Настройка преобразователя частоты. Настройка, программирование и установка нового преобразователя частоты. Управление частотным преобразователем через дискретные клеммы

Одним из главных недостатков асинхронных двигателей является сложность регулировки частоты вращения. Изменять её можно тремя способами: изменением количества пар полюсов, изменением скольжения и изменением частоты. В последнее время для регулирования скорости вращения асинхронного короткозамкнутого двигателя частоту тока меняют с помощью частотных преобразователей для электродвигателя.

В последнее время на производстве стали широко использоваться высокочастотники, у многих неопытных новичков, встречающих их на практике, часто возникает вопрос, что такое частотный преобразователь и для чего он нужен. Достоинствами частотного привода для электродвигателя являются:

• снижение электропотребления двигателем;
• улучшение показателей работы: плавность запуска и регулировки скорости вращения;
• исключение возможных перегрузок.

Плавность пуска обеспечивается преобразователем благодаря снижению с его помощью пускового тока, который без частотника превышает номинальный ток в 5–7 раз.

Основными частями в устройстве преобразователя являются инвертор и конденсаторы. Инвертор обычно выполнен из диодных мостов. Его задача - выпрямить напряжение на входе, которое может принимать значение 220В или 380В в зависимости от количества фаз, но сохранить при этом пульсации. Затем конденсаторы выпрямленное напряжение сглаживают и фильтруют.

Потом постоянный ток отправляется на микросхемы и выходные мостовые IGBT-ключи. Обычно мостовой IGBT-ключ - это шесть транзисторов, соединённых по мостовой схеме. Защиту от пробоя напряжения обратной полярности осуществляют диоды. В более ранних схемах вместо транзисторов были использованы тиристоры, значительными недостатками которых были некоторая замедленность в работе и помехи.

Благодаря этим устройствам возникает широтно-импульсная последовательность с необходимой частотой. На выходе частотника импульсы напряжения имеют прямоугольный вид. А после того как они проходят через обмотку статора, вследствие её индуктивности, принимают синусоидальный вид.

Чтобы понять, зачем нужен инвертор, необходимо уяснить, что ток бывает постоянным и переменным. И если преобразователи частоты используются при работе с переменным током, то для управления электромотором постоянного тока необходим электропривод постоянного тока. Он называется инвертором и его назначением в схеме является контроль тока возбуждения. И он также независимо от изменений нагрузки может поддерживать скорость вращения ротора в требуемых пределах и осуществлять его торможение.

При выборе частотника наиболее низкая стоимость определена набором минимальных функций. Рост стоимости пропорционален их увеличению.

Первоначально преобразователи классифицируют по мощности . Не менее важными параметрами являются перегрузочная способность и тип исполнения.

Мощность частотника должна быть не меньше максимальной мощности установки. Для оперативного ремонта или замены в случае поломки частотного привода для электромотора желательно, чтобы сервис-центр был расположен в непосредственной близости.

При выборе преобразователя немаловажным фактором является его напряжение. Если подобрать частотник определённого напряжения, а в сети оно окажется более низким, то он будет отключаться. Если же напряжение сети будет длительно допускать допустимое напряжение, то это приведёт к его повреждению и невозможной дальнейшей работе. С учётом этих рисков нужно выбирать частотники с большим интервалом допустимого напряжения.

Существует два типа управления преобразователей: векторное и скалярное.

При скалярном управлении удерживается постоянство между значением напряжения и частоты на выходе. Это наиболее простой тип частотников, и, вследствие этого, более дешёвый.

При векторном управлении из-за снижения статической ошибки управление осуществляется более точно. Но и стоимость асинхронного преобразователя частоты с этим видом управления более высока в сравнении со скалярным управлением.

Зона регулирования частоты тока должна быть в необходимых пределах. Для диапазонов с регулировкой по частоте более, нежели в 10 раз лучше выбрать векторное управление.

Количество вводов должно быть оптимальным, потому как при слишком большой их численности цена прибора для изменения частоты будет неоправданно завышена, а также могут возникнуть некоторые сложности при его настройке.

Необходимо учесть перегрузочные способности частотника по току и мощности. Ток частотника должен быть чуть больше, нежели номинальный ток двигателя. В случае возникновения ударных нагрузок необходим запас по пиковому току, который должен быть не менее 10% от ударного тока.

Расчёт частотника для электродвигателя

Для того чтобы преобразователь частоты имел возможность работать надёжно и соблюдать заданные значения, необходимо рассчитать его основные параметры:

• тип исполнения;
• мощность.

Расчёт тока преобразователя производится по формуле:

где Р – номинальная мощность двигателя, квт;

U – напряжение, В

сosφ – значение коэффициента мощности

Правильный выбор мощности прибора для изменения частоты сказывается на эффективности работы установки. При заниженной мощности частотного преобразователя производительность оборудования будет невысокой. Длительные перегрузки при работе могут привести к поломке преобразователя частоты.

При завышенной мощности частотного преобразователя и скачках напряжения или перегрузке не сработает защита электродвигателя, что приведёт к его повреждению. U

Мощность частотника должна быть больше номинальной мощности соответствующего двигателя на 15%.

Частотники для двигателя мощностью около 3 КВт являются наиболее распространёнными ввиду компактности, относительно невысокой цены, простоты установки и обслуживания

Собирать вручную частотники для двигателей мощностью 3 КВт и больше нет смысла - они будут довольно дорогими по цене и не всегда обеспечивать необходимую точность в работе.

Для двигателей мощностью 3 КВт преобразователи частоты находят применение:

• в системах вентиляции для контроля скорости вращения вентилятора;
• для одновременности работы принимающего и подающего конвейеров;
• для подачи сырья с контролем его объёма;
• для управления несколькими насосами;
• для контроля работы погружным насосом;
• для регулировки скорости подачи сырья в дробилках.

Частотники для двигателей большей мощности отличаются величиной максимальной выходной частоты, наличием фильтра электромагнитной совместимости (ЕМС), видом режима управления.

Например, у частотного привода для электродвигателя мощностью 15 КВт максимальная выходная частота меньше, нежели у преобразователя для двигателя мощностью 3 КВт. ЕМС фильтр для такого двигателя не предусмотрен. Режим управления только скалярный.

Став счастливым обладателем частотного преобразователя HYUNDAI серии N700E покупатели иногда испытывают некоторые трудности при первом включении и настройке. В связи с этим, мы решили написать пошаговую инструкцию подкрепленную видеорядом по настройке частотных преобразователей HYUNDAI. Данная инструкция применима к самой распространенной серии N700E, для 1 и 3-х фазных ЧП мощностью от 0,4кВт и до 3,7кВт

Подключние питающих и моторных проводов.

Управление частотным преобразователем через дискретные клеммы

Первое включение и программирование частотного преобразователя

Включение преобразователя происходит после подачи питабщего напряжения. Для входа в меню необходимо нажать кнопку "Func ", перемещение по параметрам осуществляется нажатием кнопок "вверх" или "вниз", выбрав необходимую группу переменных, необходимо нажать кнопку "Func " и далее стрелочками выбрав параметр который хотим изменить, снова нажимаем "Func ", стрелочками задаем новое значение и обязательно нажимаем кнопку "STR " (иначе изменения не сохранятся в памяти).

Выбор источников задания управляющих сигналов

На гарячую линию, нам не редко поступают звонки от покупателей со словами "я включил частотный преобразователь, но двигатель не крутится, а сам частотник не реагирует на регулировку потенциометра на панели управления". Все верно, дело в том, что на заводе изготовителе по умолчанию задается источник управляющих сигналов с дискретных клемм, если необходимо управлять инвертором с лицевой панели, то для этого надо изменить следующие параметры: А01 (источник задания частоты) значение "1" меняем на "0" и нажимаем кнопку "STR", над потенциометром загорится светодиод информирующий нас о том, что частота вращения двигателя задается с потенциометра расположенного на панели управления. А02 (запуск двигателя), если планируется запускать частотный преобразователь с панели управления то значение "1" меняем на "0" и нажимаем кнопку "STR". Над кнопкой "RUN" загорится светодиод, теперь двигатель будет включаться и выключаться с панели управления.

Задание основных параметров

А03 - частота питающей сети, устанавливаем 50Гц
А04 - максимальная выходная частота, можно задавать до 400 Гц. Выбирается в зависимости от типа двигателя и конкретных задач, по умолчанию 50Гц, но например, если подключается фрезерный шпиндель, то частота задается как правило 400Гц.
Н03 - задается номинальная мощность двигателя.
Н04 - указываем количество полюсов двигателя, как правило 4.
Н05 - задается номинальный ток двигателя (берется из паспорта двигателя).
Выше мы привели основные параметры которые необходимо задать при первом включении частотного преобразователя, со значениями остальных параметров и их назначениями Вы сможете прочитать в инструкции поставляемой с ЧП.

Настройка ПИД-регулирования

Частотные преобразователи HYUNDAI серии N700E имеют функцию ПИД-регулирования, которая позволяет поддерживать заданный параметр, например: Расход или давление.
Для включения функции ПИД-регулирования, устанавливаем в параметре А46 значение "1", время отклика задается в F02 и F03 (время разгона и время торможения). Посмотреть работу функции ПИД-регулирования можно в видеоролике с 4.33.

Видеоинструкция к частотному преобразователю HYUNDAI N700E

Установка, настройка и обслуживание преобразователя должна производиться только квалифицированным техническим персоналом. Небрежное обращение может привести к повреждению преобразователя. Запрещается бросать преобразователь, подвергать его ударам и тряске при переноске.

Указания по технике безопасности при монтаже преобразователя частоты (использована инструкция на преобразователь частоты DANFOSS):

1. Прикосновение к токоведущим частям может привести к смертельному исходу, даже если оборудование отключено от сети. При работе с токоведущими частями убедитесь, что отключены входы напряжения: как сетевого питания, так и любые другие (подключение промежуточной цепи постоянного тока), отсоединен кабель электродвигателя (если двигатель вращается).

Имейте в виду, что высокое напряжения в цепи постоянного тока может сохраняться, даже если светодиоды погасли. Прежде чем прикасаться к потенциально опасным токоведущим частям приводов мощностью до 7,5 кВт включительно, подождите не менее 4 минут. Подождите не менее 15 минут, прежде чем начать работу с приводами мощностью свыше 7,5 кВт.

2. должен быть заземлен надлежащим образом. Ток утечки на землю превышает 3,5 мА. Запрещается использовать нулевой провод в качестве заземления.

3. Кнопка на пульте оператора не выполняет функции защитного выключателя. Она не отключает преобразователь частоты от сети и не гарантирует пропадание напряжения между преобразователем и двигателем.

Проверка соответствия компонентов перед началом монтажа.

1. Сверьте кодовый номер преобразователя с тем, что было заказано.

2. Убедитесь, что входное напряжение, указанное на преобразователе частоты, совпадает с напряжением питающей сети, к которой планируется подключение. В случае, если напряжение питающей сети ниже входного напряжения преобразователя частоты, то устройство будет работать с пониженными характеристиками, или будет работать с ошибкой. Подключение устройства к питающей сети с напряжением, превышающим входное напряжение преобразователя, указанное на информационной табличке, не допускается!

3. Проверьте, что номинальное напряжение электродвигателя не превышает значения выходного напряжения преобразователя частоты. Номинальное напряжение электродвигателя в большинстве случаев определяется схемой соединения, поэтому убедитесь, подключен ли двигатель «звездой» или «треугольником», и какие значения напряжения соответствуют данной схеме подключения (указано на табличке двигателя).

4. Номинальный ток двигателя в большинстве случаев не должен превышать номинальный выходной ток преобразователя частоты, в противном случае привод не сможет развить номинальный момент.

1. Внешние условия должны соответствовать степени защиты корпуса – стандартное исполнение преобразователя – IP20 не защищает от попадания пыли или капель жидкости внутрь устройства. Исполнение корпуса IP54 защищает от пыли и влаги при соблюдении требований монтажа (использовании сальников, кабель-вводов и т.д. Убедитесь, что возле вентиляторов чисто, нет пыли и грязи.

2. Место установки должно быть сухим (максимальная относительная влажность воздуха 95%, при отсутствии конденсации).

3. Рабочая температура окружающей среды 0–40 °С. При температуре от -10 до 0 °С и свыше +40 °С работа будет происходить с пониженными характеристиками. Не рекомендуется эксплуатировать преобразователь частоты при температурах ниже -10 и свыше +50 °С, так как это может привести к сокращению срока службы изделия.

4. Максимальная высота установки устройства над уровнем моря для работы без снижения характеристик 1000 м.

5. Проверьте наличие возможности осуществлять вентиляцию преобразователя частоты. Допускается монтаж преобразователей «стенка к стенке» (корпусы IP 20 и 54), однако обязательно должно быть предусмотрено воздушное пространство 100 мм сверху/снизу устройства для преобразователя частоты мощностью до 30 кВт, 200мм для преобразователя частоты мощностью от 30 до 90 кВт и 225 мм для мощности 90 кВт.

При работе преобразователь нагревается, поэтому свободное пространство вокруг преобразователя должно составлять не менее 10 см и гарантировать циркуляцию воздуха и охлаждение. Поверхность, на которую устанавливается преобразователь, должна быть из невоспламеняющегося материала и иметь достаточную механическую прочность, чтобы выдержать вес преобразователя.

При установке преобразователя в шкафу необходимо обратить внимание на эффективность охлаждения. Необходимо следить, чтобы поток воздуха от вентилятора шкафа проходил как можно ближе к преобразователю. Пример расположения преобразователя в шкафу приведен на рисунке 3.1.

Преобразователь должен быть размещен так, чтобы не попадать в поток воздуха от других преобразователей и тепловыделяющих элементов другого оборудования, в том числе от тормозных резисторов. Желательно избегать размещения одного преобразователя над другим или выдерживать при этом минимальное расстояние между блоками 300 мм. Пример расположения нескольких преобразователей в шкафу показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 – Примеры размещения в шкафу: а) один преобразователь; б) несколько преобразователей

Вентилятор принудительного охлаждения шкафа должен быть установлен так, чтобы получить максимальный обдув преобразователя. Для исключения рециркуляции нагретого воздуха снаружи и внутри шкафа рекомендуется устанавливать отражательные щитки.

1. К преобразователю частоты можно подключать кабели сети/двигателя с максимальным сечением указанным в таблице технических характеристик ПЧ.

2. Каждый привод должен быть заземлен индивидуально, длина линии заземления должна быть кратчайшей. Рекомендуемое сечение заземляющих кабелей должно быть того же сечения что и проводники питающей сети. При монтаже, прежде всего подключают провод заземления.

3. Необходимо установить входные быстродействующие предохранители (марки предохранителей уточняйте в руководствах по проектированию). Номиналы предохранителей можно уточнить в таблице технических характеристик.

4. Раздельные кабель-каналы должны использоваться для входных силовых кабелей, выходных силовых кабелей и кабелей управления.

5. Для выполнения требований по ЭМС используйте экранированные кабели. Обеспечьте защиту кабелей управления от электромагнитных помех.

6. Проверьте правильность подсоединения входных (клеммы L, N для 1 фазной сети и L1, L2, L3 для трёхфазной) и выходных силовых проводов (клеммы U, V, W).

7. Подключение к клемме PE преобразователя выполняется проводом заземления. Запрещается использовать нейтраль в качестве заземляющего провода. Объединение заземление и нейтрали может происходить только в месте физического заземления.

Проверка правильности подключения двигателя.

1. Максимальная длина без соблюдений требований по ЭМС неэкранированного моторного кабеля составляет до 50 м. Желаемые нормы ЭМС могут быть достигнуты посредством встроенных или внешних фильтров и экранированного кабеля. Максимальную длину кабеля в зависимости от категории среды уточняйте в руководствах по проектированию.

2. Согласно принятым на территории РФ нормам преобразователь частоты, как самостоятельное изделие может иметь различный класс ЭМС. Однако ГОСТ 51524-99 на электропривод (электропривод - изделие целиком - совокупность преобразователя частоты, электродвигателя и нагрузки) предписывает класс А1/B, который достигается только при использовании экранированных кабелей и улучшенного РЧ фильтра (у преобразователей Данфосс, встроенного в ПЧ)

3. В силовую цепь между приводом и двигателем не должно быть подключено конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности.

4. Двухскоростные двигатели, двигатели с фазным ротором и двигатели, которые раньше пускались по схеме «звезда» или «треугольник», должны быть постоянно включены по одной рабочей схеме и на одну скорость.

5. Если есть контактор или рубильник в цепи между приводом и двигателем, то на привод должен приходить согласующий сигнал о его положении. Не допускается разрывать цепь контактором при работающем от преобразователе частоты или намагниченном двигателе. В случае если двигатель оснащен тормозом, должен быть предусмотрен управляющий сигнал, согласующий его работу с преобразователем. Не допускается питать тормоз от блока питания преобразователя.

6. В случае если двигатель оснащен принудительной вентиляцией, должно быть предусмотрено её включение при работе двигателя.

7. В случае если двигатель оборудован датчиком температуры (термистором), то целесообразно завести этот сигнал на преобразователь частоты для возможности аварийного отключения электродвигателя при перегреве.

Из данной статьи вы узнаете, что такое рассмотрите его схему, принцип работы, а также узнаете о настройках промышленных образцов. Основной упор будет сделан на изготовление Конечно, для этого вам потребуется иметь хотя бы общее представление о проводниковой технике. Начинать необходимо с того, для каких целей используются преобразователи частоты.

Когда возникает необходимость в ПЧ

Современные преобразователи частоты — это высокотехнологичные устройства, которые состоят из элементов на основе полупроводников. Кроме того, имеется электронная система управления, построенная на микроконтроллере. С ее помощью производится управление всеми важнейшими параметрами электродвигателя. В частности при помощи преобразователя частоты можно изменять скорость вращения Возникает мысль о том, чтобы приобрести частотный преобразователь для электродвигателя. Цена такого устройства для моторов мощностью 0,75 кВт составит примерно 5-7 тыс. руб.

Стоит заметить, что изменить скорость вращения можно при помощи редуктора, построенного на основе вариатора, либо шестеренчатого типа. Но такие конструкции очень большие, применять их не всегда имеется возможность. Ко всему прочему, такие механизмы необходимо своевременно обслуживать, а их надежность крайне мала. Применение частотного преобразователя позволяет уменьшить расходы на обслуживание электрического привода, а также увеличить его возможности.

Основные узлы частотного преобразователя

Любой преобразователь частоты состоит из четырех основных модулей:

1. Блока выпрямителя.
2. Устройства фильтрации постоянного напряжения.
3. Инверторного узла.
4. Микропроцессорной системы управления.

Все они взаимосвязаны, причем блок управления контролирует работу выходного каскада - инвертора. Именно с его помощью осуществляется изменение выходных характеристик переменного тока.

О нем будет подробно рассказано ниже, приведена схема. Частотный преобразователь для электродвигателя имеет еще несколько особенностей. Стоит отметить, что в состав устройства входит несколько степеней защиты, которые также управляются микроконтроллерным устройством. В частности производится контроль температуры силовых полупроводниковых элементов. Кроме того, имеется функция защиты от короткого замыкания и превышения тока. Частотный преобразователь необходимо подключать к питающей сети посредством защитных устройств. Необходимость в отпадает.

Выпрямитель преобразователя частоты

Это самый первый модуль, через который протекает ток. С его помощью производится выпрямление переменного тока - преобразование в постоянный. Происходит это благодаря использованию таких элементов, как полупроводниковые диоды. Но теперь стоит упомянуть о небольшой особенности. Вы знаете, что питание большей части осуществляется от трехфазной сети переменного тока. Но не везде такая имеется. Конечно, на крупных предприятиях она есть, но в быту ее редко используют, так как проще провести однофазную. Да и с учетом электроэнергии дела обстоят проще.

А преобразователи частоты могут питаться как от трехфазной сети, так и от однофазной. В чем же разница? А она несущественная, в конструкции используются различные типы выпрямителей. Если речь идет про однофазный частотный преобразователь для электродвигателя, то необходимо применять схему на четырех полупроводниковых диодах, включенных по мостовому типу. Но если есть необходимость питания от трехфазной сети, следует выбрать иную схему, состоящую из шести полупроводниковых диодов. Два элемента в каждом плече, в результате вы получите выпрямление переменного тока. На выходе появятся «плюс» и «минус».

Фильтрация постоянного напряжения

На выходе выпрямителя вы имеете постоянное напряжение, но оно обладает большими пульсациями, все еще проскакивает переменная составляющая. Чтобы сгладить все эти «неровности» тока, вам потребуется применять как минимум два элемента - катушку индуктивности и электролитический конденсатор. Но обо всем стоит рассказать более детально.

Катушка индуктивности имеет большое число витков, она обладает некоторым что позволяет немного сгладить пульсации тока, протекающего через нее. Второй элемент - конденсатор, включенный между двумя полюсами. Он обладает поистине интересными свойствами. При протекании постоянного тока он по закону Кирхгофа заменяться должен обрывом, то есть между плюсом и минусом как бы ничего нет. А вот при протекании переменного - проводником, отрезком провода без сопротивления. Как было сказано выше, протекает постоянный ток, но в нем присутствует небольшая доля переменного. И она-то замыкается, в результате чего попросту исчезает.

Инверторный модуль

Инверторный узел, если быть точным, наиболее важный во всей конструкции. С его помощью производится изменение параметров выходного тока. В частности его частоты, напряжения и т. д. Состоит инвертор из шести управляемых транзисторов. Для каждой фазы два полупроводниковых элемента. Стоит отметить, что в инверторном каскаде используются современные сборки из IGBT-транзисторов. Хоть самодельный, хоть частотный преобразователь Delta, самый бюджетный и доступный на сегодняшний день, состоят из одинаковых узлов. Возможности только разные.

Они имеют три входа, столько же выходов, а также шесть точек подключения к устройству управления. Стоит отметить, что при самостоятельном изготовлении частотного преобразователя необходимо производить подбор сборки по мощности. Поэтому вы должны сразу определиться с тем, какой тип электродвигателя будет подключаться к преобразователю частоты.

Микропроцессорная система управления

При самостоятельном изготовлении вряд ли получится достигнуть тех же параметров, которые имеются у промышленных образцов. Причина этого кроется вовсе не в том, что выпускаемые сборки силовых транзисторов являются неэффективными. Дело в том, что в домашних условиях изготовить модуль управления оказывается довольно сложно. Конечно, речь идет не про пайку элементов, а о программировании микроконтроллерного устройства. Самый простой вариант — это изготовить блок управления, при помощи которого можно проводить регулировку скорости вращения, осуществление реверса, защиту по току и от перегрева.

Для изменения необходимо использовать переменное сопротивление, которое подключается к порту ввода микроконтроллера. Это задающее устройство, которое подает сигнал микросхеме. Последняя анализирует уровень изменения напряжения по сравнению с эталонным, которое составляет 5 В. Система управления работает по определенному алгоритму, который пишется до начала программирования. Строго по нему происходит работа микропроцессорной системы. Очень популярны модули управления фирмы Siemens. Частотный преобразователь этого производителя имеет высокую надежность, может использоваться в любом типе электропривода.

Как настроить преобразователь частоты

На сегодняшний день имеется много производителей данного устройства. Но алгоритм настройки у всех практически одинаков. Конечно, провести настройку преобразователя частоты без определенных знаний не получится. Вам необходимо иметь две вещи — опыт в регулировке и руководство по эксплуатации. В последнем имеется приложение, в котором описаны все функции, которые могут быть запрограммированы. Обычно на корпусе частотного преобразователя имеется несколько кнопок. Как минимум четыре штуки должно присутствовать. Две предназначены для переключения между функциями, при помощи остальных производится выбор параметров либо отмена введенных данных. Для перехода в режим программирования необходимо нажать определенную кнопку.

Для каждой модели частотного преобразователя свой алгоритм входа в режим программирования. Поэтому без руководства по эксплуатации невозможно обойтись. Стоит также отметить, что функции разбиты на несколько подгрупп. И запутаться в них не составит труда. Старайтесь не изменять те настройки, которые не рекомендует трогать производитель. Эти параметры нужно менять лишь в исключительных случаях. При выборе функции программирования вы будете видеть на дисплее ее цифро-буквенное обозначение. По мере набора опыта настройка частотного преобразователя будет казаться вам очень простым делом.

Выводы

При эксплуатации, обслуживании либо изготовлении частотного преобразователя необходимо соблюдать все меры предосторожности. Помните, что в конструкции устройства имеются электролитические конденсаторы, которые сохраняют заряд даже после отключения от сети переменного тока. Поэтому, перед тем как производить разборку, необходимо дождаться разряда. Обратите внимание на то, что в конструкции частотных преобразователей присутствуют элементы, которые боятся статического электричества. В частности это относится к микропроцессорной системе управления. Поэтому проводить пайку следует со всеми мерами предосторожности.

Содержание:

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 . 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 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 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 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 , 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.

Выбирая устройство, необходимо заранее знать, в каких условиях оно будет эксплуатироваться. Если сеть однофазная, то и преобразователь должен быть таким же. То же самое касается и трехфазных аппаратов. Многое зависит от мощности асинхронных двигателей. Если при запуске на валу необходим высокий пусковой момент, то и частотный преобразователь должен быть рассчитан на большее значение тока.