Как работает частотный преобразователь для асинхронного двигателя. Какие основные компоненты входят в его состав. Как правильно выбрать частотный преобразователь. Какие преимущества дает использование частотных преобразователей в промышленности.
Принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя
Частотный преобразователь (ЧП) — это устройство для управления скоростью вращения асинхронного электродвигателя за счет изменения частоты и амплитуды питающего напряжения. Основной принцип его работы заключается в преобразовании входного переменного напряжения фиксированной частоты в выходное напряжение с регулируемой частотой и амплитудой.
Схема работы ЧП включает следующие основные этапы:
- Выпрямление входного переменного напряжения с помощью диодного или тиристорного выпрямителя
- Сглаживание выпрямленного напряжения с помощью конденсаторов и дросселей
- Инвертирование постоянного напряжения в переменное с заданной частотой и амплитудой с помощью IGBT-транзисторов
- Управление инвертором с помощью микропроцессорной системы
При этом частота выходного напряжения регулируется изменением частоты коммутации ключей инвертора, а амплитуда — изменением ширины импульсов (ШИМ-модуляция).
Основные компоненты частотного преобразователя
В состав типового частотного преобразователя входят следующие основные функциональные блоки:
- Выпрямитель — преобразует входное переменное напряжение в постоянное
- Звено постоянного тока — сглаживает пульсации выпрямленного напряжения
- Инвертор — преобразует постоянное напряжение в переменное регулируемой частоты
- Система управления — формирует сигналы управления ключами инвертора
- Пульт управления — для ввода параметров и управления работой преобразователя
Ключевым элементом современных ЧП являются IGBT-транзисторы, выполняющие функцию силовых ключей инвертора. Они обеспечивают высокую частоту коммутации и эффективность преобразования энергии.
Преимущества использования частотных преобразователей
Применение частотно-регулируемого привода на базе асинхронного двигателя и ЧП дает следующие основные преимущества:
- Плавный пуск и торможение двигателя
- Точная регулировка скорости вращения
- Экономия электроэнергии до 30-50%
- Снижение пусковых токов и нагрузки на сеть
- Увеличение срока службы двигателя и оборудования
- Возможность удаленного управления и автоматизации
Это позволяет значительно повысить эффективность технологических процессов и снизить эксплуатационные расходы.
Выбор частотного преобразователя
При выборе ЧП для конкретного применения необходимо учитывать следующие основные параметры:
- Мощность и ток двигателя
- Диапазон регулирования скорости
- Характер нагрузки (постоянный/переменный момент)
- Режим работы (длительный/повторно-кратковременный)
- Условия эксплуатации (температура, влажность, запыленность)
- Требования к точности регулирования
- Необходимость интеграции в АСУ ТП
Важно правильно подобрать мощность ЧП, которая должна быть на 20-30% выше мощности двигателя для обеспечения запаса по перегрузке.
Применение частотных преобразователей в промышленности
Частотные преобразователи широко применяются для управления электроприводами в различных отраслях промышленности:
- Насосное и вентиляционное оборудование
- Конвейерные и транспортные системы
- Подъемно-транспортные механизмы
- Станки и обрабатывающие центры
- Экструдеры и мешалки
- Компрессорное оборудование
Наибольший эффект достигается при управлении механизмами с переменной нагрузкой, например насосами и вентиляторами. В этих применениях экономия энергии может достигать 50% и более.
Настройка и эксплуатация частотных преобразователей
Для эффективной работы ЧП требуется правильная настройка его параметров под конкретный двигатель и механизм. Основные этапы настройки включают:
- Ввод паспортных данных двигателя
- Автоматическая настройка на двигатель
- Настройка параметров разгона/торможения
- Выбор режима управления (скалярное/векторное)
- Настройка защитных функций
- Конфигурирование входов/выходов
При эксплуатации необходимо соблюдать требования к условиям окружающей среды, обеспечивать надежное заземление и электромагнитную совместимость.
Перспективы развития частотно-регулируемого электропривода
Основные тенденции развития частотных преобразователей включают:
- Повышение энергоэффективности
- Миниатюризацию и снижение стоимости
- Расширение функциональных возможностей
- Интеграцию с промышленным интернетом вещей
- Применение алгоритмов искусственного интеллекта
Это позволит еще больше повысить эффективность и расширить области применения частотно-регулируемого электропривода в промышленности и других отраслях.
принцип работы для электродвигателя, асинхронного двигателя, как работает преобразователь частоты с трехфазным двигателем
Обновлено: 16.12.2022
Трехфазные асинхронные двигатели нашли самое широкое применение в промышленности и других областях. Современное оборудование просто невозможно представить без этих агрегатов. Одной из важнейших составляющих рабочего цикла машин и механизмов является их плавный пуск и такая же плавная остановка после выполнения поставленной задачи. Такой режим обеспечивается путем использования преобразователей частоты. Эти устройства проявили себя наиболее эффективными в больших электродвигателях, обладающих высокой мощностью.
С помощью преобразователей частоты успешно выполняется регулировка пусковых токов, с возможностью контроля и ограничения их величины до нужных значений. Для правильного использования данной аппаратуры необходимо знать принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя. Его применение позволяет существенно увеличить срок службы оборудования и снизить потери электроэнергии. Электронное управление, кроме мягкого пуска, обеспечивает плавную регулировку работы привода в соответствии с установленным соотношением между частотой и напряжением.
Что такое частотный преобразователь
Основной функцией частотных преобразователей является плавная регулировка скорости вращения асинхронных двигателей. С этой целью на выходе устройства создается трехфазное напряжение с переменной частотой.
Преобразователи частоты нередко называются инверторами. Их основной принцип действия заключается в выпрямлении переменного напряжения промышленной сети. Для этого применяются выпрямительные диоды, объединенные в общий блок. Фильтрация тока осуществляется конденсаторами с высокой емкостью, которые снижают до минимума пульсации поступающего напряжения. В этом и заключается ответ на вопрос для чего нужен частотный преобразователь.
В некоторых случаях в схему может быть включена так называемая цепь слива энергии, состоящая из транзистора и резистора с большой мощностью рассеивания.
Данная схема применяется в режиме торможения, чтобы погасить напряжение, генерируемое электродвигателем. Таким образом, предотвращается перезарядка конденсаторов и преждевременный выход их из строя. В результате использования частотников, асинхронные двигатели успешно заменяют электроприводы постоянного тока, имеющие серьезные недостатки. Несмотря на простоту регулировки, они считаются ненадежными и дорогими в эксплуатации. В процессе работы постоянно искрят щетки, а электроэрозия приводит к износу коллектора. Двигатели постоянного тока совершенно не подходят для взрывоопасной и запыленной среды.
В отличие от них, асинхронные двигатели значительно проще по своему устройству и надежнее, благодаря отсутствию подвижных контактов. Они более компактные и дешевые в эксплуатации. К основному недостатку можно отнести сложную регулировку скорости вращения традиционными способами. Для этого было необходимо изменять питающее напряжение и вводить дополнительные сопротивления в цепь обмоток.
Кроме того, применялись и другие способы, которые на практике оказывались неэкономичными и не обеспечивали качественной регулировки скорости. Но, после того как появился преобразователь частоты для асинхронного двигателя, позволяющий плавно регулировать скорость в широком диапазоне, все проблемы разрешились.
Одновременно с частотой изменяется и подводимое напряжение, что позволяет увеличить КПД и коэффициент мощности электродвигателя. Все это позволяет получить высокие энергетические показатели асинхронных двигателей, продлить срок их эксплуатации.
Принцип действия частотного преобразователя
Эффективное и качественное управление асинхронными электродвигателями стало возможно за счет использования совместно с ними частотных преобразователей. Общая конструкция представляет собой частотно-регулируемый привод, который позволил существенно улучшить технические характеристики машин и механизмов.
В качестве управляющего элемента данной системы выступает преобразователь частоты, основной функцией которого является изменение частоты питающего напряжения.
Его конструкция выполнена в виде статического электронного узла, а формирование переменного напряжения с заданной изменяемой частотой осуществляется на выходных клеммах. Таким образом, за счет изменения амплитуды напряжения и частоты регулируется скорость вращения электродвигателя.
Управление асинхронными двигателями осуществляется двумя способами:
- Скалярное управление действует в соответствии с линейным законом, согласно которому амплитуда и частота находятся в пропорциональной зависимости между собой. Изменяющаяся частота приводит к изменениям амплитуды поступающего напряжения, оказывая влияние на уровень крутящего момента, коэффициент полезного действия и коэффициент мощности агрегата. Следует учитывать зависимость выходной частоты и питающего напряжения от момента нагрузки на валу двигателя. Для того чтобы момент нагрузки был всегда равномерным, отношение амплитуды напряжения к выходной частоте должно быть постоянным. Данное равновесие как раз и поддерживается частотным преобразователем.
- Векторное управление удерживает момент нагрузки в постоянном виде во всем диапазоне частотных регулировок. Повышается точность управления, электропривод более гибко реагирует на изменяющуюся выходную нагрузку. В результате, момент вращения двигателя находится под непосредственным управлением преобразователя. Нужно учитывать, что момент вращения образуется в зависимости от тока статора, а точнее — от создаваемого им магнитного поля. Под векторным управлением фаза статорного тока изменяется. Эта фаза и есть вектор тока осуществляющий непосредственное управление моментом вращения.
Настройка частотного преобразователя для электродвигателя
Для того чтобы преобразователь частоты для асинхронного двигателя в полном объеме выполнял свои функции, его необходимо правильно подключить и настроить. В самом начале подключения в сети перед прибором размещается автоматический выключатель. Его номинал должен совпадать с величиной тока, потребляемого двигателем. Если частотник предполагается эксплуатировать в трехфазной сети, то автомат также должен быть трехфазным, с общим рычагом.
В этом случае при коротком замыкании на одной из фаз можно оперативно отключить и другие фазы.
Ток срабатывания должен обладать характеристиками, полностью соответствующими току отдельной фазы электродвигателя. Если частотный преобразователь планируется использовать в однофазной сети, в этом случае рекомендуется воспользоваться одинарным автоматом, номинал которого должен в три раза превышать ток одной фазы. Независимо от количества фаз, при установке частотника, автоматы не должны включаться в разрыв заземляющего или нулевого провода. Рекомендуется использовать только прямое подключение.
При правильной настройке и подключении частотного преобразователя, его фазные провода должны соединяться с соответствующими контактами электродвигателя. Предварительно обмотки в двигателе соединяются по схеме «звезда» или «треугольник», в зависимости от напряжения, выдаваемого преобразователем. Если оно совпадает с меньшим значением, указанным на корпусе двигателя, то применяется соединение треугольником.
При более высоком значении используется схема «звезда».
Далее выполняется подключение частотного преобразователя к контроллеру и пульту управления, который входит в комплект поставки. Все соединения осуществляются в соответствии со схемой, приведенной в руководстве по эксплуатации. Рукоятка должна находиться в нейтральном положении, после чего включается автомат. Нормальное включение подтверждается световым индикатором, загорающимся на пульте. Для того чтобы преобразователь заработал, нажимается кнопка RUN, запрограммированная по умолчанию.
После незначительного поворота рукоятки, двигатель начинает постепенно вращаться. Для переключения вращения в обратную сторону, существует специальная кнопка реверса. Затем с помощью рукоятки настраивается нужная частота вращения. На некоторых пультах вместо частоты вращения электродвигателя, отображаются данные о частоте напряжения. Поэтому рекомендуется заранее внимательно изучить интерфейс установленной аппаратуры.
Частотные преобразователи для асинхронных двигателей
Благодаря частотным преобразователям, работа современных асинхронных двигателей отличается высокой эффективностью, устойчивостью и безопасностью.
Это особенно важно, поскольку каждый электродвигатель отличается индивидуальными особенностями режима работы. Поэтому оптимизации параметров питания агрегатов с использованием преобразователей частоты придается большое значение. Когда частотный преобразователь выбирается для каких-либо конкретных целей, в этом случае должны обязательно учитываться его рабочие параметры.
Нормальная работа устройства будет зависеть от типа электродвигателя, его мощности, диапазона, скорости и точности регулировок, а также от поддержания стабильного момента вращения вала. Эти показатели имеют первостепенное значение и должны органично сочетаться с габаритами и формой аппарата. Следует обратить особое внимание на то, как расположены элементы управления и будет ли удобно им пользоваться.
Асинхронные электродвигатели — самые распространенные электрические машины. Они отличаются простотой конструкции, дешевизной, высокой ремонтопригодностью, а также другими преимуществами.
Они широко используются для привода промышленного оборудования, механизмов и устройств самого разного назначения. Сферу их применения несколько ограничивают высокие пусковые токи, затруднение регулирования скорости, ударные механические нагрузки на оборудование, соединенное с валом при пуске.
Частотные преобразователи позволяют осуществлять мягкий пуск электрических машин, ограничивать пусковые токи, синхронизировать момент силы на валу с моментом нагрузки, осуществлять точную регулировку скорости вращения, подключать трехфазные двигатели в однофазную сеть без конденсаторов.
Электродвигатель — устройство для преобразования электроэнергии во вращательное движение вращающейся части электрической машины. Преобразование энергии в двигателях происходит за счет взаимодействия магнитных полей обмоток статора и ротора. Эти электрические машины широко используются во всех отраслях промышленности, в качестве привода электротранспорта и инструментов, в системах автоматизации, бытовой техники и так далее.
Принцип действия частотных преобразователей
Принцип действия частотного регулирования основан на зависимости скорости вращения и момента силы на валу двигателя переменного тока от частоты напряжения питания. Частотные регуляторы изменяют частоту поданного на электродвигатель напряжения, тем самым регулируя скорость вращения ротора и момент силы.
Преобразование частоты может осуществляться несколькими способами. Схема преобразования частоты с непосредственной электрической связью с сетью представляет собой управляемый выпрямитель на тиристорах. Управляющий блок генерирует сигналы, поочередно отпирающие полупроводниковые устройства, подающие напряжение заданной частоты на обмотки электрической машины.
Такая схема отличается высоким к.п.д., обеспечивает стабильную работу двигателя при небольших скоростях вращения ротора, передачу генерируемой электроэнергии при торможении двигателя в сеть.
Однако, такие недостатки, как невозможность изменять частоту в большую сторону, наличие в выходном напряжении постоянной составляющей и субгармоник, вызывающих перегрев обмоток и появление электромагнитных помех, ограничивают сферы применения частотников с непосредственной связью.
Большинство современных частотных преобразователей построено на базе схем двойного преобразования. Такое техническое решение имеет следующие преимущества:
- Возможность изменять частоту как в большую, так и меньшую сторону.
- Выходное напряжение чистой синусоидальной формы.
- Отсутствие высших гармоник.
- Плавное, высокоточное регулирование частоты питающего напряжения двигателя.
Состоит такой преобразователь частоты из трех блоков:
- Диодного или тиристорного выпрямителя с емкостными, индуктивными или комбинированными фильтрами. Этот узел осуществляет выпрямление сетевого напряжения и его сглаживание.
- Инвертирующего блока. Этот элемент осуществляет обратное преобразование постоянного напряжения в переменное. Индуктивный элемент на выходе осуществляет фильтрацию постоянной составляющей, а также высокочастотных помех, наличие которых негативно сказывается на работе электродвигателя.
- Управляющей схемы на базе микропроцессора. Основные ее функции — задание частоты выходного напряжения и тока. Частота тока на выходе инвертора определяется шириной или длительностью управляющих импульсов со схемы управления (широтно- или частотно- импульсная модуляция). Процессор также осуществляет связь с удаленными пунктами управления, автоматическое регулирование по обратной связи по механическим и электрическим характеристикам подключенной к нему электрической машины, а также другие функции.
Основные ее функции — задание частоты выходного напряжения и тока. Частота тока на выходе инвертора определяется шириной или длительностью управляющих импульсов со схемы управления (широтно- или частотно- импульсная модуляция). Процессор также осуществляет связь с удаленными пунктами управления, автоматическое регулирование по обратной связи по механическим и электрическим характеристикам подключенной к нему электрической машины, а также другие функции.Таким образом, при частотном регулировании питающее напряжение сначала преобразуется в постоянное, затем инвертируется в переменное напряжение требуемой частоты.
Выбор частотного преобразователя
При проектировании частотно-регулируемого электропривода необходимо учесть множество нюансов. При выборе частотника руководствуются следующими критериями:
- Назначение преобразователя. Многие производители выпускают ПЧ, предназначенные для электродвигателей насосов, лифтов, электроприводов вентиляционных систем, а также универсальные устройства общепромышленного назначения. Специализированные частотники производят под конкретное технологическое оборудование. Возможность их адаптации существенно ограничена. Общепромышленные регуляторы частоты можно настраивать под различные приводы.
- Способ управления и поддержка различных протоколов связи. Регулируемые по частоте электроприводы обычно интегрируются в комплексные системы автоматизации и удаленного контроля и управления. Частотный преобразователь должен быть укомплектован контроллером, который поддерживает связь по протоколу, применяемому в конкретной АСУТП.
- Мощность и перезагрузочная способность. Номинальная электрическая мощность преобразователя должна быть больше аналогичного параметра электродвигателя на 15-30%. При расчете мощности учитывают пусковые токи электрической машины, пиковые нагрузки на двигатель и их длительность. Ошибки ведут к перегреву частотника, выходу из строя силовых транзисторов или тиристоров.
- Диапазон и точность регулирования. Интервал изменения частоты и точность ее задания должны соответствовать требованиям условий технологического процесса.
- Электромагнитная совместимость. Частотный преобразователь чувствителен к электромагнитным помехам и сам является их источником. Выбор устройства осуществляется на основании условий его установки. При необходимости может потребоваться его установка в отдельном помещении, подключение специальных фильтров и использование экранированных кабелей. Компания «Данфосс» выпускает преобразователи, укомплектованные встроенными ЭМ-фильтрами.
- Наличие функций отключения двигателя при перегреве, дисбалансе фаз, перегрузках, других аварийных и ненормальных режимов работы.
- Наличие автоматизированного управления по событиям. Для синхронизации работы промышленного оборудования необходимы частотники, имеющие функции регулирования по достижению определенной величины технологических параметров.
- Количество входов и выходов для подключения удаленных устройств управления и контроля. На случай модернизации САР или усложнения АСТП рекомендуется выбрать частотники с избыточным количеством аналоговых и дискретных разъемов. Для электроприводов автоматизированных систем рекомендуется подобрать частотный регулятор со встроенной памятью и функцией ведения журнала событий.
- Номинальный ток и напряжение. Электрические параметры частотника должны соответствовать характеристикам электродвигателя.
Специализированные частотники производят под конкретное технологическое оборудование. Возможность их адаптации существенно ограничена. Общепромышленные регуляторы частоты можно настраивать под различные приводы.
На случай модернизации САР или усложнения АСТП рекомендуется выбрать частотники с избыточным количеством аналоговых и дискретных разъемов. Для электроприводов автоматизированных систем рекомендуется подобрать частотный регулятор со встроенной памятью и функцией ведения журнала событий.Выбор частотного регулятора для промышленного оборудования делается на основании расчетов по специализированным методикам. Малейшие ошибки могут привести к авариям, которые могут иметь непредсказуемые последствия. Проектирование электропривода и выбор ПЧ целесообразно доверить специалистам по автоматизации. Правильный выбор частотника обеспечивает экономию электроэнергии до 40-50%, снижение затрат на ремонт и обслуживание электропривода и дает неплохой экономический эффект.
Электроприводы постоянного тока являются очень простыми с точки зрения организации системы регулирования скорости вращения двигателя, но сам электродвигатель является слабым звеном системы, ведь он достаточно дорогой и при этом не отличается особой надежностью.
К тому же область применения данных двигателей ограничена из-за излишнего искрения щеток и, следовательно, повышенной электроэрозии и износа коллектора, что к общем не позволяет использовать двигатели постоянного тока в пыльных условиях и в средах с опасностью взрыва. Альтернативой электроприводам постоянного тока является комплексное применение асинхронных двигателей переменного тока с частотными преобразователями.
Асинхронные двигатели повсеместно используются в виду очень простого устройства и надежности, при меньших габаритах и массе они обеспечивают такую же мощность, как и двигатели постоянного тока. Главным минусом их является сложность организации системы регулирования скорости двигателя традиционными для двигателей постоянного тока методами. Теоретическая база для разработки первых частотных преобразователей, которые могли уже тогда стать решением вопроса регуляции скорости, была заложена еще в 30-е годы двадцатого века. Отсутствие микропроцессоров и транзисторов не позволяло воплотить теорию в практику, но с появлением транзисторных схем и управляющих микропроцессоров в Японии, США и Европе примерно в одно время были разработаны варианты частотных преобразователей.
При наличии других способов управления скорости вращения исполняющих механизмов (речь идет о механических вариаторах, резисторных группах, вводимыми в ротор/статор, электромеханических частотных преобразователях, гидравлике) наиболее эффективным является использование статических частотных преобразователей, который экономическим выгоднее других вариантов в виду дешевизны монтажа, эксплуатации и высокого КПД. Неприхотливость преобразователей также обусловлена отсутствием подвижных частей в виду того, что регуляция осуществляется на этапе подачи тока и основана на изменении параметров питания, а не на контроле за скоростью вращения при помощи средств механического управления.
Каков принцип частотных методов регулирования? Наглядное объяснение можно вывести из следующей формулы
Из выражения видно, что путем изменения частоты входного питающего напряжения (f1) изменяется угловая скорость статора, точнее его магнитного поля, но этом взаимозависимые характеристики. Эффект достигается при постоянном числе пар полюсов (p).
Что это дает? В первую очередь, плавность регулирования (в особенности при пиковых нагрузках в момент пуска двигателя) скорости при очень высокой жесткости механических характеристик. Также достигается повышенное скольжение асинхронного двигателя, что существенно снижает потери мощности и увеличивает коэффициент полезного действия.
Высокие показатели КПД, коэффициента мощности, перегрузочной способности достигаются при одновременном изменении частоты и напряжения. Законы изменения этих параметров напрямую зависят от момента нагрузки, который может иметь статичный, вентиляторный и обратно пропорциональный скорости вращения характер.
При постоянном моменте нагрузке напряжение на статоре будет регулироваться в пропорциональной зависимости от частоты, что хорошо видно из формулы:
Если момент нагрузки имеет вентиляторный характер, то напряжение будет пропорционально квадрату частоты питающего напряжения.
Ну и моменте нагрузки, который обратно пропорционален скорости получим:
Как видно из вышеописанного при обеспечении одновременного регулирования частоты питающего напряжения и параметров напряжения на статоре частотным преобразователем достигается плавное бесступенчатое регулирование скорости вращения вала двигателя.
При этом отсутствие передач позволяет более точно регулировать скорость вращения по заданным пользователем параметрам.
Основные достоинства применения регулируемых приводов на предприятиях.
Интеграция систем регулирования качественно изменяет технические характеристики всех участников технологического процесса, нуждающегося в регуляции. Большая часть экономической эффективности заключается в возможности регулирования при помощи частотного преобразователя технологических характеристик процессов, температуры, давления, скорости движения, скорости подачи главного движения. Конечно же, максимальная эффективность достигается на объектах, предназначенных для перемещения жидких масс. До сих пор популярным способом регулирования скорости потока и мощности является применение заслонок и заглушек, в частных случаях различных регулирующих механических клапанов, но эти методы менее эффективны чем изменение скорости самого исполнительного механизма и чреваты потерями транспортируемой жидкости.
Разница в производительности и эффективности между дросселированием посредством механических средств и применением частотных преобразователей очевидна на следующем рисунке. (схема 1) Из схемы становится ясно, что возрастает экономия ресурсов, а также нивелируются проблемы, связанные с полной потерей динамической мощности потока во время закрытия заслонок, что приводит, по сути, к холостой работе двигателя. Это увеличивает экономическую эффективность частотных преобразователей.
Конструкция типового частотного преобразователя.
Принципиальной задачей преобразователя частоты является изменение параметров электрического тока, это осуществляется при помощи транзисторного выпрямления тока и преобразования его до необходимых заданных значений. Типовой частотный преобразователь состоит из трех частей:
— Звено постоянного тока. Состоит из выпрямителя и фильтрационных устройств. Звено постоянного тока принимает входной сигнал и перенаправляет его в инвертор.
— Импульсного инвертора.
Силовой трехфазный инвертор обычно имеет шесть транзисторов-ключей и осуществляет преобразование тока до заданных частот и амплитуд, а затем подает его на статор. Инвертор может состоять из тиристорной схемы.
— Микропроцессорной системы управления. Управляет системами преобразования и защиты преобразователя.
Четкая синусоида выходного сигнала — результат работы IGBT-транзисторов в качестве ключей инвертора, которые работают с более высокой частотой переключения, чем устаревшие тиристоры.
Как работает частотный преобразователь?
Схема преобразователя представлена в наглядном виде на следующем рисунке. (схема 2)
На схеме отображены основные структурные части преобразователя, а именно: инвертор, диодный силовой выпрямитель, модуль управления широтно-импульсной модуляцией, система управления, дроссель и конденсатор фильтра. Регуляция выходной частоты и напряжения (fвых. и Uвых., соответственно) осуществляется путем широтно-импульсного управления высокой частоты.
Управление зависит от периодичности модуляции. Это период, в течение которого статор по очереди получает сигнал от положительного и отрицательного полюса напряжения. Длительность периода модулируется согласно синусоидальному закону гармонических частот, дополнительное преобразование происходит уже в обмотках двигателя, где после фильтрации ток имеет уже строго синусоидальную форму.
Сама кривая выходного напряжения — это двуполярная последовательность высокой частоты, созданная прямоугольными импульсами. Данные параметры также регулируются широтно-импульсной модуляцией, а сама ширина импульсов модулируется по синусоидальному закону. Изменение характеристик выходного напряжения осуществляется одним из двух способов: изменение AP (амплитуды) путем регуляции значения входного напряжения Uвх.; при Uвх., имеющим постоянное значение, путем внесения изменений в программу, контролирующую периодичность переключения переключателей V1-V6. Наличие современных IBGT-транзисторов на микропроцессорном управлении применение второго способа является более продуктивным и широко используемым.
ШИМ также позволяет добиться формы кривой тока близкой к синусоиде, но уже благодаря свойствам обмоток, выполняющих функции фильтра.
Данный метод управления также позволяет существенно увеличить коэффициент полезного действия преобразователя и по своим характеристикам полностью аналогично методике управления путем изменения амплитуды и частоты тока. В наше время существует несколько компоновок инверторов с управляемыми ключами: запираемые GTO тиристоры; биполярные IGBT-транзисторные ключи с затвором. С примером можно ознакомиться на следующем рисунке. (рисунок 2) Здесь изображена мостовая трехфазная схема с использованием IGBT-транзисторов. Инвертор автономный. В данной схеме используется комплекс из 6 транзисторных ключей (на схеме V1-V6), емкостного фильтра тока. Транзисторы включены при помощи диодов обратного тока (на схеме D1-D6) по встречно-параллельной схеме.
Алгоритм переключения вентилей задается микропроцессором, переключение преобразует постоянное Uвх.
в переменное выходное напряжение с прямоугольными импульсами. Активная составляющая токового потока асинхронного двигателя проходит через транзисторы, а реактивная — через диоды обратного тока.
И — трехфазный мостовой инвертор;
В — трехфазный мостовой выпрямитель;
Читайте также:
- Электрический автомат: описание и характеристики, принцип работы и разновидности, схема построения защиты
- Освещение в квартире: как правильно распределить основной и дополнительный свет в квартире, варианты выбора светильников и ламп, современные идеи дизайна
- Основные характеристики и диапазоны применения вентиляционных труб в системах вытяжных воздуховодов
Преобразователи частоты. Видео
В этом разделе можно познакомиться с видеоматериалами по преобразователям частоты, представленными на нашем сайте. Надеемся, что инструкции по
настройке
частотных преобразователей, информация по функциональным особенностям конкретных моделей и примеры применения данного оборудования в различных сферах будут вам полезны.
Если у вас есть интересные видоматериалы по данной тематике, мы готовы разместить их в этом разделе со ссылкой на первоисточник
Преобразователь частоты для асинхронного двигателя
Обзор принципов работы преобразователей частоты (инверторов). Рассматривается структура, принцип работы скалярных преобразователей частоты, а также схема самодельного ПЧ.
Регулирование оборотов двигателя
Преобразователь сетевого напряжения 220В в трехфазное напряжение для питания трехфазных двигателей. Или три фазы в доме.
Принцип работы и структура преобразователя частоты
К новым полностью управляемым полупроводниковым приборам относятся биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и запираемые тиристоры с комбинированным управлением.
На их основе стало возможным создание преобразователей частоты для питания двигателей переменного тока и плавного регулирования их скорости вращения. В данном разделе будут рассмотрены характеристики новых силовых полупроводниковых приборов и приведены их параметры.
Преобразователи частоты DELTA
Преобразователи частоты Delta Electronics способны эффективно управлять частотой вращения двигателя, улучшить машинную автоматизацию и экономить электроэнергию. В номенклатуру инверторов Delta Electronics входят серии экономичных и компактных частотников, универсальных общепромышленных и ряд частотников для специализированных применений (лифтов, насосов и вентиляторов).
Преобразователи частоты Fuji серия Frenic Multi часть 1
Преобразователи частоты серии Frenic Multi предназначены для решения широкого спектра задач в различных отраслях промышленности.
Преобразователи частоты Fuji серия Frenic Multi часть 2
Обладают высокой функциональностью,что позволяет использовать их для решения широкого спектра задач. Эта серия оснащена специализированными функциями ограничения момента и ограничения тока.
Преобразователи частоты Fuji серия Frenic Mega
Серия общепромышленных преобразователей частоты Frenic Mega, вобравшая в себя все последние достижения фирмы Fuji Electric в области приводной техники, разработанная для широкого спектра задач. Высокая точность, динамика, возможность позиционирования и синхронизации позволит решить любые задачи управления.
Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя
Наиболее эффективным способом регулирования скорости асинхронного двигателя является изменение частоты и амплитуды трехфазного напряжения, прикладываемого к обмоткам асинхронного двигателя. Этот способ регулирования в последние годы получил самое широкое применение для электроприводов различного назначения, как низковольтных с напряжением до 400 В, так и высоковольтных большой мощности напряжением 6,0 и 10,0 кВ.
Частотный преобразователь в ЖКХ
Применение преобразователей частоты в жилищно-коммунальных хозяйствах. Применение частотных преобразователей позволит снизить финансовые издержки на оплату электроэнергии в коммунальном хозяйстве, а следовательно, обеспечит стабильные тарифы на тепловую энергию, водоснабжение для населения страны.
Преобразователи частоты Altivar Machine ATV340
Altivar Machine ATV340 — преобразователь частоты для трехфазных двигателей мощностью от 0,75 до 75 кВт, разработанные специально для производителей высокопроизводительного оборудования с повышенными требованиями к перегрузкам.
Копирование и распространение информации, упомянутой на страницах ies-drives.ru, возможно только при наличии письменного разрешения
администрации сайта. По вопросам использования материалов обращайтесь по электронной почте [email protected]. Цены на сайте представлены в информационных целях и не являются публичной офертой.
Условия работы сайта
Что такое преобразователь частоты
Преобразователи частоты INNOVERT
Универсальный компактный преобразователь частоты Danfoss
VLT Micro Drive FC 51
Частотные преобразователи Danfoss серия VLT HVAC Basic Drive FC 101
Применение — преобразователь частоты
Категория
- Преобразователи
- Однофазный преобразователь
- Трехфазный преобразователь
- Связаться с нами
Статический преобразователь частоты
buy@FrequencyConverter.
net
[email protected]
Главная » Применение
Асинхронный двигатель с питанием от преобразователя частоты может потребовать дополнительных испытаний после выявления неисправности, связанной со статором. Если внутренняя изоляция фаз повреждена или слаба, быстрый рост напряжения, характерный для многих преобразователей частоты, может привести к возникновению внутренних фазных токов, достаточных для отказа преобразователя частоты. Эта статья предназначена для того, чтобы предоставить аналитику дополнительные данные испытаний цепи двигателя с использованием оценки цепи двигателя для испытания в обесточенном состоянии, чтобы лучше определить причину отказа преобразователя частоты или двигателя. Это применимо только для асинхронных двигателей с более чем 3 выводами, открытыми в соединительной коробке.
Зарядив внутреннюю систему изоляции фаз потенциалом постоянного тока, слабые места между фазами можно определить как основную причину отказа преобразователя частоты.
Выявление в качестве основной причины асинхронного двигателя, а не преобразователя частоты, может предотвратить дорогостоящую замену преобразователя частоты.
Преобразователь частоты, также известный как источник переменного тока, представляет собой электронное устройство, которое изменяет фиксированную частоту и напряжение на изменяемую частоту и напряжение, используемые для управления скоростью асинхронного двигателя. Изменяя частоту, двигатель может работать со многими переменными скоростями.
Преобразователи частоты в настоящее время находят широкое применение в горнодобывающей промышленности. В большинстве этих преобразователей частоты используются выходы с регулируемой частотой, которые создаются путем выпрямления источника питания переменного тока в постоянный ток, а затем инвертирования этого постоянного напряжения обратно в переменный ток с использованием высокочастотной несущей и широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для получения регулируемой частоты, регулируемого источника питания для мотор.
Ключом к улучшению защиты является понимание того, что для систем с ограничением отказов, включающих преобразователи частоты, конструкция защиты и связанные с ней расчеты должны выходить за пределы частоты источника питания (50 Гц/60 Гц) и традиционных гармоник частоты сети. В таких случаях потребуется индивидуальный расчет для определения требований на рассматриваемой частоте или частотах.
Когда преобразователи частоты (или другие источники не 50 Гц/60 Гц) используются в электрической системе с ограничением по неисправностям, стандартный подход необходимо изменить и интерпретировать, чтобы обеспечить адекватную защиту.
Фактически на станции генератор, компрессор, газовые турбины находятся на одном валу. У меня есть сомнения, что если мы используем статический преобразователь частоты, то мы можем начать с подачи низкой частоты на статор … и если частота низкая, то может ли магнитная блокировка между статором и ротором происходить напрямую (без возбуждения) и после что мы можем увеличить частоту статора, и после достижения скорости, скажем, 75%, турбина будет самоподдерживающейся, и питание статического преобразователя частоты может быть отключено, когда ротор приводится в движение газовыми турбинами, тогда в этот момент, если мы дадим возбуждение он может работать как синхронный генератор.
Второй случай с вращающимся трансформатором не реализован. Я сомневаюсь, что если статический преобразователь частоты служит цели магнитной блокировки, давая низкую частоту, то почему возбуждение требуется при запуске. Мы можем подавать возбуждение, как только газовая турбина становится самоподдерживающейся и приводит в движение наш ротор, а затем, чтобы сделать его синхронным, мы можем подавать возбуждение на скорости, близкой к синхронной.
Установка преобразователей частоты на водяные насосы может стать эффективным способом экономии энергии. Снижение скорости асинхронного двигателя всего на 20 % может сэкономить до 50 % энергии. Преобразователи частоты могут быть установлены на все водяные насосы, в том числе связанные с системами HVAC. Преобразователь частоты необходимо подключить к управляющему сигналу, а также может потребоваться установка измерительных устройств или контроллеров, которые обычно включаются в стоимость.
Финансовая целесообразность установки преобразователя частоты зависит от области применения асинхронного двигателя и часов работы. Преобразователи частоты, как правило, являются наиболее экономичными устройствами при использовании на больших водяных насосах.
Фермерам со значительными расходами на насосы рекомендуется изучить затраты и выгоды от установки преобразователей частоты.
Трехфазный асинхронный двигатель со встроенным преобразователем частоты
Двигатель со встроенным преобразователем частотыХарактеристики
Преобразователь частоты
- Управление без датчика поля
- Встроенный программный ПЛК
- Различные варианты работы
- Расширенные коммуникационные интерфейсы (опция)
- Бесплатное программное обеспечение для ПК
- Выходная частота 0–400 Гц
- Степень защиты IP55 (ограничена двигателем)
Двигатель
- Надежные двигатели для использования в тяжелой промышленности, включая алюминиевые корпуса размером от 1 до 1 и легкие
- 3 90
- Чугунная конструкция размером от 160
- Режим работы S1
- Класс эффективности IE3
- Шариковые подшипники SKF
- Степень защиты IP55
- Класс изоляции F (IEC — EN60034 — 1)
- С самовентиляцией (IC 441) или принудительной вентиляцией (по запросу)
- Стандартный монтаж на лапах B3 (B5, B35, B14 или B34 по запросу)
- Ножки двигателей в алюминиевом корпусе можно отвинчивать или привинчивать на
- Цвет: RAL7030 (каменно-серый)
- Тепловая защита с PTC в двигателе
- Двигатели без инвертора вы можете найти здесь
Двигатели 2-полюсные с однофазным питанием.
Изготовлено на заказ, поэтому возврат товара исключен.
| Rated capacity (kW) | Size motor / shaft | Size frequency inverter | Dimensions frequency inverter (HxWxD) mm | Rated speed at 50Hz [min — 1 ] | Номинальный ток полной нагрузки при 400 В [Акфф] | Вес [кг] | Технический паспорт двигатель | Арт. | Цена вкл. НДС |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.75 | 801/19 | A | 233x153x120 | 2860 | 1.62 | 14.44 | Data | 0302.0003 | € 589,57 Get a quote In Stock: 0 |
1. 1 | 802/19 | А | 233x153x120 | 2860 | 2.3 191 91543 902 Данные | 0302.0004 | 620,82 € Заказ В наличии: 1 |
Двигатели трехфазные с питанием 2-полюсные Изготовлено на заказ, поэтому возврат товара исключен.
| Номинальная мощность (кВт) | Размер двигателя/вала | Размер частота инвертор | Размеры частота инвертор 90Wx14 мм 90Wx14 ) )0113 Номинальная скорость при 50 Гц [мин -1 ] | Номинальный ток при полной нагрузке при 400 В [Акфф] | Вес [кг] | Паспорт двигателя Арт.-№55 Цена | вкл. VAT | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.75 | 801/19 | A | 233x153x120 | 2860 | 1. 62 | 14.44 | Data | 0302.0011 | € 589,32 Order In Stock: 4 |
| 1.1 | 802/19 | A | 233x153x120 | 2860 | 2.31 | 16.24 | Data | 0302.0012 | € 620 ,82 Get a quote In Stock: 0 |
| 1.5 | 90S/24 | A | 233x153x120 | 2870 | 3.06 | 18.74 | Data | 0302.0013 | € 662,82 Get a quote In Stock: 0 |
| 2.2 | 90L/24 | B | 270x189x140 | 2870 | 4. 35 | 22.74 | Данные | 0302.0014 | 753,27 € Получить предложение В наличии: 0 |
| 15/2 901 901 3,00153 | B | 270x189x140 | 2890 | 5.71 | 30.54 | Data | 0302.0015 | € 872,97 Get a quote In Stock: 0 | |
| 4.0 | 100L2/28 | B | 270x189x140 | 2890 | 7,45 | 33,74 | Данные | 0302.0016 | a цена3In Stock: 0 |
| 5.5 | 112M2/28 | C | 307x223x181 | 2900 | 10.1 | 46.38 | Data | 0302.0017 | € 1.208,97 Get a quote In Stock: 0 |
7. 5 | 132S2/38 | C | 307x223x181 | 2920 | 13.1 | 60.48 | Data | 0302.0018 | € 1.435,77 Get a quote In Stock: 0 |
| 11.0 | 160M1/42 | D | 414x294x232 | 2940 | 19.6 | 146.80 | Данные | 0302.0019 | 1,995,49 € Заказать В наличии: 1 |
| 15,0 | 2 160M1/40278 D | 414x294x232 | 2940 | 26.5 | 160.80 | Data | 0302. 0020 | € 2.211,50 Order In Stock: 1 |
Higher performance on request.
Опции двигателя
- B5 Фланцевое крепление
- B35 Фланцевое крепление
- B14 Фланцевое крепление
- B34 Фланцевое крепление
- Принудительный вентилятор
- 2, 4 или 6 полюсов
- Биметаллы
Если у вас есть какие-либо вопросы или особые пожелания, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Описание двигателя
Наши асинхронные двигатели класса эффективности IE3 также подходят для использования с преобразователями частоты. Благодаря высокой прочности и долговечности двигатели подходят для использования в тяжелой промышленности.
Автоматическая идентификация двигателя, предварительная настройка параметров и отображение фактических значений в соответствии с требованиями заказчика автоматизируют и сокращают ввод в эксплуатацию приложения. Программное обеспечение INVEOR для ПК доступно для бесплатной загрузки.
..400 Гц
тока, 100 мА / 10 В пост. тока, 30 мА / Защита от короткого замыкания
