Частотний перетворювач для електродвигуна

 Технічні нюанси впровадження частотних перетворювачів

В даний час, асинхронний електродвигун став головним пристроєм в більшості електроприводів. Все частіше для управління ним вживається
частотний перетворювач - інвертор з ШІМ регулюванням. Таке управління дає масу переваг, та й робить певні проблеми були вибору тих чи інших технічних рішень. Спробуємо розібратися в їх більш ретельно.

Вибір потужності частотного перетворювача

При виборі потужності частотного перетворювача потрібно ґрунтуватися не тільки на потужності електродвигуна, та й на номінальних токах і напружених перетворювача і двигуна. Справа в тому, що позначена потужність
частотного перетворювача відноситься тільки до експлуатації його зі стандартним 4-х полюсним асинхронним електродвигуном в стандартному застосуванні.

Реальні приводи мають багато якостей, які можуть привести до зростання струмового навантаження приводу, наприклад, під час пуску. У загальному випадку, застосування частотного приводу дозволяє знизити струмові і механічні навантаження за рахунок плавного запуску. Наприклад, пусковий струм знижується з 600% до 100-150% від номінального.

Робота приводу на зниженій швидкості

Потрібно тримати в голові, що хоча частотний перетворювач просто забезпечує регулювання по швидкості 10: 1, але при роботі мотора на низьких оборотах потужності власного вентилятора може не вистачати. Необхідно стежити за температурою мотора і забезпечити примусову вентиляцію.

електрична сумісність

Так як частотний перетворювач потужне джерело високочастотних гармонік, то для підключення двигунів необхідно використовувати екранований кабель малої довжини. Прокладку такого кабелю потрібно вести на відстані більше 100 мм від інших кабелів. Це мінімізує наводки. Якщо необхідно перетнути кабелі, то схрещення робиться під кутом 90 градусів.

Харчування від аварійного генератора

Плавний запуск, який забезпечує частотний перетворювач дозволяє знизити потрібну потужність генератора. Тому що при такому пуску струм знижується в 4-6 разів, то в аналогічне число раз можна знизити потужність генератора. Але все одно, між генератором і приводом повинен бути встановлений контактор, керований від релейного виходу частотного приводу. Це захищає частотний перетворювач від небезпечних перенапруг.

Харчування трифазного перетворювача від однофазних мережі

Трифазні частотні перетворювачі можуть бути запитані від однофазних мережі, але при цьому їх вихідний струм не повинен перевищувати 50% від номінального.

Економія електроенергії і коштів

Економія відбувається з кількох причин. По-1-х, за рахунок зростання косинуса фі до значень 0.98, тобто максимум потужності вживається для здійснення корисної роботи, мінімум йде в втрати. По-2-х, близький до цього коефіцієнт виходить на всіх режимах роботи мотора.

Без частотного перетворювача, асинхронні двигуни на малих навантаженнях мають косинус фі 0.3-0.4. В-3-х, немає необхідності в додаткових механічних регулювань (заслінках, дроселях, вентилях, гальмах і т.д.), все робиться електричним чином. При такому влаштуванні регулювання, економія може досягати 50%.

Синхронізація декількох пристроїв

За рахунок додаткових входів управління частотного приводу можна синхронізувати процеси на конвеєрі або задавати співвідношення конфігурації одних величин, залежно від інших. Наприклад, поставити в залежність швидкість обертання шпинделя верстата від швидкості подачі різця. Процес буде оптимізований, тому що при збільшенні навантаження на різець, подача буде зменшена і навпаки.

Захист мережі від вищих гармонік

Для додаткового захисту, беручи до уваги маленьких екранованих кабелів, вживаються мережеві дроселі і шунтуючі конденсатори. Дросель, не рахуючи того, обмежує кидок струму при включенні.

Вірний вибір класу захисту

Для безвідмовної роботи частотного приводу потрібен надійний тепловідвід. Якщо використовувати високі класи захисту, наприклад IP 54 і вище, то важко або дорого досягти такого тепла. Тому, можна використовувати окремий шафа з найвищим класом захисту, куди ставити модулі з найменшим класом і виробляти загальну вентиляцію і охолодження.

Паралельне підключення електродвигунів до одного частотного перетворювача

З метою зниження витрат, можна використовувати один частотний перетворювач для управління декількома
електродвигунами. Його потужність необхідно вибирати із запасом 10-15% від сумарної потужності всіх електродвигунів. При цьому необхідно мінімізувати довжини моторних кабелів і дуже краще ставити моторний дросель.

Велика частина частотних перетворювачів не допускають відключення або підключення двигунів за допомогою контакторів під час роботи частотного приводу. Це робиться тільки через команду стоп приводу.

Завдання функції регулювання

Для отримання найбільших характеристик роботи електроприводу, таких як: коефіцієнт потужності, коефіцієнт корисної дії, перевантажувальна здатність, плавність регулювання, довговічність, необхідно правильно вибирати співвідношення між зміною робочої частоти і напруги на виході частотного перетворювача.

Функція конфігурації напруги залежить від характеру моменту навантаження. При незмінному моменті, напруга на статорі електродвигуна має регулюватися пропорційно частоті (скалярний регулювання U / F = const). Для вентилятора, наприклад, інше співвідношення - U / F * F = const. Якщо збільшуємо частоту в 2 рази, то напруга необхідно збільшити в 4 (векторне регулювання). Є приводи і з більш складними функціями регулювання.

Переваги використання регульованого електроприводу з частотним перетворювачем

Крім збільшення ККД і заощадження енергії такої електропривод дозволяє отримати нові властивості управління. Це виражається у відмові від додаткових механічних пристроїв, що створюють втрати і знижують надійність систем: гальм, заслінок, дроселів, засувок, регулюючих клапанів і т.д. Гальмування, наприклад, може бути здійснено за рахунок оборотного обертання електричного поля в статорі електродвигуна. Змінюючи тільки багатофункціональну залежність між частотою і напругою, ми отримуємо інший привід, не змінюючи нічого в механіці.

читання документації

Слід зауважити, що хоча частотні перетворювачі схожі один на одного і освоївши один, просто розібратися з іншим, все ж, потрібно ретельно читати документацію.
Деякі виробники накладають обмеження на впровадження власної продукції, а при їх порушенні знімають вироби з гарантії.

Андрій повну, https://electricalschool.info/