4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Частотные регуляторы для асинхронных двигателей схема

Преобразователи частоты для электропривода

Преобразователи частоты предназначены для преобразования сетевого тока промышленной электросети в ток с заданными параметрами для работы асинхронного электродвигателя.

Возможности преобразователей частоты

Использование частотного преобразователя позволяет обеспечить подачу питания с необходимыми параметрами на любые виды электрических двигателей рабочего оборудования. В зависимости от модели преобразователи частоты рассчитаны на работу в однофазной или трехфазной сети переменного тока различного напряжения стандартной частоты 50-60Гц. На выходе устройства возможно получение тока измененной частоты с аналогичными или измененными показателями напряжения.

Также преобразователи частоты могут использоваться для обеспечения дополнительной защиты рабочего двигателя от скачков напряжения, внешних помех и выполнения других защитных функций. Различные модели частотных преобразователей могут включать в себя дополнительные устройства, в том числе ПИД-регулятор, ПЛК, тормозной резистор и другие. Благодаря этому можно с помощью одного преобразователя заменить несколько устройств.

Преобразователи частоты выпускаются в различных вариантах, подходящих для решения разнообразных промышленных задач. Как правило, производители предлагают несколько вариантов исполнения: для общепромышленного применения и специальные модели, например, для вентиляционного оборудования, насосов, автоматических дверей, лифтов и т.д. Это позволяет обеспечить широкие возможности эксплуатации частотных преобразователей.

Области применения частотных преобразователей

Преобразователи применяются для регулирования частоты работы электродвигателей различного промышленного оборудования:

  • насосные и компрессорные установки, вентиляторы в системах водоснабжения, водоотведения, подачи воды, других жидкостей, воздуха, в системах вентиляции и кондиционирования, отопления зданий и помещений,
  • шнеки, конвейерные ленты, транспортеры и другое оборудование для перемещения продуктов и материалов,
  • лифтовое оборудование,
  • центрифуги,
  • автоматические двери, ворота, рольставни,
  • дозаторы, экструдеры, мельницы,
  • буровые установки,
  • обрабатывающие станки и многие другие.

Современный модельный ряд промышленных преобразователей частоты

Для заказа доступны частотных преобразователи различных производителей, отличающиеся техническими характеристиками, возможностями применения и особенностями работы.

  • Преобразователи частоты Lenze представлены моделями с широким диапазоном мощностей от 0,25 до 500кВт для однофазной или трехфазной сети напряжением 230В/80В с возможностью векторного управления для установки в рабочие шкафы оборудования или отдельно от шкафа рядом с двигателем. Помимо общепромышленных моделей в ряду приборов Lenze выпущены специализированные варианты для управления насосным и вентиляционным оборудованием.
  • Преобразователи частоты Innovert имеют широкий модельный ряд экономичных приборов с возможностью выбора подходящего варианта практически под любые условия эксплуатации. Устройства отличаются универсальностью применения, простотой управления и компактными размерами корпуса. Специально для применения в системах вентиляции и кондиционирования разработана версия преобразователя Innovert в двух модификациях: с предустановленными настройками и с возможностью задания пользовательских параметров работы.
  • Преобразователи частоты Mitsubishi Electric в отличие от аналогичных моделей других производителей выгодно отличаются повышенным энергосбережением в сочетании с высокой надежностью и улучшенной производительностью. Модели представлены в широком диапазоне мощностей от 0,2 до 630кВт для работы с различными типами двигателей. Благодаря простоте настройки и управления преобразователи Mitsubishi быстро внедряются в работу на любом этапе.
  • Многофункциональные частотные преобразователи Delta Electronics имеют широкую линейку преобразовательного оборудования, позволяющую подобрать оптимальный прибор для различных условий применения. Помимо стандартных общепромышленных моделей для контроля электродвигателей различной мощности в ряду преобразователей Delta представлены варианты для лифтового оборудования, насосных установок, вентиляторных нагрузок. Особой популярностью пользуются бюджетные варианты, имеющие полноценный функционал стандартных моделей при небольшой стоимости прибора и эксплуатации.
  • Преобразователи частоты INSTART – многофункциональные приборы отечественного производителя с широким модельным рядом. Надёжно контролируют рабочие параметры электроприводных систем в процессе работы. Основное направление использования — синхронные и асинхронные одно- и трёхфазные двигатели. Усовершенствованы и адаптированы к российскому производству.
  • Преобразователи частоты SIEMENS – высокоточные и эффективные устройства, которые обеспечивают подачу питания по заданным параметрам на электродвигатели, а также надежно защищают от скачков напряжения и внешних помех. Правильный подбор электродвигателя и частотного преобразователя через сопоставление параметров на выходе гарантирует высокий КПД, стабильную и безаварийную работу всей системы в целом.

Преобразователь частоты для асинхронного – схема

Асинхронный двигатель (машина) – это электрический двигатель, частота вращения которого не совпадает с частотой тока (ЭДС), прикладываемого к статору.

Рис. 1. Асинхронный двигатель

К преимуществам таких двигателей можно отнести их низкую стоимость, простоту изготовления и эксплуатации, а также возможность прямого включения (без регулирования или преобразования питающего тока). Есть у них и недостатки: высокие требования к пусковому току, сложная регулировка оборотов, низкий коэффициент мощности и др.

Здесь стоит отметить, что асинхронные двигатели рассчитаны на работу только с трехфазным напряжением, только в этом случае не требуются никакие преобразователи.

Однако, в быту часто требуется запитать асинхронный двигатель от обычной сети переменного тока с одной фазой, и именно здесь кроется основная проблема.

Необходимость использования частотного преобразователя

Есть несколько способов управления асинхронным двигателем, и один из них – регулировка частоты.

Читать еще:  Шкив эл двигателя как увеличить обороты

Изменяя частоту питающего тока, вы меняете частоту вращения двигателя, можете запустить его или наоборот – остановить.

В качестве преобразователя напряжения наибольшее распространение нашли инверторные схемы. Они обеспечивают широкий диапазон регулировки частот, обладают высоким КПД и другими отличными техническими характеристиками.

Схему работы инверторов можно изобразить следующим образом.

Рис. 2. Схема работы инверторов

Однофазное переменное напряжение преобразуется в постоянное, подается в блок с импульсным инвертором, который формирует три независимых переменных напряжения (одинакового уровня, но со смещенной фазой) — ключа.

Схема инверторного преобразователя для асинхронного двигателя

Преобразователи можно приобрести в готовом виде, а можно изготовить своими руками.
Сложность проектирования и создания таких схем заключается в логике их работы. В настоящее время с приходом программируемых контроллеров Arduino и т.п. имеется возможность создавать сложные схемы с широким диапазоном регулировки частот всех трех питающих напряжений. Однако, для начала рассмотрим простые варианты.

Двигатель ДИД-0.5ТА (напряжение питания около 27 В, частота вращения – до 400 Гц) имеет небольшую мощность и широко применяется в системах автоматики. Чтобы привести его в движение и отрегулировать частоту вращения вала можно использовать следующую схему.

Рис. 3. Схема двигателя

По сути она представляет собой три разделенных генератора частоты (ключа) на базе логических элементов.

За регулировку отвечает резистор R2. Такая схема не подойдет для запуска асинхронных двигателей, работающих от трехфазного напряжения 380 В.

Для этих целей можно использовать адаптированную схему.

Рис. 4. Адаптированная схема

Здесь блоки выходных ключей A2 и А3 изображены схематично, так как полностью дублируют блок А1.

Программировать здесь ничего не нужно.

Более сложные реализации

Многие производители предлагают специальные контроллеры, на базе которых управление асинхронными двигателями существенно упрощается.

Один из таких вариантов – контроллер MC3PHAC.

Рекомендуемая производителем схема подключения.

Рис. 5. Схема подключения

Реализация платы частотного преобразователя может быть, например, такой.

Рис. 6. Реализация платы частотного преобразователя

Обмен данными по последовательному интерфейсу RS232 с персональным компьютером не обязателен. Схема может работать автономно.

Управляющие сигналы и процедуры инициализации можно уточнить в даташите производителя.

Еще один вариант с готовой прошивкой для микроконтроллера

Схема использовалась для питания трехфазного двигателя на пилораме (наверное, самый популярный способ использования трехфазных двигателей).

Рис. 7. Схема для питания трехфазного двигателя

Блок питания к ней.

Рис. 8. Схема блока питания

Вариант печатной платы.

Рис. 9. Печатная плата

Частота может регулироваться в диапазоне 2,5-50 Гц с шагом 1,25. ШИМ – 1700 – 3300 Гц. Мощность двигателя – не более 4 кВт.

После одиночного короткого нажатия на кнопку «пуск» подается пусковая частота – 10 Гц. А удерживание инициирует дальнейший разгон до 50 Гц (в течении приблизительно 2 секунд).

Прошивка для контроллера PIC16F628(A) здесь.

Мнения читателей
  • Александрррррр / 27.10.2020 — 17:14

Здравствуйте! Буду очень признателен, если кто-нибудь подскажет, есть ли ссылка на скачивание данной схемы в хорошем качестве? (На PIC — контроллере)

Андрей Рославцев / 21.10.2020 — 20:42

Добрый вечер. Пришлите. пожалуйста схему на электронный адрес nata.roslavceva@mail.ru т.к. плохо видно значения элементов на схеме. Заранее спасибо.

Дмитрий / 16.10.2019 — 18:34

Здравствуйте,а можно какой-нибудь список элементов и т.д?Просто на фотографии плохо видно.

admin / 07.10.2019 — 16:05

admin / 07.10.2019 — 15:12

Да, есть проблема, проверим, поправим, на почту архив вышлем. Спасибо.

Сергей / 07.10.2019 — 14:21

Если возможно прошу указать другой адрес прошивки или выслать файл в по личку. При обращении к ссылке указанной Вами выше — выдается сообщение о Зараженности данного ресурса вирусо.По содержанию статьи- ОЧЕНЬ ПОДРОБНО И СОДЕРЖАТЕЛЬНО. Вам РЕСПЕКТ.Сергей.vitrilo@mail.ru

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Асинхронные электродвигатели: схема, принцип работы и устройство

Асинхронный электродвигатель – это электрический агрегат с вращающимся ротором. Скорость вращения ротора отличается от скорости, с которой вращается магнитное поле статора. Это – одна из важных особенностей работы агрегата, так как если скорости выровняются, то магнитное поле не будет наводить в роторе ток и действие силы на роторную часть прекратится. Именно поэтому двигатель называется асинхронным (у синхронного показатели скоростного вращения совпадают).

В данной статье мы сфокусируемся на том, что представляет собой схема работы такого двигателя и – самое главное, насколько она эффективна при его эксплуатации.

Устройство и принцип действия

Ток в обмотках статора создает вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в роторе ток, который начинает взаимодействовать с магнитным полем таким образом, что ротор начинает вращаться в ту же сторону, что и магнитное поле.

Относительная разность скоростей вращения ротора и частоты переменного магнитного поля называется скольжением. В установившемся режиме скольжение невелико: 1-8% в зависимости от мощности.

Читать еще:  Что такое вут в двигателе

Асинхронный двигатель

Подробнее о принципах работы асинхронного электродвигателя – в частности, на примере агрегата трехфазного тока, вы можете прочесть здесь, на сайте, в одном из наших материалов. Далее же мы разберем, какие бывают разновидности асинхронных электрических машин.

Виды асинхронных двигателей

Можно выделить 3 базовых типа асинхронных электродвигателей:

  • 1-фазный – с короткозамкнутым ротором
  • 3-х фазный – с короткозамкнутым ротором
  • 3-х фазный – с фазным ротором

Схема устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

То есть, двигатели классифицируются по количеству фаз (1 и 3) и по типу ротора – с короткозамкнутым и с фазным. При этом число фаз с установленным типом ротора никак не взаимосвязано.

Ещё одна разновидность – асинхронный двигатель с массивным ротором. Ротор сделан целиком из ферромагнитного материала и фактически представляет собой стальной цилиндр, играющий роль как магнитопровода, так и проводника (вместо обмотки). Такой вид двигателя очень прочный и обладает высоким пусковым моментом, однако в роторе могут возникать большие потери энергии, а сам он может сильно нагреваться.

Какой ротор лучше, фазный или короткозамкнутый?

  • Более-менее постоянная скорость вне зависимости от разных нагрузок
  • Допустимость кратковременных механических перегрузок
  • Простая конструкция, легкость пуска и автоматизации
  • Более высокие cos φ (коэффициент мощности) и КПД, чем у электродвигателей с фазным ротором
  • Трудности в регулировании скорости вращения
  • Большой пусковой ток
  • Низкий мощностной коэффициент при недогрузках
  • Высокий начальный вращающий момент
  • Допустимость кратковременных механических перегрузок
  • Более-менее постоянная скорость при разных перегрузках
  • Меньший пусковой ток, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором
  • Возможность использования автоматических пусковых устройств
  • Большие габариты
  • Коэффициент мощности и КПД ниже, чем у электродвигателей с короткозамкнутым ротором

Какой двигатель лучше выбрать?

Асинхронный или коллекторный? Синхронный или асинхронный? Сказать однозначно, что определенный тип двигателя лучше, точно нельзя. В пользу асинхронных моделей говорят их следующие преимущества.

  • Относительно небольшая стоимость
  • Низкие эксплуатационные затраты
  • Отсутствие необходимости в преобразователях при включении в сеть (только для нагрузок, не нуждающихся в регулировании скорости)
  • Отсутствие потребности в дополнительном источнике питания – в отличие от синхронных аналогов

Тем не менее, у асинхроников есть недостатки. А именно:

  • Малый пусковой момент
  • Высокий пусковой ток
  • Отсутствие возможности регулировки скорости при подключении к сети
  • Ограничение максимальной скорости частотой сети
  • Высокая зависимость электромагнитного момента от напряжения питающей сети
  • Низкий мощностной коэффициент – в отличие от синхронных агрегатов

Тем не менее, все перечисленные недостатки можно устранить, если питать асинхронный двигатель от статического частотного преобразователя. Кроме того, если соблюдать правила эксплуатации и не перегружать агрегаты, то они исправно прослужат длительный срок.

Но даже несмотря на то, что синхронные машины обладают довольно конкурентными преимуществами, большинство двигателей сегодня – именно асинхронные. Промышленность, сельское хозяйство, ЖКХ и многие другие отрасли используют именно их за счет высокого КПД. Но коэффициент полезного действия может значительно снижаться за счет таких параметров, как:

  • Высокий пусковой ток
  • Слабый пусковой момент
  • Рассинхрон между механическим моментом на валу привода и механической нагрузкой (это провоцирует высокий рост силы тока и избыточные нагрузки при запуске, а также снижение КПД при пониженной нагрузке)
  • Невозможность точной регулировки скорости работы прибора

Другими факторами, от которых зависит КПД асинхронного электродвигателя, являются:

  • степень загрузки двигателя по отношению к номинальной
  • конструкция и модель
  • степень износа
  • отклонение напряжения в сети от номинального.

Как избежать снижения КПД?

  • Обеспечение стабильного уровня загрузки – не ниже 75%
  • Увеличение мощностного коэффициента
  • Регулировать напряжение и частоту подаваемого тока

Для этого используются:

  • Частотные преобразователи – они плавно изменяют скорость вращения двигателя путем изменения частоты питающего напряжения
  • Устройства плавного пуска – они ограничивают скорость нарастания пускового тока и его предельное значение, как одни из факторов, из-за которых падает КПД

Итак, асинхронный двигатель имеет довольно широкую область использования и применяется во многих хозяйственных и производственных сферах деятельности. У нас, в компании РУСЭЛТ, представлен широкий выбор электродвигателей данного типа, приобрести который вы можете по ценам, которые ощутимо выгоднее, чем у конкурентов.

Подключение двигателей к различным видам ПЧ

Рассмотрим схемы включения асинхронных двигателей «звезда» и «треугольник» в контексте их питания от преобразователей частоты. Для начала немного освежим в памяти теорию.

Что такое «звезда» и «треугольник»

Обычно используются асинхронные двигатели с тремя обмотками, которые можно подключить двумя способами — по схеме «звезда» (обозначается символом «Y») или «треугольник» («Δ» или «D»). Схема соединения должна обеспечивать нормальную работу двигателя при имеющемся напряжении питания.

Первое, от чего необходимо отталкиваться при выборе схемы — информация на шильдике двигателя. На нем указываются параметры для обеих схем. Наиболее важный параметр — напряжение питания. Напряжение «звезды» в 1,73 раза (точнее в квадратный корень из 3) больше, чем «треугольника». Например, если указано, что напряжение питания двигателя, включенного по схеме «звезда», составляет 380 В, то можно точно сказать, даже не глядя на шильдик, что для включения по схеме «треугольник» необходимо напряжение 220 В. В данном случае напряжение 380 В соответствует линейному напряжению в стандартной сети, и двигатель можно подключать по схеме «звезда» через контактор либо через частотный преобразователь. То же самое справедливо и для случаев, когда напряжение «треугольника», указанное на шильдике, равно 380 В. Тогда, умножая на 1,73, получаем напряжение «звезды» равным 660 В.

Читать еще:  Что за двигатель умз 249

Эти два типа двигателей, отличающиеся напряжениями питания (220/380 и 380/660 В), в подавляющем большинстве случаев используются на практике и имеют свои особенности подключения, которые мы рассмотрим ниже.

Классическая схема «звезда» / «треугольник»

При питании «напрямую» от промышленной сети с линейным напряжением 380 В подойдут оба типа двигателей. Нужно лишь убедиться, что схема включения обмоток собрана на нужное напряжение.

Однако на практике для питания в схеме «звезда» / «треугольник» применяют второй тип приводов (380/660 В). Данная схема используется для уменьшения пускового тока мощных двигателей, который может превышать рабочий в несколько раз. Несмотря на то, что этот ток кратковременный, в течение разгона питающая сеть и привод испытывают значительные электрические и механические перегрузки – ведь в первую долю секунды ток двигателя может в 10 раз превышать номинал, плавно снижаясь в процессе разгона.

Схема подключения «звезда» / «треугольник» приведена во многих источниках, поэтому лишь напомним коротко, как она работает.

Чтобы сделать процесс пуска более щадящим, сначала напряжение 380 В подают на обмотки двигателя, включенные по схеме «звезда». Поскольку рабочее напряжение этой схемы должно быть больше (660 В), двигатель работает на пониженной мощности. Через несколько секунд, после того, как привод раскрутится, включается «треугольник», для которого 380 В является рабочим напряжением, и двигатель выходит на номинальную мощность.

Классическую схему мы рассмотрели, а теперь разберём, в каких случаях использовать подключение двигателей в «звезде» и «треугольнике» при питании от преобразователя частоты.

Преобразователи частоты на 220 В

При питании преобразователя частоты от одной фазы (фазное напряжение 220 В) линейное напряжение на его выходе не может быть более 220 В. Поэтому для питания асинхронного двигателя от однофазного ПЧ нужно подключить обмотки привода с напряжениями 380/220 В по схеме «треугольник». Этот же двигатель, подключенный по схеме «звезда», будет работать с пониженной мощностью.

Преобразователи частоты на 380 В

Трехфазные ПЧ являются более универсальными с точки зрения подключения двигателей с разным напряжением питания. Главное – собрать в клеммнике (борно) двигателя схему на напряжение 380 В. Именно этот вариант используется в большинстве частотных преобразователей, работающих в промышленном оборудовании.

ПЧ с возможностью переключения «звезда» / «треугольник»

В некоторых преобразователях, работающих с мощными двигателями, имеется возможность оперативного переключения схемы работы. Это делается с целью расширения диапазона регулировки скорости двигателя вверх от номинальной. Метод основан на том факте, что подключение «звездой» обеспечивает более высокий момент на малой скорости, а подключение «треугольником» — высокую скорость. Можно задавать выходную частоту, на которой происходит переключение, время паузы (задержки) переключения, параметры двигателя для первого и второго режимов.

У частотных преобразователей такого типа имеются выходы для включения соответствующих контакторов, обеспечивающих формирование нужных схем включения.

Настройки ПЧ для схем «звезда» и «треугольник»

Когда выбирается схема подключения, нужно помнить о том, что некоторые параметры в настройках ПЧ чувствительны к выбору вида схемы, например, номинальное напряжение и номинальный ток.

Бывает так, что необходимо подключить двигатель, собранный по схеме «треугольник» на напряжение 220 В, к выходу трехфазного ПЧ, линейное напряжение которого при частоте 50 Гц равно 380 В. Понятно, что в этом случае двигатель нужно включить в «звезду», но иногда этого сделать невозможно.

Выход есть. Необходимо указать номинальную частоту двигателя равной не 50 Гц, как указано на шильдике, а 87 Гц (в 1,73 раза больше). Аналогичным образом нужно задать и максимальную выходную частоту преобразователя. В результате того, что отношение V/F на выходе ПЧ остается неизменным, на частоте 50 Гц напряжение на обмотках двигателя составит как раз 220 В. При этом верхнюю рабочую частоту двигателя необходимо установить на значение 50 Гц.

Преимуществом такого подключения является возможность повышения рабочей частоты двигателя выше 50 Гц, при этом вплоть до 87 Гц двигатель не будет терять рабочий момент. В данном случае важно следить за механическим износом системы и за нагревом привода.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector