Что такое частотник для подключения асинхронных двигателей

Как правильно выбрать преобразователь частоты для электродвигателя. Схемы подключения.

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Частотный преобразователь для электродвигателя это специальное устройство, позволяющее осуществлять управление частотой вращения асинхронных двигателей. Кроме того, с помощью частотного преобразователя легко можно менять направление вращения вала электродвигателя, а также плавно запускать и тормозить его.

В частотных преобразователях трансформация энергии осуществляется непосредственным или двухступенчатым способом. Наибольшее распространение получили преобразователи второго рода. В них переменный ток сначала выпрямляется, а затем с помощью инвертора снова преобразуется в переменное напряжение.

Предусмотрены также две модификации преобразователей, осуществляющие так называемое скалярное, или векторное, управление электродвигателем. Векторный способ управления обеспечивает достижение более качественного результат по сравнению со скалярным. Однако реализация скалярного способа не требует сложных дополнительных настроек, необходимых в первом случае.

Для конкретного электродвигателя выбор модели преобразователя частоты определяется следующими параметрами:

  • типом и мощностью подключаемого электродвигателя;
  • точностью и диапазоном регулирования скорости;
  • точностью поддержания вращающего момента на валу двигателя.

Помимо основных критериев выбора, желательно осуществлять также учет габаритных размеров, температуры окружающей среды, степени защиты, возможности выноса управляющего пульта.

Подключение частотного преобразователя к электродвигателю не сводится просто к соединению проводов по готовой схеме. Для его правильного подключения к двигателю необходимо принять во внимание рекомендованные изготовителем сечения, типы кабелей, а также дополнительное оборудование (фильтры, тормозные блоки, реакторы постоянного тока, выключатели). Следует обратить особое внимание на параметры автоматических выключателей. Рис. 1. Общая схема подключения частотника к электродвигателю Категорически нельзя допускать занижение их номиналов. Это может привести к выходу из строя звена постоянного тока частотного преобразователя.

Практика показывает, что при подключении преобразователя к двигателю часто допускают путаницу входных и выходных клемм. По существующей общей схеме маркировки, принятой всеми производителями, сеть подключается к L1–L3, а электродвигатель — к клеммам U, V, W. Кроме того, коммутация или замыкание контактов внутри преобразователя частоты выполняется внешним выключателем. Ни в коем случае нельзя на входы управления подавать напряжение от сети (220 В/380 В).

Подключение частотника к электродвигателю в общем случае производится так, как показано на рис. 1. Однако реальное подключение частотного преобразователя к двигателю производится по схеме, приведенной в инструкции по его эксплуатации. Кроме того, современные асинхронные двигатели подключаются по одной из схем: «звезда» или «треугольник». Это предполагает предварительное соединение клемм (звездой или треугольником) на колодке электродвигателя.

Подключение электродвигателя через частотный преобразователь нужно выполнять на основе следующего принципа: подключить трехфазный преобразователь частоты к асинхронному двигателю нужно по схеме «звезда», а однофазный — по схеме «треугольник» (рис. 2).

Подбор однофазного преобразователя частоты

Применение преобразователя частоты для управления однофазными асинхронными двигателями позволяет улучшить качество работы двигателя, а также в разы повысить срок его службы. При этом значительно снижается расход электроэнергии для работы управляемого двигателя.

Однофазные преобразователи частоты производителей INNOVERT, INSTART, Delta, Siemens, Lenze, Mitsubishi представляют собой функциональные и надежные решения для управления двигателями.

Области применения однофазных преобразователей частоты

Однофазные преобразователи частоты успешно применяются в следующих отраслях:

  • Пищевая промышленность;
  • Металлургическая промышленность;
  • Добыча, переработка;
  • Фармацевтическая промышленность;
  • Деревообрабатывающая промышленность;
  • Гражданская отрасль и т.д.

В целом, однофазные преобразователи применяются там, где используются следующие виды оборудования:

  • Конвейеры, экструдеры;
  • Промышленные вентиляторы и кондиционеры воздуха;
  • Насосное оборудование;
  • Различные станки и металлообрабатывающее оборудование;
  • Лифты, эскалаторы;
  • Упаковочные и фасовочные машины и т.д.

Особенности частотных преобразователей однофазных

Главное отличие однофазного преобразователя от трехфазного, это возможность запуска и управления трехфазного асинхронного двигателя от бытовой сети 220 вольт. При этом двигатель подключается по схеме треугольник, что позволяет избежать потерь мощности.

Еще одним отличием является цена. Однофазные преобразователи намного дешевле и отлично подходят для управления двигателями небольших мощностей.

Преимущества однофазных преобразователей частоты

Ключевыми преимуществами однофазных преобразователей частоты можно назвать следующее:

  • компактный размер;
  • высокий коэффициент энергосбережения;
  • значительное улучшение вращающего момента двигателя;
  • широкий модельный ряд;
  • наличие высокого функционала;
  • наличие специальных исполнений для определенных видов оборудования;
  • защита двигателя;
  • отличное соотношение цена/качество.

Недостатки

Прямыми недостатками данный вид преобразователей не обладает. Некоторыми ограничениями обладают определенные модели ПЧ, что связанно с их узкой направленностью. В зависимости от необходимого для вашей задачи функционала будет зависеть и цена однофазного преобразователя частоты.

Это следует учитывать при выборе преобразователя для решения конкретной задачи.

Принцип работы однофазных преобразователей частоты

Принцип действия однофазных преобразователей частоты такой же, как и для трехфазных, а именно:

  • выпрямление напряжения сети (2);
  • фильтрация, которая сглаживает сигнал (3);
  • управляющий микропроцессор попеременно открывает/закрывает IGBT транзисторы, тем самым формируя сигнал необходимой частоты (4);
  • последовательность прямоугольных сигналов сглаживается благодаря индуктивности обмоток и приобретает синусоидальную форму(5).

Преобразователи частоты для однофазных асинхронных двигателей очень просто внедряются в уже существующие системы. ПЧ в таком случае выступает в роли промежуточного звена между питающей сетью и двигателем. После подключения требуется лишь задать настройки, оптимизирующие работу двигателя.

Читать еще:  Энергетические характеристики двигателя постоянного тока

Выбор однофазных преобразователей частоты

Широкий выбор преобразователей частоты для однофазных двигателей позволяет очень точно подобрать модель для решения конкретной задачи. Для этого требуется обратить особое внимание на следующее:

  • Параметры управляемого однофазного двигателя (тип, мощность);
  • Тип рабочего оборудования (у многих частотников имеется своя специализация);
  • Функциональные параметры (режимы работы, выходы и т.д.);
  • Конструкционные параметры.

Чтобы купить однофазный преобразователь частоты, позвоните по бесплатному номеру или заполните анкету, нажав на «Заказать звонок». Наш специалист проконсультирует вас, а также сориентирует по цене и наличию на складе.

Выбор частотного преобразователя по току, мощности и другим параметрам

На какие параметры обратить внимание

Сразу стоит отметить, что с помощью частотного преобразователя вы можете подключить асинхронный трёхфазный двигатель к однофазной сети без конденсаторов, соответственно и без потери мощности.

Чтобы понять, как правильно выбрать частотный преобразователь, давайте рассмотрим ряд основных параметров:

  1. Мощность. Подбирают большую, чем полная мощность двигателя, который будет к нему подключен. Для двигателя на 2.5 кВт, если он работает с редкими незначительными перегрузками или в номинале, частотный преобразователь выбирают ближайший в сторону увеличения из модельного ряда, допустим на 3 кВт.
  2. Количество питающих фаз и напряжение – однофазные и трёхфазные. К однофазным на вход подключается на 220В, а на выходе мы получаем 3 фазы с линейным напряжением 220В или на 380В (уточняйте какое выходное напряжение при покупке, это важно для правильного соединения обмоток двигателя). К мощным трёхфазным приборам подключается три фазы соответственно.
  3. Тип управления – векторное и скалярное. Частотные преобразователи со скалярным управлением не обеспечивают точной регулировки в широких пределах, при слишком низких или слишком высоких частотах могут изменяться параметры двигателя (падает момент). Сам же момент поддерживается так называемой ВЧХ (функция U/f=const), где напряжение на выходе зависит от частоты. Для частотников с векторным управлением применяются цепи обратной связи, с их помощью поддерживается стабильность работы в широком диапазоне частот. А также, когда при постоянной частоте изменяется нагрузка на двигатель, такие преобразователи частоты более точно поддерживают момент на валу таким образом снижая реактивную мощность двигателя. На практике чаще встречаются частотные преобразователи со скалярным управлением, например, для насосов, вентиляторов, компрессоров и прочего. Однако при повышении частоты выше чем в сети (50 Гц) момент начинает снижаться, говоря простым языком – некуда повышать напряжение с увеличением оборотов. Модели с векторным управлением стоят дороже, их основная задача – поддержание высокого момента на валу, независимо от нагрузки, что может быть полезным для токарного или фрезерного станка, для поддержания стабильных оборотов шпинделя.
  4. Диапазон регулирования. Этот параметр важен, когда вам нужно регулировать электропривод в широком диапазоне. Если вам, например, нужно подстраивать производительность насоса – регулировка будет происходить в пределах 10% от номинала.
  5. Функциональным особенности. Например, для управления насосом будет хорошо, если в частотном преобразователе будет функция отслеживания режима «сухого хода».
  6. Исполнение и влагозащищенность. Этот параметр определяет, где может быть установлен частотник. Чтобы сделать правильный выбор определитесь где вы его установите, если это будет сырое помещение – подвал, например, то лучше поместить прибор в щит с классом защиты IP55 или близкий к нему.
  7. Способ торможения вала. Инерционное торможение происходит при простом отключении питания от двигателя. Для резкого разгона и торможения применяется рекуперативное или динамическое торможение, за счет обратного вращения электромагнитного поля в статоре, или быстрое понижение частоты с помощью преобразователя.
  8. Способ отвода тепла. При работе полупроводниковые ключи выделяют достаточно большое количество тепла. В связи с этим их устанавливают на радиаторы для охлаждения. В мощных моделях используется активная система охлаждения (с помощью кулеров), что позволяет снизить габариты и вес радиаторов. Это нужно учесть еще до покупки, перед тем как вы решите выбрать ту или иную модель. Сперва определите где и как будет проведен монтаж. Если он будет установлен в шкафу, то следует учесть и то, что при малом объеме пространства вокруг прибора охлаждение будет затруднено.

Часто преобразователи частоты подбирают для глубинного насоса. Он нужен для регулирования производительности насоса и поддерживания постоянного давления, плавного пуска, контроля работы «на сухую» и экономии электроэнергии. Для этого есть специальные приборы, которые отличаются от частотников общего назначения.

Как рассчитать частотник под двигатель

Есть несколько способов расчета для выбора частотного преобразователя. Рассмотрим их.

Подбор по току:

Ток преобразователя частоты должен быть равен или большим чем ток для трёхфазного электродвигателя, потребляемый при полной нагрузке.

Допустим есть асинхронный двигатель с характеристиками:

  • P = 7,5 кВт;
  • U = 3х400 В;
  • I = 14,73 А.

Значит длительный выходной ток частотного должен быть равен или больше чем 14.73А. Расчет показывает, что это равняется 9.6 кВА при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента. Таким требованиям с небольшим запасом соответствует модель: Danfoss VLT Micro Drive FC 51 11 кВт/3ф, которую будет вполне разумно выбрать.

Читать еще:  Что относится к системе питания карбюраторного двигателя

Выбор по полной мощности:

Допустим есть двигатель АИР 80А2, на табличке которого указано (для треугольника):

  • P= 1,5 кВт;
  • U=220 В;
  • I=6 А.

S=3*220*(6/1,73)=2283 Вт =2,3 кВт

Выбираем преобразователь частоты с хорошим запасом, при том что мы его будем подключать к однофазной сети и использовать для управления вращением шпинделя токарного станка. Ближайшая модель, которая для этого подойдет: CFM210 3,3 кВт.

Стоит отметить, что модельный ряд большинства производителей соответствует стандартному ряду мощностей асинхронных двигателей, что позволит сделать выбор частотника с соответствующей мощностью (не превышающей). Если вы используете заведомо более мощный двигатель и не нагружаете его полностью, можно измерить фактический ток потребления и подобрать преобразователь частоты исходя из этих данных. В общем при расчёте частотника для двигателя учитывайте:

  1. Максимальный потребляемый ток.
  2. Перегрузочную способность преобразователя.
  3. Тип нагрузки.
  4. Как часто и насколько долго могут возникать перегрузки.

Теперь вы знаете, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя и на что обратить внимание при выборе данного типа устройств. Надеемся, предоставленные советы помогли вам подобрать подходящую модель под собственные условия!

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель сегодня является одним из самых распространенных и востребованных устройств, приводящих в движение приводы машин различного типа, которые используются в разных областях производства.

Однако, несмотря на высокую популярность и оправданность использования, асинхронные двигатели имеют существенный недостаток. Это превышающий номинальный в 5-7 раз пусковой ток и отсутствие возможности регулировать скорость вращения ротора.

Назначение частотного преобразователя для асинхронных двигателей

Использование механических устройств для регулирования может привести к ударным пусковым нагрузкам, которые окажут отрицательное влияние на их эксплуатационный срок, а также приведут к существенным энергопотерям.

Чтобы исключить перечисленные отрицательные влияния на промышленное оборудование, была создана возможность заменить механическое регулирование на электронное. Достичь этого удалось в результате серьезных исследовательских работ.

Так, появился преобразователь частот нового класса, предназначенный специально для асинхронных двигателей.

Это https://techtrends.ru/catalog/preobrazovateli-chastoty/» target=»_blank»>частотные преобразователи для асинхронных двигателей с широтно-импульсным управлением (ШИМ), которые снижают пусковой ток в 4-5 раз. А также позволяют осуществить плавный пуск асинхронного двигателя. При этом управление приводом осуществляется по формуле напряжение/частота.

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя позволяет экономить электроэнергию на 50%. Также благодаря использованию частотника становится возможной обратная связь между смежными приводами, следовательно, оборудование самонастраивается на выполнение поставленных задач и изменяются условия работы всей системы.

Принцип работы

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя с ШИМ, по сути, является инвентором с двойным преобразованием напряжения.

Входной диодный мост выпрямляет сетевое напряжение 220 или 380В, а затем сглаживает и фильтрует его посредством конденсатора.

Далее посредством входных мостовых ключей и микросхем из постоянного напряжения формируется последовательность электрических сигналов определенной частоты и скважности. Таким образом, на выходе из частотного преобразователя образуются пучки прямоугольных импульсов. Однако, благодаря индуктивности обмоток асинхронного двигателя, они превращаются в напряжение, схожее с синусоидным.

В устройстве также имеется микропроцессор, который дает возможность выполнять такие задачи, как:

  • контроль выходных параметров;
  • защита системы;
  • диагностика состояния подаваемого тока.

Большинство преобразователей частоты для асинхронных двигателей построены на основе двойного преобразования. Среди них выделяют два основных класса:

  • с созданием промежуточного звена;
  • с непосредственной связью.

Каждый из видов частотников предназначен для работы в определенных условиях, которые диктуют выбор и целесообразность использования в конкретной ситуации.

Выпрямители управляемого типа обеспечивают непосредственную связь, отпирая группы тиристоров, и обеспечивают подвод напряжения к обмотке электродвигателя.

Преобразование напряжения в данном случае осуществляется посредством вырезания синусоид из входного тока. При этом полученная частота находится в диапазоне от 0 до 30Гц. Для регулируемых приводов этот вариант использования не подходит.

Для использования незапираемых тиристоров необходимо создание более сложной системы управления, которая повышает стоимость создаваемой цепи.

В противном случае, синусоида при входе может привести:

  • к появлению гармоник;
  • к потерям в электродвигателе;
  • к перегреву электродвигателя;
  • к снижению показателя крутящего момента;
  • к образованию сильных помех.

Помимо этого, компенсаторы повышают стоимость цепи, габаритов и веса, а потери снижают КПД.

К другому классу относятся цепи питания, где используются частотные преобразователи для асинхронных двигателей с промежуточным звеном. Они обеспечивают преобразование электрического тока в два этапа.

На первом этапе синусоидное напряжение с постоянной частотой и амплитудой преобразуется посредством выпрямления. При этом применяются специальные фильтры, сглаживающие показатели.

На втором этапе посредством инвертора на выходе происходит преобразование энергии с изменяемым показателем частоты и амплитуды.

  • к снижению КПД;
  • к ухудшению показателей соотношения массы и габаритов устройства.

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей, работающие как тиристор, имеют следующие преимущества:

  • обеспечивают возможность работы в системах с большими показателями тока;
  • такая система предназначена для использования там, где имеются большие показатели тока;
  • они устойчивы к большим нагрузкам и импульсному воздействию;
  • обеспечивают высокий КПД, достигающий 98 %.

Мы перечислили все особенности каждого типа преобразователей частоты для асинхронных двигателей, теперь, попробуем выяснить, на чем следует основываться при выборе частотника.

Читать еще:  Датчик детонации двигателя схема

Критерии выбора

Преобразователи частоты для асинхронных двигателей следует использовать лишь с учетом их технических характеристик.

Важными характеристиками, на которые необходимо обратить внимание, являются следующие:

  1. Диапазон напряжения подаваемого тока. Сегодня существуют модели частотников, работающие при различном напряжении. Диапазон напряжения может составлять 100-120В или 200-240В. Исходя из этого показателя, следует выбирать преобразователь.
  2. Номинальная мощность электродвигателя, которая измеряется в кВт.
  3. Полная мощность электродвигателя.
  4. Номинальный выходной ток.
  5. Выходное напряжение, которое часто не превышает показатель напряжения источника питания, а иногда бывает и меньше.
  6. Диапазон выходной частоты.
  7. Допустимая сила тока на выходе.
  8. Частота тока при входе.
  9. Максимальный показатель отклонений, который допускается при определенных условиях.

Эти параметры указываются в документации к преобразователю, и их необходимо учитывать. В противном случае, например, если не учтен показатель напряжения подаваемого тока, то устройство выйдет из строя.

Способы подключения

Выбор варианта подключения преобразователя частоты для асинхронных двигателей зависит от цели его применения, например, необходимости обеспечения более легкого пуска или необходимости регулировки частоты вращения двигателя.

Наиболее простой схемой подключения является установка автомата отключения перед частотником. При этом автомат должен быть рассчитан на номинальную величину напряжения, потребляемого электродвигателем.

Поскольку большинство двигателей питаются от трехфазной сети, то можно выбрать трехфазный автомат, который обеспечивает отключение двух фаз в случае, когда происходит короткое замыкание в одной из фаз.

При использовании однофазного частотного преобразователя для асинхронных двигателей, следует установить автомат, рассчитанный на утроенный ток в одной фазе.

После установки автомата, следует осуществить подключение фазных проводов к клеммам двигателя, а также подключить в цепь тормозной ресивер. После частотного преобразователя в цепь устанавливается вольтметр, который измеряет напряжение на выходе.

Для того чтобы осуществить правильное подключение частотного преобразователя, следует изучить инструкцию, которая прилагается к моделям частотников. Точное соблюдение инструкции позволит легко осуществить подключение преобразователя частоты к электродвигателю.

На что обратить внимание при выборе модели?

При выборе модели частотника необходимо уделить внимание некоторым нюансам, которые окажут влияние на правильность выбора:

  • Метод управления — скалярный или векторный. Большинство моделей имеют векторный метод управления, однако при некоторых режимах работы их можно переключить на скалярный метод управления. Новые частотники без векторного метода управления не производятся.
  • Мощность потребляемой электроэнергии — это важный показатель, который необходимо учитывать при выборе модели частотного преобразователя.
  • Входное напряжение — это показатель, указывающий на то, при каком напряжении преобразователь частоты способен работать без сбоев. Следует понимать, что входное напряжение должно быть постоянным, в противном случае, при его падении, частотник остановится, а при повышении — выйдет из строя вся система оборудования.
  • Диапазон регулировки является тем показателем, который важен для двигателей, работающих при высоких показателях номинальной частоты.
  • Наличие пульта управления, который позволяет вводить необходимые значения.
  • Гарантийный срок. Это показатель, который косвенно указывает на надежность техники. Если модель имеет значительный срок гарантии, то можно быть уверенным, что производитель позаботился о высоком качестве. Однако следует помнить, что гарантийным случаем не является выход из строя преобразователя, который был использован при подаче тока с неправильным номинальным показателем.

Все перечисленные нюансы необходимо учитывать при выборе частотного преобразователя для асинхронных двигателей.

Это модель Omron MX2, оснащенная встроенным блоком управления.

Модель Vacon NXL,

Они отличаются высокой номинальной мощностью, компактными габаритами и небольшим весом, а также достойными эксплуатационными характеристиками.

Мы также являемся сертифицированным сервисным центром по преобразователям частоты компании Omron.

  • Роботизация производственных линий
  • Роботехническая лаборатория
  • Системы технического зрения
  • Обязательная маркировка товаров
  • Автоматизация производства
  • Модернизация производства
  • Комплексная поставка оборудования
  • Программирование промышленных контроллеров
  • Сборка электрощитов управления
  • Диагностика и ремонт оборудования
  • Пищевая промышленность
  • Упаковка и маркировка
  • Обрабатывающая промышленность
  • Техническая консультация специалистов
  • Предпроектный анализ объекта управления
  • Составление технического задания
  • Разработка проекта
  • Заказ и поставка оборудования
  • Тестирование оборудования
  • Разработка проектной документации
  • Монтаж и пусконаладка АСУ на объекте
  • Обучение персонала заказчика
  • Гарантийное и послегарантийное обслуживание
  • Ремонт вышедшего из строя оборудования
  • Срочный ремонт и замена оборудования
  • Пищевая промышленность
  • Упаковка и маркировка
  • Деревообработка
  • Обрабатывающая промышленность
  • OMRON
  • Schneider Electric
  • SICK
  • EATON
  • YASKAWA
  • Delta
  • SIEMENS
  • ABB
  • Bussmann
  • Обучение
  • Статьи
  • Новости
  • О нас
  • Наши клиенты
  • Отзывы
  • Сертификаты
  • Контакты
  1. Любая информация, переданная Сторонами друг другу при пользовании ресурсами Сайта (http://www.techtrends.ru), является конфиденциальной информацией.
  2. Пользователь дает разрешение Администрации Сайта на сбор, обработку и хранение своих личных персональных данных, а также на рассылку текстовой и графической информации рекламного характера.
  3. Стороны обязуются соблюдать данное соглашение, регламентирующее правоотношения связанные с установлением, изменением и прекращением режима конфиденциальности в отношении личной информации Сторон и не разглашать конфиденциальную информацию третьим лицам.
  4. Администрация Сайта собирает два вида информации о Пользователе:

— персональную информацию, которую Пользователь сознательно раскрыл Администрации Сайта в целях пользования ресурсами Сайта;
— техническую информацию, автоматически собираемую программным обеспечением Сайта во время его посещения.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector