Частотник что это такое: ≫ Что такое частотник и зачем он нужен

≫ Что такое частотник и зачем он нужен

Частотный преобразователь – это специализированное электротехническое оборудование, которое предназначено для регуляции частоты переменной разницы потенциалов электрического тока. Принцип работы оборудования этого типа основан на изменении скорости движения магнитного поля относительно частоты питающего напряжения.

Электродвигатели асинхронного типа эксплуатируются почти во всех сферах деятельности человека: в промышленной аппаратуре, насосах, металло- и деревообрабатывающих установках, вентиляторах и т.д., и отличаются несколькими существенными недостатками – перманентной скоростью вращения и большими пусковыми токами. Преобразователь напряжения – это оборудование, которое способно устранить минусы асинхронных электродвигателей и расширить их область применения.

Что такое частотный преобразователь?

Преобразователь частоты – это аппаратура, позволяющая изменять исходную частоту в достаточно широком диапазоне. Электрическая схема оборудования включает в себя два основных структурных элемента:

• силовой – функционирует благодаря тиристорам или транзисторам, работающим в режиме электроключей;
• управляющий – работает за счет цифровых микропроцессоров.

Основная задача управляющего элемента заключается в регуляции деятельности силовой части и выполнении дополнительных функций: контроля, защиты и диагностики.

Виды преобразователей напряжения

В зависимости от конструктивных особенностей, принципа действия и типа управления выделяют несколько вариантов частотников. По конструкции частотные преобразователи могут быть:

• Индукционными. Устройства представляют собой двигатели переменного тока в режиме генератора. Эксплуатируют установки довольно редко в случаях, когда нет возможности использовать электронные приборы.
• Электронными. Аппаратура состоит из силовой и управляющей частей, и эксплуатируется в одно- и трехфазных приводах. Электронные преобразователи в зависимости от принципа действия могут быть непосредственно связаны с сетью питания и иметь в конструкции промежуточное звено постоянного тока.

Непосредственный электронный частотник – это приспособление, которое подключается к питающей сети. В конструкции оборудования предусмотрено наличие быстродействующих тиристоров – преобразователи включаются по одной из следующих схем: мостовая, нулевая или встречно-параллельная. К преимуществам непосредственных преобразователей частоты относятся возможность увеличения мощности при подключении нескольких приборов этого типа и обеспечение стабильной работы оборудования даже на низких скоростях.

Частотные преобразователи с промежуточным элементом неизменного электрического тока предполагают двойное преобразование разницы потенциалов: из сетевого напряжения — в постоянное, из постоянного – в переменное с заданной частотой. Среди достоинств оборудования: возможность эксплуатации в электроприводах любого типа и разные схемы регуляции.

Для чего нужен частотный преобразователь?

Использование частотных преобразователей дает возможность существенно снизить расходы благодаря уменьшению потребления электроэнергии, затрат на ремонтные работы и техническое обслуживание аппаратуры, возможности эксплуатации более бюджетных вариантов асинхронных двигателей. Приобретение частотника – это выгодное решение, так как оборудование окупается в среднем за три года. Преобразователи частоты используются в следующих сферах:

• Краны и грузоподъемная аппаратура. Работа оборудования этого типа сопровождается постоянным изменением нагрузки, частыми запусками и остановками. Преобразователи частоты предотвращают рывки при запуске установок, уменьшают уровень нагревания электродвигателя и обеспечивают остановку кранов в конкретном месте.
• Нагнетательные вентиляторы. Регуляция функционирования оборудования дает возможность провести автоматизацию процесса горения с обеспечением максимальной эффективности работы агрегатов котельной.
• Транспортерная и конвейерная техника. Регулятор частоты увеличивает срок эксплуатации механических узлов благодаря регуляции скорости перемещения оборудования без сильных рывков и ударов.
• Насосные установки. Повышение эффективности работы системы водоподачи при внедрении частотного преобразователя заключается в отсутствии необходимости использования задвижек и вентилей для регуляции давления.
• Оборудование с электродвигателями. Частотник может заменить коробку передач, обеспечивая плавное изменение частоты вращения рабочей детали установок. Чаще всего частотные преобразователи применяются для регуляции работы высокоточных промышленных станков.

Основным назначением частотного преобразователя считается оптимизация производства и увеличение срока эксплуатации подключенного к нему оборудования. Также снижается вероятность аварий и аномальной работы электродвигателей.

Что нужно знать для правильного выбора преобразователя частоты?

Назначение частотных преобразователей

Преобразователи частоты (или частотники) – электронное устройство для регулирования частоты переменного напряжения. Основная задача ПЧ  – изменение частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа. Принцип действия управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя

Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, насосных агрегатов, регулирующей арматуры и других устройств. Основным недостатком этих электрических машин являются постоянная скорость вращения, большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей возможно устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока.

Сам принцип частотного регулирования асинхронного двигателя был изложен еще в 30 годах. Но из-за сложности технической реализации, и существующей на тот момент слабой материальной базы в области силовых ключей отлаживался на более поздний период. И вот с бурным развитием IGBT силовых транзисторов и тиристоров разработчик смогли вернуться к теме частотного регулирования.

В зависимости от типа используемого двигателя и характеристик силовой сети, преобразователи частоты могут быть рассчитаны на однофазное или трехфазное питание. Однофазный режим соответствует номинальному напряжению сети — 220 В, а трехфазный — 380 В.

 

Принцип работы преобразователей частоты

Общий принцип работы всех частотных преобразователей, вне зависимости от их модификаций, сводится к следующему:

• выпрямление питающего тока (через диодную группу)
• построение сигнала требуемой частоты (через группу транзисторов при поддержке микроконтроллера)
• фильтр характеристик при преобразовании сигнала
• окончательное формирование выходного сигнала нужных параметров (через использование индуктивности)

Различные модели  позволяют реализовать следующие типы подключений:

• однофазный вход – однофазный выход
• однофазный вход – трёхфазный выход
• трёхфазный вход – трёхфазный выход

Особенности работы преобразователя частоты 220в

Использование частотника 220 B оправдано при использовании однофазной (бытовой) силовой сети. При этом есть возможность получить на выходе сигнал, позволяющий управлять трёхфазным асинхронным двигателем.

Для оптимизации работы такого типа устройств двигатель подключается по схеме «треугольник». Это позволит избежать значительной потери мощности в работе системы.

Преобразователи частоты 220В, предназначенные для однофазных электродвигателей, легко и просто внедряются в уже существующие установки. Частотники выступают в роли промежуточного элемента между электродвигателем и питающей сетью. После правильного подключения «фазы» и «ноля», остаётся лишь настроить рабочие параметры, оптимизирующие работу привода.

Особенности работы преобразователя частоты 380в

Важной особенностью трёхфазного инвертора считается не только классическое подключение напрямую от РЩ трёхфазной питающей сети, но и способность частотника такого типа работать от одной фазы. При этом выходной сигнал будет представлять собой каждую из трёх фаз по 220 B, a не 380 В. Подключение в этом случае происходит следующим образом: электродвигатели, запроектированные на напряжение 380 В/220 B, расключаются «треугольником», a электродвигатели, работающие от сети 127 В/220 B – «звездой».

Для получения значения выходного напряжения равного 380В, при подключении трёхфазного частотника к однофазной сети, необходимо применение однофазного трансформатора 220/380В. Всемирно известные бренды электротехнической продукции, производят специализированные преобразователи частоты, со встроенным повышающим трансформатором. На выходе такого агрегата из однофазной сети 220В, выдаётся трёхфазное напряжение 380В.

 

Преимущества использования преобразователя частоты

Преобразователи частоты являются популярными устройствами преобразования энергии, используемыми в различных отраслях, включая авиацию, судоходство, а также в отраслях, где необходимо соединить частоты 50, 60 или 400 Гц. Они представляют собой эффективный способ преобразования тока одной частоты в ток другой, и этот процесс дает множество различных преимуществ.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о различных долгосрочных преимуществах использования преобразователя частоты.

Повышение эффективности

Преобразователи частоты позволяют вам запускать двигатель или насос на наиболее эффективной скорости, а также позволяют подобрать двигатель в соответствии с требуемой мощностью. В свою очередь, это предотвратит перегрузку двигателя, что в долгосрочной перспективе может повысить общую эффективность и снизить затраты на эксплуатацию насоса или двигателя.

Снижение затрат на техническое обслуживание и увеличение срока службы машин

За счет более низкой и более эффективной скорости преобразователи частоты помогают машинам работать намного лучше в течение длительного времени, что может снизить потребность в техническом обслуживании и связанные с ним расходы. Это не означает, что надлежащее техническое обслуживание не имеет значения — вы можете просто обнаружить, что оно вам нужно меньше.

Этот эффективный способ работы насосов и двигателей поможет машинам работать значительно дольше, чем без преобразователя частоты. Эффективные скорости оказывают гораздо меньше нагрузки на машину, которая со временем прослужит намного дольше и уменьшит количество ремонтов или замен, которые вы выполняете в долгосрочной перспективе.

Улучшение процессов

Многие предприятия считают, что использование преобразователей частоты помогает улучшить процессы, позволяя контролировать скорость машины. Процессы имеют решающее значение для успешной работы бизнеса или отрасли, поэтому возможность улучшить собственные процессы — одно из самых больших долгосрочных преимуществ, которых можно достичь с помощью преобразователей частоты.

Преобразователи частоты намного дешевле, чем когда-то.

Многие до сих пор считают, что использование преобразователя частоты требует огромных инвестиций, но стоимость этих инструментов за последние годы значительно снизилась. Благодаря более низким ценам и более эффективным процессам требуется небольшая инвестиция, чтобы пожинать плоды в долгосрочной перспективе.

Преобразователи частоты теперь намного дешевле, чем регуляторы расхода и другие обычные пускатели, и вы скоро окупите свои деньги за счет экономии энергии, которую они обеспечивают.

Использование иностранного оборудования

Зарубежные насосы или двигатели могут использовать другую частоту, поэтому, установив преобразователь частоты, вы значительно снизите вероятность возникновения проблем и сохраните свое новое оборудование в рабочем состоянии как можно дольше. Это означает, что срок службы вашего оборудования, предназначенного для зарубежных перевозок, будет увеличен, а это означает большую отдачу от ваших первоначальных инвестиций.

Прежде чем выбрать, в какой преобразователь инвестировать, всегда стоит изучить и изучить различные характеристики. Сделав эту инвестицию в свой бизнес или отрасль, вы вскоре начнете видеть меньшие затраты и более долговечное оборудование, всего пара долгосрочные преимущества, которые могут обеспечить преобразователи частоты.

Преобразователи частоты

Преобразователь частоты 60 Гц в 50 Гц

Для некоторых применений требуются определенные герцы и вольты, вы можете купить преобразователь частоты в гогерцах как для однофазной, так и для трехфазной сети по разумной цене, затем вы можете преобразовать герц из 40 Гц в 499,9 Гц, вольт от 0-300В однофазного и 0-520В трехфазного, например:
Преобразование однофазного

110В 60Гц в 220В 50Гц;
от 230 В 50 Гц до 110 В 60 Гц;
от 120 В 60 Гц до 240 В 50 Гц;
. .. …
Преобразование трехфазного
от 480 В 60 Гц до 400 В 50 Гц;
от 380 В 50 Гц до 460 В 60 Гц;
… …
И Герц, и Вольт регулируются раздельно с лучшей выходной чистой синусоидой.

Однофазный преобразователь в трехфазный

Однофазный преобразователь в трехфазный представляет собой трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, соединенный звездой. Он преобразует однофазное напряжение 380 В 50 Гц (на входе UV) в трехфазное напряжение 380 В (UVW) с небольшим дисбалансом (5%) напряжения. Он широко используется на железных дорогах в электровозах 25 кВ 50 Гц для привода трехфазной нагрузки двигателя мощностью 150 кВА вспомогательных приводов, таких как компрессоры, воздуходувки, насосы……… более десятка.

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

Поиск и устранение неисправностей преобразователя частоты

Преобразователи частоты могут быть мощными инструментами для поддержания процессов за счет использования диагностики для решения проблем с производительностью преобразователя частоты и устранения неполадок, связанных с процессами. 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 коммунальной службой; или изменения окружающих условий эксплуатации не сразу бросаются в глаза, но могут стать основной причиной отказа преобразователя частоты.

Оцените согласованность и состояние процесса при попытке определить причину сбоя.

Преобразователь частоты лучше регулирующих клапанов в регуляторах расхода

Я слышал об использовании преобразователя частоты с моим насосом и двигателем установка для лучшего управления потоком вместо регулирующих клапанов. Стоит ли оно того? Нужна ли мне еще какая-то мера контроля потока, кроме запорного клапана? Я думаю, что управление преобразователем частоты может обеспечить более высокую эффективность, но снижение точности управления, времени отклика и эффективности отключения.

Решение преобразователя частоты ничем не отличается от управления скорость паровой турбины для регулирования потока от компрессора. Это становится все более распространенным с развитием электроники и с повышенная доступность преобразователей частоты и двигателей для этого услуга.

Определение типоразмера преобразователя частоты

Преобразователи частоты становятся почти стандартной частью комплектов оборудования для водных видов спорта. Большинство преобразователей частоты довольно просты в установке и эксплуатации, однако они довольно сложны в отношении их сложных аппаратных и программных реализаций. Функциональность и работу преобразователя частоты можно значительно улучшить, поняв базовую теорию преобразователя частоты, терминологию и варианты интерфейса.

Расчет энергоэффективности преобразователя частоты

Первоочередной и непосредственно осязаемой целью экономии энергии с помощью преобразователя частоты являются старые механические системы, обычно использующие центробежные насосы и вентиляторы, которые изменяют расход 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.

Безопасность преобразователя частоты: контакторы на входе и выходе

Установка контактора на выходе преобразователя частоты обеспечит немедленное снятие напряжения с двигателя, что вам и нужно.

С другой стороны, некоторые инверторы легко повредить, включив их выход, и возможно, что двигатель может быть повторно подключен к выходу инвертора, который работал на частоте выше нуля, что также может привести к повреждению инвертора. (Эффективно прямой (немягкий) или полный пуск на выходе преобразователя частоты)

Конструкция преобразователя частоты

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

Основы теории преобразователя частоты

Использование преобразователя частоты в конкретном приложении не является чем-то загадочным, 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 увеличивается линейно с увеличением числа оборотов в минуту.

Влияние кабеля преобразователя частоты на срок службы двигателя

Отраженные волны, вызванные несоответствием импеданса кабеля и двигателя, преобладают во всех приложениях с преобразователями частоты. Масштабы проблемы зависят от длины кабеля, времени нарастания несущей волны ШИМ (широтно-импульсной модуляции), напряжения преобразователя частоты и величины разности импедансов между двигателем и кабелем.

Преобразователь частоты: эффективный способ энергосбережения

Среди наиболее успешных стратегий управления потреблением электроэнергии и минимизации затрат на коммунальные услуги, которыми располагают менеджеры, является использование преобразователей частоты. Включение преобразователей частоты в такие устройства, как вентиляторы, насосы и градирни, может снизить потребление энергии до 50 процентов при частичных нагрузках за счет согласования скорости двигателя с изменяющейся нагрузкой и системными требованиями.

Преимущества преобразователя частоты в вашем приложении

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

Как выбрать преобразователь частоты?

Эти рекомендации устраняют путаницу, связанную с согласованием преобразователей частоты (преобразователей частоты) и двигателей с вентиляторами и насосами, которые обычно используются в коммерческих зданиях. Хотя мотивация повышения энергоэффективности может быть финансовой (снижение затрат на энергию) или этической (снижение выбросов парниковых газов, связанных с производством электроэнергии), считается само собой разумеющимся, что преобразователи частоты являются простым способом повышения энергоэффективности в двигателе. И с этими благородными намерениями инженер укажет своему клиенту преобразователь частоты. Часто это не конец истории для инженера.

Преобразователь частоты в нефтяной промышленности

В данной заявке описывается энергосберегающая реконструкция вентилятора внутреннего и наружного диаметра котла 4# в китайской нефтяной компании, а также описываются цель, схема, реализация и принцип реконструкции. Анализируется эффект реконструкции, особенно экономический эффект, иллюстрируется смысл реконструкции. Регулировка переменной частоты является эффективным способом управления энергосбережением.

Минимальная рабочая частота инвертора

Инверторы некоторых производителей могут обеспечивать 100% крутящий момент при нулевой скорости без энкодера. Для работы с нулевой скоростью и полным крутящим моментом (часто называемые двигателями с диапазоном скоростей 1000:1) может быть обеспечен правильно рассчитанный и сконструированный двигатель. Это очень типичное требование к двигателю для намотки и перемотки бумаги, а также намотчиков и разматывателей стали.

Преобразователь частоты на насосах для энергосбережения

При установке преобразователя частоты он может уменьшить скорость насоса с N1 до N2 при неизменной кривой сопротивления сети трубопроводов (1), поэтому рабочее пересечение A переходит в C. При на этот раз потребляемая мощность оси может быть представлена ​​площадью h4COQ2. По сравнению с инвертором h2BOQ2 легко заметить, что инвертор обладает значительной энергосберегающей способностью.

Преобразователь частоты в шнековых экструдерах

Преобразователь частоты серии Gozuk EDS1000 может полностью удовлетворить потребности экструдеров, легко достичь цели управления, в то же время имеет функцию «нулевого сервопривода», которая может обеспечить высокий крутящий момент машины при работе на частоте 0 Гц. Автоматическая функция энергосбережения снижает выходной ток при изменении крутящего момента. Эта функция может не только экономить энергию, но и гарантировать техническую надежность и устойчивость системы, что стало первым выбором для экструдера.

Преобразователь частоты в токарном станке с ЧПУ

Преобразователь частоты Gozuk EDS2000 обладает такими преимуществами, как высокий крутящий момент, высокая точность скорости и полная функциональность. Он может автоматически тестировать динамические рабочие параметры и соответствующим образом корректировать их, чтобы гарантировать, что двигатель работает в наилучшем состоянии. Следовательно, инвертор Gozuk может заменить сервосистему переменного тока благодаря высокому соотношению производительности и цены. Он широко используется в токарных станках с ЧПУ.

Преобразователь частоты для воздушного компрессора

Использование преобразователя частоты Gozuk с усовершенствованным векторным управлением может обеспечить 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 позволяют удовлетворить различные потребности во многих областях.

Преимущество инвертора в машине для литья под давлением

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 выходного гидравлического масла не может быть изменен. Пластмассовая машина, которая работает на низкой скорости, избыточная жидкость возвращается через перепускные клапаны в систему подачи жидкости, и энергия тратится впустую. Преобразователь частоты может регулировать скорость двигателя в соответствии с функцией системы управления и может изменять поток. выход гидравлического масла из лопастного насоса в зависимости от скорости работы пластиковой машины, а также уменьшить потери энергии гидравлического масла от перепускного клапана до подачи масла, чтобы сэкономить больше энергии. В зависимости от продуктов впрыска можно сэкономить 20～70% энергии.

Как преобразователь частоты экономит энергию?

1. Какой технологический расход и давление требуется для двигателей переменного тока
2. Существующая методология управления, такая как регулирующий клапан в насосах, демпфер или направляющий аппарат для вентиляторов и воздуходувок и т. д., а также положение клапана или демпферов
3. Если у вас есть данные о технологическом потоке и давлении, а также данные о конструкции насоса или вентилятора, вы можете рассчитать экономию энергии, используя закон подобия
. 4. Цикл загрузки и разгрузки для компрессора. Если время разгрузки больше для применения с компрессором, вы получите лучшее энергосбережение
5. Используя закон подобия, можно рассчитать энергосбережение с учетом потерь преобразователя частоты. При этом вы можете рассчитать окупаемость инверторов.
Существуют различные способы использования частотного преобразователя или устройства плавного пуска для уменьшения счета за электроэнергию. Тщательно анализирует возможности вашего завода.

Режим управления преобразователем частоты

Обычно преобразователь частоты имеет следующие режимы управления: векторное управление без обратной связи, управление V/F, управление крутящим моментом без обратной связи, векторное управление с обратной связью, управление частотой скольжения.
Инвертор с векторным управлением без обратной связи
Применяется к высокопроизводительным приложениям общего назначения без энкодера PG, один преобразователь частоты управляет только электродвигателем. Например, станки, центрифуги, машины для волочения проволоки, машины для литья под давлением и т. д.

Преобразователь частоты в подъемниках и кранах

Преобразователь частоты , разработанный для применения в подъемной промышленности, имеет хорошие характеристики управления крутящим моментом с передовыми технологиями управления. Его надежное управление торможением, быстрая остановка, управление возбуждением постоянным током, технология управления ведущий-ведомый обеспечивают безопасность, надежность и высокую эффективность в подъемной отрасли.