Особенности выбора частотного преобразователя

Частотный преобразователь, внедренный на предприятии, где задействованы электрические двигатели, способствует повышению доходности. Такое устройство за счет тонкой регулировки параметров управления в разы поднимает эффективность всевозможных установок и снижает издержки для морально устаревших моделей.

Частотный преобразователь для 1-фазного двигателя

Сразу надо обозначить, что классический преобразователь частоты не приспособлен для использования в паре с однофазным электродвигателем. Практически все доступные модели служат для изменения скорости вращения 3-фазного асинхронного мотора, оборудованного короткозамкнутым ротором.

И зачастую, если речь идет об «1-фазном электроприводе», имеется в виду устройство, питающееся от однофазной электросети напряжением 220 В. На выходе у такого оборудования 3 фазы, каждая по 220 В, и его функция – регулирование работы 3-фазной асинхронной машины.

И все же попадаются преобразователи для моторов с одной фазой, но применяют их не так часто.

Правила выбора преобразователя частоты по мощности

Подыскивая подходящее устройство, изначально следует отталкиваться от тока и напряжения питания электромотора. Сведения об этом пишутся на информационной табличке последнего.

Разберемся с напряжением на обмотках. Есть моторы, работающие при 3-фазном напряжении 220 В (схема соединения обмоток тогда носит название «треугольник») и 380 В (тип соединения «звезда»). Когда в маркировке мотора обозначено 380/660, значит он допускает подсоединение к электроприводу с питанием 220 В, но его номинальные параметры не будут гарантированы.

Теперь к вопросу о номинальном линейном токе электродвигателя. Опять же, следует отталкиваться от шильдика. Там, например, будет указано, что потребление мотором при схеме подсоединения «треугольник» составляет 1.44 А (питание 220 В), а если он подключен «звездой» – 0.83 А (380 В).

На остальные сведения, указанные в маркировке, можно не обращать внимания – от них не зависит подбор частотного преобразователя.

Хоть значение тока и пишется на шильдике, правильно определять рабочий параметр следует путем его замера в ходе работы мотора. Это необходимо с целью исключения возможных проблем при функционировании двигателя в условиях увеличенного электротока. Важно, чтобы длительный рабочий ток мотора не становился больше номинального электротока ПЧ на выходе.

Не совсем верно приобретать электропривод исходя из мощности мотора. Объясняется это тем, что на мощность последнего влияют КПД и коэффициент мощности, а сведения, указываемые на моторе – это параметр механической мощности электромотора на валу, а не той, что он активно потребляет от блока питания. Этот момент актуален для ПЧ, но не для иных потребителей электрической энергии.

Преобразователь частоты позволяет подсоединять моторы с «небанальным» питанием к индустриальным электросетям 220 или 380 В. Ключевое условие – номинальное напряжение питания электрического мотора не превышает питание ПЧ, а значение номинальной частоты должно поддерживаться самим электроприводом.

К примеру, есть подстригательная машинка для овец МСУ-200, питающаяся от переменного электротока 36 В частотой 200 Гц. Чтобы с ним работать, надо выставить следующие значения электропривода: номинальное напряжение питания мотора – 36 В, номинальная частота – 200 Гц.

Даже если электродвигатель предполагает 115 Вт мощности, значение рабочего тока будет порядка 3 А. Помимо параметра номинального тока следует также брать во внимание амплитуду, частоту и продолжительность вероятных перегрузок. При перегруженностях ток того же прибора МСУ-200 подскакивает до 7 А.

Векторный или вольт-частотный режим управления

Выбор частотного преобразователя основывается и на этом моменте. Детальней разберемся, что собой представляют эти режимы.

Специфика вольт-частотного способа управления, который еще называют скалярным:

• во-первых, у него есть поддержка непрерывного значения магнитного поля статора при выставленной частоте (сохранение постоянного соотношения напряжения электропитания к частоте). То есть какая бы скорость ни была выставлена, значение номинального момента на валу электромотора не меняется. При низкочастотной работе необходимо учитывать ряд моментов, которые обозначены в соответствующем разделе;

• приложенная нагрузка напрямую влияет на скорость вращения: если нагрузка увеличивается – мотор работает медленней, если уменьшается – быстрее. При постоянной нагруженности скорость не меняется;

• со скалярным режимом можно синхронно работать с рядом моторов, но для этого необходимо каждому из них продумать предохранение по току.

Теперь что до векторного способа регулирования:

• есть поддержка неизменной скорости вращения при разных нагрузках, что возможно благодаря авторегулировке напряжения на выходе;

• устойчивое функционирование при пониженных частотах, так как восполняется снижение напряжения в обмотках электромотора;

• возможность выставлять скорость вращения двигателя при непрерывной нагрузке в границах 2 Гц (пока оборудование не выйдет на приемлемое напряжение). Это рабочий момент, который не стоит воспринимать за поломку;

• подключение нескольких электромоторов невозможно;

• сохраняет корректность работы если сведения о моторе были введены верно, а сам он успешно прошел тестирование.

Если оборудование идет с интегрированным ПИД-регулятором, оба режима будут точно поддерживать выставленные рабочие параметры, опираясь на датчик для обратной связи. Последний считывает значения скорости, напора, влагосодержания, температуры и т.п.

В большинстве случаев с возложенными задачами справляется вольт-частотный режим. Он востребован для электронасосов, вентиляторов, транспортеров, деревообделочных, упаковочных и фрезерных станций, кутеров, вибропрессов, автодозаторов, электрокомпрессоров и иной техники.

Векторный режим более актуален в связке с грузоподъемными и транспортными механизмами. Речь об измельчителях, бурильных машинах и иных нагрузках, работающих при повышенном моменте в плане низких частот и при пуске. Также этот режим применяют, когда отсутствует ярко выраженная взаимосвязь между моментом нагрузки и скоростью вращения.

Особенности выбора электропривода для насосного оборудования

Есть оборудование насосной серии, и в него, по сравнению с прочими ПЧ, вложен алгоритм действия с рядом электромоторов. Если детальней, речь об каскадном режиме и смене моторов. Последний способствует более размеренной выработке электродвигателей, каскадный же применяют, когда надо одним частотным регулятором контролировать ряд насосных установок. Каскадный режим интересен тем, что ПЧ сравнительно малой мощности позволяет выставлять разные значения производительности и давления, и это когда функционирует минимальное число насосов.

Вспомогательные устройства

Иногда вместе с электроприводом задействуют дополнительное оснащение:

• тормозной резистор. Задача этого элемента – рассеивать энергию, идущую к преобразователю от мотора, работающего в режиме генератора. Резистор позволяет быстро остановить или замедлить вращение электромотора (в особенности если его функционирование сопряжено с динамическими нагрузками). Это актуально для подъемно-транспортных устройств (грузоподъемники, лифты, краны, конвейеры, транспортные тележки), дымоотсосов, центрифуг, тягодутьевых машин, рольганг, а также механизмов, требующих точного позиционирования;

• моторный дроссель. Катушки ставят на удаленности от электродвигателя и электропривода в 30 м. Их функция – защита мотора от пульсирующих электротоков, уменьшение помех, ограничение амплитуды короткого замыкания, снижение интенсивности роста тока КЗ и, как результат, предохранение ПЧ от коротких замыканий;

• сетевой дроссель. Работает как двусторонний буфер между электропитанием и ПЧ, подключаемый ко входу электропривода. Цель его установки – защита оборудования от пиковых перепадов напряжения в электросети. Входной фильтр обычно ставят при изменчивых характеристиках электросети (возможны просадки или скачки напряжения), когда искривление фаз составляет более 3%, значение мощности источника питания (речь о распределяющем трансформаторе) больше 500 кВА и превышает в 6 или больше раз мощность ПЧ, а еще, когда используемый шнур между источником питания и электроприводом имеет длину до 10 м. С входным фильтром срок эксплуатации ПЧ увеличивается, а само оборудование работает надежней.