Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Частотный преобразователь (электропривод)

Частотный преобразователь (электропривод)

Содержание

  • 1 Назначение
  • 2 Устройство и принцип действия
  • 3 См. также
  • 4 Литература
  • 5 Примечания

Назначение [ править | править код ]

Частотный асинхронный преобразователь частоты служит для преобразования сетевого трёхфазного или однофазного переменного тока частотой 50 (60) Гц в трёхфазный или однофазный ток, частотой от 1 Гц до 800 Гц.

Промышленностью выпускаются частотные преобразователи электроиндукционного типа, представляющего собой по конструкции асинхронный двигатель с фазным ротором, работающий в режиме генератора-преобразователя, и преобразователи электронного типа.

Частотные преобразователи электронного типа часто применяют для плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя или синхронного двигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты. В простейших случаях регулирование частоты и напряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой V/f, в наиболее совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление.

Частотный преобразователь электронного типа — это устройство, состоящее из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора (преобразователя) (иногда с ШИМ), преобразующего постоянный ток в переменный требуемой частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) или транзисторы (IGBT) обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя.

Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда ставят дроссель, а для уменьшения электромагнитных помех — EMC-фильтр.

Устройство и принцип действия [ править | править код ]

Электронный преобразователь частоты состоит из схем, в состав которых входит тиристор или транзистор, которые работают в режиме электронных ключей. В основе управляющей части находится микропроцессор, который обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита).

В зависимости от структуры и принципа работы электрического привода выделяют два класса преобразователей частоты:

  1. С непосредственной связью.
  2. С явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока.

Каждый из существующих классов преобразователей имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют область рационального применения каждого из них.

В преобразователях с непосредственной связью электрический модуль представляет собой управляемый выпрямитель. Система управления поочередно отпирает группы тиристоров и подключает обмотки двигателя к питающей сети.

Таким образом, выходное напряжение преобразователя формируется из «вырезанных» участков синусоид входного напряжения. Частота выходного напряжения у таких преобразователей не может быть равна или выше частоты питающей сети. Она находится в диапазоне от 0 до 50 Гц, и как следствие — малый диапазон управления частотой вращения двигателя (не более 1 : 10). Это ограничение не позволяет применять такие преобразователи в современных частотно регулируемых приводах с широким диапазоном регулирования технологических параметров.

Использование незапираемых тиристоров требует относительно сложных систем управления, которые увеличивают стоимость преобразователя. «Резаная» синусоида на выходе преобразователя с непосредственной связью является источником высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в электрическом двигателе, перегрев электрической машины, снижение момента, очень сильные помехи в питающей сети. Применение компенсирующих устройств приводит к повышению стоимости, массы, габаритов, понижению КПД системы в целом.

Наиболее широкое применение в современных частотно регулируемых модулях находят преобразователи с явно выраженным промежуточным звеном постоянного тока. В преобразователях этого класса используется двойное преобразование электрической энергии: входное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой и частотой выпрямляется в выпрямителе, фильтруется фильтром, сглаживается, а затем вновь преобразуется инвертором в переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды. Двойное преобразование энергии приводит к снижению КПД и к некоторому ухудшению массо-габаритных показателей по отношению к преобразователям с непосредственной связью. Непременное наличие силовых электролитических конденсаторов ставит непреодолимое ограничение на расчётный срок службы преобразователя: при полной нагрузке это обычно порядка 3000 часов.

Для формирования синусоидального переменного напряжения используют автономный инвертор, который формирует электрическое напряжение заданной формы на обмотках электродвигателя (как правило, методом широтно-импульсной модуляции). В качестве электронных ключей в инверторах применяются запираемые тиристоры GTO и их усовершенствованные модификации GCT, IGCT, SGCT, и биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT.

Главным достоинством тиристорных преобразователей частоты, как и в схеме с непосредственной связью, является способность работать с большими токами и напряжениями, выдерживая при этом продолжительную нагрузку и импульсные воздействия. Они имеют более высокий КПД (до 88 %) по отношению к преобразователям на IGBT-транзисторах [ источник не указан 922 дня ] .

Преобразователи частоты являются нелинейной нагрузкой, создающей токи высших гармоник в питающей сети, что приводит к ухудшению качества электроэнергии.

Преобразователи частоты серии АПЧ.

Преобразователи частоты серии АПЧ на IGBT-транзисторах предназначены для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором мощностью от 0,3 до 55 кВт.
Применение преобразователей частоты позволяет значительно увеличить ресурс электротехнического и механического оборудования в коммунальном хозяйстве, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей, пищевой, химической, машиностроительной отраслях промышленности; снизить потребление электроэнергии за счет оптимизации работы производственно — технологического оборудования, вентиляторов, насосов, компрессоров, экструдеров, транспортных механизмов.
Преобразователи АПЧ представляют собой электромеханическую систему, включающую стандартные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором без датчика скорости на валу и преобразователи частоты типа «неуправляемый вы-прямитель — транзисторный инвертор напряжения» с микропроцессорной системой управления. На выходе преобразователя формируется напряжение регулируемой амплитуды и частоты, подаваемое на обмотки фаз статора двигателя, соединенные, как правило, в звезду. Изменение амплитуды и частоты выходного напряжения выполняется системой управления по определенному закону, обеспечивающему регулирование и поддержание на заданном уровне частоты вращения двигателя.

Читать еще:  Falcon speedfire 250 технические характеристики какой двигатель

Общие сведения

  • управление любыми типами асинхронных двигателей с к.з. ротором;
  • прямое цифровое управление работой преобразователя частоты и двигателя;
  • встроенный пульт управления, задания параметров настройки и отображения информации о состоянии преобразователя и двигателя их параметрах и режимах работы;
  • плавный пуск/реверс/останов с регулируемой интенсивностью;
  • автоматическое определение параметров подключенного двигателя и настройка регулятора управления двигателем;
  • автоматический перезапуск после отключения питания;
  • встроенный технологический регулятор с входами для датчиков с аналоговыми сигналами 0-10 В, 4-20 мА;
  • расширенный диапазон изменения частоты выходного напряжения;
  • широкая номенклатура аналоговых и дискретных входных и выходных сигналов;
  • изолированный двунаправленный последовательный канал в стандарте RS-485 для приема управляющей и передачи статусной информации преобразователя;
  • многофункциональная защита преобразователя и двигателя;
  • конкурентоспособные цены.

Технические характеристики

Мощность, подключаемого электродвигателя, — 0,3. 55 кВт;
Диапазон изменения выходной частоты, Гц — 0,1. 100 и 0,1. 400 с точностью поддержания ±0,5%;
Диапазон регулирования частоты вращения вала двигателя (без учета ухудшения условий охлаждения двигателя на малых частотах вращения) — 20:1 при изменении нагрузки в диапазоне 0. Мном и 3:1 при изменении нагрузки в диапазоне 0. 1,3Мном;
Погрешность поддержания скорости при изменении нагрузки — 2% при nном и 15% при 0,1nном;
Допустимая токовая перегрузка в течение 60 с, Iмакс/Iном — 1,3;
Питающая сеть — четырехпроводная трехфазная напряжением 380 В (+10 до минус 15%) частотой 50 Гц ±2%;
Коэффициент мощности на входе преобразователя при номинальной нагрузке, не менее — 0,9;
КПД при fвых- 50 Гц и номинальном токе нагрузки, не менее — 0,94;
Режимы работы по ГОСТ 188-74 — S1 (длительный режим), S2 (кратковременный), S3 (повторно-кратковременный)
Степень защиты — IP00 в блочном исполнении.
Возможна поставка АПЧ, встроенных в шкафы управления со степенью защиты IP21 и выше, в том числе для эксплуатации на открытом воздухе.
В настоящее время ведутся опытно-конструкторские работы по изготовлению преобразователей на 75 — 110 кВт.

Условное обозначение

АПЧ -ТТХХ-Х-380-50-УХЛ4

Габаритные размеры (ширина x высота x глубина), масса

АПЧ-ТТПТ-10-ХХХ-ХХХ-УХЛ4 (5,5 кВт), 180x415x185, 12,0 кг;
АПЧ-ТТПТ-16-ХХХ-ХХХ-УХЛ4 (7,5 кВт), 180x415x185, 12,0 кг;
АПЧ-ТТПТ-25-ХХХ-ХХХ-УХЛ4 (11 кВт), 185x463x212, 14,0 кг;
АПЧ-ТТПТ-32-ХХХ-ХХХ-УХЛ4 (15 кВт), 185x543x212, 15,0 кг;
АПЧ-ТТПТ-50-ХХХ-ХХХ-УХЛ4 (22 кВт), 283x445x265, 24,0 кг;
АПЧ-ТТПТ-63-ХХХ-ХХХ-УХЛ4 (30 кВт), 283x445x265, 24,0 кг;
АПЧ-ТТПТ-100-ХХХ-ХХХ-УХЛ4 (55 кВт), 375x645x285, 53,0 кг.

Комплект поставки

Блок преобразователя, блок ввода (в комплект преобразователя на 55 кВт входит блок предохранителей взамен блока ввода), балластный резистор (только для преоб-разователей свыше 15 кВт, по отдельному заказу), задатчик скорости технологиче-ский (по отдельному заказу), техдокументация, комплект ЗИП.
Поставка электродвигателей производится по согласованию с заказчиком.

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).

Читать еще:  Датчик температуры для запуска дизельного двигателя

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
Читать еще:  Что такое низкий уровень шума двигателя

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.

Частотные преобразователи

  • Бесконтактные датчики
  • Фотоэлектрические датчики
  • Энкодеры и датчики наклона
  • Жидкостные датчики
  • Оптоэлектронные защитные устройства
  • Аварийные выключатели
  • Решения для идентификации
  • Надежные решения для систем управления sens:Control
  • Частотные преобразователи
    • Частотные преобразователи YASKAWA A1000
    • Частотные преобразователи Yaskawa V1000
    • Частотные преобразователи YASKAWA J1000
    • Лифтовые частотные преобразователи Yaskawa
    • Высоковольтные инверторные приводы
    • Рекуперативные частотные преобразователи YASKAWA D1000
    • Частотный преобразователь YASKAWA U1000
    • Частотный преобразователь Yaskawa с креплением на двигатель IE4MD
    • Энергоэффективный комплект SPRIPM электродвигатель + преобразователь частоты
    • Рекуперативные частотные преобразователи YASKAWA R1000
    • Преобразователь частоты Yaskawa GA700
    • YASKAWA GA500
  • Сервосистемы
  • Программируемые контроллеры
  • Твердотельные реле
  • Линейные системы
  • Автоматизированные световые завесы
  • Датчики расстояния
  • Датчики регистрации
  • Магнитные датчики для пневмоцилиндров
  • Машинное зрение
  • Решения для обнаружения и определения расстояния
  • Датчики системы обратной связи
  • Электродвигатели
  • Мотор-редукторы
  • Контакторы
  • Автоматические выключатели
  • Тепловые реле перегрузки
  • Измельчители канальные
  • Блоки торможения
  • Устройства контроля загрузки лифта
  • Реле времени
  • Интеграционные продукты
  • Лебедки лифтовые
  • Операторские панели
  • Блоки питания
  • Термопечатающие принтеры и аксессуары
  • Клеммы и дополнительные принадлежности
  • Реле промежуточное
  • Фотобарьеры

Частотные преобразователи

Частотный преобразователь (инвертор) служит для преобразования переменного тока определенной частоты в ток с необходимыми параметрами (частотой от 1 до 800 Гц). Это позволяет плавно регулировать работу как синхронных, так и асинхронных электродвигателей различных мощностей. Использование частотных преобразователей также позволяет преобразовывать однофазное напряжение сети в трехфазное.

Применение частотных преобразователей для электродвигателей помогает снизить объем потребляемой энергии вплоть до 70%. Кроме того, купить их стоит и по другим причинам:

  • Преобразователи частоты обеспечивают высокую защиту электродвигателя от перегрева, перегрузок и обрыва фаз;
  • Возрастает продолжительность срока эксплуатации оборудования;
  • Появляется возможность управления несколькими электродвигателями одновременно от одного частотного преобразователя;
  • Поддерживаются необходимые технологические характеристики производства;
  • Упрощается обслуживание и ремонт оборудования;
  • Возникает возможность изменения скорости вращения электродвигателя в определенных нерегулируемых технологических процессах.

Защитная функция частотных преобразователей связана именно с изменениями характеристик электрического тока. Новые параметры не допускают негативного влияния на моторы и уменьшают риски перегрузки и перегрева. Порой применение частотных преобразователей – единственная возможность гарантировать надежную и безопасную работу оборудования. Благодаря получению высоких эксплуатационных характеристик и простому управлению данные приборы широко распространены в самых разных сферах по всей Беларуси и, конечно, в Минске. Например, их используют для обеспечения работы:

  • Систем тепло- и водоснабжения для плавного пуска и остановки насосного оборудования;
  • Транспортеров, конвейеров и т.д.;
  • Вентиляторов и вибрационного оборудования;
  • Технологических линий обогатительных фабрик для плавного пуска и остановки пульповых и песковых насосов;
  • Различных высокооборотных механизмов, а также питателей и дозаторов;
  • Систем бетоносмешения и дымоудаления;
  • Мельниц, дробилок, мешалок, центрифуг и других подобных устройств;
  • Лифтового, экскаваторного и кранового оборудования;
  • Приводов и других элементов буровых станков.

В состав любой модели частотного преобразователя для электродвигателя входят два следующих элемента: силовая часть и управляющая. Первую изготавливают на транзисторах и тиристорах, которые работают в особом режиме электронного ключа. Вторую часть производят на микропроцессорах. Благодаря этому гарантируется качественное и надежное управление силовыми ключами, а также появляется возможность выполнять большой спектр задач. Речь идет о диагностике, защите и контроле.

Если говорить о производителях частотных преобразователей, то наиболее популярным является Yaskawa. Их преобразователи частоты широко известны, распространены, легко доступны в Минске, и купить их стоит из-за большой надежности и долговечности. Частотные преобразователи данной марки подразделяются на общепромышленные, предназначенные для насосов и вентиляторов, для подъемного оборудования, а также на приборы специального назначения.

Если вы ищете частотный преобразователь в Минске, то купить его можно у нас на сайте. Компания «Вектор Технологий» предлагает вашему вниманию большой ассортимент продукции для самых разных сфер применения. Именно в нашем каталоге вы найдете частотные приводы для подъемных механизмов, станков и многого другого. Цена на товар будет зависеть от серии прибора, его технических характеристик и сферы использования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector