ЧАСТОТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Самыми распространенными электрическими двигателями для различных устройств в настоящее время являются трехфазные асинхронные двигатели переменного тока.

Большое распространение такие приводы получили благодаря своим хорошим эксплуатационным характеристикам.

Но есть у них несколько серьезных недостатков:

• невозможность регулировки числа оборотов;
• большие пусковые токи.

Регулировка оборотов невозможна из-за принципа работы асинхронного двигателя, поскольку число оборотов жестко привязано к частоте питающей сети и конфигурации обмоток.

Частота сети - величина постоянная, а переключением обмоток можно получить только несколько значений оборотов. Асинхронные двигатели могут снижать свои обороты при увеличении нагрузки, но это уже нежелательное явление, с которым необходимо бороться.

Существует несколько разновидностей частотных преобразователей, но в настоящее время подавляющее большинство выполнено по схеме ШИМ контроллера.

Различие только в тонкостях регулирования, которое может осуществляться по скалярному методу – упрощенный вариант или по векторному методу. Векторный метод управления наиболее полный и позволяет осуществить все возможные алгоритмы работы.

Частотные преобразователи применяются в оборудовании, где важны такие параметры:

• стабильность оборотов при изменении нагрузки в широком диапазоне;
• изменение количества оборотов;
• обеспечение плавного пуска;
• снижение нагрузок на электрическую сеть во время пуска;
• возможность торможения.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Большое распространение частотные преобразователи получили в станочном оборудовании в машиностроении и иных областях обработки материалов, в том числе в качестве приводов прокатных станов.

Применение преобразователей для регулировки и поддержания заданных оборотов значительно упрощает кинематические схемы станков, тем самым повышая удобство работы и надежность.

Регулировка частоты вращения давно применяется в электротранспорте. Вместе с функцией электрического торможения и рекуперацией (возвратом электроэнергии в питающую сеть при торможении) применение частотных преобразователей выгодно еще значительным сокращением потребления энергии.

Частотные преобразователи с возможностью электрического торможения находят широкое применение в лифтовом хозяйстве.

Перспективно и быстро развивается применение регулируемых асинхронных двигателей в качестве приводов насосов. Возможность плавной регулировки оборотов в широком диапазоне позволяет избавиться от громоздкой и ненадежной запорной и регулирующей арматуры в насосных перекачивающих станциях и котельных.

Таким образом снижаются гидравлические потери при перекачке жидкости и резко падает расход электроэнергии. Дополнительным плюсом в частотном регулировании является возможность увеличения производительности насосов во время пиковой нагрузки.

Если рассматривать бытовые устройства, то чаще всего двигатели с частотным управлением встречаются в автоматических стиральных машинах.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Важнейшей характеристикой любого преобразователя является количество фаз и величина напряжения.

Подавляющее большинство частотных преобразователей рассчитаны на подключение в трехфазную сеть 220/380 В и позволяют получить на выходе те же три фазы, но с возможностью регулировки частоты и напряжения.

На втором месте по распространенности находятся устройства для подключения в однофазную сеть 220 В с преобразованием в три фазы 380 В. Такие устройства находят применение в быту для подключения промышленных трехфазных двигателей в однофазную бытовую сеть.

Таким образом, перечень основных параметров выглядит следующим образом:

• количество фаз;
• величина напряжения;
• мощность нагрузки;
• диапазон регулировки частоты;
• пределы изменения выходного напряжения.

Из дополнительных опций, которые присутствуют в хороших моделях устройств следует отметить возможность параллельной работы нескольких преобразователей, подключение нескольких двигателей, обратная связь для точной регулировки оборотов согласно заданной функции, наличие функции торможения и рекуперации.

Для осуществления перечисленных функций устройства снабжены несколькими аналоговыми и цифровыми выходами. Некоторые модели имеют стандартный интерфейс для подключения персонального компьютера. Многие модели оборудованы входом для подключения термодатчика.

Электродвигатели в большинстве для уменьшения нагрева оборудованы собственными крыльчатками для обдува корпуса.

При работе на низких оборотах эффективность крыльчатки падает в геометрической прогрессии. Для предотвращения перегрева обмоток и используется внешний термодатчик, который прерывает подачу питания на двигатель при критическом нагреве обмоток.

Подбор необходимого преобразователя по параметрам призван сократить финансовые расходы без снижения надежности при сохранении необходимой функциональности. Известно, что чем шире функциональность и больше мощность преобразователя, тем он дороже, причем стоимость растет непропорционально мощности, а несколько быстрее.

Мощность частотника должна с некоторым запасом перекрывать пиковую мощность подключенного электродвигателя. Следует учитывать, что максимальный ток асинхронные двигатели потребляют в момент пуска и при увеличении нагрузки на ротор. В зависимости от мощности двигателя, пусковой ток может превосходить номинальный в 3-5 раз.

Диапазон изменения частоты обычно имеет стандартную величину 1:10, но можно встретить дорогие модели с расширенным диапазоном. Обычно недорогие частотники со скалярным управлением работают с меньшим диапазоном. Более прогрессивные – векторные, теоретически не имеют верхнего предела изменения частоты. Их диапазон ограничен областью применения и стоимостью.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Под программированием частотного преобразователя понимают установку режимов и алгоритмов работы в зависимости от требования. Процесс программирования всех типов устройств нереально описать в пределах одной статьи, но производители, по мере возможности упрощают этот процесс.

Основные режимы преобразователей уже внесены в память устройств и на пользователей возлагается только их коррекция и установка порядка подключения. Для изменения режима работы предусмотрены:

• мини клавиатура или набор кнопок;
• индикатор (цифровой или многострочный символьный);
• интерфейсные входы для подключения внешних устройств, компьютера или клавиатуры.

Весь процесс подробно описан в сопроводительной документации. Там же приведена и схема коммутации с сетью и регулируемым двигателем. Правильное подключение является основой для дальнейшей работы. Даже не запрограммированный частотник при строгом соблюдении правил подключения может нормально работать на режиме, который установлен по умолчанию.

Схема управления преобразователем содержит в себе ключевые исполнительные элементы, согласующие устройства, которые управляются при помощи одного или нескольких микроконтроллеров, которые представляют собой миниатюрные процессоры.

Следовательно, для того, чтобы правильно запрограммировать устройство, нужно иметь немалый опыт и некоторую подготовку, поэтому лучше поручить такую работу профессионалам, в противном случае не исключена поломка как частотного преобразователя, так и исполнительного двигателя. Нельзя также исключать возможности аварии, как результата неправильных действий.

Наиболее совершенные модели позволяют выполнять программирование при помощи компьютера непосредственно из операционной системы Windows. Для этих целей вместе с устройством поставляется специализированная программа, которую необходимо инсталлировать на компьютер.

© 2012-2024 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов