценку схем и вариантов окружающей среды на стадии проектирования.

Типичные рабочие характеристики теперь включают уровни мощности до 100 Вт на низких микроволновых частотах (1 ГГц) и до 8 Вт на 18 ГГц. Полоса пропускания с относительно постоянным усилением была расширена до октавы или более. Усилители для цифровой модуляции квадратурной амплитудной модуляции имеют выходную мощность 4 Вт или более при насыщении, а также коэффициенты усиления и линейности, которые равны или превышают таковые у ЛБВ. Усилители с низким уровнем шума имеют коэффициент шума 1 дБ на частоте 1 ГГц, 1,3 дБ на частоте 6 ГГц и 3 дБ на частоте 20 ГГц.При охлаждении до 20 К возможны такие низкие показатели шума, как 0,1 дБ на 1 ГГц, 0,25 дБ на 6 ГГц и 0,9 дБ на 20 ГГц. При использовании транзисторов с высокой подвижностью электронов был получен коэффициент шума при комнатной температуре 1,4 дБ на частоте 11 ГГц. Если используется охлаждение, коэффициент шума снижается до 0,35 дБ.

Схемы, которые объединяют диэлектрический резонатор и транзистор GaAs FET в конфигурации генератора, могут обеспечить стабильный источник частоты со стабильностью долей на миллион на градус Цельсия, что удовлетворяет требованиям на короткие расстояния. Для более ответственных операций транзистор, работающий в контуре фазовой автоподстройки частоты с низкочастотным опорным сигналом, обеспечивает еще лучшую стабильность частоты.

Преобразователи частоты

Для некоторых приложений требуются определенные Герцы и Вольты, вы можете купить преобразователь частоты GoHz как для однофазной, так и для трехфазной частоты по разумной цене, затем вы можете преобразовать Герцы из 40 Гц в 499,9 Гц, вольты из однофазного 0-300 В и 0- 520 В трехфазный, например:
Преобразование однофазного
110 В 60 Гц в 220 В 50 Гц;
230 В 50 Гц до 110 В 60 Гц;
120 В 60 Гц до 240 В 50 Гц;
… …
Преобразование трехфазного
480 В 60 Гц в 400 В 50 Гц;
380 В 50 Гц до 460 В 60 Гц;
… …
Герцы и вольт регулируются по отдельности с улучшенным выходом чистой синусоидальной волны. Однофазный преобразователь в трехфазный — это трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, соединенный звездой. Он преобразует однофазное напряжение 380 В с частотой 50 Гц (через УФ-вход) в трехфазное напряжение 380 В (UVW) с небольшим дисбалансом (5%) напряжения. Он широко используется на железных дорогах, электровозах 25 кВ, 50 Гц, для привода трехфазных электродвигателей мощностью 150 кВА вспомогательных приводов, таких как компрессоры, нагнетатели, насосы……….. больше десятка.

Представьте себе трехфазный двигатель, работающий от трехфазного входа; затем отключается одна линия. То, что происходит, может удивить многих; двигатель продолжает работать и передавать нагрузку (но с уменьшенным крутящим моментом) с небольшим падением скорости. Напряжение на трех фазах остается (почти) неизменным, и можно ожидать дисбаланса 5%. Если требуется сбалансированный трехфазный выход; Статический инверторный маршрут — это нормально (как это практикуется в современных электровозах на 25 кВ).

Преобразователи частоты

могут быть мощным инструментом в поддержании процессов с помощью диагностики для решения проблем с производительностью преобразователя частоты и устранения проблем связанных процессов. Понимание того, как преобразователь частоты взаимодействует с технологическим процессом, может помочь вам улучшить общее производство и качество продукции. Многие неисправности вызваны неправильным использованием преобразователя частоты. Изменения процесса, такие как изменения нагрузки или скорости; проблемы с питанием, такие как переключение мощности коммунальным предприятием; или изменения в условиях окружающей среды не очевидны сразу, но могут стать основной причиной отказа преобразователя частоты. Оцените последовательность и состояние процесса, пытаясь определить причину сбоя.

Я слышу об использовании преобразователя частоты с моим насосом и двигателем установка для лучшего управления потоком вместо регулирующих клапанов. Стоит ли оно того? Должен ли я все еще нужна мера контроля потока, кроме запорного клапана? Я думаю, что преобразователь частоты может обеспечить более высокий КПД, но снижение точности управления, времени отклика и эффективности отключения.
Решение преобразователя частоты ничем не отличается от управления частота вращения паровой турбины для регулирования потока от компрессора.Это становится все более распространенным с развитием электроники и повышенная доступность преобразователей частоты и двигателей для этого служба.

Преобразователи частоты становятся почти стандартной частью оборудования для водного оборудования. Большинство преобразователей частоты довольно просты в установке и эксплуатации, однако они довольно сложны с точки зрения их сложной аппаратной и программной реализации.Функциональные возможности преобразователя частоты и его работа могут быть значительно улучшены за счет понимания базовой теории преобразователя частоты, терминологии и вариантов интерфейса.

Первоочередной и очевидной целью экономии энергии с использованием преобразователей частоты являются старые механические системы, обычно использующие центробежные насосы и вентиляторы, которые изменяют поток воды или воздуха в здании или на промышленном объекте. Чтобы определить, производители преобразователей частоты максимально упрощают расчет возможной экономии, предоставляя приложения для ПК и даже iTunes в дополнение к ноу-хау для выполнения быстрых ручных расчетов на месте для количественной оценки потенциальной экономии энергии.

Установка контактора на выходе преобразователя частоты обеспечит немедленное снятие напряжения с двигателя, что вам и нужно. С другой стороны, некоторые инверторы легко повредить при включении их выхода, и что возможно, что двигатель может быть повторно подключен к выходу инвертора, который работал выше нулевой частоты, и это также может повредить инвертор. (Фактически прямой (не плавный) пуск или пуск при полном напряжении на выходе преобразователя частоты)

Преобразователи частоты

с вектором магнитного потока используют метод управления крутящим моментом, аналогичный тому, который используется в системах привода постоянного тока, включая широкий диапазон регулирования скорости с быстрым откликом. Преобразователи частоты с вектором магнитного потока имеют ту же силовую часть, что и все преобразователи частоты с ШИМ, но используют сложную систему управления с обратной связью от двигателя до микропроцессора преобразователя частоты. Положение и скорость ротора двигателя отслеживаются в реальном времени с помощью резольвера или цифрового энкодера для определения и управления фактической скоростью, крутящим моментом и производимой мощностью двигателя.

Применение преобразователя частоты в конкретном приложении — не секрет, если вы понимаете требования нагрузки.Проще говоря, преобразователь частоты должен иметь достаточный ток для двигателя, чтобы двигатель мог создавать требуемый крутящий момент для нагрузки. Вы должны помнить, что крутящий момент машины не зависит от скорости двигателя и что мощность нагрузки линейно увеличивается с частотой вращения.

Отраженные волны, вызванные несоответствием импеданса кабеля и двигателя, распространены во всех применениях преобразователей частоты. Масштаб проблемы зависит от длины кабеля, времени нарастания несущей волны ШИМ (широтно-импульсной модуляции), напряжения преобразователя частоты и величины разницы импедансов между двигателем и кабелем.

Среди наиболее успешных стратегий, имеющихся в распоряжении менеджеров для контроля использования электроэнергии и минимизации затрат на коммунальные услуги, является использование преобразователей частоты. Включение преобразователей частоты в такие приложения, как вентиляторы, насосы и градирни, может снизить потребление энергии до 50 процентов при частичных нагрузках за счет согласования скорости двигателя с изменяющейся нагрузкой и требованиями системы.

Преобразователи частоты используются везде, где есть механическое оборудование, приводимое в действие двигателями; инверторы обеспечивают чрезвычайно точное управление электродвигателем, так что скорость двигателя может увеличиваться и уменьшаться и поддерживаться на требуемой скорости; при этом используется только необходимая энергия, вместо того, чтобы двигатель работал с постоянной (фиксированной) скоростью и использовал избыток энергии.

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.

В данной заявке говорится о реконструкции энергосберегающих вентиляторов внутреннего и наружного диаметров котла 4 # китайской нефтяной компании, описываются цель реконструкции, схема, реализация и принцип действия. Проанализирован эффект реконструкции, особенно эффект экономии, проиллюстрирован смысл реконструкции.Регулировка переменной частоты — эффективный способ управления экономией источников.

Преобразователи некоторых производителей могут обеспечивать 100% крутящий момент при нулевой скорости без энкодера. Двигатель должным образом рассчитан и спроектирован для работы с нулевой скоростью и полным крутящим моментом (часто называемые двигателями с диапазоном скоростей 1000: 1). Это типичное требование к двигателю для намотчиков и перемотчиков бумаги, а также для моталок и разматывателей стали.

Если установлен преобразователь частоты, он может снизить скорость насоса с N1 до N2 при неизменной кривой сопротивления трубопроводной сети (1), так что рабочее пересечение A переходит в C.В это время потребляемая мощность оси может быть представлена ​​площадью h4COQ2. По сравнению с h2BOQ2 легко обнаружить, что инвертор обладает значительной способностью к энергосбережению.

Преобразователь частоты серии

Gozuk EDS1000 может полностью удовлетворить потребности экструзионных машин, легко достичь цели управления, в то же время, имеет функцию «нулевого сервопривода», которая может обеспечить высокий крутящий момент машины при работе с частотой 0 Гц. Функция автоматического энергосбережения снизит выходной ток при изменении крутящего момента.Эта функция может не только экономить электроэнергию, но и гарантировать надежность и устойчивость системы с технической точки зрения, которая стала предпочтительной для экструдера.

Преобразователь частоты

Gozuk EDS2000 обладает такими преимуществами, как высокий крутящий момент, высокая точность скорости и полная функциональность. Он может автоматически проверять динамические рабочие параметры и соответствующим образом регулировать, чтобы двигатель работал в наилучшем состоянии. Следовательно, инвертор Gozuk может заменить сервосистему переменного тока благодаря своему высокому соотношению цены и качества. Он широко используется в токарных станках с ЧПУ.

Использование преобразователя частоты Gozuk с усовершенствованным векторным управлением может обеспечивать больший крутящий момент, когда машина работает на низкой скорости, и автоматически компенсировать изменение скорости при работе с высокой нагрузкой. Отличная динамика, а также отличная перегрузочная способность могут удовлетворить различные потребности во многих областях.

В машине для литья под давлением обычно используется тройной асинхронный двигатель переменного тока, который не может изменять свою скорость, постоянный лопастной насос, который тормозит, и поток выходящего гидравлического масла не может быть изменен.В пластиковой машине, которая работает на низкой скорости, избыточная жидкость возвращается через перепускные клапаны к источнику жидкости, а энергия тратится впустую. Преобразователь частоты может регулировать скорость двигателя в соответствии с функцией системы управления и может изменять поток выхода гидравлического масла из лопастного насоса в соответствии со скоростью работы пластиковой машины и уменьшения потерь энергии гидравлического масла от перепускного клапана до подачи масла, чтобы сэкономить больше энергии. По продуктам впрыска можно сэкономить 20 ～ 70% энергии.

1. Требуемый расход и давление в электродвигателях переменного тока
2. Существующая методология управления, такая как регулирующий клапан в насосах, заслонка или направляющая лопатка для вентиляторов и нагнетателей и т. Д., А также положение клапана или заслонок
3. Если у вас есть данные о технологическом потоке и давлении, а также данные о конструкции насоса или вентилятора, вы можете рассчитать энергосбережение, используя закон сродства
. 4. Цикл загрузки и разгрузки компрессора.Если время разгрузки больше для компрессора, вы получите лучшую экономию энергии
5. Используя закон сродства, вы можете рассчитать энергосбережение с учетом потерь преобразователя частоты. С его помощью вы можете рассчитать окупаемость инверторов.
Существуют различные способы использования преобразователя частоты или устройства плавного пуска для снижения затрат на электроэнергию. Тщательно анализирует возможности вашего растения.

Обычно преобразователь частоты имеет следующие режимы управления: векторное управление без обратной связи, управление U / F, управление крутящим моментом без обратной связи, векторное управление с обратной связью, регулирование частоты скольжения.
Инвертор с векторным управлением без обратной связи
Применяется к высокопроизводительным универсальным приложениям без кодировщика PG, один преобразователь частоты управляет только электродвигателем. Такие как станки, центрифуги, волочильные машины, термопластавтоматы и т. Д.

Преобразователь частоты , разработанный для применения в подъемной промышленности, обладает хорошими характеристиками управления крутящим моментом с использованием передовых технологий управления.Его надежное управление торможением, быстрая остановка, управление возбуждением постоянным током, технология управления ведущий-ведомый обеспечивают безопасность, надежность и высокую эффективность в подъемных отраслях. Для различных требований в подъемной промышленности существуют преобразователи частоты с преобразователем частоты, инверторы полного цикла, преобразователи частоты с динамическим торможением и различные решения для пользователей. Преобразователи частоты широко используются в подъемных машинах для подъема, качки, вылета стрелы, тачки, вращения, грейфера.

Что важнее в преобразователе частоты? Сетевой реактор переменного тока или дроссель постоянного тока? Если линейный реактор переменного тока отсутствует, каковы его возможные последствия? Что делать, если дроссель постоянного тока отсутствует?
Сетевые дроссели переменного тока уменьшают гармоники тока в сети переменного тока, вызванные выпрямителем, а дроссели постоянного тока работают с током шины постоянного тока.

Блок двойного преобразователя частоты (DFCU)

Блок двойного преобразователя частоты (DFCU) — это революционный отход от традиционных преобразователей. Обладая способностью вырабатывать 115 или 230 вольт переменного тока, DFCU может обеспечивать электропитание пассажиров и коммунальных предприятий в любой точке мира, где работает самолет.

Кроме того, в DFCU используется новейшая технология твердотельного электронного автоматического выключателя (ECB). Он использует десять (10) программируемых выходов ECB для индивидуальной настройки кабины в соответствии с требованиями заказчика.

Преимущества многочисленны. Будь то установка OEM или послепродажного обслуживания, двойная частота означает, что никогда не нужно снимать и заменять оборудование, независимо от того, где летательный аппарат работает в течение своего срока службы.

Используя блоки ECB вместе с розетками с оборудованием GFI на каждом выходе, проектировщики кабин могут отказаться от использования тяжелых и дорогостоящих распределительных панелей, проводов и монтажных работ.

Для пассажиров это постоянный источник энергии. Вместо того, чтобы отключать всю систему из-за сработавшего выключателя, аспекты самозащиты DFCU и возможность сбросить сработавшую розетку означают отсутствие прерывания обслуживания. Это удерживает пассажиров продуктивно и весело.

Power Advantage

Вход

115 В переменного тока, 324-800 Гц, 3 фазы

Выход

4 кВА общей мощности переменного тока
10 управляемых ECB выходов при 115 В переменного тока / 60 Гц ИЛИ 230 В переменного тока / 50 Гц (режим выхода выбирается контактами)

Feature Advantage

• Среднее время наработки на отказ: в воздухе в жилых помещениях, 43750 летных часов
• Конструкция основана на нашей запатентованной, высокоэффективной современной технологии электропитания.
• Выходы переменного тока могут быть 115 В переменного тока при 60 Гц или 230 В переменного тока при 50 Гц
• Обеспечивает чистую синусоидальную мощность для портативных компьютеров, портативных электронных устройств (PED), туалета и камбуза
• Десять программируемых выходов электронного автоматического выключателя переменного тока (ECB) с настраиваемыми номиналами: Qty7 @ 15A и Qty3 @ 10A при 115VAC, или Кол-во 10 при 10 А при 230 В переменного тока
• Сообщения об ошибках и состоянии через ARINC 429 и RS-485
• MIL-DTL-38999, разъемы ввода / вывода серии III
• Соответствует RTCA / DO-160G
• Работа при -45º От C до + 70ºC при полной нагрузке
• Нормальная работа при условии входного напряжения 97–134 В переменного тока
• Регулируемое выходное напряжение

Преимущество для клиентов

• Обеспечивает надежное постоянное питание, чтобы оставаться продуктивным, развлекательным и подключенным.

  No related posts.