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

Частотный регулятор оборотов двигателя переменного тока

Частотный преобразователь для электродвигателя

Любой производитель заинтересован в том, чтобы его оборудование работало как можно дольше. Для увеличения срока эксплуатации системы необходим контроль плавного запуска и остановки устройства, защита его от перенапряжения и регуляция частоты вращения двигателя. Все это обеспечит инвертор, или, по-другому, частотный преобразователь (частотник), регулятор оборотов двигателя, преобразователь частот, частотный регулятор.

Как работает частотный преобразователь?

Частотник трансформирует постоянный ток в переменный. Вначале происходит выпрямление напряжения электрического тока, снижение импульсов и фильтрация гармоник. Затем постоянное напряжение подается из выпрямителя в цепь частотника, где преобразуется в переменное с изменяющейся частотой. Таким образом инвертор регулирует пусковые токи, задавая им нужные параметры.

Преимущества использования инвертора:

С помощью инвертора можно создать систему электропривода с гибким регулированием ее параметров. Регулятор оборотов двигателя легко внедряется в систему без остановки технологического процесса, а также быстро адаптируется под специфику системы.

Где используются преобразователи частот?

Возможность регулировать скорость вращения двигателя, обеспечивать плавный запуск и защищать от перегрузок, позволяет частотнику находит свое применение в любом оборудовании, где требуется стабилизация работы электродвигателя. Преобразователь используется в целях экономии, когда двигатель расходует большое количество электроэнергии.

Инверторы используются в быту и промышленности:

  • вентиляционных системах;
  • насосном оборудовании;
  • приводной технике;
  • лифтах;
  • конвейерах;
  • производственных станках;
  • бытовой технике;
  • эскалаторах, кранах;
  • центрифугах;
  • металлургическом и буровом оборудовании;
  • контрольно-измерительных приборах.

Регуляторы оборотов двигателя VR100 и VR180 имеют широкий функционал, заточенный под определенные задачи системы, уникальную конструкцию корпуса и удобный пользовательский интерфейс. Преобразователи имеют оптимизированную V/F кривую, что позволяет значительно сократить расходы на электроэнергию.

Частотный преобразователь VR100

Инвертор VEMPER серии VR100 — это частотный преобразователь малой мощности с оптимальными режимами управления V/F и SVC.

Удобство использования

Интерфейс и руководство по эксплуатации на русском языке.

Компактность

Малые габариты с возможностью монтирования на DIN-рейку.

Надежность

Точность регулирования скорости вращения ±0,5%

Эффективное торможение

Встроенный тормозной модуль.

Точность управления

За счет ПИД регулятора и возможности подключения датчика обратной связи.

Увеличение срока службы электротехники

Ограничение пусковых токов позволяет снизить нагрузку на электросеть.

Легкость обслуживания

Наличие съемного вентилятора охлаждения.

Регулятор оборотов двигателя VR180

Частотник VEMPER серии VR180 является универсальным регулятором векторного управления с оптимальными режимами управления V/F, SVC, VC. Подходит для аппаратуры с высокими требованиями точности регулирования частоты вращения, крутящего момента, а также систем быстрого реагирования скорости и выходного крутящего момента на низких оборотах.

Высокая перегрузочная способность

Способность выдерживать перегрузку 180% от номинального тока при подключении энкодера.

Надежность

Точность регулирования скорости вращения ±0,02%

Подключение разных типов электродвигателей

Возможность подключения синхронного или асинхронного двигателей.

Точность управления

За счет ПИД регулятора и возможности подключения датчика обратной связи.

Подключение дополнительных устройств

Можно подключить датчик обратной связи, резольвер и энкодер.

Наличие специальных плат

Увеличение количества цифровых, аналоговых входов и выходов.

Увеличение крутящего момента на низких частотах

За счет управления магнитным полем ротора.

Защита двигателя от перегрузки

Наличие фаз перегрузки по току и температуре.

Увеличение срока эксплуатации аппаратуры

Ограничение пусковых токов позволяет снизить нагрузку на электросеть.

Автономная работа без дополнительных контроллеров

Использование частотника в автономном режиме за счет встроенного в него логического контроллера.

Особенности выбора регулятора оборотов двигателя

Выбирать частотник следует, исходя из поставленных задач. От этого будет зависеть, какой функционал и диапазон регулирования оборудования вам может понадобиться. При подборе инвертора необходимо обращать внимание на специфику электроаппаратуры и совместимость преобразователя с электросетью. Основными показателями являются мощность частотника и электродвигателя, диапазон нагрузок на частотник, питающее напряжение, диапазон регулирования скорости двигателя. Необходимо учитывать особенности монтажа частотного преобразователя, условия его эксплуатации.

Каждый инвертор имеет свои технические особенности. Во избежании риска покупки устройства, не совместимого с электрооборудованием, выбор частотника лучше всего доверить профессионалам. Специалисты компании «ЭнергоИндустрия» подберут для вас нужный прибор, дадут рекомендации по его эксплуатации и ответят на все интересующие вопросы. На нашем сайте вы можете ознакомиться с моделями частотников. У нас выгодные цены и большой выбор частотных преобразователей под любые ваши потребности.

Купить регулятор оборотов двигателя, узнать подробно о стоимости и технических параметрах устройства, получить другую интересующую информацию можно через форму обратной связи на сайте или по телефонам +7 (3852) 223-001, 299 002, 8 800 302 8824 (бесплатный звонок).

Читать еще:  Bmw e90 как проверить температуру двигателя

Регулирование частоты оборотов электродвигателя с помощью частотных преобразователей

Подписка на рассылку

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

Частотные преобразователи применяются для плавной регулировки скорости вращения электродвигателей, а также для их защиты от перегрева и перегрузок. Эти устройства обеспечивают плавный пуск и торможение электродвигателей.

Используя частотник для электродвигателя, принцип работы которого заключается в эффективном способе управления напряжением, можно будет уже не беспокоиться за производственный или ремонтный процесс, осуществляемый соответствующим агрегатом — все будет находиться под контролем частотного преобразователя. В процессе своей работы частотник способен создавать выходное импульсное напряжение заданной частоты в диапазоне от нуля до шестисот герц. Частотное регулирование электродвигателей позволяет добиваться изменения их скорости вращения по заданным критериям. В современных моделях частотников может использоваться и бездатчиковый способ векторного регулирования, когда на валу электродвигателя нет датчика скорости, а сама скорость изменяется лишь в небольших диапазонах. Такого вида частотный регулятор для электродвигателя обычно применяется при управлении низковольтными двигателями переменного тока. В любом случае следует выбирать тот частотный преобразователь, который будет соответствовать мощности и условиям работы электродвигателя.

За счет преобразователя могут контролироваться самые разные параметры электродвигателя — например, это настройка крутящего момента, выходной мощности, изменение напряжения, скорости вращения вала и многое другое. Как видим, частотное регулирование электродвигателей — это очень широкое понятие, и поэтому оно может быть совершенно разным в зависимости от конкретной ситуации. Надо заметить, что частотник также еще позволяет экономить электроэнергию при переменном токе; к тому же это устройство, без сомнения, повышает в целом и срок работы электродвигателя. Получается, что устройство частотного регулирования оборотов электродвигателей — очень важное и нужное средство для любого электродвигателя.

Частотные преобразователи могут использоваться на конвейерах различных видов, в подъемном оборудовании (на кранах и в лифтовых системах), в центробежных насосах, вентиляторах и на металлообрабатывающем оборудовании. Частотный регулятор оборотов электродвигателя — неотъемлемый компонент на любом производстве, так как даже в экономическом плане их использование окупает себя на все сто процентов. Ведь частотники помогают существенно снижать расходы на обслуживание электродвигателей и приводных механизмов. Что и говорить про оптимизацию всего рабочего процесса с помощью частотника. Например, при помощи дополнительных входов управления частотного привода можно синхронизировать различные процессы на конвейере, а также задавать соотношения изменения одних показателей в зависимости от других — например, сделать зависимой скорость вращения шпинделя станка от скорости подачи резца. То есть в результате нагрузки на резец в данном случае подача будет уменьшена.

Частотные преобразователи

  • Отображение каталога:

Частотный преобразователь еще называют частотно-регулируемым электроприводом, или частотником. Статическое преобразовательное устройство меняет скорость вращения асинхронных электрических двигателей переменного тока.

Принцип работы частотника

Частотный преобразователь изменяет частоту и уровень напряжения питания мотора. Это позволяет регулировать параметры вращения электрического асинхронного двигателя. Все частотники имеют значительный КПД — около 98%. Частно-регулируемый электропривод использует для работы только активную составляющую тока нагрузки из сети. Микропроцессорная система управления позволяет с высокой точностью контролировать работу электродвигателя. Устройство помогает регулировать все основные параметры работы мотора. Использование частотников снижает риск аварий и внештатных ситуаций.

Частотники используют на различных промышленных объектах. Особенно выгодна установка частотных преобразователей в системах транспортировки жидкостей. Раньше для контроля за производительностью работы таких объектов использовали задвижки или регулирующие клапаны. Современная альтернатива — монтаж частотно-регулируемого электропривода. Частотник будет регулировать производительность асинхронного двигателя, который обеспечивает работу колеса насосного агрегата или вентилятора.

Конструкция

Частотные преобразователи состоят из:

  • выпрямителя — мост постоянного тока, предназначенный для преобразования переменного тока промышленной частоты в постоянный;
  • инвертора — преобразователь постоянного тока в переменный с необходимой частотой и амплитудой;
  • входных тиристоров (GTO) или транзисторов (IGBT) — питающие устройства, обеспечивающие необходимый для работы электродвигателя ток.

Чтобы улучшить форму выходного напряжения, между инвертором и мотором иногда монтируют дроссель. Уменьшить электромагнитные помехи помогает EMC-фильтр.

Алгоритмы управления частотным преобразователем

Для контроля за работой частотников может быть выбран один из следующих алгоритмов управления.

Частотный. Этот алгоритм рекомендуют использовать, если известна зависимость момента нагрузки двигателя, и этот показатель остается практически неизменным при одинаковой частоте. Для частотного управления нижняя граница регулирования частоты должна быть не меньше 5-10 Гц при независимом от частоты моменте. Стандартные нагрузки с моментом, зависимым от скорости вращения, — работа на центробежный насос или вентилятор. Диапазон регулирования частоты в этом случае может составить от 5 до 50 Гц и выше.

Читать еще:  Что нужно для спорт двигатель

Частотный с обратной связью по скорости. Подходит для прецизионного регулирования, если известна зависимость момента от скорости вращения. Для управления преобразователем по такому алгоритму нужно использовать инкрементальный энкодер.

Векторный. Этот алгоритм управления частотниками выбирают, если во время работы нагрузка на одинаковой частоте меняется, а прямой связи между моментом нагрузки и скоростью вращения нет.

Векторный алгоритм также используют, если нужно получить расширенный диапазон регулирования частоты при номинальных моментах. Например, 0-50 Гц для момента 100% или даже кратковременно 150–200% от номинального момента. Для реализации векторного метода необходимо в режиме реального времени проводить сложные вычисления. Процессор частотного преобразователя выполняет их автоматически на основании данных о выходном токе, частоте и напряжении, а также паспортных характеристик электродвигателя, которые вводит пользователь.

Частотный преобразователь реагирует на изменение выходного тока (момента нагрузки) со скоростью 50-200 мсек. Векторный алгоритм уменьшает реактивный ток двигателя при снижении нагрузки с помощью одновременного уменьшения напряжения на электродвигателе. Если нагрузка на валу возрастает, частотник увеличивает напряжение на двигателе до оптимальных показателей.

Векторный с обратной связью по скорости. Метод подходит для прецизионного регулирования скорости вращения, если при работе нагрузка меняется при неизменных показателях частоты. Этот алгоритм управления частотниками также используют, если нужен максимальный диапазон регулирования частоты. Для такого метода управления необходим инкрементальный энкодер.

Векторные преобразователи частоты ОВЕН ПЧВ с функцией автоматической оптимизации энергопотребления предназначены для управления частотой вращения асинхронных двигателей в составе приводов промышленных установок, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Реальное снижение энергопотребления при использовании ОВЕН ПЧВ может достигать 35 %.

Основные сведения о частотно-регулируемом электроприводе

Частотник в комплекте с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока. Системы регулирования скорости двигателя постоянного тока достаточно просты, но слабым местом такого электропривода является электродвигатель. Он дорог и ненадежен. При работе происходит искрение щеток, под воздействием электроэрозии изнашивается коллектор. Такой электродвигатель не может использоваться в запыленной и взрывоопасной среде.

Асинхронные электродвигатели превосходят двигатели постоянного тока по многим параметрам: они просты по устройству и надежны, так как не имеют подвижных контактов. Они имеют меньшие по сравнению с двигателями постоянного тока размеры, массу и стоимость при той же мощности. Асинхронные двигатели просты в изготовлении и эксплуатации.

Основной недостаток асинхронных электродвигателей – сложность регулирования их скорости традиционными методами (изменением питающего напряжения, введением дополнительных сопротивлений в цепь обмоток). Управление асинхронным электродвигателем в частотном режиме до недавнего времени было большой проблемой, хотя теория частотного регулирования была разработана еще в тридцатых годах. Развитие частотно-регулируемого электропривода сдерживалось высокой стоимостью преобразователей частоты. Появление силовых схем с IGBT-транзисторами, разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволило различным фирмам Европы, США и Японии создать современные преобразователи частоты доступной стоимости.

Известно, что регулирование частоты вращения исполнительных механизмов можно осуществлять при помощи различных устройств: механических вариаторов, гидравлических муфт, дополнительно вводимыми в статор или ротор резисторами, электромеханическими преобразователями частоты, статическими преобразователями частоты.

Применение первых четырех устройств не обеспечивает высокого качества регулирования скорости, неэкономично, требует больших затрат при монтаже и эксплуатации. Статические преобразователи частоты являются наиболее совершенными устройствами управления асинхронным приводом в настоящее время.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту f1 питающего напряжения, можно в соответствии с выражением

неизменном числе пар полюсов p изменять угловую скорость магнитного поля статора.

Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.

Регулирование скорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики. Для получения высоких энергетических показателей асинхронного двигателя – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение.

Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Mс . При постоянном моменте нагрузки Mс=const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте:

Для вентиляторного характера момента нагрузки это состояние имеет вид:

Читать еще:  Вибрация на холодный двигатель хендай солярис

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

Таким образом, для плавного бесступенчатого регулирования частоты вращения вала асинхронного электродвигателя, преобразователь частоты должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статоре асинхронного двигателя.

Преимущества использования регулируемого электропривода в технологических процессах

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.

Перспективность частотного регулирования наглядно видна из рисунка 1

Таким образом, при дросселировании поток вещества, сдерживаемый задвижкой или клапаном, не совершает полезной работы. Применение регулируемого электропривода насоса или вентилятора позволяет задать необходимое давление или расход, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снизит потери транспортируемого вещества.

Структура частотного преобразователя

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.

Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока. Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.

В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.

Принцип работы преобразователя частоты

Преобразователь частоты состоит из неуправляемого диодного силового выпрямителя В, автономного инвертора , системы управления ШИМ, системы автоматического регулирования, дросселя Lв и конденсатора фильтра Cв (рис.2). Регулирование выходной частоты fвых. и напряжения Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления.

Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя.

Длительность этих состояний внутри периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону. При высоких (обычно 2…15 кГц) тактовых частотах ШИМ, в обмотках электродвигателя, вследствие их фильтрующих свойств, текут синусоидальные токи.

Таким образом, форма кривой выходного напряжения представляет собой высокочастотную двухполярную последовательность прямоугольных импульсов (рис. 3). Частота импульсов определяется частотой ШИМ, длительность (ширина) импульсов в течение периода выходной частоты АИН промодули-рована по синусоидальному закону. Форма кривой выходного тока (тока в обмотках асинхронного электродвигателя) практически синусоидальна.

Регулирование выходного напряжения инвертора можно осуществить двумя способами: амплитудным (АР) за счет изменения входного напряжения Uв и широтно-импульсным (ШИМ) за счет изменения программы переключения вентилей V1-V6 при Uв = const.

Второй способ получил распространение в современных преобразователях частоты благодаря развитию современной элементной базы (микропроцессоры, IBGT-транзисторы). При широтно-импульсной модуляции форма токов в обмотках статора асинхронного двигателя получается близкой к синусоидальной благодаря фильтрующим свойствам самих обмоток.

Такое управление позволяет получить высокий КПД преобразователя и эквивалентно аналоговому управлению с помощью частоты и амплитуды напряжения. Современные инверторы выполняются на основе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов – запираемых GTO – тиристоров, либо биполярных IGBT-транзисторов с изолированным затвором. На рис. 2.45 представлена 3-х фазная мостовая схема автономного инвертора на IGBT-транзисторах.

Она состоит из входного емкостного фильтра Cф и шести IGBT-транзисторов V1-V6 включенными встречно-параллельно диодами обратного тока D1-D6.

За счет поочередного переключения вентилей V1-V6 по алгоритму, заданному системой управления, постоянное входной напряжение Uв преобразуется в переменное прямоугольно-импульсное выходное напряжение. Через управляемые ключи V1-V6 протекает активная составляющая тока асинхронного электродвигателя, через диоды D1-D6 – реактивная составляющая тока.

И – трехфазный мостовой инвертор;
В – трехфазный мостовой выпрямитель;
Сф – конденсатор фильтра;

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector