Принцип роботи частотного перетворювача і критерії його вибору для споживача

Короткий опис призначення, механізму роботи та критеріїв вибору частотного перетворювача, як пристрої керування асинхронним електродвигуном.

Асинхронний двигун з короткозамкненим ротором є зараз найбільш масовим і надійним пристроєм для приводу різних машин і пристроїв. Але у кожної медалі є й зворотний бік.

Два головних недоліку асинхронного мотора - це неможливість звичайний регулювання швидкості обертання ротора, дуже великий пусковий струм - в 5, сім разів перевершує номінальний. Якщо використовувати тільки механічні пристрої регулювання, то зазначені недоліки призводять до величезних енергетичних втрат і до ударних механічних навантажень. Це дуже негативно позначається на терміні служби устаткування.

Частотний перетворювач

В результаті досліджень в цьому напрямку народився новий клас пристроїв, що дозволив вирішити ці труднощі не механічним, а електричним методом.

Частотний перетворювач з широтно-імпульсним управлінням (ПП з ШІМ) знижує пускові струми в 4-5 разів. Він забезпечує плавний запуск асинхронного мотора і проводить управління приводом по даній формулі співвідношення напруга / частота.

Частотний перетворювач дає економію по споживанню енергії до 50%. Виникає можливість включення зворотних зв`язків між суміжними приводами, тобто самонастроювання обладнання під поставлену ціль і зміну умов роботи всієї системи.

Механізм роботи частотного перетворювача

Частотний перетворювач з ШІМ являє собою інвертор з подвійним перетворенням напруги. Спочатку мережеве напруга 220 або 380 В випрямляється вхідним доданими мостом, потім згладжується і фільтрується за допомогою конденсаторів.

Це 1-ий крок перетворення. На другому кроці з постійної напруги, за допомогою мікросхем управління і вихідних мостових IGBT ключів, формується ШІМ послідовність певної частоти і шпаруватості. На виході частотного перетворювача видаються пачки прямокутних імпульсів, але за рахунок індуктивності обмоток статора асинхронного мотора, вони інтегруються і перетворюються в кінці кінців в напругу близьке до синусоїді.

Аспекти вибору частотних перетворювачів

Вибір за функціями Кожен виробник намагається забезпечити для себе конкурентне перевага на ринку. 1-е правило для забезпечення максимуму продажів - це низька ціна. Тому виробник прагнути включити в свій виріб тільки необхідні функції. А інші пропонує в якості опції. До того як придбати частотний перетворювач, визначитеся, які функції вам необхідні. Варто вибирати той прилад, який має більшість потрібних функцій в базисному варіанті.

За методом управління

Відразу відкидайте ті перетворювачі, які не підходять по потужності, типу виконання, перевантажувальної можливості і т.д. За типом управління, потрібно визначитися, що обрати, скалярний або векторне управління.

Велика частина сучасних частотних перетворювачів реалізують векторне управління, але такі частотні перетворювачі дорожче, ніж частотні перетворювачі зі скалярним керуванням.

Векторне управління дає можливість більш чіткого управління, знижуючи статичну помилку. Скалярний режим тільки підтримує незмінне співвідношення між вихідним напруга і вихідний частотою, але наприклад, для вентиляторів це цілком достатньо.

за потужністю

Якщо потужності обладнання приблизно однакові, то вибирайте перетворювачі однієї компанії з потужністю по потужності найбільшого навантаження. Так ви забезпечите взаємозамінність і спростите сервіс обладнання. Краще, щоб сервіс центр обраного частотного перетворювача був у вашому місті.

За мережевої напруги

Завжди вибирайте перетворювач з дуже широким спектром напружень як вниз, так і вгору. Справа в тому, що для російських мереж саме слово еталон може викликати тільки сміх крізь сльози. Якщо знижена напруга призведе, найімовірніше, до відключення частотного перетворювача, то завищене може викликати вибух мережевих електролітичних конденсаторів і входу приладу з ладу.

За спектром регулювання частоти

Верхньої межа регулювання частоти важливий при використанні двигунів з високими номінальними робочими частотами, наприклад для шліфувальних машин (1000 Гц і більше). Переконайтеся, що спектр частот відповідає вашим потребам. Нижня межа визначає спектр регулювання швидкості приводу. Еталон - це 1:10. Якщо вам потрібен більш широкий спектр, то вибирайте тільки векторне управління, запросите характеристики приводу у виробника. Навіть заявлений межа від 0 Гц, не гарантує стійку роботу приводу.

За кількістю входів управління

Дискретні входи необхідні для введення команд управління (запуск, стоп, реверс, гальмування і т.д.). Аналогові входи потрібні для введення сигналів зворотного зв`язку (регулювання і опції приводу в процесі роботи). Цифрові входи необхідні для введення високочастотних сигналів від цифрових датчиків швидкості і положення (енкодерів). Кількість входів багато не буває, але чим більше входів, тим важче систему можна вибудувати, і тим вона дорожча.

За кількістю вихідних сигналів

Дискретні виходи вживаються для виходу сигналів про різні події (катастрофа, перегрів, вхідна напруга вище або нижче рівня, сигнал помилки і т.д.). Аналогові виходи вживаються для побудови складних систем з оборотними зв`язками. Поради щодо вибору подібні попередньому пунктів.

По шині управління

Устаткування, за допомогою якого ви будете керувати частотним перетворювачем повинно мати ту ж шину і кількість входів виходів що і обраний вами частотний перетворювач. Передбачте якийсь запас по входах і виходах для майбутньої модернізації.

За тривалістю гарантії

Термін гарантії побічно дозволяє оцінити надійність частотного перетворювача. Природно, необхідно вибирати частотний перетворювач з великим терміном. Деякі виробники обумовлюють особливо випадки поломок, які не є гарантійними. Завжди ретельно читайте документацію і подивіться в інтернеті відгуки про моделі і виробників устаткування. Це допоможе правильному вибору. Не шкодуйте коштів на високоякісний сервіс і навчання персоналу.

За перевантажним можливостям

У першому наближенні, потужність частотного перетворювача необхідно вибирати на 10-15% більше потужності мотора. Струм перетворювача повинен бути більше номінального струму двигуна і трохи більше струму ймовірних перевантажень.

В описі на певний механізм зазвичай вказують струми перевантажень і тривалість їх протікання. Читайте документацію! Це вас розважить, і може бути, убезпечить від поломок обладнання в подальшому. Якщо для приводу властиві ще й ударні (пікові) навантаження (навантаження на протязі 2-3 сек), то потрібно вибрати перетворювач по піковому струму. Знову візьміть запас 10%.

Школа для електрика