Kontakt-bak.ru

Контракт Бак ЛТД
9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя принцип работы

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя принцип работы

Преобразователь частоты схема.

Что такое преобразователь частоты?

Преобразователь частоты или частотный преобразователь служит для плавного изменения скорости асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором за счёт формирования в обмотках статора напряжений и токов частотой отличной от частоты источника питания, т.е. преобразует неизменное трех- или однофазное напряжение питания с частотой 50Гц в изменяемое напряжение с изменяемой частотой (0,1 — 400Гц). Связь частоты вращения ротора двигателя с частотой напряжения питания обмотки статора определяется по общеизвестной формуле n = , где p – число пар полюсов статора, n — частота вращения магнитного поля статора. Изменяя с помощью преобразователя частоту на входе двигателя, мы регулируем частоту вращения ротора.
Схема любого преобразователя частоты представлена силовой частью и системой управления:

выпрямитель или звено постоянного тока (1 и 2) — преобразует переменное, в данном случае трехфазное напряжение (Uвх.) в постоянное (Uвыпр.),
инвертор (3) — с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) преобразует выпрямленное напряжение (Uвыпр.) в импульсное (Uи). ШИМ — это импульсный способ задания аналогового сигнала, где сигнал представляется в виде импульсов. Управляя IGBT транзисторами, их включением и выключением, получим импульсное напряжение положительной и отрицательной полярности. Если изменять их скважность (отношение длительности периода к длительности импульса), то можно изменять площадь импульсов, а значит и среднее значение напряжения на выходе. Таким образом получаем псевдосинусоидальную форму выходного напряжения Uи,
фильтр (4) – сглаживает высшие гармоники, используется редко, поскольку частота выходных импульсов ШИМ достигает нескольких кГц, и обмотки двигателя вследствие их высокой индуктивности работают как фильтр.

В результате, на выходе схемы преобразователя частоты формируется переменное напряжение, с изменяемой амплитудой и частотой (Uвых = var, fвых = var).

Как правильно выбрать преобразователь частоты.

Сегодня преобразователи частоты производят многие как российские, так и зарубежные компании. Принцип работы большинства преобразователей один и тот же. При этом потребителю, т.е. Вам, приходится разобраться во всем этом многообразии и сделать свой выбор, от которого в итоге будет зависеть эффективность работы всего привода.
В большинстве случаев частотный преобразователь выбирают по мощности подключаемого к нему двигателя. Однако по Российским и международным стандартам указываемая на двигателях мощность относится не к потребляемой от источника питания мощности, а к мощности двигателя на валу. Поэтому для более правильного подбора инвертора нужно учитывать его электротехнические характеристики (номинальный ток, диапазон скоростей, диапазон моментов, характер нагрузки и др.). Подробнее >>>>>>.
Кроме этого многие производители рекомендуют учитывать следующие факторы:

Этот список можно перечислять до бесконечности.
Современный преобразователь частоты – достаточно функциональное устройство и при грамотном использовании позволяет избежать многих ненужных проблем, как на стадии проектирования, так и в последствии – при работе. Внимательно изучайте предлагаемые Вам устройства, обязательно пользуйтесь консультациями технических специалистов. Многочисленные встроенные функции инвертора, в том числе и защитные, как раз и позволяют обеспечить высокую отказоустойчивость привода в целом.

Удобство эксплуатации. Многие специалисты на этот фактор редко обращают свое внимание, считая, что и так всё будет хорошо работать. Действительно, при соединении с двигателем, практически любой преобразователь сразу готов к работе. Однако, профилактику и техобслуживание никто не отменял. Тогда возникает вопрос: что и когда нужно заменить, чтобы обеспечить бесперебойную работу преобразователей? Для этих целей большинство современных инверторов используют функцию самодиагностики, которая контролирует все компоненты подлежащие старению и износу (конденсаторы, внутренние вентиляторы и др.) и заблаговременно сообщит о необходимости замены. Тем самым привод избежит простоев, а расходы на эксплуатацию значительно сократятся.

Цена. Большинство преобразователей, особенно импортного производства, находятся в примерно одном ценовом диапазоне. Незначительное отличие в цене определяется количеством встроенных сервисных и других дополнительных функций, наличие которых, возможно избавит Вас от головной боли на очень долгое время. Совет один – обратите внимание на ведущих производителей в этой области, они дорожат своей репутацией и серьезно подходят к своим разработкам и производству.

Более подробную техническую информацию можно найти в каталогах:

По преобразователям частоты можно проконсультироваться по тел.:

  • 8 (812) 938-28-81,

или задать вопрос нашим специалистам по эл. почте:

Частотный преобразователь — виды, принцип действия, схемы подключения

Ротор любого электродвигателя приводится в движение под действием сил, вызванных вращающимся электромагнитным полем внутри обмотки статора. Скорость его оборотов обычно определяется промышленной частотой электрической сети.

Ее стандартная величина в 50 герц подразумевает совершение пятидесяти периодов колебаний в течение одной секунды. За одну минуту их число возрастает в 60 раз и составляет 50х60=3000 оборотов. Такое же число раз проворачивается ротор под воздействием приложенного электромагнитного поля.

Если изменять величину частоты сети, приложенной к статору, то можно регулировать скорость вращения ротора и подключенного к нему привода. Этот принцип заложен в основу управления электродвигателями.

Виды частотных преобразователей

По конструкции частотные преобразователи бывают:

1. индукционного типа;

Асинхронные электродвигатели, выполненные по схеме с фазным ротором и запущенные в режим генератора, являются представителями первого вида. Они при работе обладают низким КПД и отмечаются маленькой эффективностью. Поэтому они не нашли широкого применения в производстве и используются крайне редко.

Способ электронного преобразования частоты позволяет плавно регулировать обороты как асинхронных, так и синхронных машин. При этом может быть реализован один из двух принципов управления:

1. по заранее заданной характеристике зависимости скорости вращения от частоты (V/f);

2. метод векторного управления.

Первый способ является наиболее простым и менее совершенным, а второй используется для точного регулирования скоростей вращения ответственного промышленного оборудования.

Особенности векторного управления частотным преобразованием

Отличием этого способа является взаимодействие, влияние устройства управления преобразователя на «пространственный вектор» магнитного потока, вращающийся с частотой поля ротора.

Алгоритмы для работы преобразователей по этому принципу создаются двумя способами:

1. бессенсорного управления;

Первый метод основан на назначении определенной зависимости чередования последовательностей широтно-импульсной модуляции (ШИМ) инвертора для заранее подготовленных алгоритмов. При этом амплитуда и частота напряжения на выходе преобразователя регулируются по скольжению и нагрузочному току, но без использования обратных связей по скорости вращения ротора.

Этим способом пользуются при управлении несколькими электродвигателями, подключенными параллельно к преобразователю частоты. Потокорегулирование подразумевает контроль рабочих токов внутри двигателя с разложением их на активную и реактивную составляющие и внесение корректив в работу преобразователя для выставления амплитуды, частоты и угла для векторов выходного напряжения.

Это позволяет повысить точность работы двигателя и увеличить границы его регулирования. Применение потокорегулирования расширяет возможности приводов, работающих на малых оборотах с большими динамическими нагрузками, такими как подъемные крановые устройства или намоточные промышленные станки.

Использование векторной технологии позволяет применять динамическую регулировку вращающихся моментов к трехфазным асинхронным двигателям.

Принципиальную упрощенную электрическую схему асинхронного двигателя можно представить следующим видом.

На обмотки статора, обладающие активным R1 и индуктивным X1 сопротивлениями, приложено напряжение u1. Оно, преодолевая сопротивление воздушного зазора Хв, трансформируется в обмотку ротора, вызывая в ней ток, который преодолевает ее сопротивление.

Векторная диаграмма схемы замещения

Ее построение помогает понять происходящие процессы внутри асинхронного двигателя.

Энергия тока статора разделяется на две части:

iµ — потокообразующую долю;

iw — моментообразующую составляющую.

При этом ротор обладает активным сопротивлением R2/s, зависящим от скольжения.

Для бессенсорного управления измеряются:

По их значениям рассчитывают:

iµ — потокообразующую составляющую тока;

iw — моментообразующую величину.

В алгоритм расчета уже заложили электронную эквивалентную схему асинхронного двигателя с регуляторами тока, в которой учтены условия насыщения электромагнитного поля и потерь магнитной энергии в стали.

Обе этих составляющих векторов тока, отличающиеся по углу и амплитуде, вращаются совместно с системой координат ротора и пересчитываются в стационарную систему ориентации по статору.

По этому принципу подстраиваются параметры частотного преобразователя под нагрузку асинхронного двигателя.

Принцип работы частотного преобразователя

В основу этого устройства, которое еще называют инвертором, заложено двойное изменение формы сигнала питающей электрической сети.

Вначале промышленное напряжение подается на силовой выпрямительный блок с мощными диодами, которые убирают синусоидальные гармоники, но оставляют пульсации сигнала. Для их ликвидации предусмотрена батарея конденсаторов с индуктивностью (LC-фильтр), обеспечивающая стабильную, сглаженную форму выпрямленному напряжению.

Затем сигнал поступает на вход преобразователя частоты, который представляет собой мостовую трехфазную схему из шести силовых транзисторов серии IGBT или MOSFET с диодами защиты от пробоя напряжений обратной полярности. Используемые ранее для этих целей тиристоры не обладают достаточным быстродействием и работают с большими помехами.

Для включения режима «торможения» двигателя в схему может быть установлен управляемый транзистор с мощным резистором, рассеивающим энергию. Такой прием позволяет убирать генерируемое двигателем напряжение для защиты конденсаторов фильтра от перезарядки и выхода из строя.

Способ векторного управления частотой преобразователя позволяет создавать схемы, осуществляющие автоматическое регулирование сигнала системами САР. Для этого используется система управления:

2. ШИМ (широтного импульсного моделирования).

Метод амплитудного регулирования основан на изменении входного напряжения, а ШИМ — алгоритма переключений силовых транзисторов при неизменном напряжении входа.

При ШИМ регулировании создается период модуляции сигнала, когда обмотка статора подключается по строгой очередности к положительным и отрицательным выводам выпрямителя.

Поскольку частота такта генератора довольно высокая, то в обмотке электродвигателя, обладающего индуктивным сопротивлением, происходит их сглаживание до синусоиды нормального вида.

Читать еще:  Ремонт люминесцентных ламп

Способы ШИМ управления позволяют максимально исключить потери энергии и обеспечивают высокий КПД преобразования за счет одновременного управления частотой и амплитудой. Они стали доступны благодаря развитию технологий управления силовыми запираемыми тиристорами серии GTO или биполярных марок транзисторов IGBT, обладающих изолированным затвором.

Принципы их включения для управления трехфазным двигателем показаны на картинке.

Каждый из шести IGBT-транзисторов подключается по встречно-параллельной схеме к своему диоду обратного тока. При этом через силовую цепь каждого транзистора проходит активный ток асинхронного двигателя, а его реактивная составляющая направляется через диоды.

Для ликвидации влияния внешних электрических помех на работу инвертора и двигателя в конструкцию схемы преобразователя частоты может включаться помехозащитный фильтр, ликвидирующий:

наводимые работающим оборудованием электрические разряды.

Их возникновение сигнализирует контроллер, а для уменьшения воздействия используется экранированная проводка между двигателем и выходными клеммами инвертора.

С целью улучшения точности работы асинхронных двигателей в схему управления частотных преобразователей включают:

ввода связи с расширенными возможностями интерфейса;

информационный Led-дисплей, отображающий основные выходные параметры;

тормозной прерыватель и встроенный ЭМС фильтр;

систему охлаждения схемы, основанную на обдуве вентиляторами повышенного ресурса;

функцию прогрева двигателя посредством постоянного тока и некоторые другие возможности.

Эксплуатационные схемы подключения

Частотные преобразователи создаются для работы с однофазными или трехфазными сетями. Однако, если есть промышленные источники постоянного тока с напряжением 220 вольт, то от них тоже можно запитывать инверторы.

Трехфазные модели рассчитываются на напряжение сети 380 вольт и выдают его на электродвигатель. Однофазные же инверторы питаются от 220 вольт и на выходе выдают три разнесенных по времени фазы.

Схема подключения частотного преобразователя к двигателю может быть выполнена по схемам:

Обмотки двигателя собираются в «звезду» для преобразователя, запитанного от трехфазной сети 380 вольт.

По схеме «треугольник» собирают обмотки двигателя, когда питающий его преобразователь подключен к однофазной сети 220 вольт.

Выбирая способ подключения электрического двигателя к преобразователю частоты надо обращать внимание на соотношение мощностей, которые может создать работающий двигатель на всех режимах, включая медленный, нагруженный запуск, с возможностями инвертора.

Нельзя постоянно перегружать частотный преобразователь, а небольшой запас его выходной мощности обеспечит ему длительную и безаварийную работу.

Как работают преобразователи частоты для асинхронных двигателей

Асинхронные электродвигатели – самые распространенные электрические машины. Они отличаются простотой конструкции, дешевизной, высокой ремонтопригодностью, а также другими преимуществами. Они широко используются для привода промышленного оборудования, механизмов и устройств самого разного назначения. Сферу их применения несколько ограничивают высокие пусковые токи, затруднение регулирования скорости, ударные механические нагрузки на оборудование, соединенное с валом при пуске.

Частотные преобразователи позволяют осуществлять мягкий пуск электрических машин, ограничивать пусковые токи, синхронизировать момент силы на валу с моментом нагрузки, осуществлять точную регулировку скорости вращения, подключать трехфазные двигатели в однофазную сеть без конденсаторов.

Электродвигатель – устройство для преобразования электроэнергии во вращательное движение вращающейся части электрической машины. Преобразование энергии в двигателях происходит за счет взаимодействия магнитных полей обмоток статора и ротора. Эти электрические машины широко используются во всех отраслях промышленности, в качестве привода электротранспорта и инструментов, в системах автоматизации, бытовой техники и так далее.

Принцип действия частотных преобразователей

Принцип действия частотного регулирования основан на зависимости скорости вращения и момента силы на валу двигателя переменного тока от частоты напряжения питания. Частотные регуляторы изменяют частоту поданного на электродвигатель напряжения, тем самым регулируя скорость вращения ротора и момент силы.

Преобразование частоты может осуществляться несколькими способами. Схема преобразования частоты с непосредственной электрической связью с сетью представляет собой управляемый выпрямитель на тиристорах. Управляющий блок генерирует сигналы, поочередно отпирающие полупроводниковые устройства, подающие напряжение заданной частоты на обмотки электрической машины.

Такая схема отличается высоким к.п.д., обеспечивает стабильную работу двигателя при небольших скоростях вращения ротора, передачу генерируемой электроэнергии при торможении двигателя в сеть.

Однако, такие недостатки, как невозможность изменять частоту в большую сторону, наличие в выходном напряжении постоянной составляющей и субгармоник, вызывающих перегрев обмоток и появление электромагнитных помех, ограничивают сферы применения частотников с непосредственной связью.

Большинство современных частотных преобразователей построено на базе схем двойного преобразования. Такое техническое решение имеет следующие преимущества:

  • Возможность изменять частоту как в большую, так и меньшую сторону.
  • Выходное напряжение чистой синусоидальной формы.
  • Отсутствие высших гармоник.
  • Плавное, высокоточное регулирование частоты питающего напряжения двигателя.

Состоит такой преобразователь частоты из трех блоков:

  • Диодного или тиристорного выпрямителя с емкостными, индуктивными или комбинированными фильтрами. Этот узел осуществляет выпрямление сетевого напряжения и его сглаживание.
  • Инвертирующего блока. Этот элемент осуществляет обратное преобразование постоянного напряжения в переменное. Индуктивный элемент на выходе осуществляет фильтрацию постоянной составляющей, а также высокочастотных помех, наличие которых негативно сказывается на работе электродвигателя.
  • Управляющей схемы на базе микропроцессора. Основные ее функции – задание частоты выходного напряжения и тока. Частота тока на выходе инвертора определяется шириной или длительностью управляющих импульсов со схемы управления (широтно- или частотно- импульсная модуляция). Процессор также осуществляет связь с удаленными пунктами управления, автоматическое регулирование по обратной связи по механическим и электрическим характеристикам подключенной к нему электрической машины, а также другие функции.

Таким образом, при частотном регулировании питающее напряжение сначала преобразуется в постоянное, затем инвертируется в переменное напряжение требуемой частоты.

Выбор частотного преобразователя

При проектировании частотно-регулируемого электропривода необходимо учесть множество нюансов. При выборе частотника руководствуются следующими критериями:

  • Назначение преобразователя. Многие производители выпускают ПЧ, предназначенные для электродвигателей насосов, лифтов, электроприводов вентиляционных систем, а также универсальные устройства общепромышленного назначения. Специализированные частотники производят под конкретное технологическое оборудование. Возможность их адаптации существенно ограничена. Общепромышленные регуляторы частоты можно настраивать под различные приводы.
  • Способ управления и поддержка различных протоколов связи. Регулируемые по частоте электроприводы обычно интегрируются в комплексные системы автоматизации и удаленного контроля и управления. Частотный преобразователь должен быть укомплектован контроллером, который поддерживает связь по протоколу, применяемому в конкретной АСУТП.
  • Мощность и перезагрузочная способность. Номинальная электрическая мощность преобразователя должна быть больше аналогичного параметра электродвигателя на 15-30%. При расчете мощности учитывают пусковые токи электрической машины, пиковые нагрузки на двигатель и их длительность. Ошибки ведут к перегреву частотника, выходу из строя силовых транзисторов или тиристоров.
  • Диапазон и точность регулирования. Интервал изменения частоты и точность ее задания должны соответствовать требованиям условий технологического процесса. Возможность изменения частоты у скалярных преобразователей 1:10, если требуется более широкий диапазон, необходим частотник с векторным управлением.
  • Электромагнитная совместимость. Частотный преобразователь чувствителен к электромагнитным помехам и сам является их источником. Выбор устройства осуществляется на основании условий его установки. При необходимости может потребоваться его установка в отдельном помещении, подключение специальных фильтров и использование экранированных кабелей. Компания «Данфосс» выпускает преобразователи, укомплектованные встроенными ЭМ-фильтрами.
  • Наличие функций отключения двигателя при перегреве, дисбалансе фаз, перегрузках, других аварийных и ненормальных режимов работы.
  • Наличие автоматизированного управления по событиям. Для синхронизации работы промышленного оборудования необходимы частотники, имеющие функции регулирования по достижению определенной величины технологических параметров.
  • Количество входов и выходов для подключения удаленных устройств управления и контроля. На случай модернизации САР или усложнения АСТП рекомендуется выбрать частотники с избыточным количеством аналоговых и дискретных разъемов. Для электроприводов автоматизированных систем рекомендуется подобрать частотный регулятор со встроенной памятью и функцией ведения журнала событий.
  • Номинальный ток и напряжение. Электрические параметры частотника должны соответствовать характеристикам электродвигателя.

Выбор частотного регулятора для промышленного оборудования делается на основании расчетов по специализированным методикам. Малейшие ошибки могут привести к авариям, которые могут иметь непредсказуемые последствия. Проектирование электропривода и выбор ПЧ целесообразно доверить специалистам по автоматизации. Правильный выбор частотника обеспечивает экономию электроэнергии до 40-50%, снижение затрат на ремонт и обслуживание электропривода и дает неплохой экономический эффект.

Принцип работы частотного преобразователя и критерии его выбора для потребителя

Краткое описание назначения, принципа работы и критериев выбора частотного преобразователя, как устройства управления асинхронным электродвигателем

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является сегодня самым массовым и надежным устройством для привода различных машин и механизмов. Но у каждой медали есть и обратная сторона.

Два основных недостатка асинхронного двигателя – это невозможность простой регулировки скорости вращения ротора, очень большой пусковой ток – в пять, семь раз превышающий номинальный. Если использовать только механические устройства регулирования, то указанные недостатки приводят к большим энергетическим потерям и к ударным механическим нагрузкам. Это крайне отрицательно сказывается на сроке службы оборудования.

Частотный преобразователь

В результате исследовательских работ в этом направлении родился новый класс приборов, позволивший решить эти проблемы не механическим, а электронным способом.

Частотный преобразователь с широтно–импульсным управлением (ЧП с ШИМ) снижает пусковые токи в 4-5 раз. Он обеспечивает плавный пуск асинхронного двигателя и осуществляет управление приводом по заданной формуле соотношения напряжение / частота.

Частотный преобразователь дает экономию по потреблению энергии до 50%. Появляется возможность включения обратных связей между смежными приводами, т.е. самонастройки оборудования под поставленную задачу и изменение условий работы всей системы.

Принцип работы частотного преобразователя

Частотный преобразователь с ШИМ представляет собой инвертор с двойным преобразованием напряжения. Сначала сетевое напряжение 220 или 380 В выпрямляется входным диодным мостом, затем сглаживается и фильтруется с помощью конденсаторов.

Читать еще:  Пример расчета тока утечки в сети при выборе УЗО

Это первый этап преобразования. На втором этапе из постоянного напряжения, с помощью микросхем управления и выходных мостовых IGBT ключей, формируется ШИМ последовательность определенной частоты и скважности. На выходе частотного преобразователя выдаются пачки прямоугольных импульсов, но за счет индуктивности обмоток статора асинхронного двигателя, они интегрируются и превращаются наконец в напряжение близкое к синусоиде.

Критерии выбора частотных преобразователей

Выбор по функциям

Каждый производитель пытается обеспечить себе конкурентное превосходство на рынке. Первое правило для обеспечения максимума продаж – это низкая цена. Поэтому производитель стремиться включить в свое изделие только необходимые функции. А остальные предлагает в качестве опций. Прежде чем купить частотный преобразователь, определитесь, какие функции вам нужны. Стоит выбирать тот прибор, который имеет большинство необходимых функций в базовом варианте.

По способу управления

Сразу отбрасывайте те преобразователи, которые не подходят по мощности, типу исполнения, перегрузочной способности и т.д. По типу управления, нужно определиться, что выбрать, скалярное или векторное управление.

Большинство современных частотных преобразователей реализуют векторное управление, но такие частотные преобразователи дороже, чем частотные преобразователи со скалярным управлением.

Векторное управление дает возможность более точного управления, снижая статическую ошибку. Скалярный режим только поддерживает постоянное соотношение между выходным напряжение и выходной частотой, но например, для вентиляторов это вполне достаточно.

По мощности

Если мощности оборудования примерно одинаковы, то выбирайте преобразователи одной фирмы с мощностью по мощности максимальной нагрузки. Так вы обеспечите взаимозаменяемость и упростите обслуживание оборудования. Желательно, чтобы сервис центр выбранного частотного преобразователя был в вашем городе.

По сетевому напряжению

Всегда выбирайте преобразователь с максимально широким диапазоном напряжений как вниз, так и вверх. Дело в том, что для отечественных сетей само слово стандарт может вызвать только смех сквозь слезы. Если пониженное напряжение приведет, скорее всего, к отключению частотного преобразователя, то повышенное может вызвать взрыв сетевых электролитических конденсаторов и входу прибора из строя.

По диапазону регулировки частоты

Частотный преобразователь Верхней предел регулировки частоты важен при использовании двигателей с высокими номинальными рабочими частотами, например для шлифовальных машин ( 1000 Гц и более). Убедитесь, что диапазон частот соответствует вашим потребностям. Нижний предел определяет диапазон регулирования скорости привода. Стандарт – это 1:10. Если вам нужен более широкий диапазон, то выбирайте только векторное управление, запросите параметры привода у производителя. Даже заявленный предел от 0 Гц, не гарантирует устойчивую работу привода.

По количеству входов управления

Дискретные входы нужны для ввода команд управления ( пуск, стоп, реверс, торможение и т.д.). Аналоговые входы необходимы для ввода сигналов обратной связи (регулировки и настройки привода в процессе работы). Цифровые входы нужны для ввода высокочастотных сигналов от цифровых датчиков скорости и положения (энкодеров). Количество входов много не бывает, но чем больше входов, тем сложнее систему можно построить, и тем она дороже.

По количеству выходных сигналов

Дискретные выходы используются для выхода сигналов о различных событиях (авария, перегрев, входное напряжение выше или ниже уровня, сигнал ошибки ит.д.). Аналоговые выходы используются для построения сложных систем с обратными связями. Рекомендации по выбору аналогичны предыдущему пункту.

По шине управления

Оборудование, с помощью которого вы будете управлять частотным преобразователем должно иметь ту же шину и количество входов выходов что и выбранный вами частотный преобразователь. Предусмотрите некоторый запас по входам и выходам для дальнейшей модернизации.

По сроку гарантии

Срок гарантии косвенно позволяет оценить надежность частотного преобразователя. Естественно, нужно выбирать частотный преобразователь с большим сроком. Некоторые производители оговаривают особо случаи поломок, которые не являются гарантийными. Всегда тщательно читайте документацию и посмотрите в интернете отзывы о моделях и производителях оборудования. Это поможет правильному выбору. Не жалейте денег на качественный сервис и обучение персонала.

По перегрузочным способностям

В первом приближении, мощность частотного преобразователя нужно выбирать на 10-15% больше мощности двигателя. Ток преобразователя должен быть больше номинального тока двигателя и чуть больше тока возможных перегрузок.

В описании на конкретный механизм обычно указывают токи перегрузок и длительность их протекания. Читайте документацию! Это вас развлечет, и возможно, обезопасит от поломок оборудования в будущем. Если для привода характерны еще и ударные (пиковые) нагрузки (нагрузки в течении 2-3 сек), то необходимо выбрать преобразователь по пиковому току. Опять возьмите запас 10%.

Популярные товары

Частотные преобразователи для электродвигателей.

Общие сведения.

При работе с электрооборудованием нередко возникает необходимость управления частотой вращения асинхронного электродвигателя. Для этого могут использоваться гидравлические муфты, дополнительные резисторы в цепи роторных и статорных обмоток, механические вариаторы, электромеханические преобразователи частоты и, наконец, статические преобразователи. Первые четыре способа регулирования недостаточно экономичны, трудоёмки при их реализации и малоэффективны.
Поэтому давайте более подробно рассмотрим последний тип преобразователя — частотный преобразователь двигателя.

Обеспечивается плавное регулирование скорости вращения в широком диапазоне при сохранении достаточно жёстких механических характеристик.

Регулирование скорости, кроме того, не вызывает увеличения коэффициента скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании малы.

Но для того, чтобы обеспечить высокие показатели экономичности асинхронного двигателя — коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, способность к перегрузкам — одновременно с частотой должно меняться и подводимое напряжение.

Вывод: для плавного (бесступенчатого) регулирования частоты вращения вала, требуется частотный преобразователь для электродвигателя, который должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статорной обмотке последнего.
Теоретическое обоснование метода частотного регулирования было проведено достаточно давно, но реализацию его тормозила высокая стоимость компонентов, необходимых для создания модуля частотного управления. И лишь появление силовых схем на IGBT-транзисторах, а также разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволили создать современные преобразователи частоты приемлемой стоимости.

Принцип работы.

Большинство промышленных преобразователей частоты работают по схеме двойного преобразования. Они состоят из трех основных узлов: неуправляемого выпрямителя, силового импульсного инвертора и управляющего модуля.
Неуправляемый выпрямитель преобразует напряжение сети в напряжение постоянного тока.
Силовой трехфазный импульсный инвертор собран на шести транзисторных ключах. Через эти ключи каждая из обмоток статора электродвигателя подключается к выводам выпрямителя по специальной программе, задаваемой управляющим модулем. Эта программа и обеспечивает получение в обмотках статора стандартных 3-х фазных сигналов (аналогов сигналов 3-х фазной сети). Таким образом, инвертор осуществляет обратное преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение. Но при этом преобразовании уже появляется возможность регулирования параметров 3-х фазного сигнала. В качестве ключей в инверторе используются силовые IGBT-транзисторы, имеющие высокую частоту переключения, что позволяет воспроизвести синусоидальный сигнал с высокой степенью точности.

Области применения.

Использование частотного преобразователя для асинхронных двигателей для регулирования скорости движения конвейеров и транспортировочных устройств даёт значительную экономию электроэнергии и увеличивает эффективность использования этих средств. Тот же результат получается в случае использования этого метода регулировки при управлении насосными установками. Благодаря его применению без труда удаётся поддерживать в системе нужное давление и регулировать её производительность. При использовании регулируемого привода в станках мы можем плавно изменять скорость подачи или главного движения.

В НАШЕМ АССОРТИМЕНТЕ ТАКЖЕ ПРЕДСТАВЛЕНЫ:

Экономичные по цене, но очень надежные датчики Autonics (Южная Корея) — индуктивные и емкостные датчики, оптические датчики, датчики угла поворота (энкодеры), датчики контроля параметров среды.

Датчики UWT GmbH (Германия) — датчики контроля и измерения уровня сыпучих продуктов — песок, опилки, цемент, мука, гранулят. Ротационные (механические), вибровилки, акустические (измерение до 60 м), лотовые системы (электромеханические датчики непрерывного измерения уровня).

Новые уникальные сервоприводы Position Servo компании Lenze. Возможны различные режимы управления: моментом, скоростью вращения, ведущий-ведомый с электронным редуктором.

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя принцип работы

Мы подготовили для вас видео-урок по 4 способам загрузки проектов с ПК в панели оператора Delta: по USB, Ethernet, с флешки, закрытого автозагрузочного файла.

Передача данных с ПЛК по RS232/RS485. Этот способ позволяет осуществлять коммуникацию посредством последовательной связи различных устройств сторонних производителей с ПЛК Delta.

Вопросов не возникает, если Slave-устройством является устройство Delta, поскольку можно использовать PLC Link.

А если Slave-устройством является устройство стороннего производителя?

Предлагаем два пути решения задачи.

Путь 1.
Используйте модуль DVP12SCM-SL с 2 встроенными портами, который позволит конфигурировать кадр.

Путь 2.
В основном, ПЛК Delta имеют 2 коммуникационных порта RS485 и RS232. В отдельных случаях имеется еще и 3-й порт RS485, используемый для передачи кадров другим Slave-устройств.

COM1 – красный
COM2 – зеленый
COM3 — синий

После выбора порта необходимо настроить его конфигурацию. Используйте нижеприведенную таблицу или WPLSoft.

В нашем примере используется значение D1036=87H, что означает:
— Длина данных: 8
— Четность: Четное
— Стоп-бит: 1 бит
— Битрейт: 9600 бит/сек

Используйте таблицу для создания шестнадцатеричного числа или используйте WPLSoft.

После настройки конфигурации COM порта выполните команду RS.

Операнды:
S: Стартовый адрес передаваемых данных m: Длина передаваемого сообщения (m = 0

256)
D: Стартовый адрес принимаемых данных n: Длина принимаемого сообщения (n = 0

Обычно команда RS используется для настройки адреса сохранения принимаемых и передаваемых данных, но чтобы сконфигурировать кадр, необходимо настроить специальный маркер.
COM1:M1312
COM2 M1122
COM3 M1316

Читать еще:  Провод СИП

После срабатывания маркера ПЛК конфигурирует кадр с помощью команды RS, в противном случае, ПЛК ожидает приема данных. Маркеры, указывающие на то, что принимаемые данные доступны:
COM1:M1313
COM2 M1124
COM3 M1317

Данные сохраняются в специальных регистрах D1070 — D1085.

В качестве помощи при выполнении данного приложения можно скачать следующий материал: Send Frame Help

Рекомендация!
При работе с коммуникационными сетями всегда необходим анализатор пакетов (сниффер) для мониторинга сети. В случае с RS485 рекомендуется иметь IFD6500 и любой сниффер Modbus.

Время от времени пользователи Регуляторов температуры Delta сталкиваются с необходимостью произвести сброс настроек на заводские значения.

Если вы являетесь пользователем регуляторов температуры серий DTA и DTB, то следуйте инструкции ниже:

*Пример для DTA4848R0 с прошивкой v0.30
В случае применения DTD4848 (при необходимости) клавиша заменяется на клавишу .

Что в этом случае делать с DTC? Данное устройство не имеет кнопок.

Например, вы изменили адрес Modus и не запомнили его. В этом случае существуют 2 пути решения:

Решение 1 : Используйте светодиодный код для угадывания протокола и адреса вручную согласно руководству по эксплуатации:

Глава 7. Светодиодная индикация

  1. Когда на прибор подано напряжение питания, будет светиться светодиод POWER.
  2. По состоянию светодиодов в течение первой секунды после подачи питания можно получить информацию о протоколе коммуникации, а течение следующей секунды – о коммуникационном адресе контроллера (см. таблицу). После этого светодиоды перейдут в нормальный режим индикации.
  3. Когда прибор находится в рабочем режиме регулирования, будет светиться светодиод RUN.
  4. При возникновении ошибки по входу, в памяти или при коммуникационной передаче, будет светиться светодиод ERROR.
  5. Когда активен какой-либо выход, будет светиться соответствующий светодиод.
  6. В режиме самонастройки ПИД-регулятора, будет мигать светодиод AT.
  7. Во время приема данных по RS-485 будет мигать светодиод RX, а во время передачи — светодиод TX.

Формат передачи светодиодами информации о протоколе коммуникации:

ATTXRXO1O2ErrRun
000: 2400 бит/с
001:4800 бит/с
010:9600 бит/с
011:19200 бит/с
100:38400 бит/с
Четность:
00:нет
01:четн.
10: нечетн.
0: ASCII
1: RTU
0:2 Stop bit
1:1 Stop bit

Коммуникационный адрес отображается в двоичном коде светодиодами от AT (6 бит) до RUN (0 бит).

Решение 2 : Сброс значений к заводским:

    Переключитесь в положение «RUN» и подайте питание.

Через 5 сек. будут гореть следующие индикаторы:

Переключитесь в положение «Stop» и подождите, пока погаснет индикатор RUN:

Снова переключитесь в положение «RUN» и дождитесь загорания светодиода RUN:

Повторите шаги (3) и (4) три раза в течение 60 секунд, если все сделано верно, то на вашем термоконтроллере светодиоды будут гореть как на картинке ниже:

Можно ли использовать для возврата к заводским настойкам программу DTCOM?
Можно, о том как это сделать читайте в англ. руководстве: DTA, DTB, DTC Default reset by comunication

Энергетические показатели электропривода на базе частотного преобразователя

Структурная схема преобразователя частоты представлена на (рис. 1.) Преобразователь состоит из следующих основных частей: звена постоянного тока ЗПТ, содержащего неуправляемый выпрямитель с фильтром (рис. 2); мостового трехфазного инвертора, выполненного на IGBT-приборах (рис. 3); системы управления; блока питания БП; датчиков тока ДТ. Выпрямитель осуществляет преобразование трехфазного переменного напряжения сети питания в выпрямленное напряжение постоянной амплитуды 540 В.
Инвертор посредством широтно-импульсного модулирования управления транзисторными ключами преобразует постоянное напряжение в переменное квазисинусоидальное регулируемой частоты f и амплитуды U. Через цепь постоянного тока передается активная мощность из сети к двигателю. Для циркуляции реактивной мощности, которая необходима для создания электромагнитного поля асинхронного двигателя, образуется цепь: обмотки ста-

Рис. 1. Структурная схема преобразователей частоты

Рис. 2. Принципиальная схема звена постоянного тока (ЗПТ) преобразователя частоты

Rогр — резистор ограничения тока заряда конденсатора; Rторм — тормозной резистор; ТК — транзисторный ключ; Сф — конденсатор фильтра

тора двигателя — обратные диоды, шунтирующие транзисторные ключи — конденсаторы фильтра. При запирании ключей индуктивные токи замыкаются через диоды на конденсатор фильтра, не вызывая перенапряжений.

Транзисторные ключи управляются драйверами, которые осуществляют гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления и защиту транзисторов.

Блок микропроцессорного управления включает в себя (рис. 4) программируемый контроллер (ПК), аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи и пульт управления. Контроллер осуществляет широтно-импульсную модуляцию выходного напряжения преобразователя, у которого амплитуда напряжения зависит от частоты (рис. 5):

Рис. 3. Принципиальная схема мостового трехфазного инвертора на IGBT-транзисторах:

Uп1. Uп4 — напряжение питания цепей управления

Рис. 4. Функциональная схема блока управления электропривода

где А и В — коэффициенты, которые программируются.

В контроллере может быть программно реализован пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор технологического параметра (например, напора или расхода воды), который должен контролировать регулируемый электропривод. Сигналы обратной связи по этому параметру вводятся в контроллер через АЦП.
Все параметры, связанные с управлением приводом, заносятся в память контроллера с помощью программирующего устройства или персонального компьютера через интерфейс RS485.

Рис. 5. Зависимость напряжения от частоты преобразователя:

Uн, fн — номинальные соответственно напряжение и частота преобразователя

При необходимости преобразователь может обеспечить тормозной режим работы электропривода. Для этого в цепи постоянного тока предусмотрены транзисторный ключ ТК (см. рис. 2) и тормозной разрядный резистор R торм. Энергия торможения двигателя накапливается на конденсаторе фильтра Сф, повышая на нем напряжение. Когда напряжение на Сф достигнет определенного значения, открывается ключ ТК и конденсатор разряжается на тормозной резистор R торм. Резистор R огр в цепи постоянного тока служит для ограничения тока заряда конденсатора фильтра при включении преобразователя в сеть. При дальнейшей работе резистор R огр шунтируется.
Преобразователи частоты имеют различные виды защиты от влияния следующих факторов:

перенапряжений по питанию;
повышения напряжения питания;
понижения напряжения питания;
короткого замыкания в нагрузке;
замыкания фазы на землю;перегрева двигателя;
«опрокидывания» двигателя;
перегрузки;
ошибок управления.

Принцип работы частотного преобразователя

В настоящее время большинство преобразователей изготовляют по схеме автономного инвертора напряжения. Это связано с появлением полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов: IGB-транзисторов и запираемых тиристоров. Типичная схема электропривода с инвертором напряжения на полностью управляемых приборах дана на рис. 6. Схемной особенностью инвертора напряжения является наличие обратных диодов VD1. VD6 и фильтрового конденсатора С.
В отличие от инверторов тока, для которых характерным является работа в каждый момент времени по одному вентилю в анодной и катодной группах, в инверторах напряжения более целесообразна одновременная работа двух вентилей в одной группе и , одного вентиля в другой группе. При этом продолжительность работы каждого вентиля составляет п. Допустим, что в некоторый момент времени работают транзисторные ключи VT1, VT2 и VT6. Тогда ток протекает по всем трем фазным обмоткам двигателя, причем 2/3 напряжения Ud прикладывается к фазе а и к двум параллельно включенным фазам в и с(рис. 7). При запирании транзисторного ключа VT6 (см. рис. 6) и включении транзисторного ключа VT3 ток в фазе в не может мгновенно измениться и замыкается через диод VD3 на конденсатор С, чем обеспечивается циркуляция реактивной мощности между обмотками двигателя и конденсатором С. После включения транзисторного ключа VT4 ток будет протекать по параллельно включенным фа-

Рис. 6. Схема частотного асинхронного электропривода с транзисторным инвертором напряжения

Рис. 7. Диаграмма работы ключей VT1. VT6 и эпюры линейного и фазного напряжений

Рис. 8. График, поясняющий принцип широтно-импульсной модуляции напряжения и тока фазы автономного инвертора напряжения:

U1, I1 — фазные соответственно напряжение и ток статора; Ud — напряжение
питания; Tk — период ШИМ; T — период частоты выходного напряжения

зам а и с и по фазе в и т.д. Линейное U ав и фазное U а напряжения, прикладываемые к обмоткам двигателя, будут иметь форму, показанную на рис. 7.

Требуемая выходная частота определяется частотой переключения вентилей инвертора и задается каналом регулирования частоты. Регулирование выходного напряжения может выполняться двумя способами:

1) посредством управляемого выпрямителя на входе инвертора, с помощью которого регулируется Ud‘,

2) использованием способа широтно-импульсного регулирования, осуществляемого вентилями инвертора; в этом случае входной выпрямитель может быть неуправляемым.

Первый способ характеризуется двумя недостатками: ступенчатой формой выходного напряжения (см. рис. 7) и низким коэффициентом мощности преобразователя.

Более эффективным является второй способ. При широтноимпульсном способе регулирования (рис. 8) возможно не только регулирование среднего напряжения за период, но и коррекция формы выходного напряжения U1. Такое регулирование называют широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Она основана на принципе широтно-импульсного регулирования.

Так как при двухполярной коммутации выходное напряжение преобразователя

то, регулируя непрерывно скважность у по синусоидальному закону

можно получить среднее фазное напряжение, также изменяющееся по синусоиде.

Изменяя с помощью системы управления амплитуду U1 можно регулировать выходное напряжение преобразователя.

При использовании инверторов напряжения для реализации режима рекуперативного торможения асинхронного двигателя необходимо на входе устанавливать реверсивный преобразователь с двумя группами вентилей, что усложняет схему преобразователя и снижает ее надежность. Поэтому в инверторах напряжения обычно предусматривают разрядный резистор R (см. рис. 6), который подключается в режиме торможения транзисторным ключом VT7 и в котором рассеивается энергия торможения.

Существует большое число разновидностей схем преобразователей частоты с автономными инверторами тока и напряжения, которые описаны в соответствующей литературе.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector