Как выбрать частотный преобразователь

Что нужно знать для правильного выбора преобразователя частоты?

1. Что такое частотный преобразователь и в каких случаях он применяется

Преобразователь частоты предназначен для управления скоростью вращения трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Внешний вид частотных преобразователей

Частотные преобразователи применяются в следующих случаях:

  • при необходимости изменения скорости вращения электродвигателя;
  • при необходимости поддержания значения технологического параметра (например, давления) посредством изменения скорости вращения электродвигателя;
  • отсутствует питание 380В. Частотные преобразователи с питанием 220В поставляются на мощность до 2,2кВт включительно. Мощность двигателя при этом не теряется (Если двигатель имеет возможность переключения «звезда-треугольник» 380/220, то он может быть включен от однофазной сети 220В);
  • требуется подключение к промышленной сети двигателей с “нестандартным” напряжением питания и частотой.

Кроме основных функций, ПЧ обеспечивает

  • возможность включения реверса без дополнительного оборудования;
  • ограничение пускового тока двигателя;
  • контроль тока двигателя;
  • плавный разгон и торможение (настраиваемые по времени);
  • дополнительную защиту двигателя;
  • возможность пропуска резонансных частот;
  • стабилизацию момента двигателя даже при колебаниях входного напряжения;
  • возможность остановки с замедлением;
  • возможность экономии электроэнергии при частично загруженном двигателе (даже без датчика обратной связи);
  • работу со встроенным таймером и счетчиком;
  • переход в “спящий режим” с отключением насоса при отсутствии водопотребления;
  • возможность автоматического перезапуска при восстановлении питания.

Все перечисленные параметры (функционал) поддерживают преобразователи частоты ELHART серии EMD-MINI и EMD-PUMP.

2. Подбор частотного преобразователя

Преобразователь частоты для однофазного двигателя

Стоит обратить внимание, что стандартные частотные преобразователи не предназначены для работы с однофазными двигателями. Почти все представленные на рынке частотные преобразователи предназначены для управления скоростью вращения трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Чаще, когда говорят “однофазный преобразователь частоты”, имеют ввиду частотный преобразователь с питанием от однофазный сети напряжением 220В. Такой преобразователь имеет на выходе 3 фазы по 220В и также предназначен для управления трехфазным асинхронным двигателем.

Тем не менее, преобразователи частоты для однофазных двигателей существуют, но встречаются крайне редко.

Рисунок 1 — ПЧ для трехфазного двигателя

Подбор частотного преобразователя по мощности

При подборе преобразователя в первую очередь нужно ориентироваться на ток и напряжение питания электродвигателя. Эта информация указывается на шильдике двигателя.

Рисунок 2 — Шильдик двигателя

  1. Напряжение на обмотках. Двигатель, шильдик которого показан рисунке 2, способен работать при трехфазном напряжении 220В (обмотки должны быть соединены в схему «треугольник») и при трехфазном напряжении 380В (соединение «звезда»). Если на шильдике указано 380/660, то такой двигатель может быть подключен к ПЧ с питанием 220В, но в таком случае не будут обеспечены номинальные характеристики двигателя.
  2. Номинальный линейный ток двигателя. Данный двигатель потребляет 1,44А при подключении треугольником (питание 220В) и 0,83А при подключении звездой (питание 380В).

Остальная информация, приведенная на шильдике электродвигателя, не влияет на выбор ПЧ.

Несмотря на указанный на шильдике двигателя ток, наиболее правильным методом определения рабочего тока является его непосредственное измерение при работе двигателя. Это позволит избежать проблем в случае работы двигателя при повышенном токе. Фактический длительный рабочий ток двигателя не должен превышать номинальный выходной ток преобразователя.

Купить частотный преобразователь подобрав его по мощности двигателя не правильно, так как мощность двигателя зависит от КПД и коэффициента мощности (cosφ), а указанная на электродвигателе мощность относится к механической мощности двигателя на валу, а не к потребляемой от источника питания активной мощности, как это принято для других потребителей электроэнергии.

Таблица 1 – Электрические характеристики двигателей

ДвигательМощность, кВтОб/минТок при Δ220/Y380 ВКПД, %Коэф. Мощн.IП/IН
АИР 80 А21,530006,2 / 3,678,50,856,5
АИР 80 В415006,8 / 3,978,50,805,3
АИР 90 L610007,3 / 4,2760,705,0

Двигатель АИР 90 L6 (1000 об/мин) при одинаковой с частотным преобразователем мощности потребляет в номинальном режиме ток 4,2 А при питании 380 В, а преобразователь имеет номинальный выходной ток 4,0 А.

При соединении этого же двигателя в «треугольник» с питанием 220 В номинальный ток составит 7,3А, а преобразователь частоты рассчитан на 7,0А. Следовательно, как при питании 380В, так и при 220В указанный двигатель необходимо подключать к частотному преобразователю мощностью на ступень выше (2,2кВт):

Благодаря частотному преобразователю есть возможность подключать двигатели с “нестандартным” питанием к промышленной сети 220 или 380В. При этом главное, чтобы номинальное напряжение питания двигателя не превышало питание ПЧ, а номинальная частота поддерживалась ПЧ.

Например, машинка для стрижки овец МСУ-200 питается от переменного напряжения 36В частотой 200Гц. Для работы с такой машинкой в настройках преобразователя частоты задается номинальное напряжение питания двигателя — 36В и номинальная частота двигателя — 200Гц.

Несмотря на мощность электродвигателя 115Вт, рабочий ток составляет около 3А. Кроме номинального тока двигателя необходимо учитывать амплитуду, частоту и длительность возможных перегрузок. В моменты перегрузок ток указанной машинки может доходить до 7А.

Частотный преобразователь ELHART EMD-MINI выдерживает перегрузку 150% от номинального тока в течение 60 секунд; EMD-PUMP – 120% в течение 60 секунд.

Следовательно, номинальный ток ПЧ должен быть не менее 7 ÷ 150% = 4,7А. Для подключения к сети 220В выбираем преобразователь частоты ELHART EMD-MINI – 007S (0,75кВт, 5А, 220В). Для подключения к сети 380В выбираем ПЧ ELHART EMD-MINI – 022T (2,2кВт, 5А, 380В).

Обратите внимание: при небольшом запасе по току в данном примере, мощности ПЧ в 6 и 20 раз больше мощности соответствующего двигателя!

Выбор между векторным и вольт-частотным режимом управления

По режиму управления частотные преобразователи можно разделить на вольт-частотные и векторные. Рассмотрим особенности работы этих режимов.

Вольт-частотный (или скалярный) режим управления ПЧ

  • Поддерживает постоянной величину магнитного поля статора при заданной частоте (отношение напряжения питания к частоте постоянно). Это значит, что при различных скоростях номинальный момент на валу двигателя останется неизменным. Есть особенности работы на низких частотах. Подробности расписаны в разделе “Возможный диапазон регулировки частоты вращения двигателя с помощью ПЧ”;
  • Скорость вращения двигателя зависит от приложенной нагрузки: при увеличении нагрузки двигатель замедляется, при уменьшении — ускоряется. При постоянной нагрузке скорость вращения не изменяется;
  • Позволяет работать с несколькими двигателями одновременно (для работы с несколькими двигателями необходимо обеспечить дополнительную защиту по току для каждого двигателя).

Векторный режим управления ПЧ:

  • поддерживает постоянную скорость вращения при изменяющихся нагрузках (за счет автоматической регулировки выходного напряжения);
  • более стабильно работает при низких частотах (за счет компенсации падения напряжения в обмотках двигателя).

Особенности работы векторного режима:

— возможно изменение скорости вращения при постоянной нагрузке в пределах 2Гц (вследствие поиска оптимального напряжения). Это нормально и не является неисправностью;
— возможна работа только с одним двигателем (не поддерживает многодвигательный режим);
— работает корректно, если правильно введены паспортные данные двигателя и успешно прошло его автотестирование.

И вольт-частотный и векторный режимы управления при наличии встроенного ПИД-регулятора способны точно поддерживать технологический параметр по датчику обратной связи (скорость, давление, влажность, температуру и другие).

Как правило, для большинства применений достаточно использования вольт-частотного режима. Такими применениями являются насосы, вентиляторы, конвейеры, деревообрабатывающие станки, высокоскоростные шпиндели фрезерных станков, простые куттеры, прессы, упаковочные станки, фасовочные аппараты, дозаторы, компрессоры и другое оборудование.

Векторный режим обычно применяется при работе с подъемно-транспортными механизмами, на дробилках, буровом оборудовании и другими нагрузками, где требуется высокий момент в области низких частот и при запуске, а также нет четкой зависимости момента нагрузки от скорости вращения.

Поддерживаемые способы управления преобразователем частоты

Так как преобразователь частоты обычно устанавливается в шкаф управления, то для доступа к встроенной панели необходимо каждый раз открывать дверь шкафа (в случае работы в пыльном производстве — мука, пыль, цемент — частое открытие двери недопустимо). Кроме того, часто преобразователь устанавливается рядом с двигателем, а пульт оператора находится в стороне.

С помощью выносного пульта управления EMD-Mini — RCP (не входит в комплект поставки) можно реализовать дистанционное управление преобразователем частоты EMD-Mini на расстоянии до 2 метров. Выносной пульт имеет абсолютно те же функции и возможности, что и панель управления на самом частотном преобразователе.

В частотных преобразователях ELHART серии EMD-PUMP встроенный пульт является съемным и имеет возможность выноса с помощью входящего в комплект двухметрового кабеля.

Для дистанционного управления пуском и остановом двигателя с помощью кнопок и переключателей необходимы дискретные входы.

Наличие аналогового входа позволяет дистанционно осуществлять плавную регулировку оборотов с помощью потенциометра или аналогового сигнала 0. 10В/4. 20мА. Совместно со встроенным ПИД-регулятором аналоговый вход позволяет непрерывно поддерживать значение технологического параметра (давление, расход, температура и т. д.)

Наличие интерфейса RS-485 либо RS-232 позволяет подключиться к верхнему уровню АСУТП.

Программный режим позволяет изменять скорость и направление вращения по заранее заданной программе.

Подбор частотного преобразователя для насоса

Отдельное внимание стоит уделить частотным преобразователям насосной серии. От остальных преобразователей их отличает заложенный алгоритм работы с несколькими двигателями. А именно: чередование двигателей и каскадный режим. Режим чередования применяется для равномерного износа двигателей. Каскадный режим применяется, когда необходимо с помощью одного частотного регулятора управлять несколькими насосами. Особенность каскадного режима заключается в том, что частотный преобразователь небольшой мощности способен регулировать производительность или давление в широком диапазоне, включая в работу минимально необходимое количество насосов. Преобразователи частоты ELHART EMD-PUMP могут управлять группой от 2 до 7 насосов. Возможна работа с насосами разной мощности, в таком случае мощность ПЧ определяется наиболее мощным насосом.

Дополнительное оборудование

В некоторых случаях при использовании преобразователя частоты может потребоваться установка дополнительного оборудования:

  • Тормозной резистор необходим для рассеивания энергии, поступающей в ПЧ от двигателя, который работает в генераторном режиме. Тормозной резистор используется для обеспечения быстрой остановки или замедления двигателя (особенно с высокоинерционными нагрузками), при работе с подъемно-транспортными механизмами (краны, лифты, наклонные транспортеры, подъемники), высокоинерционными применениями (дымососы, центрифуги, рольганги, тягодутьевые механизмы, транспортные тележки), в применениях, где важна точность позиционирования.
  • Моторный дроссель устанавливается при расстоянии между двигателем и преобразователем более 30м; защищает двигатель от импульсных токов, уменьшает помехи, ограничивает амплитуды тока короткого замыкания, снижает скорость нарастания тока КЗ и, как следствие, улучшает защиту преобразователя от КЗ.
  • Сетевой дроссель подключается ко входу преобразователя и является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты. Защищает от пиковых скачков напряжения в сети. Установка сетевого дросселя рекомендуется при нестабильных параметрах сети (пульсация, провалы напряжения), при перекосе фаз более 3%, если мощность источника питания (распределительного трансформатора) более 500 кВА и превышает в шесть и более раз мощность преобразователя или если длина кабеля между источником питания и ПЧ менее 10м. Использование сетевых дросселей значительно повышает срок службы и надежность работы частотных преобразователей.

3. Диапазон регулирования скорости вращения двигателя при использовании преобразователя частоты

Использование ПЧ для уменьшения скорости вращения двигателя

Для работы на низких частотах (ниже 10-15 Гц) необходимо особое внимание уделить охлаждению двигателя и моменту на валу.

Электродвигатель закрытого типа с вентиляторным охлаждением (TEFC) имеет охлаждение только за счет встроенного вентилятора. Производительность вентилятора охлаждения уменьшается пропорционально скорости вращения двигателя. При занижении оборотов двигателя эффективность охлаждения снижается, что приводит к перегреву двигателя и возможному выходу из строя.

Существует несколько вариантов охлаждения электродвигателя при работе на низких частотах:

  • сократить период непрерывной работы двигателя на низкой частоте
  • организовать дополнительное охлаждение;
  • уменьшить нагрузку на валу двигателя;
  • установить понижающий редуктор, что позволит повысить обороты двигателя;
  • использовать двигатель большего типоразмера.

Вольт-частотный метод регулирования позволяет сохранять постоянный момент на валу двигателя при различных скоростях. При работе на низких частотах (ниже 5-10 Гц) момент на валу будет зависеть от характеристики конкретного двигателя (активного сопротивления обмоток). Для сохранения момента на частотах ниже 5-10 Гц может потребоваться корректировка минимального напряжения кривой U / f. Увеличение значения напряжения вызовет увеличение пускового момента, но также приведет к увеличению потребляемого тока, а пропорционально увеличению протекающего тока усиливается нагрев. Рекомендуемый диапазон регулирования частоты при вольт-частотном управлении: 5-50 Гц. Преобразователь частоты ELHART EMD-MINI поддерживает регулировку частоты от 0,5 до 999,9 Гц.

Векторный метод регулирования способен более точно поддерживать момент при низких частотах (особенно при изменяющейся нагрузке). Диапазон возможной регулировки шире, чем у вольт-частотного режима и зависит от конкретной модели (фирмы, серии) ПЧ. Для векторного управления рекомендовано использовать преобразователи частоты Delta Electronics серии VFD-E и VFD-C.

Для увеличения пускового момента рекомендуется использовать частотный преобразователь большей мощности (так как преобразователь может обеспечить двигатель только полуторократным током (номинальный ток × перегрузочную способность ПЧ).

Использование ПЧ для увеличения скорости вращения двигателя

Преобразователь частоты можно использовать для увеличения скорости вращения двигателя выше номинальной. При этом важно учесть, что при увеличении частоты выше номинальной, момент (Т) уменьшается пропорционально квадрату отношения напряжение/частота. При частоте f = 70 Гц момент на валу уменьшается в 2 раза T = 0,5 × Tном; при частоте f = 100 Гц момент уменьшается в 4 раза T = 0,25 × Tном. Следовательно, увеличивается риск перегрузки двигателя. Кроме того, увеличивается нагрузка на подшипники.

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Рыбчинский М.Ю.

Как правильно подобрать частотный преобразователь, преимущества использования частотников

    0 commentsПрименение 29 октября, 2016

Нюансы выбора частотного преобразователя:

  • В том случае, если при выборе пользователь ошибся с мощностью, и она оказалась завышена, преобразователь не сможет защитить двигатель от возможного перегруза, скачков напряжения и прочих факторов.
  • Меньшая мощность не создаст условия для хорошей эффективности машины. Преобразователь с небольшой мощностью не сможет обеспечить высокую динамику рабочего режима насосной установки. Возникающие периодически перегрузки могут послужить причиной неисправности.

Факторы, на которые обращают внимание при выборе

Условия эксплуатации устройства являются существенным фактором, влияющим на сроки эксплуатации электродвигателя. Поэтому, выбирая преобразователь частоты, нужно обратить внимание на такие факторы:

  • границы рабочих скоростей электрического двигателя;
  • рабочие границы моментов вращения;
  • характер нагрузки;
  • циклограмму работы.

Все характеристики взаимосвязаны между собой. Так, нагрузка имеет несколько типов и связана с такими характеристиками, как скорость, момент и пусковой момент. Она бывает:

  • функциональной или служит для подъема грузов, например, мостовой кран, электродвигатель может быть подключен от ПЧ;
  • вязкая нагрузка;
  • нагрузка с высокой силой инерции;
  • нагрузка с передачей и накоплением энергии.

Скорости вращения и момента связаны со скоростью, моментом и параметрами времени, они зависят от следующих характеристик:

  • величина постоянного момента;
  • постоянная величина скорости;
  • уменьшающееся число крутящего момента;
  • уменьшающаяся скорость.

Характер нагрузки зависит от таких показателей, как:

  • ударная нагрузка;
  • постоянная нагрузка;
  • изменяющаяся периодами нагрузка;
  • высокий начальный момент;
  • низкий начальный момент.

Особенности при расчете ПЧ для электродвигателя

Прежде, чем выбрать преобразователь частоты выполняют выбор и расчет преобразователя частоты для электродвигателя. Обязательно обращают внимание на продолжительность скоростных режимов, в том числе и на повторно-кратковременный режим. Необходимо принимать во внимание мгновенную величину максимального тока и на длительность постоянного тока на выходе с преобразователя.

Важно учитывать максимальную и номинальную частоту. Принимается во внимание мощность или импендас силового распределительного трансформатора вместе с проводами линии электропередач или кабельной линией. Источник питания влияет на работу частотника и насосной установки, длина питающей линии оказывает влияние на потери напряжения. Учитываются возможные скачки напряжения, возможный перекос фаз при неравномерной нагрузке, влияющий на фазный дисбаланс.

Учитываются такие факторы, как механическое трение, потери в проводнике и изменение рабочего цикла.

Выбор частотных преобразователей на насосы

Важно произвести правильный расчет преобразователя частоты и совмещение его с насосной установкой. Расчет будет влиять на правильный выбор преобразователя. От этого зависит его эффективность и долговечность использования, как самого преобразователя, так и электропривода (насосной установки) полностью.

Как выбрать ПЧ перед тем, как его купить

Перед тем, как выбрать частотный преобразователь,проверяют электрическую совместимость с двигателем и нагрузочной способностью (мощностью).

При работе преобразователя частоты с одним двигателем выбор проводят в зависимости от паспортных характеристик. При выборе учитываются такие показатели, как:

  1. Мощности по паспорту ПЧ и электродвигателя должны быть равными. Этот параметр действует в случае использования двигателей с двумя парами полюсов (2p=4), со скоростью вращения до 1500 об/мин, с постоянным моментом. Он же действует и для ПЧ, которые могут справиться с перегрузом в 150% (конвейеры, транспортерные ленты) и для преобразователей, работающих с перегрузом 120% (вентиляторы, центробежные насосы).
  2. Величина номинального тока должна быть равной и быть больше продолжительного фактического тока, который потребляется двигателем (тока нагрузки).

Важно: потребляемый двигателем ток должен быть меньше номинального тока преобразователя частоты, приведенного в спецификации.

Время разгона двигателя при пусковом токе 150% составляет 120% для преобразователей, специализирующихся в насосных агрегатах, от номинального ПЧ обычно не должно превышать 60сек.

  1. Входное напряжение сети должно удовлетворять преобразователь, он должен сохранять свою работоспособность при любых отклонениях напряжения от нормы.
  2. Диапазон регулирования частот, который может поддерживать преобразователь должен удовлетворять высокоскоростному режиму двигателя.
  3. Наличие дискретных входов управления необходимо для ввода различного рода команд, запрограммированных пользователем. Нужны и аналоговые, служат для ввода сигналов задания и для обратной связи. Необходимы и цифровые входы, служащие для высокочастотных сигналов, поступающих от энкордеров или цифровых датчиков скорости и положения.
  4. Число выходных сигналов служат для создания сложных схем для системы насосных станций.
  5. Возможность оперативного управления в рабочем режиме, это могут быть входы управления с помощью пульта. Или управление с помощью шины последовательной связи посредством контроллера или компьютера. Может быть это будет комбинированное управление.
  6. Выбор преобразователя зависит от предпочтения способа управления электродвигателем, скалярное или векторное управление. Зависит раздельного векторного управления двигателями или скалярное управление – поддержание одного постоянного отношения выходного напряжения к выходной частоте. Для насосных агрегатов более свойственен способ векторного управления.
  7. К более точным критериям выбора частотника принадлежит параметр, определяющий работу двигателя на установившейся скорости. При работе преобразователя с одним двигателем необходимая мощность для запуска рассчитывается по формуле:

Рис. №2. Формула расчета полной пусковой мощности.

Ток потребления двигателем от преобразователя при сетевом напряжении 220/380В рассчитывают по формуле:

Рис. №3. Расчет механических характеристик двигателя.

Важно: Руководствуясь требованием, как правильно выбрать преобразователь частоты по токовым характеристикам, требуется соответствие ПЧ всем нормам и требованиям, но нормами по мощности разрешается пренебречь.

Рис. №4. Таблица неравенств, которые необходимо соблюдать при выборе ПЧ для работы одного частотника с несколькими двигателями.

Преимущества применения частотного преобразователя

Рис.№5. Преимущества выбора частотного преобразователя

К достоинствам частотного преобразователя относятся несколько важных качеств:

  1. Снижение пускового тока до фактической рабочей величины. Условия питания электрического двигателя напрямую от сети и питание от преобразователя отличаются. В первом случае, пусковой ток увеличивается не менее, чем в семь раз от номинального значения тока двигателя. Плавный пуск с постепенным плавным нарастанием частоты сетевого напряжения питания двигателя может быть понижен до фактического, потребляемого двигателем в установившемся рабочем режиме. Достигается это установкой времени разгона, если необходимо разогнать инерционную нагрузку преобразователь может обеспечить большую мощность, чем мощность двигателя.
  2. Существуют модели преобразователей, максимально ориентированных для работы на нагрузку с переменным моментом, а именно, для насосных станций, укомплектованных центробежными насосами. Номинальный ток преобразователя может быть более, чем на две ступени выше паспортных показателей двигателя.
  3. Использование частотного преобразователя для запуска насосных агрегатов дает экономию электроэнергии минимум 30%.

Недостатки векторных частотных преобразователей:

  1. Сложность настройки векторного преобразователя, необходима консультация специалиста. Производится учет параметров электродвигателя, в том числе и индуктивности.
  2. Технология использования электропривода должна подразумевать 100% точность, только в этом случае оправдан выбор ПЧ.
  3. Выбирая векторный преобразователь, нужно не забыть перейти со скалярного режима.
  4. Высокие требования к точности измерительных приборов и датчиков тока, что сказывается на стоимости.
  5. Векторный ПЧ желательно использовать для конкретного электродвигателя.

Расчёт и выбор частотного преобразователя для электродвигателя

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.

Понятие о принципе работы частотника

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.

Советы по выбору частотников

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;
  • ток;
  • 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%.

Необходимые материалы для самодельного частотника

Изготовить частотник своими руками практически возможно. Для этого нужно определиться с основными деталями, приобрести их, изучить схему сборки. Затем приступить к процессу изготовления.

В начале работы необходимо запастись двумя платами. На одной из плат необходимо установить микроконтроллер и индикатор. На второй — транзисторы, диодный мост, входные клеммы, блок питания и драйвер. Между собой платы необходимо соединять гибким проводом.

Питания будет производиться с помощью импульсного блока.

Для управления маломощным мотором достаточно будет установки токового шунта и подключённого к нему усилителя DA-1. Сечение жил токового шунта составляет полмиллиметра. Для двигателей с более высокой мощностью установки токового шунта недостаточно и поэтому необходимо устанавливать трансформатор.

При мощности двигателей более 0,4 КВт необходима установка термодатчиков.

Микросхема IL300 с линейной развязкой позволяет контролировать параметры электродвигателя.

Оптроны типа ОС2–4 необходимы для дубляжа управляющих кнопок.

В результате эксплуатации вследствие большой протяжённости проводов могут возникать помехи. Устранить их можно с помощью специальных колец для удаления помех.

Подключение и настройка

При подключении асинхронного преобразователя частоты в сеть однофазного тока клеммы двигателя необходимо соединить в «треугольник». Эта схема соединения подразумевает присоединение конца и начала соседних обмоток. Напряжение питания при этом будет 220 В. Выходной ток необходимо удерживать в пределах не более половины его номинального значения.

Если частотник подключается к трехфазной сети, то клеммы двигателя соединяются в «звезду». При этой схеме соединения концы трёх фаз обмоток соединяются в одну точку. Напряжение от сети принимает значение 380В.

Очерёдность подключения общей электрической цепи будет следующей:

  1. дифференциальный автоматический выключатель, ток которого совпадает с номинальным током двигателя;
  2. преобразователь частоты;
  3. электродвигатель.

При работе с трехфазной сетью автоматический выключатель должен быть снабжён общим рычагом по всем трём фазам. В таком случае перегрузка одной из фаз будет устранена выключением всего питания. Допустимый ток срабатывания должен быть рассчитан на основе значения тока двигателя в одной фазе.

При установке преобразователя в однофазную сеть допустимый ток автоматического выключателя должен превышать в три раза значение фазного тока.

Подключается преобразователь к электромотору с помощью магнитного пускателя. Выбирается магнитный пускатель по напряжению сети и номинальному току.

Перед монтажом пульта управления его рычаг должен быть в положении «Выключено». При включении рычага обязательным условием есть появление сигнала на световом индикаторе. Клавишей RUN производится запуск частотника. А рукоятка пульта управления контролирует изменение числа оборотов ротора двигателя.

Следует с особым вниманием изучить значение частоты на частотнике, так как на одних моделях указывается частота вращения ротора электродвигателя, а на других приведена частота тока преобразователя.

Настройка частотного преобразователя для электродвигателя начинается с внимательного изучения инструкции, так как в ней указана последовательность этих операций.

Для того чтобы настроить частотный преобразователь для электродвигателя, необходимо произвести правильный выбор типа проводов и верный размер их сечения.

Перед настройкой частотника необходимо правильно обнаружить и подключить входные и выходные клеммы. Входные клеммы маркируются буквой L с указанием нумерации фазы. Выходные клеммы обозначены латинскими буквами — U, V, W.

Так как параметров у преобразователя заводского исполнения довольно-таки много, частично его настройка производится на заводе. Остальные параметры настраиваются вручную. Основные этапы настройки частотного преобразователя:

  • подача питания на частотный преобразователь;
  • выбор определённого режима работы;
  • установка значений рабочих характеристик оборудования.

Эксплуатация частотника

Правильный порядок эксплуатации преобразователя частоты заключается в выполнении основных операций:

  • Систематическая очистка частотного привода для электродвигателя от пыли и грязи.
  • Регулярно менять детали, срок годности которых истекает.
  • Постоянный контроль напряжения и температуры.
  • Работа устройства должна проходить при заданных условиях: не превышать допустимый уровень пыли, влажности, температуры окружающей среды.

Нежелательным является попадание прямых солнечных лучей на частотник, отсутствие достаточной вентиляции. Материалы и жидкости, которые достаточно легко воспламеняются, не должны находиться рядом с ним. В помещении регулярно должна проводиться обработка против грызунов. Место установки частотного привода для электродвигателя не должно иметь шероховатостей, позволять вибрации.

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.

Частотный преобразователь – что это такое, устройство, принцип действия, для чего нужен, плюсы и минусы

Электродвигатель — это устройство, способное преобразовывать энергию тока в кинетическую энергию. Такие приборы, обладают большим количеством преимуществ:

  • высокий показатель КПД, более 90%, благодаря чему двигатель можно использовать во многих сферах деятельности;
  • в процессе применения нет трения трансмиссии.

Изделие абсолютно безопасно для окружающей среды, так как в процессе работы не происходит выброс вредных элементов. Также к достоинствам можно отнести тот факт, что электродвигатель обладает высокой ремонтопригодностью. Благодаря этому вы сможете восстановить работу оборудования, не затрачивая большой объём денежных средств.

Главным фактором при выборе товара является определение сферы его применения. Оборудование находит применение в следующих областях:

  • насосных установках;
  • компрессорах;
  • на различных промышленных предприятиях;
  • в устройствах для кондиционирования.

Что такое частотный преобразователь?

Электропривод, или преобразователь частот в напряжение – часть технического оборудования, переводящее токи, частоты, импульсы и другие формы волн в пропорциональную электрическую мощность. Выходное напряжение соответствует колебаниям входного сигнала. Устройства могут модулировать частоты для ограничения выходного сигнала. Другими словами, преобразователь частоты трансформирует переменный ток частотой 50 или 60 Гц в переменный любой желаемой частоты. Если это требуется ПЧ может изменить напряжение.

Устройство частотного преобразователя

Современный преобразователь частоты объединяет как минимум три основных блока:

  1. Схему управления
    . Руководство частотным преобразователем строится на основе микропроцессора, регулирующего электронные ключи и обороты двигателя, проводящего его диагностику и защищающего от перегрева, перенапряжения и других задач.
  2. Выпрямитель с фильтром
    . Выходящее напряжение из выпрямителя сглаживает существенные пульсации, перенятые от переменного тока. Происходит это с помощью катушки индуктивности с реактивным сопротивлением и электролитического конденсатора.
  3. Трехфазный инвертор
    . Призван изменять показатели выходного тока. Включает в себя 6 транзисторов (по 2 на каждую фазу).

Принцип действия частотного преобразователя

У каждого прибора будет свой микроконтроллер, подпрограмма управления и настройки. Невзирая на то, что каждое устройство настраивается сугубо индивидуально, принцип работы частотного преобразователя один. Из входной токовой дроссельной защиты напряжение подается на выпрямитель и далее на блок инвертора, который будет создавать изменяющиеся частоты. Схематично это выглядит так: на входе до выпрямителя – синусоида, потом она выпрямляется и это напряжение формируется в меандр, то есть на выходе уже будут прямоугольные импульсы.

Особенности при расчете ПЧ для электродвигателя

Прежде, чем выбрать преобразователь частоты выполняют выбор и расчет преобразователя частоты для электродвигателя. Обязательно обращают внимание на продолжительность скоростных режимов, в том числе и на повторно-кратковременный режим. Необходимо принимать во внимание мгновенную величину максимального тока и на длительность постоянного тока на выходе с преобразователя.

Важно учитывать максимальную и номинальную частоту. Принимается во внимание мощность или импендас силового распределительного трансформатора вместе с проводами линии электропередач или кабельной линией. Источник питания влияет на работу частотника и насосной установки, длина питающей линии оказывает влияние на потери напряжения. Учитываются возможные скачки напряжения, возможный перекос фаз при неравномерной нагрузке, влияющий на фазный дисбаланс.

Учитываются такие факторы, как механическое трение, потери в проводнике и изменение рабочего цикла.

Для чего нужен частотный преобразователь?

Преобразователи частоты используются для энергосбережения и обеспечения точного управления критическими процессами, такими как:

  • системой охлаждения (радиаторы, насосы);
  • топливной система (усилители, нагреватели);
  • вентиляцией (например, машинного зала).

Это оборудование часто используется в электромеханическом контексте, например, для оценки отзывчивости двигателя транспортного средства или компонентов безопасности. Частотный преобразователь для электродвигателя позволяет контролировать его скорость вращения и управлять им. Это обуславливает их распространение в хозяйственной и промышленной областях.

Плюсы и минусы частотного преобразователя

В виду своих эксплуатационных качеств частотники все чаще применяются в различных технологических процессах. Каждый из них имеет свои особенности, которые зависят от их строения и принципа работы. Из достоинств этих устройств можно выделить:

  1. Невысокая стоимость. Относительно несложная конструкция делает их более доступными.
  2. КПД. Он является сравнительно высоким.
  3. Рекуперация. Частотный асинхронный преобразователь осуществляет как двигательную работу привода, и тормозную.
  4. Экономия. Например, частотный преобразователь для насоса может на 50% повысить экономичность его работы.
  5. Мощность. При добавлении преобразовательных комплектов, можно достичь любой мощности.
  6. Низкие частоты могут достигаться в широком диапазоне, при этом сохраняются стабильные двигательные вращения.
  7. Удобство. Конструкция в виде блоков и модулей делает возможным эксплуатацию устройства с небольшими затратами времени и труда.

Однако, есть и минусы:

  1. Выходной диапазон частот. ЧП работают только на понижение.
  2. Помехи. В напряжение, которое преобразуется появляются субгармоники, перекрывающие двигатель и создающие помехи.
  3. Структурная многоэлементность, по большей части результативна только для больших мощностей.

Типы сигналов управления

Частотный преобразователь имеет входные и выходные клеммы для подключения датчиков, внешних устройств управления, сигнализации и контроля. Для управления частотно-регулируемым приводом используют следующие сигналы:

  • Цифровые(0-5; 0-10 В). Служат для обмена данными с ПК, а также оборудованием удаленного контроля по протоколам САN, RS232, LАN и так далее.
  • Аналоговые (0-10 В; 0-20 мА). К таким входам подключают датчики, устройства управления с соответствующим уровнем выходного сигнала.
  • Релейные. Предназначены для включения устройств оповещения, сигнальных ламп, звуковой сигнализации, тормозных электромагнитных муфт и т.д.
  • Дискретные (0-10 В; 0-20 мА). Для подключения устройств с 2 положениями.

Виды частотного преобразователя

Исходя из конструктивных особенностей, электроприводы можно разделить на электронные и индукционного типа. Первые дают возможность плавно управлять оборотами синхронных и асинхронных устройств. Электродвигатели второго типа с фазным ротором, работающие как генератор относятся к индукционным. Они имеют маленький коэффициент полезного действия и эффективность.

По типу электрического питания и величине можно выделить:

  • однофазный частотный преобразователь;
  • трёхфазный;
  • высоковольтный.

Производство и профессиональная помощь в выборе электродвигателя

ООО ПТЦ «Привод» осуществляет полный цикл производства и продаж электродвигателей различных технических характеристик и исполнения. Мы как никто знаем, насколько важен качественный выбор электродвигателя редуктора компрессора, вентилятора, насоса и других типов оборудования. Потому всегда готовы помочь заказчику с расчетами и подсказать, какую модель стоит выбрать. Задавайте нашим инженерам любые вопросы — они с удовольствием сориентируют вас по ценам, срокам доставки, расчетам характеристик и любым другим моментам.

Заявки на производство и доставку наших изделий можно оставить прямо на сайте (форма обратной связи) или отправить по email. Консультации предоставляются онлайн и в телефонном режиме. Обращайтесь, мы поможем вам подобрать качественное оборудование для применения в конкретных условиях рабочей площадки. ООО ПТЦ «Привод» доставляет свою продукцию по всей России и в страны СНГ.

Как выбрать частотный преобразователь?

Покупая частотный асинхронный преобразователь, нужно понять, с какими нагрузками он будет связан. Еще стоит учесть характеристики крутящего момента, диапазон скоростей, точность статической скорости, требования к начальному крутящему моменту и условия окружающей среды.

  1. Подходящий режим управления согласно характеристикам нагрузки
    . Производительность стала определяющим фактором. В дополнение к качеству изготовления, важным является и управление устройством.
  2. Защитная конструкция в соответствии со средой установки
    . Преобразователь частоты – это прибор, работающий с напряжением, поэтому важно учитывать температуру окружающей среды, влажность, пыль, pH, едкие газы и другие факторы.
  3. Характеристики крутящего момента нагрузки механического оборудования
    . Делятся на три типа: нагрузка с постоянным крутящим моментом, с постоянной мощностью и гидравлическая нагрузка.

Обозначения климатического исполнения

ВУниверсальные модели для использования на суше и в море
МПриводы для эксплуатации в морском холодном или умеренном климате
ОЭксплуатация на суше
ТДвигатели для работы в условиях тропического климата
ТВТропический влажный климат
ТСЭксплуатация в сухих тропиках
УСамый популярный тип электродвигателей — для эксплуатации в умеренном климате
ХЭлектродвигатель для работы в холодных регионах
ХЛЭлектродвигатели, адаптированные к холодному климату
Размещение
1На открытой территории
2В помещениях со свободным доступом воздуха
3Зыкрытые помещения
4Электродвигатель для установки в цеха, где температурно-влажсностный режим может регулироваться (есть система вентиляции, теплоснабжение)
5Зоны повышенной влажности с высокой вероятностью образования конденсата

Рейтинг частотного преобразователя

В перечень лучших моделей входят такие устройства:

  1. Delta Electronics
    . Данная компания из Тайваня уже 20 лет на рынке электроприводов. Сейчас она выпускает 8 серий для электрических силовых установок с мощностью от 40 Вт до 220 кВт.

ABB
. Международные объединение, выпускающие низковольтные ПЧ, которые используются практически во всех сферах от промышленной до коммунальной.

Danfoss
. Частотный преобразователь Danfoss используется для водоснабжающих и вентиляционных систем, отопления и кондиционирования. Эта компания из Дании – эксперт мирового уровня по энергосбережению.

Дроны беспилотники, это достаточно сложный и точный механизм, который требует тщательного подхода к выбору комплектующих. Надеюсь, после прочтения этой статьи тебе стало понятно чуть больше о движущей силе твоего летательного аппарата.

И как всегда, банальное, но очень важное напутствие – думай, прежде чем делать. Даже куча потраченных денег на самое лучшее оборудование не гарантирует то, что оно будет работать хорошо. Отталкивайся от того, что нужно именно тебе. Читай, узнавай, анализируй.

Если остались вопросы — задавай в комментариях на сайте. Мы постараемся на них ответить. И самое главное, без чего твой коптер точно не полетит. Подписывайся на наши группы в социалках, и делись записями с друзьями (кнопки для этого ты найдёшь внизу). Удачи, пилот, до новых встреч!

(
12 оценок, среднее: 3,92 из 5)

Подключение частотного преобразователя

Современные электроприводы для удобства подключения, имеются специальные выводы. Частотный преобразователь – это прибор, который требует правильного и точного подключения, заключающегося в корректном соединении кабельных проводов нужного сечения к определенным выводам электрического двигателя.

Подсоединение преобразователей к электрическим двигателям может происходить следующими способами:

  1. Звезда
    . Инверторные выводы должны подключаться к одновременно сопряженным обмоткам двигателя. Применяется данное соединение, когда нужно включить трехфазный частотный преобразователь в такую же сеть объектов промышленного назначения.
  2. Треугольник
    . Выводы с электропривода подсоединяются с поступательно подключенными обмотками статором электродвигателя. Применяется для подключения в быту к сетям с одной фазой, где выходное инверторное напряжение не выше входного значения больше чем на 50%.

Энергоэффективность

Энергоэффективность — показатель рациональности эксплуатации оборудования, когда его потребление остается минимально возможным при достаточном уровне нагрузки. Это одно из ключевых условий окупаемости вложений средств в производственное оборудование. Оценить энергоэффективность двигателя можно по его КПД, который определяется по формуле:

  • P2 — полезная мощность электродвигателя на валу;
  • P1 — потребление (активная мощность, потребляемая для работы привода из сети).

Современный рынок электрических двигателей стандартизован по классам энергоэффективности. Их определяет международный стандарт IEC 60034-30. Всего таких классов 3 (IE 1-3). Чем выше класс энергоэффективности, тем больше экономит пользователь устройства. К примеру, выбор механизма на 55 кВт повышенного класса энергоэффективности сэкономит предприятию до 8000 кВт ресурса в год.

Как настроить частотный преобразователь?

Корректировка работы частотного преобразователя разрешает установить нужный режим ускорения и торможения электрического двигателя. Во избежание вывода из строя оборудования нужно оптимизировать следующие параметры:

  1. Наименьшую выходную частоту
    . Ее повышение во многих случаях уменьшает при разгоне разогрев двигателя.
  2. Предельную выходную частоту
    . Заданный показатель частоты может равняться или быть менее пиковой выходной частоты. Это значение применяется, чтобы гипотетически рассчитать время разгона.
  3. Нижнюю границу выходной частоты
    . По сути, это ограничитель частоты на выходе ПЧ. Настройка обеспечивает защиту двигателя, если минимальная рабочая частота была установлена ошибочно.
  4. Частоту предельно допустимого напряжения
    . Задается согласно значению, которое указано на электродвигателе.
  5. Время разгона
    . Параметр, который определяет предполагаемое время с разгона электродвигателя от нулевой частоты до наибольшей выходной.

Режимы эксплуатации

Режим эксплуатации привода задает уровень нагрузки на электрический двигатель. Она может быть константной (или почти неизменной) и меняющейся. В любом случае ее характер надо учитывать в расчетах при выборе электродвигателя. База для анализа — режимы, предусмотренные действующими стандартами. Для электрического двигателя их принято 9, обозначаются они буквой S и цифрой.

12 важных вопросов о выборе преобразователя частоты

Преобразователи частоты (ПЧ) – один из основных элементов комплексных решений для энергетических и промышленных проектов. Современные частотные преобразователи – это продукт высоких технологий, они выпускаются с применением новейших разработок и способны не только управлять скоростью вращения электродвигателя, но и защищать электропривод от преждевременного выхода из строя, обеспечивать контроль множества параметров во время его работы. Грамотно выбрать преобразователь частоты, сориентировавшись в многообразии предложений – задача сложная и ответственная, ведь от принятого решения зависит стабильность производственных процессов. Разобраться со всеми тонкостями выбора поможет наша статья.

Статья состоит из трех частей. Здесь вы можете прочитать часть 2 и часть 3.

Часть 1. Зачем нужен преобразователь частоты?

Частотный преобразователь – незаменимое оборудование в любой сфере, где используются электродвигатели. Он обеспечивает плавный пуск, непрерывное автоматическое регулирование скорости и момента во время работы и множество других параметров работы электродвигателя. В ряде применений преобразователи обеспечивают снижение потребления электроэнергии до 50%. Современные ПЧ с широтно–импульсной модуляцией (ШИМ) способны снижать пусковые токи в среднем в 4-5 раз и выдерживать перегрузки до 200%.

На сегодняшний день в Интернете можно найти большое количество рекомендаций и советов по подбору ПЧ, однако в большинстве случаев они являются общими, неконкретными и никак не применимы на практике. Как же сориентироваться в огромном количестве критериев и выбрать «свое» оборудование? Рекомендации дают специалисты IEK GROUP, одного из ведущих российских производителей и поставщиков электротехнического оборудования: Артем Мошечков (ведущий инженер) и Петр Ивлев (специалист по техническому обучению Академии IEK GROUP).

Зачем устанавливать и использовать преобразователь частоты?

Артем Мошечков:

– Данное оборудование решает сразу несколько задач: управляет скоростью вращения электродвигателя, защищает его и в определенных режимах обеспечивает энергосбережение. ПЧ снижает слишком большой пусковой ток и момент, исключая удары, рывки и повышенные механические нагрузки на привод. Также преобразователь частоты позволяет защищать электродвигатель при коротком замыкании, страхует при отклонениях от номинального напряжения сети, контролирует температуру механизма, не допускает перегрева. Таким образом ПЧ обеспечивает более длительную и надежную работу привода, минимизирует затраты на обслуживание и ремонт. Кроме того, в определенных сферах применения и режимах работы преобразователь частоты снижает потребление электроэнергии на 30-50%.

Есть задача: выбрать и купить преобразователь частоты. С чего начать?

– Модельный и функциональный ряд современных преобразователей частоты предлагает множество вариантов для решения широкого спектра задач. От самых простых до обеспечивающих управление сложнейшими автоматизированными электроприводами. Существует несколько основных критериев, основываясь на которых следует принимать решение о выборе той или иной модели частотного преобразователя.

Чтобы подобрать нужный вариант ПЧ, необходимо прежде всего определиться: для каких именно целей выбирается оборудование, какие конкретные задачи оно должно выполнять. Разумеется, необходимо знать основные характеристики электродвигателя, для управления которым необходим ПЧ, и условия эксплуатации.

Современные серии преобразователей частоты включают до нескольких десятков моделей. Например, в линейке CONTROL-L620 IEK ® , выведенной на рынок нашей компанией в 2017 году, представлено оборудование от 0,75 до 560 киловатт. В «семействе» CONTROL-А310 IEK ® диапазон мощностей — до 22 киловатт, при этом уже с 11 киловатт есть возможность изготовить преобразователь со встроенным дросселем постоянного тока, что продлевает срок службы преобразователя. Номинальные напряжения – 220 и 380 В.

ПЧ CONTROL-L620 IEK ®

ПЧ CONTROL-A310 IEK ®

Такой бренд как ONI ® предлагает сразу четыре марки частотных преобразователей: ONI-А400, ONI-М680, ONI-A650 и ONI-К800 – в диапазоне мощностей от 0,4 до 132 кВт.

A400 ONI ® «Компактный»

M680 ONI ® «Универсальный»

A650 ONI ® «Специализированный»

K800 ONI ® «Мощный»

Мощность, номинальный ток, напряжение питающей сети: как сориентироваться в этих параметрах?

– Указанные критерии очень важны для оптимальной работы оборудования.

Мощность ПЧ должна быть либо равна мощности двигателя, либо превышать ее. В случаях «тяжелого» применения, с высокими пусковыми нагрузками, допускается, чтобы мощность преобразователя была выше на одну, реже – на две ступени. Современные преобразователи частоты имеют большой диапазон мощности. Опять же обратимся к конкретным примерам оборудования: в линейке серии CONTROL-A310 представлены модели с мощностью от 0,4 до 22 кВт в режиме HD и от 0,75 до 22 кВт в режиме ND. Преобразователи частоты CONTROL-L620 поддерживают мощность в режиме HD от 0,75 до 500 кВт, в режиме ND — от 1,5 до 560 кВт. Есть более «узкий» разбег: например, ПЧ линейки ONI-А400 работают в пределах мощности от 0,2 до 3,7 кВт.

Следующий критерий – номинальный ток. Электропривод не работает в идеальном режиме, всегда есть вероятность изменений динамических нагрузок на валу или превышения значений номинального тока. Поэтому наряду с мощностью при выборе ПЧ обращают внимание на номинальный ток электродвигателя и преобразователя частоты – рабочее значение данного параметра у ПЧ берется либо с запасом относительно номинального тока двигателя, либо номинал в номинал. Это делается для того, чтобы обезопасить электропривод от возможных перегрузок.

Если говорить о напряжении питающей сети, то самыми распространенными моделями, которые используются на производстве, в ЖКХ и прочих сферах народного хозяйства, являются преобразователи напряжения 220 и 380 В. Напомню: значение данного параметра питающей сети и электродвигателя должно быть одинаковым.

Какой преобразователь частоты лучше – однофазный или трехфазный?

Артем Мошечков:

– В Интернете можно прочитать, что однофазный преобразователь частоты обладает менее широким спектром возможностей, но это не так. Он способен решать все поставленные задачи.

На вход инвертора такого ПЧ подается однофазное напряжение соответствующей сети, которое на выходе формируется в трехфазное с частотой от 0 до 400 и выше Гц. Таким образом, при помощи однофазного ПЧ можно подключить обычный асинхронный трехфазный двигатель к однофазной сети. Для этого требуется подключить двигатель к преобразователю, правильно скоммутировав обмотки двигателя (на напряжение 220 В). Такие преобразователи частоты есть в «семействе» ONI – это серия А400, которая предназначена для управления асинхронными двигателями в системах небольшой мощности, но с большими перегрузками.

Трехфазные преобразователи частоты более распространены, они преобразуют напряжение трехфазной промышленной сети и регулируют большое количество параметров электродвигателя. Примеры оборудования: CONTROL-A310 IEK ® , CONTROL-L620 IEK ® , ONI-А400, ONI-М680, ONI-A650 и ONI-К800.

Если у вас остались вопросы, всегда можно обратиться за консультацией к специалистам Академии IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 22 или электронной почте sdo@iek.ru, а также в техническую поддержку IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 27 (с 9-00 до 17-30 мск, кроме выходных) или по электронной почте helptd@iek.ru.

IEK GROUP © 1999-2021 Все права защищены.

  • instagram
  • Facebook
  • Вконтакте
  • YouTube
  • Одноклассники
  • Яндекс Дзен

Выбор и расчет частотного преобразователя

  • Post author:Gekoms LLC
  • Запись опубликована: 09.04.2020
  • Запись изменена: 09.01.2021
  • Post category:Инжиниринг
  • Post comments:комментария 4

Выбор и расчет частотного преобразователя

Для уточнения цены преобразователя частоты по параметрам среди различных брендов перейдите в Магазин

Помощь в подборе ПЧ Жми!

Выбор частотного преобразователя

Для выбора и расчета частотного преобразователя нужного типоразмера, необходимо знать характеристики нагрузки. Затем нужно подобрать преобразователь частоты с подходящей выходной мощностью. Требуемая выходная мощность может быть вычислена четырьмя способами . Способ вычисления зависит от количества данных по двигателю.

Большинство производителей частотных преобразователей обозначают выходные параметры преобразователя частоты при условиях как квадратичной, так и постоянной нагрузки (легкий (P) и тяжелый (G) режимы). Для начала определимся с этим параметром:

Характеристики нагрузки

Нагрузки можно разделить на два типа:

Квадратичные (насос, вентилятор, дымосос) – легкий режим (P);

Постоянные (все остальные) – тяжелый режим (G);

Различия в нагрузках состоят в следующем:

Когда скорость насоса или вентилятора возрастает, мощность должна возрастать в следующей зависимости от скорости: P=n^3 (кубическая зависимость). Нормальный рабочий диапазон насосов и вентиляторов составляет 30 — 80% от максимальной нагрузки.

Если момент нагрузки постоянный, то момент, вырабатываемый двигателем, должен превышать этот момент нагрузки. Дополнительный момент необходим для разгона.

Если частотный преобразователь допускает кратковременные превышения по моменту +50%, то они используются для разгона и в качестве повышения стартового момента, так как величины 50% для этого уже достаточно. Это может использоваться, например, для запуска ленточных конвейеров. Добавочный момент обеспечивает нормальную работу оборудования при колебаниях нагрузки.

Если преобразователь частоты не приспособлен для работы с избыточным моментом, то он должен быть настроен так, чтобы динамический момент Мдин не превышал номинальный момент Мном.

Расчет частотного преобразователя

После того, как определены характеристики нагрузки и известны некоторые данные о двигателе, можно найти соответствующую мощность необходимого частотного преобразователя.

По току, если известен ток электродвигателя. Проще и правильней всего подбирать преобразователь частоты исходя из значения номинального тока двигателя, его можно найти на шильде или в паспорте на оборудование. Пример: двигатель 11 кВт, 380В, 23 А, значит номинальный ток преобразователя частоты должен быть больше или равен 23 А в легком или тяжелом режиме работы.

Вывод: Номинальный ток электродвигателя не должен превышать номинальный ток частотного преобразователя.

По полной мощности, если известен номинальный ток двигателя Преобразователь частоты можно подобрать исходя из полной мощности потребляемой двигателем Пример: двигатель 11 кВт, 380В, 23 А.

значит номинальная мощность преобразователя частоты не должна быть меньше 15,13 кВА в легком или тяжелом режиме работы.

Вывод: Полная мощность электродвигателя не должна превышать полную мощность частотного преобразователя.

По мощности, если известны Cosϕ двигателя и производительность двигателя ƞ Частотный преобразователь можно подобрать исходя из выходной мощности двигателя. Тем не менее, так как Cosϕ двигателя и производительность двигателя ƞ изменяются вместе с нагрузкой, этот метод недостаточно точен. Пример: 11 кВт двигатель с ƞ=0,83 и Cosϕ=0,85 потребляет.

значит номинальная мощность преобразователя частоты не должна быть меньше 15,59 кВА в легком или тяжелом режиме работы.

Вывод: Номинальная мощность электродвигателя не должна превышать номинальную мощность частотного преобразователя.

Четвертый способ — Исходя из опыта, производители изготавливают преобразователи частоты в соответствии общепринятыми стандартами изготовления двигателей. Поэтому частотные преобразователи в основном выбираются в соответствии мощностью ЭД, что может привести к неправильному заданию уставок, особенно при неполной нагрузке.

Общий вывод

При расчете мощности, убедитесь, что ваши вычисления рассчитаны при той же величине напряжения, что и приведённые в технических данных.

При выборе и расчете частотного преобразователя на основе величин тока и напряжения, более важной величиной является ток на выходе преобразователя частоты, который является определяющим для других величин.

Как выбрать преобразователь частоты для электродвигателя и насоса

Выбор преобразователя частоты

1. Необходимо определить тип двигателя, для какого подбирается преобразователь частоты.

Если у вас трехфазный асинхронный двигатель 380 или 220В, для его управления можно использовать преобразователи частоты серии Micro Drive FC51 или Hvac Drive FC101. Если используется синхронный двигатель с постоянными магнитами напряжением 380 или 220В, тогда для его управления подойдет только серия FC101, сразу переходим к пункту 6. Если ваш двигатель однофазный, тогда для его управления необходимо рассмотреть другие способы регулирования. В случае с двигателем постоянного тока необходимо рассмотреть другие специализированные преобразователи постоянного тока.

2. Теперь необходимо уточнить напряжение питания в сети.

В случае трехфазного напряжения 380В можно использовать серии FC51 и FC101. Если напряжение однофазное 220В, тогда в данном случае двигатель должен быть подключен по схеме на 220 В и ток нужно указывать именно для этого напряжения. Если напряжение в сети отличное от указанных выше необходимо обратиться в техническую службу поддержки «Данфосс», возможно для этих целей необходимо использовать другие серии.

3. Мощность двигателя для выбора серии

МощностьОт 0,18 до 22 кВтОт 30 до 90 кВтДругое
РекомендацииПодходят FC 51 и FC 101 (см. пункт 4,5)Подходит FC 101, (переходим к пункту 6)Другие серии частотных преобразователей. Обратитесь к дистрибьютору Данфосс

4. Уточните тип применения для выбора между FC 51 и FC 101

ПрименениеFC 51FC 101Рекомендации
Управление насосом (не погружным)+++
Управление вентилятором+++
Управление воздухоохладителем++
Задачи по автоматизации, конвееры и т.д.+Выбираем FC 51
Управление несколькими двигателями+++
Погружные насосыОбратитесь к дистрибьютору
Компрессоры++Выбираем FC 51

5. Уточните дополнительный функционал преобразователя частоты для выбора между FC 51 и FC 101

ПрименениеFC 51FC 101Рекомендации
Спящий режим+Выбираем FC 101
Чередование или каскадирование+Выбираем FC 101
Два выхода реле+Выбираем FC 101
Установка вне шкафа исполнение корпуса с защитой от воды+Выбираем FC 101
Тормозной резистор+Выбираем FC 51
Низкие токи гармоник (встроенный дроссель)+Выбираем FC 101
Контроль обрыва ремня привода без датчика+Выбираем FC 101
Контроль расхода по датчику давления+Выбираем FC 101
Встроенный фильтр ЭМС класса А1/В+Выбираем FC 101

6. Выберите мощность преобразователя частоты по ТОКУ двигателя (кроме компрессоров). См. раздел “Технические характеристики”

Читайте также:  Выбор бензинового культиватора на что обратить внимание
Ссылка на основную публикацию