Что такое частотник. Частотный преобразователь: принцип работы, устройство и применение

Что такое частотный преобразователь. Как работает частотный преобразователь. Из каких основных компонентов состоит частотник. Для чего применяются преобразователи частоты в промышленности. Какие преимущества дает использование частотных преобразователей.

Что такое частотный преобразователь и зачем он нужен

Частотный преобразователь (ЧП) — это электронное устройство, которое позволяет изменять частоту и напряжение электрического тока, подаваемого на электродвигатель. Главное назначение частотника — регулирование скорости вращения асинхронных и синхронных электродвигателей переменного тока.

Основные функции частотного преобразователя:

• Плавное регулирование скорости вращения электродвигателя
• Плавный пуск и торможение двигателя
• Защита двигателя от перегрузок
• Экономия электроэнергии
• Точное поддержание заданных параметров

Благодаря этим возможностям частотные преобразователи широко применяются для управления электроприводами в различных отраслях промышленности и коммунального хозяйства.

Принцип работы частотного преобразователя

Принцип действия частотного преобразователя основан на изменении частоты питающего напряжения. При этом меняется скорость вращения ротора электродвигателя, которая напрямую зависит от частоты тока.

Упрощенно процесс преобразования частоты можно разделить на 3 этапа:

1. Выпрямление переменного тока в постоянный
2. Сглаживание пульсаций выпрямленного тока
3. Инвертирование постоянного тока обратно в переменный с нужной частотой

Как происходит преобразование частоты в деталях? Рассмотрим основные этапы:

1. Выпрямление переменного тока

На входе преобразователя стоит выпрямительный блок, состоящий из диодов. Он преобразует переменный ток сети (220/380В, 50Гц) в пульсирующий постоянный. Работает как однополупериодный или двухполупериодный выпрямитель.

2. Сглаживание пульсаций

Выпрямленный ток содержит пульсации. Для их сглаживания применяется фильтр из конденсаторов большой емкости. На выходе фильтра получается сглаженное постоянное напряжение.

3. Инвертирование в переменный ток

Инвертор на основе силовых транзисторов преобразует постоянный ток обратно в переменный, но уже с нужной частотой. Управляя частотой переключения транзисторов, можно получить переменный ток любой частоты от 1 до 800 Гц.

Таким образом, на выходе частотного преобразователя формируется трехфазное напряжение переменной частоты и амплитуды. Изменяя эти параметры, можно плавно регулировать скорость вращения подключенного электродвигателя.

Основные компоненты частотного преобразователя

Частотный преобразователь состоит из нескольких основных функциональных блоков:

• Выпрямитель — преобразует переменный ток в постоянный
• Звено постоянного тока — сглаживает пульсации выпрямленного тока
• Инвертор — формирует переменный ток нужной частоты
• Система управления — контролирует работу всех узлов
• Панель управления — для настройки параметров

Рассмотрим подробнее назначение каждого из этих блоков:

Выпрямитель

Выпрямитель преобразует входное переменное напряжение сети в постоянное. Обычно используется мостовая схема на диодах. В мощных преобразователях применяются тиристорные выпрямители.

Звено постоянного тока

Состоит из конденсаторов и дросселей. Сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Также выполняет функцию накопителя энергии.

Инвертор

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный заданной частоты. Состоит из силовых транзисторов IGBT, управляемых драйверами. Частота переключения транзисторов определяет выходную частоту.

Система управления

Микропроцессорный блок, который контролирует работу всех узлов преобразователя и обеспечивает необходимые алгоритмы управления. Формирует сигналы для инвертора.

Панель управления

Служит для настройки параметров преобразователя, отображения режимов работы и диагностической информации. Может быть встроенной или выносной.

Применение частотных преобразователей

Частотные преобразователи находят широкое применение в различных отраслях промышленности и коммунального хозяйства. Основные сферы использования:

• Насосное оборудование
• Вентиляционные системы
• Компрессоры
• Конвейерные линии
• Подъемно-транспортное оборудование
• Станки и обрабатывающие центры
• Экструдеры и другое оборудование для переработки пластмасс

Какие преимущества дает применение частотных преобразователей в этих областях? Рассмотрим на примерах:

Насосное оборудование

В насосных станциях частотные преобразователи позволяют:

• Плавно регулировать производительность насосов
• Поддерживать заданное давление в системе
• Экономить до 60% электроэнергии
• Продлить срок службы оборудования

Вентиляционные системы

Применение ЧП в системах вентиляции обеспечивает:

• Точное поддержание заданных параметров воздухообмена
• Снижение энергопотребления до 50%
• Уменьшение шума от вентиляторов

Конвейерные линии

На конвейерах частотные преобразователи позволяют:

• Плавно регулировать скорость движения ленты
• Осуществлять плавный пуск и останов
• Синхронизировать работу нескольких приводов

Таким образом, применение частотных преобразователей дает возможность оптимизировать технологические процессы, экономить энергоресурсы и повышать надежность оборудования.

Преимущества использования частотных преобразователей

Внедрение частотных преобразователей для управления электроприводами обеспечивает ряд существенных преимуществ:

Экономия электроэнергии

За счет оптимизации работы электродвигателей экономия может достигать 30-60%. Как достигается такая экономия? Основные факторы:

• Снижение потребляемой мощности при уменьшении скорости вращения
• Исключение непроизводительных потерь энергии
• Оптимизация режимов работы оборудования

Плавный пуск двигателя

Частотный пуск позволяет избежать пусковых токов и ударных нагрузок на механизмы. Это дает следующие преимущества:

• Снижение нагрузки на электросеть
• Уменьшение механического износа оборудования
• Продление срока службы двигателей и приводных механизмов

Точное регулирование параметров

Частотные преобразователи обеспечивают высокую точность поддержания заданных технологических параметров:

• Скорость вращения двигателя
• Момент на валу
• Положение вала (для сервоприводов)

Это позволяет оптимизировать технологические процессы и повысить качество продукции.

Расширение функциональных возможностей

Применение частотных преобразователей позволяет реализовать дополнительные возможности управления:

• Реверс двигателя
• Торможение двигателя
• Позиционирование
• Синхронизация нескольких приводов

Таким образом, внедрение частотно-регулируемого электропривода дает комплексный эффект — от экономии энергии до повышения качества технологических процессов.

Перспективы развития частотных преобразователей

Технологии частотных преобразователей постоянно совершенствуются. Основные тенденции развития:

• Повышение энергоэффективности
• Улучшение массогабаритных показателей
• Расширение функциональных возможностей
• Интеграция с системами автоматизации
• Развитие интеллектуальных алгоритмов управления

Какие инновации ожидаются в ближайшем будущем? Вот некоторые перспективные направления:

Широкое внедрение SiC и GaN транзисторов

Применение силовых транзисторов на основе карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN) позволит:

• Повысить КПД преобразователей
• Увеличить рабочие частоты
• Уменьшить габариты устройств

Развитие интеллектуальных алгоритмов управления

Внедрение алгоритмов на основе нейронных сетей и машинного обучения обеспечит:

• Адаптивную настройку параметров
• Прогнозирование неисправностей
• Оптимизацию энергопотребления

Интеграция с промышленным интернетом вещей (IIoT)

Подключение преобразователей частоты к IIoT-платформам позволит реализовать:

• Удаленный мониторинг и управление
• Предиктивное обслуживание
• Аналитику больших данных

Таким образом, частотные преобразователи будут становиться все более интеллектуальными и энергоэффективными устройствами, интегрированными в цифровые производственные системы.

Принцип работы частотника

В различных ситуациях может возникнуть необходимость преобразования частоты исходного тока в ток с напряжением регулируемой частоты. Это требуется, например, при работе асинхронных двигателей для изменения их скорости вращения. 

• Что такое частотный преобразователь
• Принцип работы частотного преобразователя
• Дополнительные функции и параметры
• Особенности эксплуатации двигателей с частотными преобразователями
• Сферы применения устройства
• Принцип работы частотника
• Применение в асинхронных двигателях
• Основные составляющие прибора
• Источники:

Что такое частотный преобразователь

Частотный преобразователь (ПЧ) – это электротехническое устройство, которое преобразовывает и плавно регулирует однофазный или трехфазный переменный ток с частотой 50 Гц в аналогичный по типу ток с частотой от 1 до 800 Гц. Такие устройства широко применяются для управления работой различных электрических машин асинхронного типа, например, для изменения частоты их вращения. Также существуют аппараты для использования в промышленных высоковольтных сетях.

Простые преобразователи регулируют частоту и напряжение в соответствии с характеристикой V/f, сложные приборы используют векторное управление. Частотный преобразователь является технически сложным устройством и состоит не только из преобразователя частоты, но и имеет защиту от перегрузок по току, от перенапряжения и короткого замыкания. Также такое оборудование может иметь дроссель для улучшения формы сигнала и фильтры для уменьшения различных электромагнитных помех. Различают электронные преобразователи, а также электромашинные устройства.

Принцип работы частотного преобразователя

Электронный преобразователь состоит из нескольких основных компонентов: выпрямителя, фильтра, микропроцессора и инвертора.

Выпрямитель имеет связку из диодов или тиристоров, которые выпрямляют исходный ток на входе в преобразователь. Диодные ПЧ характеризуются полным отсутствием пульсаций, являются недорогими, но при этом надежными приборами. Преобразователи на основе тиристоров создают возможность для протекания тока в обоих направлениях и позволяют возвращать электрическую энергию в сеть при торможении двигателя.

Фильтр используется в тиристорных устройствах для снижения или исключения пульсаций напряжения. Сглаживание производится с помощью ёмкостных или индуктивно-ёмкостных фильтров.

Микропроцессор – является управляющим и анализирующим звеном преобразователя. Он принимает и обрабатывает сигналы с датчиков, что позволяет регулировать выходной сигнал с преобразователя частоты встроенным ПИД-регулятором. Также данный компонент системы записывает и хранит данные о событиях, регистрирует и защищает аппарат от перегрузок, короткого замыкания, анализирует режим работы и отключает устройство при аварийной работе.

Инвертор напряжения и тока используется для управления электрическими машинами, то есть для плавного регулирования частоты тока. Такое устройство выдает на выходе «чистый синус», что позволяет использовать его во многих сферах промышленности.

Принцип работы электронного частотного преобразователя (инвертора) заключается в следующих этапах работы:

1. Входной синусоидальный переменный однофазный или трехфазный ток выпрямляется диодным мостом или тиристорами;
2. При помощи специальных фильтров (конденсаторов) происходит фильтрация сигнала для снижения или исключения пульсаций напряжения;
3. Напряжение преобразуется в трехфазную волну с определенными параметрами с помощью микросхемы и транзисторного моста;
4. На выходе из инвертора прямоугольные импульсы преобразовываются в синусоидальное напряжение с заданными параметрами.

//www.youtube.com/embed/OpoJVlCRpIk?feature=oembed&wmode=opaque

Дополнительные функции и параметры

• Выходная частота или диапазон ее изменения. Тут все понятно. Этим параметром описываются возможности изменения частоты на выходе.
• Пределы регулирования напряжения. Вопросов тоже не возникает.
• Тип преобразования частоты. Может быть векторным и скалярным. Скалярный используется в более простых моделях. Параметры отслеживаются по соотношению напряжения и частоты. Векторный тип преобразования частоты в ЧМ подстраивает работу так, чтобы по отношению к нагрузке, момент вращения был постоянным. Такой способ управления более сложный и надежный, используется в более дорогих моделях.
• Наличие ПИД-регулятора. Удерживает давление, температуру и скорость в заданных пределах (выставляются при помощи ручки или программируются). Для связи с другими средствами управления должен иметь сигнальные выводы (аналоговые и/или цифровые).
• Юстировка скорости. Помогает при смене или скачках питания стабилизировать работу двигателя.
• Вид торможения. Обычно рекомендуют останавливать мотор на свободном выбеге — отключить питание и ждать пока остановится. Может применяться плавное торможение — постепенное снижение напряжения. Механическое торможение — когда скорость вращения вала тормозится за счет силы трения. Быстрее всего останавливается ротор при динамическом торможении. В этом случае на одну из фаз подается постоянное напряжение. Оно взаимодействует с ротором, останавливая его за короткий промежуток времени.
• Количество выходов с различными частотами. Такой частотный преобразователь для электромотора может обслуживать сразу несколько двигателей с различной (фиксированной) скоростью вращения.

Кроме параметров и дополнительных возможностей, на работу влияет качество сборки. Естественно, лучше брать оборудование известных производителей. Хорошо себя зарекомендовали ABB, Siemens, Mitsubishi, Omron. Но их частотники дешевыми назвать нельзя. Если нужно сэкономить и внешний вид не так важен, обратите внимание на отечественных и белорусских производителей. Внешнее оформление, как водится, желает быть лучше, а характеристики и стабильность работы неплохие.

Особенности эксплуатации двигателей с частотными преобразователями

• При работе на сниженных оборотах возможен перегрев двигателя. Это происходит за счет снижения скорости естественного обдува. Особенно заметен перегрев на скоростях, близких к номинальным. Для снижения температуры в таком случае желательно использовать дополнительный обдув.
• При работе стандартного электромотора (на 50 Гц) на повышенных скоростях вращения, стоит учитывать состояние подшипников. Из-за возникающей более сильной вибрации они быстрее выходят из строя. Для нивелирования этого явления можно использовать виброгасящие подкладки. Кроме того, частоту надо выбирать так, чтобы не возникало резонанса. И учтите: на повышенных скоростях шуметь вентилятор электромотора будет больше.
• При снижении частоты вращения вала, для нормальной работы необходимо пропорционально снижать нагрузку. Асинхронный двигатель обеспечивает максимальный крутящий момент только на номинальной частоте вращения. Поэтому с уменьшением частоты, он падает.
• Для длительной работы на сниженных оборотах используют электродвигатели со сниженной номинальной частотой — от 750 об/мин до 1500 об/мин. Второй вариант — двигатели с завышенной мощностью.
• Если частотный преобразователь выбираете для погружного насоса, необходимо выбор делать не только по мощности, но и по току. У двигателей для этой категории насосов номинальный ток значительно выше. При большой длине кабеля от ПЧ до насоса, напряжение может значительно понижаться, что ведет к снижению скорости вращения вала электродвигателя. Чтобы падение было менее значительным, используют кабель с завышенным сечением проводников.

Сферы применения устройства

Преобразователь частоты – это специальное устройства, которое устанавливается на мощные электродвигатели. Их главное предназначение — изменение частоты поступающего тока. Как известно, ток, который поступает из розетки имеет частоту, она равна 50 Гц. Для того чтобы ускорить или наоборот замедлить двигатель, эту частоту можно изменять. Роль, которую играет частотник – изменение частоты тока.

Самый яркий пример — это стиральные машины, они имеются у каждого в доме, для ускорения частоты вращения барабана частотник электродвигателя увеличивает частоту тока, чтобы уменьшить количество оборотов, производится обратное действие. Также их используют для плавного запуска мощных двигателей: современные частотники, могут изменять колебание тока от 1-800 Герц.

Принцип работы частотника

В основе работы частотника лежит инвертор с двойным преобразованием.

Преобразователь работает по следующей схеме:

• Вначале переменный синусоидальный ток (220-380 В), поступающий в инвертор выпрямляется. Для выпрямления используется диодный мост.
• После ток поступает на группу конденсаторов, где он фильтруется и сглаживается.
• Далее, мостовые ключи из биполярных транзисторов (IGBT, БТИЗ) и управляющие микросхемы принимают отфильтрованный ток и формируют из него трёх или однофазную широтно-импульсную модуляцию с требуемыми параметрами.
• На выходе получается синусоидальный ток с уже изменёнными характеристиками, синусоидальность обеспечивается индуктивностью обмоток.

Применение в асинхронных двигателях

Асинхронные двигатели превосходят по мощности и производительности обычные электродвигатели, но при этом они обладают рядом недостатков. Основным из них является необходимость увеличения номинальной мощности при запуске в 5-7 раз, а также то, что для регулирования скорости вращения ротора необходимо использовать специальные устройства. Увеличение потребляемой мощности при запуске порождает скачки внутри сети и ударные импульсы, в свою очередь, это негативно влияет на срок службы любого асинхронного двигателя.

Для решения всех проблем сразу был разработан асинхронный преобразователь частоты. Их использование удобно тем, что работа частотника происходит в автоматическом режиме, и поэтому контроль за токами происходит постоянно. Это устройство уменьшает пусковые токи, тем самым не создавая перегрузок в сети и не нанося вред двигателю, также он позволяет регулировать частоту вращения ротора. Отпадает необходимость в использовании магнитного пускателя. Главные плюсы частотника:

• экономия электроэнергии;
• увеличение долговечности двигателя;
• возможность регулирования работы двигателя;
• обеспечивает обратную связь смежных приводов.

В действительности, это настоящий генератор трехфазного напряжения, при помощи которого можно добиться нужной величины и частоты.

Основные составляющие прибора

В состав любого частотника входит четыре главных модуля:

• выпрямитель;
• блок фильтрации напряжения;
• инверторный узел;
• система управления на базе микропроцессора.

Все эти модули соединены блоком управления, он контролирует системы и отвечает за работу выходного каскада, выдаваемого инвертором. Современные устройства подобного типа также обладают определёнными защитными узлами, которые защищают его от превышения тока и коротких замыканий. Также они оборудованы датчиками слежения за температурой и прочими системами, позволяющими отслеживать отклонения от нормы при его работе.

Несмотря на то, что частотник должен выпрямлять ток и держать постоянную его частоту, полностью сгладить пульсации он не может, это связано с переменной составляющей и непостоянством тока в самой сети. Для того, чтобы полностью убрать эти колебания, используются катушки индуктивности и конденсаторы. Их подключение и настройка происходит, как правило, в системе частотного преобразователя. Катушка сглаживает ток, благодаря своему реактивному сопротивлению, в свою очередь, конденсатор, пропуская через себя ток, выдаёт не переменное, а постоянное напряжение.

Источники:

• OdinElectric.ru
• slarkenergy.ru
• Электрознаток.ру
• elenergi.ru
• SYL.ru
• 220v.guru
• byreniepro.ru

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 3 из 5.

Что такое преобразователь частоты переменного тока (VFD)? | Публикации

Преобразователь частоты (VFD) — это тип частотно-регулируемого привода, который управляет электродвигателем, изменяя частоту и напряжение, подаваемые на электродвигатель. Аббревиатуру VFD также подразумевает под собой следующие синонимы: привод с переменной скоростью, частотно-регулируемый привод, преобразователь частоты, привод переменного тока, микропривод и инвертор.

Частота (Герц) напрямую связана с скоростью вращения двигателя (об./мин. или RPM). Другими словами, чем быстрее частота, тем быстрее вращается ротор двигателя. Если система не требует, чтобы электродвигатель работал на полной скорости, привод VFD можно использовать для снижения частоты и напряжения в соответствии с технологическими требованиями системы и требованиями нагрузки электродвигателя. Частотный преобразователь VFD может уменьшать или увеличивать частоту вращения электродвигателя, для обеспечения требуемых параметров скорости.

Как работает преобразователь частоты?

Первичным звеном частотного преобразователя переменного переменного тока или VFD, является преобразователь тока. Преобразователь тока состоит из шести диодов, которые аналогичны обратным клапанам, используемым в системах водопровода. Они позволяют току течь только в одном направлении; Направление тока изображено на знаке диода в виде стрелки. Например, когда напряжение А-фазы (по аналогии с системой водопровода напряжение можно представить как давление) выше, напряжение фазы B или C, тогда соответствующий диод откроется. Когда напряжение В-фазы становится выше, чем на фазе А, то диод В-фазы откроется, и диод А-фазы закроется. То же самое верно для 3-х диодов с отрицательной стороны шины. Таким образом, мы получаем шесть текущих «импульсов», поскольку каждый диод открывается и закрывается. Это называется «шестиимпульсным VFD», который является стандартной конфигурацией для текущих частотно-регулируемых приводов.

Предположим, что привод работает от напряжения сети 480 В. Значение 480В — является среднеквадратичной. Пики в сети со среднеквадратичным напряжением 480 В составляют 679 В. Как вы можете видеть, у шины преобразователя частоты есть напряжение постоянного тока с пульсацией переменного тока. Напряжение пробегает величины приблизительно от 580 В до 680 В.

Мы можем избавиться от пульсации переменного тока на шине постоянного тока, добавив конденсатор.Конденсатор работает аналогично резервуару или аккумулятору в системе воснабжения. Этот конденсатор поглощает пульсацию переменного тока и обеспечивает плавное постоянное напряжение. Пульсация переменного тока на шине постоянного тока обычно составляет менее 3 вольт. Таким образом, напряжение на шине постоянного тока становится примерно «650 В постоянного тока». Фактическое напряжение будет зависеть от напряжения питающей двигатель сети переменного тока, уровня дисбаланса напряжения в электрический сети, нагрузки двигателя, полного сопротивления системы, а также любых других дросселей или гармонических фильтров привода.

Преобразователь диодного моста, который преобразует переменное напряжение в постоянное, иногда называют просто «конвертером». Звено, преобразующее постоянный ток обратно в переменный, также является преобразователем, но чтобы отличить его от диодного преобразователя, его обычно называют «инвертором».

Обратите внимание, что в реальном преобразователе частоты переменного тока показанные переключатели фактически будут транзисторами

Когда мы закрываем один из верхних переключателей в инверторе, соответствующая фаза двигателя подключается к положительной шине постоянного тока, и напряжение на этой фазе становится положительным. Когда мы закрываем один из нижних переключателей в преобразователе, фаза подключается к отрицательной шине постоянного тока и становится отрицательной. Таким образом, мы можем делать положительной или отрицательной любую фазу на двигателе, а соответственно и генерировать любую желаемую частоту. Итак, мы можем сделать любую фазу положительной, отрицательной или нулевой.

Синяя синусоидальная волна показана только для сравнения. Привод на самом деле не генерирует эту синусоидальную волну

Обратите внимание, что выходной сигнал преобразователя частоты имеет «прямоугольную» форму волны. Привод VFD не может генерировать идеальный синусоидальный сигнал. Этот прямоугольный сигнал естественно не будет хорошим вариантом для систем распределения общего назначения, но вполне подходит для электродвигателя.

Если мы хотим уменьшить частоту двигателя до 30 Гц, то мы просто медленне переключаем транзисторы инвертора. Но, если мы уменьшаем частоту до 30 Гц, то мы также должны уменьшить напряжение до 240 В для поддержания отношения В/Гц. Каким же образом мы будем уменьшать напряжение, если у нас есть только напряжение постоянного тока в 650 В?

Это принцип называется Широтно Импульсной Модуляцией или ШИМ. Представьте себе, что мы можем контролировать давление в системе водоснабжения, поворачивая затвор на высокой скорости. Хотя это не было бы практично для системы водоснабжения, оно отлично работает для Преобразователя частоты VFD. Обратите внимание, что в течение первого цикла напряжение будет лишь половину времени и нулевым вторую половину цикла. Таким образом, среднее напряжение составляет половину 480 В или 240 В. Путем импульсного выхода мы можем добиться любого среднего напряжения на выходе частотного преобразователя VFD.

Для чего использовать преобразователь частоты переменного тока VFD?

Сокращение потребления энергии и затрат на лектроэнергию.

Если у вас есть применение, которое не требует постоянной работы на максимальной скорости, вы можете сократить энергозатраты, управляя двигателем с помощью частотно-регулируемого привода, что является одним из преимуществ преобразователей частоты. Преобразователь частоты переменного тока VFD позволяет вам сопоставлять скорость электродвигателя с требуемой нагрузкой. На сегодняшний момент нет другого, более эффективного способа управления электродвигателем переменного тока, который позволит выполнить это.

На сегодняшний момент потребление электроэнергии электродвигателями составляет более 65% мирового энергопотребления. Оптимизация систем управления двигателем путем применения частотных преобразователей способна добится снижения энергопотребления в некоторых случаях до 70%. Кроме того, использование преобразователя частоты улучшает качество продукции и снижает издержки производства.

Увеличение производства за счет более жесткого контроля технологических процессов.

Управляя двигателями с максимальной эффективностью, в технологическом цикле будет происходить меньшее количество ошибок, меньше простоев, что в свою очередь обеспечит более высокий уровень дохода. Так, например, на конвейерах и ремнях с помощью частотного регулирования вы устраняете рывки при запуске, позволяя использовать сквозной старт.

Увеличьте срок службы оборудования и уменьшите обслуживание.

Ваше оборудование будет работать дольше и иметь меньше времени простоя из-за технического обслуживания благодаря оптимальному управлению частотой и напряжением. Частотный преобразователь также будет обеспечивать оптимальную защиту электродвигателя от электротермические перегрузок, пропадания фазы, перенапряжения и т. д. Также чатотный преобразователь обеспечит плавный запуск двигателя устранив возможные ударные нагрузки.

Оригинал статьи: What is a Variable Frequency Drive?

Источник: © Chastotnik. Pro

Вопросы преобразования частоты мощности — Falcon Electric

Разработка стандартов электропитания в США и Европе

Мощность постоянного тока определяла конструкцию устройств в США и Канаде с конца 1800-х годов, когда Томас Эдисон разработал лампу накаливания. лампа, которая работала от источника постоянного тока 110 вольт. Основным недостатком энергии постоянного тока было то, что ее можно было распределять только на короткие расстояния без необходимости регенерировать. В начале 1900-х годах, когда Николи Тесла работал в Westinghouse, он и Westinghouse нашли решение этой проблемы, разработав первые системы генерации переменного тока (AC). Эти системы были усовершенствованы по сравнению с системой постоянного тока Эдисона, облегчая передачу мощности переменного тока на очень большие расстояния. Тесла определил, что мощность переменного тока, чередующаяся с частотой 60 циклов в секунду (60 Гц), является наиболее эффективной; поэтому системы Westinghouse генерировали переменный ток с частотой 60 Гц. Тесла также считал, что 220 вольт было предпочтительным напряжением. Из-за больших инвестиций Эдисона в энергию постоянного тока он попытался помешать продвижению энергии переменного тока. Эдисон заявлял, что это небезопасно, особенно при напряжении 220 вольт. Чтобы получить одобрение правительства, Вестингауз уступил стандарту Эдисона на 110 вольт. Таким образом, 110 вольт, 60 Гц стали ранним стандартом для США и Канады. Сегодня стандартные однофазные напряжения составляют 120, 208 или 240 вольт, при этом 120 вольт при частоте 60 Гц можно найти в настенных розетках домов и офисов по всей Северной Америке.

Вскоре после новаторской работы Теслы в области систем питания переменного тока компания AEG, расположенная в Германии, разработала собственные системы питания переменного тока. Первоначально они приняли напряжение 110 В, но решили генерировать мощность с частотой 50 Гц, потому что число «60» не соответствовало метрическому стандарту. Позже они выбрали стандарт на 220 вольт, поскольку обнаружили, что он более эффективен. Поскольку AEG была крупной монополией, их стандарты быстро распространились по всей Европе, за исключением Великобритании, которая не приняла европейские стандарты до конца Второй мировой войны. Сегодня стандартное однофазное напряжение в настенных розетках домов и офисов в Европе составляет 220 или 230 вольт при частоте 50 Гц.

Зачем нужен преобразователь частоты?

Энергетические системы во всем мире сегодня основаны либо на американских, либо на европейских стандартах частоты. Различные напряжения и частоты могут создать серьезные проблемы для тех, кто хочет использовать оборудование, предназначенное для одной энергетической среды, в другой. Например, может потребоваться преобразование напряжения для некоторого оборудования, предназначенного для бытового напряжения 120 вольт, 60 Гц, в европейское напряжение 230 вольт, 50 Гц. Для других типов оборудования может потребоваться преобразование как напряжения, так и частоты.

Чтобы проиллюстрировать этот момент, Frankfort Electrical Services, инжиниринговая фирма, специализирующаяся на решениях сложных электрических задач, таких как преобразование частоты и напряжения, для правительства, министерства обороны США и других связанных с государством фирм, столкнулась с проблемой. К фирме обратилось местное государственное агентство, которое тестирует образцы материалов и жидкостей для секретных проектов. Агентство недавно приобрело модернизированный химический анализатор у европейского производителя. Этот вакуумный центрифужный анализатор был единственным устройством, отвечающим строгим требованиям агентства к передовым технологическим функциям, таким как анализ на основе ЦП с предварительно запрограммированными методологиями/алгоритмами испытаний для ускорения получения результатов испытаний и снижения эксплуатационных расходов. Хотя некоторое оборудование с напряжением 230 В переменного тока/50 Гц будет работать при питании от сети 220–240 В/60 Гц (США), этот анализатор не будет работать при питании с частотой 60 Гц, в основном из-за чувствительных приводов двигателей и других компонентов, требующих точного, надежного, регулируемый вход 230 В переменного тока 50 Гц. В дополнение к необходимости точного преобразования напряжения также требовалось бесперебойное питание для обеспечения точности лабораторных результатов. Изучив несколько преобразователей частоты и источников питания, компания Frankfort Electrical выбрала онлайновый источник бесперебойного питания (ИБП) с двойным преобразованием от Falcon Electric. ИБП SG 6 кВА обеспечивает усовершенствованное преобразование частоты, точную регулировку напряжения, а также резервную батарею. При отключении электроэнергии блок Falcon обеспечивал чистое бесперебойное питание подключенного лабораторного оборудования и бесперебойную передачу на местный генератор. Используя микропроцессорную технологию, ИБП смог обмениваться данными с программным обеспечением управления питанием для поддержки автоматического отключения, регистрации данных и самодиагностики. Удаленное управление и мониторинг оборудования стало возможным через стандартный порт RS-232 или дополнительную плату SNMP/HTTP с адресацией TCP-IP со стандартным портом 1-BaseT Ethernet. «Эти функции в сочетании с небольшими размерами, доступной ценой и быстрой доставкой определенно сделали блок SG идеальным решением для моего клиента», — прокомментировал владелец Frankfor Electrical Джерри Франц. (рис. 1)

(Рис. 1) На приведенной выше схеме ИБП On-line показана его уникальная конструкция. Настоящим преимуществом ИБП On-line является его способность обеспечивать электрический брандмауэр между входящим питанием от электросети и вашим чувствительным электронным оборудованием. Входящая мощность переменного тока выпрямляется до постоянного тока, регулируется и генерируется чистая новая выходная мощность переменного тока.

В некоторых случаях для преобразования переменного напряжения достаточно просто приобрести трансформатор подходящего размера для повышения или понижения напряжения по мере необходимости. Многие устройства и оборудование, включая двигатели переменного тока и балласты молнии, требуют не только преобразования напряжения. Поскольку оборудование предназначено для работы от определенной частоты переменного тока, например, специализированный центрифужный анализатор, отказ от включения оборудования на указанной частоте может привести к повреждению чувствительных компонентов и выходу устройства из строя.

Что такое преобразователь частоты?

Преобразователь частоты — это либо двигатель/генератор, либо электронное устройство, которое принимает мощность переменного тока на одной частоте и регенерирует мощность переменного тока на другой частоте. (рис. 2)

(рис. 2) На приведенной выше схеме преобразователя частоты показана типичная конструкция, в которой входящий переменный ток определенной частоты выпрямляется в постоянный ток (DC). Затем постоянный ток подается на каскад инвертора с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), где создается синусоидальная мощность переменного тока с желаемой выходной частотой.

Преобразователи частоты двигатель/генератор (агрегат MG) в первую очередь предназначены для крупных стационарных приложений, таких как наземное питание самолетов или крупное оборудование, предназначенное для использования в другой стране. Из-за своего размера и веса они не подходят для портативных приложений. Электронные преобразователи частоты состоят исключительно из электронных схем. Они принимают входящую мощность переменного тока, преобразуют ее в постоянный ток, фильтруют и восстанавливают новую мощность переменного тока с нужной частотой. Размеры преобразователей варьируются от недорогих небольших портативных устройств до больших моделей для стационарных установок. Их выходное напряжение и регулировка частоты обычно лучше, чем у двигателей/генераторов. Большинство продуктов имеют мощность от 1 до 6 кВА и идеально подходят для портативных и небольших стационарных приложений. Типичные области применения включают источники питания с частотой 400 Гц для небольших авиационных и военных лабораторий, а также источники с частотой 50 или 60 Гц для питания чувствительных к частоте компьютеров, сетей, телекоммуникаций, спутников и радиооборудования. Для приложений, требующих как преобразования, так и защиты сетевого питания, есть несколько избранных настоящих сетевых моделей, которые обеспечивают преобразование из трех фаз в однофазные, преобразование частоты 50/60 и 400 Гц, преобразование напряжения и дополнительную возможность резервного питания от батареи для комплексное решение по электропитанию.

При выборе преобразователя частоты понимание требований и возможностей оборудования является ключом к правильному выбору. Если оборудование должно работать в международной среде, сравните стоимость преобразователя со стоимостью замены оборудования, которое должно быть запитано. Необходимо позаботиться о том, чтобы его размеры соответствовали потребляемой мощности подключенной(ых) нагрузки(ей). Небольшое увеличение размера преобразователя всегда является хорошей практикой. Если вы выбираете недорогой преобразователь, убедитесь, что он имеет истинную синусоиду на выходе с общим гармоническим искажением (THD) менее 5%. Никогда не используйте преобразователь с квазисинусоидальным, ступенчатым, прямоугольным или модифицированным синусоидальным выходным сигналом.

Технический отдел
Falcon Electric, Inc.

Отчеты об исследованиях рынка, услуги бизнес-консалтинга и аналитика

Точная информация для получения точных результатов. Испытайте наши персонализированные услуги.

Основные преимущества

Конкурентное преимущество

Наши отчеты и подробные аналитические данные предоставят вам все данные, стратегические исходные данные и конкурентную информацию для продвижения вперед на рынке.

Быстрый доступ

После покупки отчета вы получите мгновенный доступ к информации, необходимой для принятия правильных решений и определения целей для ваших команд по всему миру.

Скрытые возможности

Всесторонний стратегический анализ рынка, проведенный нашими аналитиками с помощью инструментов ML/AI, помогает нам находить неочевидные, скрытые и новые возможности, которые вы можете оценить.

Точность и доверие

Являясь ведущим поставщиком информации о рынке для компаний из списка Fortune 500 и консалтинговых фирм «Большой четверки», IndustryARC серьезно относится к точности данных, поэтому клиенты работают с нами в рамках многолетних партнерских отношений в доверительной среде.

Наш опыт

10696 Отраслевые отчеты и подсчеты…

Сельское хозяйство

Машины и ирригация Химикаты Товар Корма для животных Семена

Автомобилестроение

Телематика Системные $ Модули Части и аксессуары

Химические вещества и материалы

Неорганические химические вещества Органические химикаты Плаймеры Передовые материалы Нефтехимия Агрохимия Фармацевтические химикаты Краски и покрытия

Энергетика и энергетика

Нефть и газ Энергетическое и энергетическое оборудование Энергетика и энергоснабжение

Продукты питания и напитки

Продукты питания Напитки Добавки Ингредиенты Упаковка и распространение Обработанные пищевые продукты Дополнения Оборудование, системы и испытания

Информационные и коммуникационные технологии

Сетевая инфраструктура Телекоммуникации Информационные технологии Услуги Мобильный и онлайн Блокчейн Искусственный интеллект Кибербезопасность

Медицинские науки и здравоохранение

Медицинские приборы ИТ и услуги Лекарства и фармацевтика Больничное оборудование Имплантаты и протезы Диагностика и терапия

Электроника

Полупроводники Потребительские устройства Чипы и ИС Аутентификация и безопасность Быстрорастущие рынки

Автоматизация и контрольно-измерительные приборы

Испытания и измерения Датчики и преобразователи Промышленная автоматизация и управление процессами Машинное оборудование Системы управления и робототехника

Потребительские товары и услуги

Косметика и туалетные принадлежности Оборудование и система Забота о животных Ингредиенты Уход за волосами

Аэрокосмическая промышленность и оборона

—

Образование

—

Наши услуги

Аналитика

Бизнес-аналитика или BA — это, в основном, использование инструментов в понимании, использование инструментов и методов. подобно интеллектуальному анализу данных, BA — это, в основном, использование oolsin Insights, использование инструментов, а BA — это в основном использование инструментов в понимании, использование инструментов и шаблонов и т. д. Подробнее

Исследование клиентов

Мы держим вас в курсе требований ваших клиентов, что, безусловно, важно для вас и для нас. сделать все возможное, чтобы это произошло. Мы отслеживаем более 10 миллионов клиентов через дистрибьюторов и трейдеров в 60+ странах. Подробнее

Будьте в курсе — Новые тенденции

Рынок управления мобильными бизнес-процессами: Технологическая адаптация Интернета вещей и облачных вычислений. Развитие рынка

Внедрение облачного решения с управлением мобильными бизнес-процессами повышает рабочий процесс и спрос на этот инструмент в ….

Рынок систем связи по линиям электропередач под влиянием растущего спроса на Интернет вещей и машинное обучение в промышленном секторе

Рынок систем ПЛК обладает огромным потенциалом с учетом новых технологий, а также жизненно важными возможностями для роста. Мажор дом ….

Рынок платформ IIoT: единовременная инвестиция с накопительной прибылью и экономией

Согласно тщательному региональному анализу глобального рынка платформ IIoT, Северная Америка доминирует с 33,5% размера мирового рынка ….

Рынок онлайн-рекламы: постоянный рост числа интернет-пользователей, повышающий спрос

Рынок онлайн-рекламы активно растет, и в ближайшие годы его ждет беспрецедентный рост. ….

Отзывы наших клиентов

Я использовал стратегические результаты, чтобы помочь мне с текущими связанными инициативами здесь, в Intel. Результаты проекта оказались очень полезными, и я бы оценил их на 5 баллов из 5.

— Richard-Intel

Мы постараемся продолжить сотрудничество с IndustyARC, если у нас возникнут потребности в будущем, соответствующие вашим возможностям. Присланные данные оказались очень полезными и хорошо подошли для наших целей, этот отчет был очень хорошо составлен, а данные согласованы с другими источниками

— Ryon-Simon Kucher

Некоторые из наших клиентов

Данные собраны из более чем 25 000 надежных источников

Правительственные учреждения, международные организации, консалтинговые компании, промышленность, ассоциации. ..

Данные о дистрибьюторах 1 миллион
• 1,5 миллиарда ценовых записей
• 30 000 мнений генерального директора

• 250 миллионов+ торговых записей
• 100 миллионов продуктов База данных
• 10 000 отраслевых ассоциаций

• 10 миллионов записей клиентов
• 25 миллионов Финансовые отчеты
• Данные о 10 лакхских производственных площадках

Введение в отчеты о размере рынка сельского хозяйства, прогнозах и стратегиях роста

Сельское хозяйство было старейшей известной отраслью в мире и отвечало за развитие отраслей по обе стороны цепочки создания стоимости по мере улучшения мировой торговли. Помимо того, что это самая старая отрасль, она также является самой сложной отраслью из-за таких серьезных проблем, как рост населения и уменьшение площади пахотных земель во всем мире. Продовольственная безопасность была, есть и будет одной из главных проблем в мире. Это, в сочетании с политическими различиями и изменениями во всем мире, делает еще более интересными исследования в этой области для измерения влияния различных макроэкономических переменных на спрос и предложение ингредиентов и продукции этой отрасли. Мы в IndustryARC считаем, что этой отрасли потребуются максимальные инновации во всех отраслях, чтобы справиться с масштабом задач.

Тенденции и события

За последние пару лет в мировом сельскохозяйственном секторе произошли значительные изменения. По данным ФАО и ОЭСР, сельскохозяйственное производство, вероятно, будет демонстрировать медленный рост или увеличение на 1,5% в годовом исчислении в следующие десять лет по сравнению с ежегодным ростом на 2,1%, зарегистрированным в период с 2003 по 2012 год. Этот медленный рост связан с растущими затратами на производство, растущими ограничениями ресурсов, а также растущим давлением со стороны окружающей среды.

По мнению экспертов, сельскохозяйственный сектор все больше определяется рынком, а не политикой. Это предоставляет развивающимся странам больше возможностей для инвестиций в этот сектор и получения экономической выгоды. Тем не менее, эксперты также считают, что нехватка производства и сбои в торговле, а также волатильность цен являются одними из проблем, связанных с глобальной продовольственной безопасностью.

Таким образом, глобальный сельскохозяйственный сектор готов к светлому будущему ввиду сильного и растущего спроса, высоких цен на продовольствие, а также роста и расширения торговли. Эксперты также считают, что Китай окажет большое влияние на глобальный сельскохозяйственный сценарий.

Важность исследования рынка

Надлежащее и точное исследование рынка может быть чрезвычайно полезным для сельскохозяйственного сектора, будь то компании по производству и переработке продуктов питания и их поставщики. Отчеты об исследованиях рынка могут помочь им проанализировать свои требования, а также важные элементы, необходимые для управления их бизнесом. Это может помочь политикам и экспертам разработать хорошо продуманный план дальнейшего расширения сектора. Исследования, связанные с рынком, помогают оценить прибыльность, поведение клиентов и определить продукты питания, которые необходимо производить в изобилии. Поскольку сельское хозяйство является отраслью с интенсивным использованием ресурсов, люди, занимающиеся им, постоянно получают сырье для необходимых ресурсов из различных специальных химикатов и биоэкстрактов. Здесь большое количество заинтересованных сторон, вовлеченных в разные звенья цепочки создания стоимости, и исследования в этих областях помогут им в их бизнесе.

Это также помогает в анализе покупок, спроса и продаж продуктов питания. Сельскохозяйственные компании могут найти ответы на такие вопросы, как что люди покупают и где они покупают продукты питания. В двух словах, исследование может предоставить клиентам информацию о рынке сельскохозяйственных продуктов питания и целевых клиентах.

Решения

Рост спроса на сельскохозяйственную продукцию можно объяснить ростом доходов и спроса со стороны жителей городских районов.