Что такое преобразователь частоты для трехфазного двигателя

Что такое преобразователь частоты и для чего он нужен?

Для регулирования работы асинхронного двигателя с целью не допустить снижения его КПД применяют специальные устройства – частотные преобразователи. Их работа заключается в том, что они плавно изменяют скорость вращения двигателя, с помощью смены частоты питающего напряжения.

В данной статье мы постараемся рассмотреть ряд незаметных, на первый взгляд, особенностей в работе асинхронного электродвигателя и проанализируем, насколько важно в ходе его эксплуатации использовать частотный преобразователь.

Что может привести к неисправности?

В асинхронном двигателе напряжение для работы чаще всего поступает через последовательно включенный автоматический выключатель. То сесть данный способ запуска двигателя по другому называется — плавный пуск. Таким образом это провоцирует высокий рост тока пусковой обмотки, что для оборудования закончится весьма плачевно.

Частотный преобразователь имеет к этому важное отношение – он контролирует ток электродвигателя. Формируя необходимое напряжение нужной амплитуды и частоты, частотник подает их на двигатель. Поясним – в процессе его запуска преобразователь отдает не полную частоту, скажем, в 50 Герц, а где-то 0,1Гц (или чуть больше). То же самое и с напряжением – не все 220 В или 380 В, а около 20-30 (смотря, какие выставлены настройки).

Принцип работы преобразователя частоты для электродвигателя

Все это позволяет пропускать через обмотку статора ток оптимального значения, не выше номинального показателя, чтобы создать магнитное поле, которое, в свою очередь, вместе с созданным в обмотке током создаст крутящий момент. Что касается принципов изменения характеристик напряжения, то подробно об этом, а также о критериях выбора частотника, вы можете прочесть здесь, в одной из других наших статей. Кстати, если говорить о критериях выбора, то отметим также, что выходные токи преобразователя частоты должны быть ниже тока полного режима нагрузки.

Выше мы описывали старт двигателя. Что касается разгона, то в ходе этого процесса преобразователь плавно повышает частоту и величину поступаемого напряжения, тем самым разгоняя двигатель. Главное – настроить частотник таким образом, чтобы времени на разгон уходило как можно меньше, а ток обмотки статора не был выше её номинального значения. Кроме того, важно поддерживать достаточный крутящий момент на валу.

Почему без преобразователя не обойтись? Главные преимущества его использования

Итак, преобразователь частоты дает следующие преимущества при управлении асинхронным двигателем:

1. Плавный пуск и остановка электропривода
2. Управление производительностью оборудования
3. Установка оптимальных режимов работы
4. Взаимное согласование электроприводов в сложных системах

Самые важные – это 1 и 2 пункты. Почему именно они?

Плавный пуск позволяет наращивать скорость постепенно, что позволяет не допустить скачков тока. Неконтролируемые скачки опасны, так как при прямом пуске они превышают номинальные показатели в 5-7 раз, что может спровоцировать высокую нагрузку на электросеть, защитит оборудование от перегрузок и сэкономит деньги на затратах электроэнергии.

Что касается управления производительностью, то в этом случае преобразователь частоты контролирует скорость работы электродвигателя с учетом «реальных нужд» в системе в целом. Это также помогает напрасно не тратить энергию и гарантирует её экономию в 30-60%.

Помимо 4-х основных преимуществ описанных выше, использование преобразователя обеспечивает следующие преимущества:

• Понижение величины пусковых токов в 4-6 раз
• Регулировка частоты и напряжения с экономией до 50% электроэнергии
• Самостоятельное выключение контактора, снятие напряжения и с его плавной подачей в звено постоянного тока
• Устранение ударных нагрузок, защита двигателя от механической перегрузки, либо недогрузки
• Понижение общего числа ненужных отключений при ударных нагрузках
• Обеспечение нужной величины и частоты при запуске оборудования, поддержание обратной связи смежных приводов
• Контроль скорости вращения ротора и анализ работы двигателя

Классификация частотных преобразователей

В первую очередь, данные устройства различаются по режимам работы:

• Амплитудно-частотное регулирование (скалярное) – применяются в обычных установках с вентиляторами, насосами, тележками, транспортерами и т.д. где не требуется стабилизация оборотов двигателя
• Векторное регулирование – используются на любом оборудовании, где возможны резкие изменения крутящего момента на валу, причем в большом диапазоне и где нужна высокая стабильность оборотов на валу электродвигателя.

По типу питания:

• Низковольтный 0,4 кВ
• Среднее напряжение 0,69 кВ
• Высоковольтный 6 и 10 кВ

Также данные устройства бывают с промежуточным звеном (связью) и без него. О характере работы таких устройств читайте тут, в ещё одной нашей статье.

Настройка

Настройка преобразователей выполняется строго по инструкции производителя и с учетом особенностей задачи, которая решается посредством оборудования, в котором установлен двигатель.

Например, если применяется асинхронный двигатель скалярного типа, то амплитуду сигнала и выходную частоту устанавливают по определенной формуле. Для других видов двигателя обычно используют датчики скорости вращения вала двигателя. Последовательность этапов алгоритма настройки мы перечислили здесь, в другом нашем материале.

Можно ли отказаться от частотных преобразователей?

Можно. Но лучше этого не делать. Безусловно, скорость вращения можно также регулировать и при помощи гидравлической муфты или механического вариатора и других. Но данные приспособления неэкономичны (а в промышленности это крайне важно!), у них узкий диапазон регулирования, что доставляет серьезные неудобства в ходе эксплуатации, а также они гораздо быстрее выйдут из строя.

Итоги: почему нужно использовать преобразователи частоты?

Вот основной перечень преимуществ для работы оборудования, которые вы получаете, используя преобразователи:

• Плавный пуск и плавную остановку оборудования
• Эффективную защиту от перегрузок и бросков напряжения
• Возможность эксплуатации оборудования с большими номинальными сетевыми напряжениями и токами
• Понижение энергопотребления
• Стабильность технологического процесса и улучшение КПД

Итак, это наиболее важная информация о частотных преобразователях, которую мы хотели до вас донести. В завершение скажем о том, от чего зависит стоимость и на что стоит обращать внимание при выборе. Это такие факторы, как марка производителя, модель и тип управления преобразователем. Также стоит обращать внимание при выборе на тип и уровень мощности двигателя, его диапазон и точность, а также степень точности поддержки крутящего момента.

Подключение трехфазного двигателя в 1ф сеть через преобразователь частоты

В одной из предыдущих статей мы писали как подключить асинхронный электродвигатель к однофазной или трехфазной сети.

В данной статье мы рассмотрим как подключить трехфазный электродвигатель к однофазной сети через преобразователь частоты, а также преимущества использования частотного преобразователя.

Преимущества частотного преобразователя

Преобразователь частоты – это устройство, которое позволяет преобразовывать переменное напряжение частотой 50 Гц в напряжение с частотой от 0 Гц до 1 кГц, к тому же импульсное. Благодаря этому появляется возможность осуществить плавный пуск двигателя и регулировать частоту оборотов.

Также преобразователь защищает двигатель от перегрузок, которые могут возникать в сети. Но основное преимущество частотника – экономия электроэнергии. А она составляет в среднем 50%. И конечно же стоит упомянуть, что при регулировке пускового тока обычным, не удастся избежать достаточно больших потерь мощности.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что особо актуально использование преобразователя для двигателей с большой мощностью, потому что при подключении «звездой», пусковой ток может повредить изоляцию проводов.

Подключение частотного преобразователя

Рисунок 1. Подключение по схеме «треугольник»

Однофазные частотники работают от однофазной сети 220В соответственно, а на выходе выдают уже трехфазное напряжение 220В заданной частоты. Другими словами, благодаря однофазному частотному преобразователю, обеспечивается трехфазное питание от обычной, бытовой электросети, что актуально на небольших производствах, либо в условиях отсутствия трехфазной сети.

Подключать частотный преобразователь к асинхронному двигателю нужно по схеме «треугольник» – обмотки статора соединяются последовательно, при этом начало последующей с концом предыдущей и так далее (рис.1):

Подключение происходит в два этапа:

Этап 1. Соединить клемы в клемной коробке по схеме «треугольник»

Этап 2. Согласно названиям клем, присоединить провода к частотнику (U к U1, V к V1, W к W1)

Не стоит забывать, что возможность подключить трехфазную сеть 220В бывает не у всех двигателей. И тут мы задаемся вопросом: «А как узнать, могу ли я подключить свой трехфазник в розетку?». Эту информацию можно посмотреть на шильдике своего двигателя. В поле «Напряжение» должны быть указаны данные «220/380В».

Важно! Встречаются двигатели, когда в соответствующем поле стоит одна цифра — 380В. В таком случае двигатель можно подключить к однофазному частотнику, но это будет нерационально, так как теряется большая часть мощности электродвигателя.

Рисунок 2. Шильдик электродвигателя

Из рисунка 2 видно, что если использовать схему подключения “треугольник”, то на двигатель нужно подать 220В. А при схеме «звезда» 380В. Ток, соответственно получится 5,0А и 2,9А. Этот параметр достаточно важен, потому что исходя, в том числе, и из этих данных, будет происходить подбор частотного преобразователя.

В итоге, подключая трехфазный двигатель в однофазную (бытовую) сеть через частотник, независимо от схемы подключения, мы получаем сразу несколько преимуществ. Это и мощность, которая не теряется, в отличии от прямого подключения через конденсатор, и экономия, и возможность управления частотой оборотов двигателя.

Если же у вас еще остались вопросы, либо вы сомневаетесь в целесообразности использования частотника — наши менеджеры и техотдел с радостью вам помогут!

Преобразователи частоты в Новосибирске

Универсальный малогабаритный, однофазный частотный преобразователь, предназначенный для общепромышленных нагрузок (конвейер, насос, вентилятор, компрессор и так далее).

Частотный преобразователь (второе название «инвертор») — это устройство, предназначенное для изменения частоты и напряжения электрического тока. Применяется для регулировки скорости работы синхронных и асинхронных двигателей. Достигается такой эффект за счет создания на выходе преобразователя напряжения тока необходимой частоты. Это позволяет обеспечить плавность работы электродвигателя, а также увеличить срок его эксплуатации.

Принцип действия

Работа таких частотных преобразователей обеспечивается электронными схемами. Управление происходит при помощи микропроцессора, а в качестве электронных ключей выступает транзистор или тиристор. В зависимости от подключения электрической схемы, а также для определенных сфер использования, можно купить частотный преобразователь с разным принципом работы.

Различают два типа устройств:

1. Преобразователь частоты с непосредственной связью. Состоит из выпрямителя (моста постоянного тока), при помощи управления которого происходит отключение или подключение тиристоров и производит подключение оборудования к питающей сети.
2. Частотные преобразователи с промежуточным звеном постоянного тока. Они более надежны в эксплуатации, обеспечивая преобразование поступаемой энергии в постоянный ток, после чего на выход дают переменный ток нужных параметров.

Тип управления обычно классифицируют как векторный и скалярный. Зависит это от принципа построения электрических цепей. При скалярном методе происходит поддержание заданного соотношения напряжения и выходной частоты. Это удобно, если частотный преобразователь для электродвигателя будет работать сразу на несколько устройств. Векторный метод управления распространен гораздо больше. Он позволяет управлять работой двигателя в разных условиях, если отсутствует зависимость момента нагрузки от скорости вращения.

Правила выбора

Приобрести преобразователи частоты Delta в Новосибирске можно при заказе на нашем сайте. Перед покупкой нелишним будет узнать и важные критерии выбора. Различают промышленное оборудование и приборы для домашнего использования. В зависимости от назначения можно подобрать подходящую модель Дельта.

На что обратить внимание:

• Значение номинального тока для электродвигателя, работу которого будет регулировать частотный преобразователь.
• Напряжение питания преобразователей частоты. Обычно это однофазное и трехфазное значение, поэтому и выбор необходимо делать в зависимости от этого показателя.
• Компания – производитель. Корректная работа устройства напрямую зависит от качества сборки. Именно поэтому стоит обратить внимание на проверенные бренды. Среди них отмечают преобразователи частоты Дельта Electronics, АВВ, Altivar, M-Max и многие другие.
• Тип управления. Различают векторный и скалярный способ преобразования частоты используемого электрического тока.
• Напряжение обычно имеет два значения: 380 Вт для промышленного использования и 220 Вт для обеспечения работы всех остальных устройств.
• Мощность частотного преобразователя зависит от нагрузки и предназначения устройства. Различают несильные модели от 0,18 кВт до промышленных агрегатов свыше 20 кВт.

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя помогает не только регулировать работу устройства, но продлить срок его полезного использования. Это отличная защита от перегрузок, а также возможность значительно сэкономить потребляемую устройством электроэнергию. В промышленных масштабах такое оборудование оправдывает себя уже в первые месяцы использования, а для домашних работ можно купить преобразователь частоты минимальной мощности.

Преобразователь 220в и 380в — главные условия работы

Назначение частотных преобразователей

Преобразователи частоты (или частотники) – электронное устройство для регулирования частоты переменного напряжения. Основная задача ПЧ – изменение частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа. Принцип действия управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя

Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, насосных агрегатов, регулирующей арматуры и других устройств. Основным недостатком этих электрических машин являются постоянная скорость вращения, большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей возможно устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока.

Сам принцип частотного регулирования асинхронного двигателя был изложен еще в 30 годах. Но из-за сложности технической реализации, и существующей на тот момент слабой материальной базы в области силовых ключей отлаживался на более поздний период. И вот с бурным развитием IGBT силовых транзисторов и тиристоров разработчик смогли вернуться к теме частотного регулирования.

В зависимости от типа используемого двигателя и характеристик силовой сети, преобразователи частоты могут быть рассчитаны на однофазное или трехфазное питание. Однофазный режим соответствует номинальному напряжению сети — 220 В, а трехфазный — 380 В.

Принцип работы преобразователей частоты

Общий принцип работы всех частотных преобразователей, вне зависимости от их модификаций, сводится к следующему:

• выпрямление питающего тока (через диодную группу)
• построение сигнала требуемой частоты (через группу транзисторов при поддержке микроконтроллера)
• фильтр характеристик при преобразовании сигнала
• окончательное формирование выходного сигнала нужных параметров (через использование индуктивности)

Различные модели позволяют реализовать следующие типы подключений:

• однофазный вход – однофазный выход
• однофазный вход – трёхфазный выход
• трёхфазный вход – трёхфазный выход

Особенности работы преобразователя частоты 220в

Использование частотника 220 B оправдано при использовании однофазной (бытовой) силовой сети. При этом есть возможность получить на выходе сигнал, позволяющий управлять трёхфазным асинхронным двигателем.

Для оптимизации работы такого типа устройств двигатель подключается по схеме «треугольник». Это позволит избежать значительной потери мощности в работе системы.

Преобразователи частоты 220В, предназначенные для однофазных электродвигателей, легко и просто внедряются в уже существующие установки. Частотники выступают в роли промежуточного элемента между электродвигателем и питающей сетью. После правильного подключения «фазы» и «ноля», остаётся лишь настроить рабочие параметры, оптимизирующие работу привода.

Особенности работы преобразователя частоты 380в

Важной особенностью трёхфазного инвертора считается не только классическое подключение напрямую от РЩ трёхфазной питающей сети, но и способность частотника такого типа работать от одной фазы. При этом выходной сигнал будет представлять собой каждую из трёх фаз по 220 B, a не 380 В. Подключение в этом случае происходит следующим образом: электродвигатели, запроектированные на напряжение 380 В/220 B, расключаются «треугольником», a электродвигатели, работающие от сети 127 В/220 B – «звездой».

Для получения значения выходного напряжения равного 380В, при подключении трёхфазного частотника к однофазной сети, необходимо применение однофазного трансформатора 220/380В. Всемирно известные бренды электротехнической продукции, производят специализированные преобразователи частоты, со встроенным повышающим трансформатором. На выходе такого агрегата из однофазной сети 220В, выдаётся трёхфазное напряжение 380В.