Частотник для трехфазного электродвигателя

Преобразователь частоты для трехфазного двигателя

Трехфазные асинхронные электродвигатели – самые распространенные электрические машины. Их отличают небольшие габариты при значительной мощности, простота конструкции, низкая стоимость. До появления частотных регуляторов применение этих устройств ограничивали высокие пусковые токи, сложные схемы регулирования скорости вращения ротора.

Ранее для этого применялись:

• Механические устройства (муфты, редукторы и т.д.).
• Электрические схемы, изменяющие величину питающего напряжения.

Такие методы не обеспечивали точность, жесткие механические характеристики электродвигателя во всем диапазоне регулирования вызывали значительные потери мощности. В качестве электропривода ответственного оборудования применялись электрические машины постоянного тока, а также двигатели с фазным ротором.

С появлением высоковольтных транзисторов и тиристоров стал возможным серийный выпуск частотных преобразователей для асинхронных электродвигателей мощностью до десятков МВт. Частотно-регулируемый электропривод отвечает всем современным требованиям:

• Максимально возможный К.П.Д. (свыше 90%).
• Надежность и простота управления.
• Высокая ремонтопригодность.
• Широкий диапазон и плавное регулирование скорости вращения, углового положения вала, разгона и торможения, момента силы и других параметров.
• Высокая энергоэффективность.
• Изменение характеристик в зависимости от фактической нагрузки на валу.
• Помехоустойчивость и быстрое устранение ошибок.
• Снижение тока при запуске до 100-200% от номинального.

Применение преобразователей частоты позволяет заменить дорогостоящие электромоторы переменного тока с фазным ротором и двигатели постоянного тока на дешевые асинхронные машины с короткозамкнутым ротором.

Принцип работы частотного преобразователя

Принцип частотного регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты напряжения, поданного на обмотки статора. ПЧ состоит из силовой и управляющей части. Первая состоит из управляемого или неуправляемого выпрямителя, конденсатора и инвертора. Переменное напряжение сети поступает на выпрямитель, где преобразуется в постоянное. Пульсация получаемого напряжения сглаживается на конденсаторе. Далее постоянное напряжение инвертируется в переменное и поступает в цепь питания электродвигателя.

Постоянная составляющая и высшие гармоники сглаживаются на обмотках двигателя. При необходимости между ПЧ и электрической машиной включают L-фильтры.

Частота и амплитуда напряжения в выходной цепи зависит от управляющих импульсов, отпирающих и запирающих транзисторные ключи инвертора.

Управляющая часть содержит микроконтроллер. Функции этого устройства – формирование управляющих сигналов в соответствии с заданной программой, обработка информации с датчиков, подача сигналов на внешние устройства. Кроме того, в состав управляющей схемы могут входить устройства связи, конвертор интерфейсов, дополнительная память.

Типы сигналов управления

Частотный преобразователь имеет входные и выходные клеммы для подключения датчиков, внешних устройств управления, сигнализации и контроля. Для управления частотно-регулируемым приводом используют следующие сигналы:

• Цифровые(0-5; 0-10 В). Служат для обмена данными с ПК, а также оборудованием удаленного контроля по протоколам САN, RS232, LАN и так далее.
• Аналоговые (0-10 В; 0-20 мА). К таким входам подключают датчики, устройства управления с соответствующим уровнем выходного сигнала.
• Релейные. Предназначены для включения устройств оповещения, сигнальных ламп, звуковой сигнализации, тормозных электромагнитных муфт и т.д.
• Дискретные (0-10 В; 0-20 мА). Для подключения устройств с 2 положениями.

Как правильно подобрать преобразователь частоты для трехфазного двигателя

Выбор ПЧ делают по следующим критериям:

• Способу управления. Различают векторный и скалярный способ управления электродвигателями. Последний применяется для низкопроизводительных вентиляторов, насосных агрегатов, компрессоров. Для лифтов, кранового оборудования и других устройств, требующих точной регулировки с обратной связью по нескольким характеристикам, применяют векторные ПЧ.
• Диапазону регулирования скорости и момента. Он должен соответствовать требованиям к оборудованию.
• Номинальному току, электрической мощности и напряжению. При этом учитывают максимальное значение величин этих характеристик. Рекомендуемый запас мощности ПЧ составляет 15-20%. На двигателе обычно указывают 2 значения напряжения при подключении в звезду или треугольник. Необходимо подобрать преобразователь с номинальным напряжением, соответствующим типу соединения обмоток.
• Количеству аналоговых, цифровых и релейных входов и выходов. Для упрощения последующей модернизации системы управления электроприводом необходимо подобрать преобразователь частоты с большим количеством разъемов.
• Электромагнитной совместимости. Частотный преобразователь является источником высших гармоник и электромагнитных помех. При выборе этого устройства необходимо учесть электромагнитную совместимость с другим оборудованием. При необходимости применять экранированные кабели и фильтры.
• Классу пылевлагозащищенности IP. При невозможности подобрать подходящий ПЧ, устройство, несоответствующее условиям монтажа, устанавливают в электротехнические шкафы, обеспечивающие необходимую защиту от пыли и влаги.
• Возможности подключения нескольких электродвигателей. Для подключения двух или более однотипных двигателей иногда достаточно одного преобразователя частоты.
• Наличию информационного дисплея, пульта дистанционного управления, поддерживаемым протоколам обмена данными, другим дополнительным функциям.

Самостоятельное подключение ПЧ

Подключение частотных преобразователей может осуществляться собственным электротехническим персоналом предприятия. При этом руководствуются технической документацией и следующими правилами:

• Класс ЭМС ПЧ должен соответствовать аналогичной характеристике другого электрооборудования. Для достижения этого требования используют РЧ-фильтры и экранируемые кабели.
• Электродвигатели, для плавного пуска которых применялось переключение “звезда-треугольник”, подключают по одной рабочей схеме.
• ПЧ защищают трехфазным автоматическим выключателем и плавкими предохранителями, включаемыми перед устройством.
• Все управляющие кабели прокладывают раздельно. Также запрещена совместная прокладка силовой и контрольной линии.
• Датчик температуры обмоток подключают к соответствующему входу ПЧ.
• Недопустимо включение конденсаторных фильтров между частотником и электродвигателем. Для компенсации реактивной составляющей используют индуктивные устройства.
• При наличии принудительного охлаждения электродвигателя, управляющую цепь также подключают к ПЧ, который обеспечивает одновременный запуск охлаждающего вентилятора и электродвигателя.
• При установке ПЧ в шкафах управления должна быть обеспечена хорошая вентиляция и охлаждение корпуса устройства.

Частотные преобразователи применяются во всех сферах промышленности и народного хозяйства, а также для бытового электропривода. Их применение снижает потребление электроэнергии, позволяет заменить дорогие электрические машины на простые и дешевые двигатели асинхронного типа, упростить схемы автоматического управления.

Для чего нужен частотник и как сделать его своими руками для трехфазного электродвигателя

С целью охраны окружающей среды везде вводятся правила, рекомендующие производителям электрооборудования выпускать продукцию, экономно расходующую электроэнергию. Зачастую это достигается эффективным управлением скорости электродвигателя.

Частотник для трехфазного электродвигателя или частотный преобразователь имеет множество наименований: инвертор, преобразователь частоты переменного тока, частотно регулируемый привод. На сегодняшний день частотники производят многие фирмы, но есть немало энтузиастов, создающих преобразователи своими руками.

Назначение и принцип работы инвертора

Инвертор управляет скоростью вращения асинхронных электродвигателей, т. е. двигателей, преобразующих энергию электрическую в механическую. Полученное вращение приводными устройствами трансформируется в другой вид движения. Это очень удобно и благодаря этому асинхронные электродвигатели приобрели большую популярность во всех областях человеческой жизни.

Важно отметить, что скорость вращения могут регулировать и другие устройства, но все они имеют множество недостатков:

• сложность в использовании,
• высокую цену,
• низкое качество работы,
• недостаточный диапазон регулирования.

Многим известно, что использование частотных преобразователей для регулировки скорости является самым эффективным методом. Это устройство обеспечивает плавный пуск и остановку, а также осуществляет контроль всех процессов, которые происходят в двигателе. Риск возникновения аварийных ситуаций, при использовании преобразователя частоты, крайне незначителен.

Для обеспечения плавной регулировки и быстродействия разработана специальная схема частотного преобразователя. Его использование в значительной мере увеличивает время непрерывной работы трехфазного двигателя и экономит электроэнергию. Преобразователь позволяет довести КПД до 98%. Это достигается увеличением частоты коммутации. Механические регуляторы на такое не способны.

Регулировка скорости инвертором

Первоначально он изменяет поступающее из сети напряжение. Затем из преобразованного напряжения формирует трехфазное, необходимой амплитуды и частоты, которое подается на электродвигатель.

Диапазон регулировки достаточно широкий. Есть возможность крутить ротор двигателя и в обратном направлении. Во избежание его поломки необходимо учитывать паспортные данные, где указаны максимально допустимые обороты и мощность в кВт.

Составные части регулируемого привода

Ниже представлена схема преобразователя частоты.

Он состоит из 3 преобразующих звеньев:

• выпрямителя, формирующего напряжение постоянного тока при подключении к питающей электросети, который может быть управляемым или неуправляемым,
• фильтра, сглаживающего уже выпрямленное напряжение (для этого применяют конденсаторы),
• инвертора, формирующего нужную частоту напряжения, являющегося последним звеном перед электродвигателем.

Режимы управления

Частотники различают по видам управления:

• скалярный тип (отсутствие обратной связи),
• векторный тип (наличие обратной связи, или ее отсутствие).

При первом режиме подлежит управлению магнитное поле статора. В случае векторного режима управления учитывается взаимодействие магнитных полей ротора и статора, оптимизируется момент вращения при работе на разной скорости. Это является главным различием двух режимов.

Кроме этого, векторный способ более точен, эффективен. Однако в обслуживании — более затратен. Рассчитан он на специалистов с большим багажом знаний и навыков. Скалярный способ проще. Он применим там, где параметры на выходе не требуют точной регулировки.

Подключение инвертора «звезда — треугольник»

После приобретения инвертора по доступной цене возникает вопрос: как подключить его к двигателю своими руками? Прежде чем это сделать будет нелишним поставить обесточивающий автомат. В случае возникновения короткого замыкания хотя бы в одной фазе, вся система будет немедленно отключена.

Подключение преобразователя к электродвигателю можно осуществить по схемам «треугольник» и «звезда».

Если регулируемый привод однофазный, клеммы электродвигателя подключают по схеме «треугольник». В этом случае потерь мощности не происходит. Максимальная мощность такого частотника 3 кВт.

Трехфазные инверторы более совершенны. Они получают питание от промышленных трехфазных сетей. Подключаются по схеме «звезда».

Чтобы ограничить пусковой ток и снизить пусковой момент во время запуска электродвигателя мощностью более 5 кВт используют вариант переключения «звезда-треугольник».

При пуске напряжения на статор используется вариант «звезда». Когда скорость двигателя станет номинальной, питание переключается на схему «треугольник». Но такой способ применяется там, где существует возможность подключения по обеим схемам.

Важно отметить, что в схеме «звезда-треугольник» резкие скачки токов неизбежны. В момент переключения на второй вариант скорость вращения резко снижается. Чтобы восстановить частоту оборотов, необходимо увеличить силу тока.

Наибольшей популярностью пользуются преобразователи для электродвигателей мощностью от 0,4 кВт до 7,5 кВт.

Инвертор своими руками

Наряду с выпуском промышленных инверторов многие изготавливают их своими руками. Особой сложности в этом нет. Такой частотник может преобразовать одну фазу в три. Электродвигатель с подобным преобразователем можно использовать в быту, тем более что мощность его не теряется.

Выпрямительный блок идет в схеме первым. Затем идут фильтрующие элементы, отсекающие переменную составляющую тока. Как правило, для изготовления таких инверторов используют IGBT-транзисторы. Цена всех составляющих частотника, изготовленного своими руками, намного меньше цены готового производственного изделия.

Частотники подобного типа пригодны для электродвигателей мощностью от 0,1 кВт до 0,75 кВт

Использование современных инверторов

Современные преобразователи производятся с использованием микроконтроллеров. Это намного расширило функциональные возможности инверторов в области алгоритмов управления и контроля за безопасностью работы.

Преобразователи с большим успехом применяют в следующих областях:

• в системах водоснабжения, теплоснабжения для регулирования скорости насосов горячей и холодной воды,
• в машиностроении,
• в текстильной промышленности,
• в топливно-энергетической области,
• для скважинных и канализационных насосов,
• для автоматизации систем управления технологическими процессами.

Цены источников бесперебойного питания напрямую зависят от наличия в нем частотника. Они становятся «проводниками» в будущее. Благодаря им, малая энергетика станет наиболее развитой отраслью экономики.

Частотник для трехфазного электродвигателя

Трехфазные асинхронные двигатели уже долгое время используются в промышленности и других сферах жизни и деятельности людей. Среди всех этапов рабочего процесса, более всего уделяется внимание обеспечению плавного пуска и торможения агрегата. Для того чтобы выполнить это условие, необходимо использовать – частотник для трехфазного электродвигателя. Кроме своего основного названия – частотный преобразователь известен также, как инвертор, частотно регулируемый привод или преобразователь частоты переменного тока.

1. Устройство и принцип действия преобразователя
2. Подключение и настройка преобразователя частоты
3. Самостоятельное изготовление частотного преобразователя
4. Обслуживание устройства в процессе эксплуатации
5. Преимущества частотников в асинхронных двигателях

Устройство и принцип действия преобразователя

Основной функцией частотного преобразователя является регулировка скорости вращения асинхронных двигателей, с помощью которых электрическая энергия преобразуется в механическую. Первоначальное движение трансформируется в другие типы движений, необходимые для выполнения конкретной технологической операции. Использование частотных преобразователей позволяет довести коэффициент полезного действия электродвигателя до 98%.

Частотный преобразователь регулирует скорость вращения трехфазных электрических двигателей асинхронного типа. Вращение, полученное под действием электроэнергии, превращается в механическое движение с помощью специальных приводных устройств. Регулировка скорости вращения может осуществляться и другими устройствами. Однако все они обладают серьезными недостатками в виде высокой стоимости, сложной конструкции и низкого качества. Кроме того, диапазон регулировок подобных приспособлений совершенно недостаточный для нормальной работы.

Все эти проблемы эффективно решаются с помощью частотного преобразователя. Этот аппарат помимо обеспечения плавного пуска и остановки, контролирует и другие процессы, происходящие в двигателе. Использование частотника сократило до минимума риск возникновения неисправностей и аварийных ситуаций. Быстродействие и плавную регулировку обеспечивает специально разработанная схема частотного преобразователя для трехфазного двигателя. В результате ее применения существенно возросла продолжительность непрерывной работы электродвигателя, удалось добиться значительной экономии электроэнергии и увеличения КПД.

За счет чего же становится возможным управлять скоростью вращения электродвигателя? Прежде всего в частотном преобразователе изменяется напряжение, поступающее из сети. Далее, из него формируется уже нормальное трехфазное напряжение с нужной амплитудой и частотой, которое и потребляет электродвигатель. Регулировка скоростей осуществляется в достаточно широком диапазоне. В случае необходимости частотник позволяет переключить вращение ротора на противоположное направление. Все регулировки должны выполняться с учетом паспортных данных агрегата, с учетом максимально допустимых оборотов и установленной мощности.

Общее устройство частотного преобразователя представлено на схеме. В конструкцию аппарата входят три составные части:

• Выпрямитель. При подключении к источнику электропитания формирует напряжение постоянного тока. В зависимости от модификации бывает управляемым или неуправляемым.
• Фильтр. Предназначен для сглаживания выпрямленного напряжения, поэтому в его конструкцию входят конденсаторы.
• Инвертор. Непосредственно формирует напряжение с нужной частотой и подает его на двигатель.

Основная классификация частотников осуществляется в зависимости от вида управления скоростью вращения. Существует два основных режима:

1. Скалярный режим без обратной связи. В данном случае осуществляется управление магнитным полем статора.
2. Векторный режим с обратной связью или без нее. Тут взаимодействуют магнитные поля ротора и статора, что и учитывается при управлении. В этом режиме происходит оптимизация момента вращения на различных скоростях. Данный способ управления считается более точным и эффективным. Однако он требует специальных знаний и навыков, более дорогой в обслуживании.

Подключение и настройка преобразователя частоты

Подключение частотных преобразователей особенно актуально для частных владельцев оборудования с асинхронными двигателями. Предварительно рекомендуется установить автоматический выключатель, который обесточит сеть при возможном коротком замыкании в одной из фаз.

В схемах частотники для асинхронных двигателей подключаются к электродвигателям двумя способами – «треугольником» и «звездой». Первая схема применяется для однофазных регулируемых приводов, без потери мощности. Такие частотники обладают максимальной мощностью 3 кВт и предназначены в основном для эксплуатации в бытовых условиях. Схема «звезда» используется там, где имеются трехфазные промышленные сети.

С целью ограничения пускового тока и уменьшения пускового момента, запуск двигателей, мощностью свыше 5 кВт осуществляется по смешанной схеме «звезда-треугольник». «Звезда» используется в момент запуска, когда напряжение подается на статор. После того как двигатель достигнет номинальной скорости, подача питания переключается на другую схему – «треугольник». Данный способ применяется не везде, а только там, где имеется возможность подключения сразу обеих схем.

Подключение пульта осуществляется в соответствии со схемой, прилагаемой к частотному преобразователю. Перед началом монтажа и до подачи питания управляющий рычаг должен находиться в положении ВЫКЛЮЧЕНО. Когда рычаг переводится в положение ВКЛЮЧЕНО, это действие подтверждается световым индикатором. Во многих моделях запуск по умолчанию осуществляется путем нажатия на кнопку RUN. Постепенное наращивание оборотов электродвигателя производится медленным поворотом рукоятки пульта. По достижении необходимой скорости, рукоятка фиксируется в этом положении. Для переключения режима на обратное вращение существует кнопка реверса.

Самостоятельное изготовление частотного преобразователя

В последнее время широкое распространение в быту получили асинхронные электродвигатели малой мощности, используемые в приводах различных устройств. Поэтому чтобы не приобретать к ним дорогостоящее дополнительное оборудование, многие домашние мастера обеспечивают частотное регулирование электродвигателей путем изготовления преобразователей своими руками. Таким образом, достигается экономия электроэнергии с сохранением мощности двигателя.

Домашняя однофазная сеть позволяет подключать электродвигатель, мощность которого не превышает 1 кВт. Именно для таких агрегатов в основном и изготавливаются самодельные частотники. Нужно заранее продумать схему подключения треугольников, предназначенную для однофазной сети. С этой целью выводы обмоток последовательно соединяются между собой, по принципу подключения вывода одной обмотки к вводу другой. Также рекомендуется, чтобы схема частотного преобразователя, собираемого собственноручно, была составлена заранее.

Перед началом конструирования нужно подготовить все необходимые элементы и материалы. Можно воспользоваться любым микроконтроллером – аналогом модели АТ90РWМ3В и драйвером трехфазного моста, аналогичного модели IR2135. Кроме того, нужно запастись 6 транзисторами типа IRG4BC30W, 6 кнопками и индикатором. Все детали располагаются на двух платах, соединяемых между собой гибким шлейфом.

Конструкция частотного преобразователя дополняется импульсным блоком питания. Эту деталь можно приобрести в готовом виде или собрать своими руками по отдельной схеме. Контроль над работой двигателя осуществляется с помощью внешнего управляющего тока или микросхемы IL300, имеющей линейную развязку. Для монтажа транзисторов и диодного моста используется общий радиатор. Управляющие кнопки дублируются оптронами ОС2-4.

Если электродвигатель обладает небольшой мощностью, то устанавливать трансформатор на однофазный частотный преобразователь необязательно. Вместо него можно использовать токовый шунт, в котором провода имеют сечение 0,5 мм. К нему же подключается и усилитель DA-1, выполняющий дополнительную функцию измерения напряжения.

Обслуживание устройства в процессе эксплуатации

Выполнение обязательных рекомендаций способствует значительному увеличению сроков эксплуатации частотных преобразователей.

• В первую очередь нужно выполнять своевременную очистку устройства изнутри от пыли. Основная процедура выполняется с помощью пылесоса, но полную очистку таким способом выполнить невозможно. Пылесос просто не справляется с толстыми и плотными слоями скопившейся пыли. Поэтому рекомендуется использовать компрессор или проводить чистку вручную.
• Большое значение придается своевременной периодической замене элементов, деталей и узлов. Вентиляторы охлаждения рекомендуется менять через 2-3 года эксплуатации. Существуют сроки для предохранителей, внутренних шлейфов и других частей. При соблюдении этих сроков частотник для электродвигателя будет служить значительно дольше.
• Необходимо в обязательном порядке контролировать внутреннею температуру и напряжение на шине. Слишком высокая температура приводит к негативным последствиям, когда разрушаются конденсаторы и начинает засыхать термопроводящая паста.
• Пасту рекомендуется менять, не реже, чем один раз в три года. Температура окружающей среды не должна превышать 40 градусов, а влажность и концентрация пыли – допустимых пределов.

Преимущества частотников в асинхронных двигателях

Асинхронные двигатели обладают многими преимуществами по сравнению с устройствами постоянного тока. Они отличаются простотой конструкции и высокой надежностью. Поэтому для бытовых и промышленных целей чаще всего выбираются асинхронные агрегаты.

В настоящее время многие пользователи отказываются от механического управления током в процессе эксплуатации двигателей. Такой способ не гарантирует надлежащее качество работы оборудования. Вместо него уже давно используются частотные преобразователи. Электронное управление позволяет существенно сократить потребление электроэнергии, сохраняя при этом собственную мощность двигателя.

Эксплуатировать частотные преобразователи следует в соответствии с техническими характеристиками, отраженными в документации оборудования. Самодельные устройства рекомендуется использовать только в бытовых условиях, а на производстве применять аппаратуру заводского изготовления. Ремонт и обслуживание преобразователей должны выполнять только квалифицированные специалисты.

Схема подключения трехфазного электродвигателя

Подключение трехфазного двигателя к трехфазной сети

Как подключить трехфазный двигатель к однофазной сети

Соединение звездой и треугольником обмоток электродвигателя

КАК ВЫБРАТЬ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ? СТОИТ ЛИ ПЕРЕПЛАЧИВАТЬ ЗА БРЕНДЫ?

В данной статье мы рассмотрим частотные преобразователи: для каких целей они применяются, как правильно их выбирать и на что следует обращать внимание, а также разберемся стоит ли переплачивать за БРЕНДОВЫЕ частотные преобразователи?

Прежде всего начнём с базового, частотные преобразователи – это электронные устройства, которые обеспечивают управление скоростью вращения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью изменения выходной частоты. Современные частотные преобразователи чаще всего применяются в следующих случаях :

· поддержания и изменение скорости вращения электродвигателя

· поддержания определенного значения (параметра) с периодическим изменением скорости вращения электродвигателя; такими параметрами могут являться: давление, расход жидкости, температура и т.п.

· для плавного пуска и торможения двигателя, тем самым обеспечивая рабочие токи при старте двигателя и увеличение срока службы электродвигателя

· для экономии энергоресурсов, обеспечивая экономию до 50%

· для точной регулировки движущих машин: краны, конвейеры и т.п.

Частотные преобразователи относятся к промышленному сегменту и чаще всего встречаются на различных производствах, таких как: энергетика, нефтяная сфера, котельные, очистные сооружения, металлургия, конвейерные линии, а также часто встречаются в бытовых сферах: погружные насосы, системы отопления в коттеджах, домах и многое другое. Частотные преобразователи бывают с входным напряжением на 220В и 380В, а выходное напряжение как правило составляет на 380В (220В крайне редко встречается).

Прежде всего частотные преобразователи устанавливают из расчёта экономии энергоресурсов или технологической необходимости. К технологической необходимости можно отнести поддержания определенного расхода на различные установки, например, очистные установки ОСМОС требуют определенного расхода воды при котором они показывают максимальную эффективность очистки жидкости. Если расход на установку будет маленький, то соответственно КПД установки будет низкое, а если расход будет высокий, то соответственно очистка жидкости будет некачественная. Для таких целей необходим частотный преобразователь, который и будет обеспечивать заданный расход жидкости. Данные примеры применения преобразователей частоты встречаются очень часто в различных отраслях.

КАК ВЫБРАТЬ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ?

Частотные преобразователи прежде всего выбираются по мощности и току подключаемого двигателя, но мы советуем по возможности выбирать на один порядок выше, так как при этом нагрузка на частотный преобразователь будет меньше, соответственно он будет меньше греться и прослужит более длительное время. Но часто бывает, что частотный преобразователь более высокого номинала стоит на порядок дороже и это становится экономически неоправданно. Для примера рассмотрим подбор частотного преобразователя M — DRIVER M 0075 G 3 с характеристиками: мощность 7.5кВт, ток 16А, напряжение 380В и скважинного насоса Grundfos SP 14-27 с характеристиками: мощность 7.5кВт, ток 17,8А, напряжение 380В. В данном примере мы видим, что максимальная мощность работы насоса совпадает с номинальной мощность частотного привода M — Driver M 0075 G 3, но номинальный ток на насосе (17,8А) больше, чем на частотном преобразователе (16А), соответственно частотный преобразователь нужно брать следующий по номиналу. Им является частотный преобразователь M — Driver M 0110 G 3 c характеристиками: мощность 11кВт, ток 25А, напряжение 380В. Мы видим, что данный частотный преобразователь M — Driver M 0110 G 3 подходит к нашему насосу Grundfos SP 14-27 по мощности и току. Таким образом подбирать частотные преобразователи по характеристикам двигателя можно без особого труда и глубоких знаний.

Основные требования которым должны отвечать современные частотные преобразователи:

· обладать перегрузочной способностью от номинального значения – это крайне важно при больших перегрузках

· поддержания скалярного и векторного управления

· различные защиты: контроль по току, напряжению, перекос фаз, отсутствие фазы, КЗ и т.п.

· плавный разгон и плавное торможение по заданному времени

· функции управления: плавное повышение и понижение оборотов, поддержания определенных оборотов, аналоговые и дискретные входа и выхода для подключения внешних датчиков и управляющих сигналов, протокол Modbus для связи с периферийным оборудованием и передачей данных на верхний уровень АСУТП

· поддержка ПИД регулятора

· встроенные тормозной резистор; актуально для быстрого торможения двигателя, при отключении двигателя вал по инерции продолжает вращаться (если нет естественного сопротивления — воды в трубе или потока обратного воздуха) и данный резистор создает искусственное торможение двигателя

Также в некоторых случаях может потребоваться применение дополнительного оборудования для частотных преобразователей:

· моторный дроссель устанавливается, когда расстояние между двигателем и частотным преобразователем превышает 30 метров, таким образом защищает двигатель от импульсных токов, уменьшает амплитуду КЗ

· сетевой дроссель устанавливается на входе частотного преобразователя и по сути является сетевым фильтром, который защищает от пиковых скачков напряжения в сети и подавлением высоких гармоник, проникающих в питающую сеть от преобразователя частоты. Если используются экранированные кабеля на низковольтное оборудование, то чаще всего данным сетевым дросселем можно пренебречь. Из нашего опыта можем сказать, что в 75% процентах случаях данные сетевые дроссели не используются.

· тормозные резисторы применяются для компенсации (рассеивания) генерируемой энергии двигателем при торможении. Чаще всего используется для быстрого торможения двигателя, в подъёмно-транспортных механизмах, где необходима точность позиционирования. Для насосов чаще всего тормозные резисторы не применяются, потому что двигатель и так быстро затормозится об проточную воду.

СТОИТ ЛИ ПЕРЕПЛАЧИВАТЬ ЗА БРЕНДОВЫЕ ЧАСТОТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ?

В настоящее время на рынке огромный выбор частотных преобразователей и не всегда понятно – платить за брендовый частотный преобразователь 50 000 рублей или можно использовать Китайский за 15 000 рублей с аналогичными характеристиками? Давайте разберемся с данным вопросом. Так уж сложился стереотип, что мы к китайской продукции относимся с неким скепсисом, что мол данный товар плохого качество, быстро сломается и т.п. Но это совершенно не так! Конечно, китайская продукция бывает разная, но мы прежде всего говорим только о фабричной качественной продукцией. Множество брендовых частотных преобразователей собирается в Китае, и китайские производители хорошо научились копировать Европейские бренды и порой встречаются даже похожие прошивки частотных преобразователей, только корпуса разные. Из личного опыта можем сказать, какие китайские частотные преобразователи сами устанавливали и испытывали в различных условиях и на разных объектах, а также по отзывам наших покупателей. Частотные преобразователи китайских брендов M — DRIVER , INOVANCE были смонтированы нами на насосных станциях в более чем 10 котельных 7 лет назад и до сих пор работают и нет никаких нареканий по ним. В настоящее время в своих проектах мы не используем частотные преобразовали Danfoss , Siemens и т.п., так как не видим смысла в больших переплатах по данной продукции (если на этом не настаивает Заказчик). Ниже представлена сравнительная таблица нескольких аналогичных моделей частотных преобразователей M — Driver и Danfoss . Выбор за Вами!

Частотный преобразователь для электродвигателя 380 вольт

• Post author:Gekoms LLC
• Запись опубликована: 25.02.2020
• Запись изменена: 15.02.2021
• Post category:Инжиниринг
• Post comments:комментария 2

Частотный преобразователь для электродвигателя 380 вольт

Содержание

В этой статье рассказывается об общих понятиях, связанных с таким устройством, как частотный преобразователь для электродвигателя. С каждым годом в мире неуклонно растет количество используемых электродвигателей (ЭД) как на производстве, так и в повседневной жизни, например, кулер в персональном компьютере или ноутбуке в своем составе так же содержат крохотные электродвигатели. В статье внимание уделено более мощным двигателям, которые применяют в основном в промышленности. Эти двигатели в большинстве своем приводят в действие насосы, вентиляторы, дымососы, компрессоры, конвейеры и т.п. Так же, часто существует необходимость в регулировке скорости вращения этих механизмов. Одним из способов уменьшать или увеличивать скорость вращения ЭД, является установка преобразователя частоты.

Частотный преобразователь: понятие

Частотный преобразователь — это электронное устройство для изменения частоты электрического тока.

Если рассматривать упрощённо, то при включении обмоток статора асинхронного двигателя в сеть трехфазного переменного напряжения образуется вращающееся магнитное поле статора, которое имеет частоту вращения n1. Частота его вращения определяется по следующей формуле:

f – частота сети (в России принят стандарт частоты = 50 Гц);

p – число пар полюсов электродвигателя.

Как видно из формулы – если изменить частоту электрического напряжения на входе, то меняется скорость вращения магнитного поля статора, а, следовательно, и скорость вращения самого электродвигателя.

Для обеспечения оптимальных условий работы асинхронного двигателя, кроме частоты, необходимо изменять и напряжение на двигателе в соответствии с законом М.П. Костенко.

Для наглядности можно сравнить преобразователь частоты с педалью газа (акселератора) в автомобиле. Увеличивая (уменьшая) частоту напряжения на входе, мы увеличиваем (уменьшаем) скорость вращения электродвигателя насоса (вентилятора и др.)

Зачем нужен частотный преобразователь

• Когда требуется регулировать скорость вращения электродвигателя
• Когда требуется исключить пусковые токи при запуске электродвигателя. В момент запуска ЭД пусковой ток при пуске от сети может достигать 10-ти кратного значения от номинального. Установка частотного преобразователя поможет исключить этот ток, при этом сохранив высокий момент.

эта особенность необходима при запуске электродвигателей от ИБП или дизель-генераторных установок (ДГУ), которые могут не иметь достаточный запас по мощности на пусковые токи.

• Для продления ресурса работы самого двигателя, приводного механизма, а также сопутствующего оборудования

например, отсутствие пусковых токов исключает рывки двигателя и насоса при пуске, бережет подшипники, убирает гидроудары в трубопроводе в результате чего трубы не лопаются, требуется меньше денег на их ремонт, жидкость не вытекает на землю. Так же, в частотный преобразователь встроена защита от перегрева и короткого замыкания в двигателе.

• Для экономии . Если не всегда нужна максимальная скорость вращения двигателя, её можно снизить. (Читать: Расчет экономического эффекта преобразователя частоты)

уменьшая скорость вращения электродвигателя, тем самым, уменьшается потребление электроэнергии.

Классы преобразователей частоты

• электромеханические;
• на тиристорах;
• на IGBT-транзисторах.

По типу напряжения питания:

• однофазные

1. 1. вход

      3ф, 220 В

• трехфазные

1. 1. вход

      3ф, 220 В
      вход

      3ф, 220 В
      вход

      3ф, 380 В
      вход

      3ф, 690 В

• постоянное напряжение (DC)

• От сотен Вт до сотен кВт. Существуют промышленные преобразователи частоты мощностью в десятки МВт.

По способу регулирования:

• скалярные
  • закон изменения U(f) задается в настройках. Применяется в системах с постоянной нагрузкой, например насос или вентилятор;
• векторные
  • закон изменения U(f) вычисляется по поведению нагрузки. Применяется в системах с переменной нагрузкой – краны, лебедки, конвейеры.

По типу исполнения:

• встраиваемые в электротехнический шкаф (шасси)
• навесные
• напольные

По степени защиты:

• от IP00 до IP68

По способу торможения двигателя:

• без рекуперации, торможение «выбегом», по инерции;
• без рекуперации, торможение с помощью постоянного тока или тормозного резистора;
• с рекуперацией, возврат излишков энергии образуемых при динамическом торможении обратно в электрическую сеть;

Выбор преобразователя частоты

Подбор частотного преобразователя – это тема отдельной статьи (дополнено: Выбор частотного преобразователя), главное запомнить, что: Основной критерий выбора – чтобы номинальный ток частотного преобразователя был в пределах 13 – 100% номинального тока электродвигателя, но никак не больше его.

В настоящее время преобразователи частоты плотно вошли во все сферы производства, а высокая конкуренция на рынке производителей обеспечила достаточно гибкие варианты выбора. При подборе отталкивайтесь от конкретно вашей задачи и бюджета, при этом не забывайте изучать техническую документацию производителя. Частотные преобразователи различаются не только по току, мощности и рабочему напряжению, но и интерфейсами управления, наличием дополнительных опций управления, требованиями к кабельным линиям и т.п.

Когда применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь необходим прежде всего там, где необходима работа электродвигателя в режиме отличном от прямого включения в сеть или есть требования к плавному пуску и останову. В этом случае, частотный преобразователь поможет сэкономить электроэнергию, увеличить ресурс механизмов, получить новое качество работы электропривода. Иногда, частотный преобразователь может окупиться за несколько месяцев или даже недель.

Вместе с преимуществами, перечисленными выше, частотные преобразователи для электродвигателей имеют свои недостатки, которые могут даже перевесить все преимущества, но это тема отдельной статьи.