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

Что такое преобразователь частоты для трехфазного двигателя

ООО «Техноэлектро»

Продукция SIEMENS

Высоковольтные регулируемые электроприводы
производства Siemens

1. Комплектные регулируемые электроприводы серии Perfect Harmony на базе автономных преобразователей частоты с IGBT- транзисторами с многоуровневой ШИМ-модуляцией

Принцип действия высоковольных преобразователей частоты (ВПЧ) серии PERFECT HARMONY основан на преобразовании электрической энергии трехфазной сети переменного тока напряжением 3, 6 или 10 кВ с постоянными параметрами частоты и напряжения в трехфазное напряжение 3, 6 или 10 кВ с изменяемыми параметрами частоты и напряжения по закону частотного регулирования.

Диапазон мощностей электроприводов ВПЧ — от 250 кВт до 67 000 кВт.

ВПЧ является полностью цифровыми устройствами, в которых реализвана самая современная схема преобразования энергиина базе отдельных IGBT-транзисторных инвертоных ячеек с многоуровневой ШИМ-модуляцией. В ВПЧ реализованы современные векторные методы управления электрическими двигателями переменного тока: как асинхронными, так и синхронными.
ВПЧ — это изделие, включающее в себя весь комплекс защит и блокировок, обеспечивает частотный пуск/останов и регулирование скорости вращения высоковольтного двигателя от нуля до номинальной (и выше) частоты вращения.

Преимущества ВПЧ по сравнению с другими решениями, предлагаемыми на рынке:

  • Прямое подключение ВПЧ к питающей высоковольтной сети за счет использования специальной конструкции (с расщепленными вторичными обмотками) входного сухого трансформатора шкафного исполнения.
  • В комплект ВПЧ не входит выходной трансформатор — высокое напряжение на выходе ВПЧ получается путем сложения напряжений инверторных ячеек.
  • Отличная форма выходного тока и напряжения — синусоидальная, с коэффициентом гармоник не выше 3,5. 5%, что позволяет без ограничений использовать ВПЧ со старыми электродвигателями с изношенными статорными обмотками. ВПЧ полностью совместим с любым новым или старым синхронным или асинхронным электродвигателем (стандартная опция для управления возбуждением синхронного электродвигателя).
    Отсутствие высших гармоник и низкий уровень радиопомех позволяют нормально работать с питающим ВПЧ фидером и другим токоприемникам (электродвигателям, контроллерному оборудованию).
  • Высокий коэффициент мощности по входу во всем диапазоне частот (cos фи > 0,96), при этом из сети практически не потребляется реактивная мощность.
  • Высокий общий (с учетом трансформатора) к.п.д. электропривода (0,95-0.97), достигаемый за счет применения инженерных решений на базе IGBT-ключей.
  • Высокая надежность ВПЧ обусловлена примененными схемными и конструкторскими решениями, а также выбором элементной базы (кроме того, IGВТ-транзисторы имеют многократно более высокую надежность по сравнению с тиристорами);
  • Одним из основных схемотехнических преимуществ электроприводов ВПЧ является надежность электроснабжения приводного электродвигателя, многократно увеличиченная благодаря следующим решениям:
    — допускается кратковременный обрыв электроснабжения преобразователя при 100%-ной нагрузке без аварийного останова ВПЧ (до 0,1 сек.);
    — допускается существенное понижение питающего напряжения без аварийного останова ВПЧ (до 40%);
    — при выходе из строя одного из силовых инверторных модулей отключение всего ВПЧ не происходит — силовой модуль шунтируется (этим исключаются возможные потери от внезапной остановки двигателя — например, на дымососах конверторов и других ответственных механизмах, где не допускается остановка во время технологического цикла).
  • Векторное управление приводным электродвигателем позволяет реализовать глубину регулирования 1:20…1:100. Высокие динамические показатели электропривода, обусловленные высоким быстродействием ШИМ-управления.
  • Не предъявляет никаких требований к нагрузке — работает в диапазоне нагрузок от холостого хода до 110% номинальной мощности. Регулируемое время плавного разгона двигателя от долей секунды до 3200 сек без бросков пускового тока.
  • Практически отсутствует ограничение по длине кабеля от преобразователя до приводного двигателя (длина может достигать многих километров, что немаловажно, к примеру, в нефте- и горнодобывающей промышленности).
  • Не требует установки бетонных реакторов и фильтров со стороны питающей сети для повышения входного коэффициента мощности и предотвращения попадания гармонических составляющих в питающую сеть; не требует дополнительных цепей для искусственной коммутации тиристоров (соответственно, нет потерь мощности в силовой части).

Основные технические характеристики ВПЧ

Конструктивные особенности

Преобразователь частоты состоит из:

  • многообмоточного понижающего трансформатора в шкафном исполнении
  • шкафа управления
  • силовых шкафов, в которые входят ячейки с силовыми инвертоными модулями (на базе IGBT- транзисторов с модулем управления и дрйверами).

Силовой инверторный модуль с IGBT-транзисторами выполнен по схеме: неуправляемый трехфазный выпрямитель — емкостной фильтр — однофазный инвертор на IGBT-транзисторах.

Высоковольтные выходные напряжения формируются путем суммирования напряжений отдельных силовых модулей. Коэффициент мощности каждого силового модуля с IGBT транзисторами — более 0,97 практически во всем диапазоне выходных частот.

Управление и защита

ВПЧ может осуществлять работу в одном из выбранных оператором режимах:

  • локальный режим управления;
  • дистанционный режим управления (от выносного пульта).

В локальном режиме управления оператору доступны следующие функции:

— управление режимами работы ВПЧ;
— настройка параметров работы ВПЧ;
— управление частотным пуском (остановом) двигателя;
— регулирование скорости;
— просмотр информации о текущем состоянии ВПЧ;
— просмотр архивной информации о работе и неисправностях.

В дистанционном режиме управления оператору доступны следующие функции:

— управление частотным пуском двигателя;
— регулирование скорости;
— просмотр информации о текущих параметрах ВПЧ.

В режиме АСУ оператору доступны следующие функции:

— управление режимами работы ВПЧ;
— настройка параметров работы ВПЧ;
— управление частотным пуском двигателя;
— просмотр информации о текущем состоянии ВПА;
— регулирование скорости;
— просмотр архивной информации о работе и неисправностях.

Основные управляющие функции:

  • в ВПЧ предусмотрена возможность местного или дистанционного управления (от выносного пульта);
  • ВПЧ имеет возможность управления от автоматической системы управления технологическими процессами (АСУ ТП), обеспечиваемую по интерфейсу RS 485 (протоколы MODBUS, PROFIBUS, Ethernet и т.д.);
  • удобное программное обеспечение для контроля и управления ВПЧ с интерфейсом на русском языке;
  • система управления ВПЧ обеспечивает:
    — разгон и торможение двигателей с заданным ускорением в пределах допустимой перегрузки преобразователя частоты;
    — диапазоны времени изменения частоты от минимальной до максимальной в заданных пределах;
    — статическую точность поддержания частоты вращения, определяемую наклоном механической характеристики двигателя;
    • возможность автоматического регулирования параметров в замкнутом и разомкнутом контуре;
    • ограничение значений тока двигателя в динамических режимах и при перегрузках на заданном уровне с заданной точностью.

Система управления ВПЧ реализована на базе промышленного компьютера оснащенного сенсорным экраном.

Окно главного пользовательского интерфейса имеет функциональные кнопки и отображает следующие параметры работы ВПЧ:

— частоту настройки;
— частоту выходной мощности;
— скорость вращения;
— значения контролируемого параметра (давление, температура, момент уровень и т.д.);
— входной ток;
— выходной ток;
— и др.

ВПЧ имеют следующие виды встроенных защит:

• от коротких замыканий и перегрузки в преобразователе частоты;
• от недопустимых перегрузок по току (с интегрально-зависимой защитой);
• от перегрева преобразователя;
• от внешних и внутренних коммутационных перенапряжений;
• от пробоя силовых модулей с IGBT-транзисторами;
• от нарушения коммутации и сбоев в цепях управления преобразователя частоты;
• от неисправности системы принудительного охлаждения;
• от исчезновения напряжения сети;
• от недопустимого понижения напряжения сети;
• от недопустимого повышения напряжения сети;
• от обратной фазировки питающего напряжения;
• от обратного вращения ротора двигателя;
• от неполнофазного режима работы;
• от повышения частоты вращения двигателя сверх допустимой и др.

ВПЧ имеют систему диагностики, позволяющую определить место возникновения неисправности в электроприводе на уровне его функциональных частей.
В ВПЧ предусмотрены средства контроля и измерения выходного тока и напряжения ВПЧ, частоты переменного тока на выходе ВПЧ и частоты вращения двигателя.

2. Комплектные регулируемые электроприводы серии SINAMICS GM150/SM150 на базе высоковольтных IGBT- транзисторов

Диапазон мощностей — 800. 8000 кВт.
Диапазон входных напряжений — 3,3; 6,0; 6,6 кВ.

Перейти к каталогу >>> 3,5 Мб, eng

3. Комплектные регулируемые двухтрансформаторные электроприводы на базе низковольтных преобразователей частоты серии G150 с IGBT- транзисторами

Диапазон мощностей — 75. 800 кВт.
Диапазон входных напряжений — 6; 10 кВ.
Диапазон выходных напряжений — 0. 6; 0. 10 кВ.
Диапазон выходных частот — 10. 60 Гц.

Электроприводы выполняются по схеме: входной понижающий трансформатор — низковольный преобразовтатель частоты — выходной фильтр — выходной повышающий трансформатор.

Данное решение обладает минимальными ценовыми показателями и хорошими техническими характеристиками.

Перейти к каталогу низковольтных ПЧ серии G150 >>> 2,7 Мб, eng

Выбор преобразователя частоты (инвертора) для электропривода

Если есть задача подобрать под существующий электродвигатель преобразователь частоты (здесь и далее под электродвигателем будем подразумевать асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором в общепромышленном исполнении), то с чего же начать выбор?

Мы выделили 9 простых шагов, которые помогут выбрать из всего многообразия артикулов нужный.

Первое

Преобразователь частоты должен соответствовать напряжению и типу питающей сети.

Наиболее распространена трехфазная сеть переменного тока напряжением 380 Вольт. Именно поэтому большинство преобразователей частоты рассчитаны на работу в таких сетях. Если мощность привода невелика, он может иметь исполнение для однофазной сети переменного тока напряжением 220 Вольт. В этом случае преобразователь частоты формирует на выходе трехфазную сеть переменного тока для питания электродвигателя. В нашем интернет-магазине представлены преобразователи частоты для работы как в трехфазных, так и в однофазных сетях переменного тока.

На что следует обратить внимание? 1. При использовании преобразователя частоты с однофазным питанием 220В двигатель должен быть трехфазным и иметь возможность подключения в «треугольник» 220В (т. е. иметь исполнение 220/380В). 2. Есть трехфазные сети переменного тока напряжением 660 Вольт и выше. В этих сетях должны применяться частотные преобразователи, рассчитанные на это номинальное напряжение.

Второе

Тип нагрузки

Разные серии преобразователей частоты предназначены для работы с различными типами рабочих машин. Есть универсальные серии, которые применимы практически везде, а есть узкоспециализированные серии для работы с определенным типом нагрузки. Эти серии отличаются не только ценой, но и набором прикладных функций, которые могут существенно облегчить настройку и повысить эффективность использования.

По характеристике нагрузку условно можно разделить на несколько групп:

  • насосы и вентиляторы;
  • компрессоры;
  • конвейеры;
  • обрабатывающее оборудование;
  • грузоподъемное оборудование;
  • центрифуги;
  • пилы;
  • дробилки;
  • мешалки;
  • тяжелый режим работы.

Для каждого из этих режимов характерны свои параметры допустимых перегрузок, пусковых моментов, а также зависимости момента сопротивления на валу от частоты вращения. Наиболее предпочтительным выбор будет выбор преобразователя частоты, предназначенного для работы с конкретным типом нагрузки. В этом случае соотношение цена-качество будет оптимальным и вероятность аварийного режима преобразователя частоты из-за перегрузки будет сведена к минимуму.

В нашем интернет-магазине в свойствах для преобразователей частоты указывается сфера применения, что позволяет безошибочно подобрать необходимый преобразователь.

На что следует обратить внимание? На то, что у преобразователя частоты есть допустимая перегрузка по току и моменту вращения, длительность и величина которой должна соответствовать технологическому процессу.

Третье

Номинальный ток и мощность преобразователя

Правильный выбор преобразователя частоты можно осуществить только по номинальному току двигателя, указанному на его табличке или в паспорте. Значение мощности преобразователя частоты носит ориентировочный характер. Для корректного подбора преобразователя частоты необходимо, чтобы номинальный ток преобразователя частоты был не меньше номинального тока электродвигателя, который указан на его табличке.

На что следует обратить внимание? Электродвигатель может иметь несколько вариантов подключения и для каждого варианта будет свой номинальный ток.

Четвертое

Длина моторного кабеля и электромагнитная совместимость

Установка преобразователя частоты должна соответствовать критериям электромагнитной совместимости, поскольку при работе он может генерировать в питающей сети гармоники высших порядков, способных пагубно воздействовать на электронику и элементы промышленной автоматизации. Кроме того, такие же гармоники могут присутствовать и в выходной цепи преобразователя частоты. Для снижения негативного воздействия преобразователь частоты может оснащаться как встроенным фильтром ЭМС, так и дополнительными устройствами, такими как входные и выходные дроссели.

Поскольку преобразователь частоты формирует не чистую синусоиду, а её аналог, помехи могут усиливаться в моторном кабеле, который обладает собственными характеристиками индуктивности и ёмкости. В этом случае особое внимание следует обращать на рекомендуемую производителем максимальную длину моторного кабеля. Нарушение этой рекомендации может привести к выходу электродвигателя из строя. Для защиты от внешних наводок и снижения воздействия помех на другое оборудование рекомендуется использовать экранированный моторный кабель, что, в ряде случаев может снизить допустимую длину относительно использования неэкранированного моторного кабеля. Для увеличения рекомендованной максимальной длины моторного кабеля и снижения нагрузок на подшипники и обмотки электродвигателя можно использовать дополнительное оборудование, например ферритовые кольца, синусные фильтры или фильтры du/dt. При этом нужно учитывать, что стоимость выходных фильтров может составлять 30-100% от стоимости самого преобразователя, поэтому правильный выбор преобразователя частоты может принести существенную экономию. Например, максимально допустимая длина неэкранированного моторного кабеля (без применения выходных фильтров) для преобразователя серии FC-051 – 50 м, а для серии FC-202 – 300 м.

На что следует обратить внимание? Выбор преобразователя частоты необходимо производить зная категорию размещения по степени ЭМС. Единой шкалы для всех производителей, к сожалению нет, поэтому следует использовать рекомендации производителя преобразователя частоты. Как пример — рекомендации компании Vacon.

Пятое

Режим торможения

В большинстве применений торможение двигателя осуществляется выбегом или постоянным током. При торможении постоянным током преобразователь частоты должен решать задачи по торможению вала электродвигателя и рассеиванию энергии. Те же задачи приходится решать при быстром переходе с повышенной скорости вращения на пониженную. Преобразователь частоты может отдать излишек энергии, полученной при торможении, обратно в сеть (режим рекуперации), но такой способ используется не часто из-за большой стоимости данного решения. Как правило, рассеивание излишков энергии производится непосредственно в преобразователе частоты и электродвигателе. Но, в ряде случаев торможение выбегом может быть неприменимо, торможение постоянным током не обеспечивает необходимый тормозной момент или преобразователь не может рассеять нужное количество тепла (например, в грузоподъемном оборудовании), в таком случае излишки тепла отводится на специальные тормозные резисторы, устанавливаемые вне преобразователя частоты.

На что следует обратить внимание? Некоторые серии преобразователей частоты, например Vacon 100 FLOW, не предназначены для работы с тормозными резисторами.

Шестое

Окружающая среда и степень защиты

Поскольку в силовой части преобразователя частоты используются полупроводники, необходимо учитывать температуру окружающего воздуха, поскольку номинальные параметры рассчитываются на температурный диапазон от -10 С (без образования конденсата) до +50 С и дальнейшее повышение температуры окружающего воздуха требует использования преобразователя частоты большего номинала из-за понижения мощности или установки преобразователя частоты в оболочку (электротехнический шкаф типа ШКМУ) с системой контроля микроклимата, обеспечивающей охлаждение и/или обогрев шкафа для поддержания необходимой температуры и влажности (для избежания выпадения росы, способной вывести электронные блоки управления преобразователем частоты из строя при высокой влажности воздуха и/или понижении температуры окружающего воздуха).

Для избежания выпадения росы, способной вывести электронные блоки управления преобразователем частоты из строя при высокой влажности воздуха и/или понижении температуры окружающего воздуха, установку преобразователя частоты необходимо также осуществлять в отдельный шкаф с контролем микроклимата.

Попадание пыли и посторонних предметов в преобразователь частоты может привести к выходу вентилятора охлаждения и последующему перегреву силовой части. поэтому при наличии таких факторов необходимо обеспечить установку преобразователя частоты в оболочку со достаточной степенью защиты (IP), исключающей попадание внутрь преобразователя частоты пыли и посторонних предметов или использование преобразователя частоты с высокой степенью защиты от попадания влаги и посторонних предметов.

Для избежания негативных последствий воздействия агрессивной окружающей среды (химическая и нефтегазовая промышленность, сельское хозяйство), возможна дополнительная лакировка плат управления. Преобразователи частоты с улучшенным покрытием плат (класс 3С3) производит компания Danfoss. Для быстрого выбора в конфигураторе есть пункт «Покрытие плат»

На что следует обратить внимание? Иногда использование преобразователя частоты с низкой степенью защиты, например IP21, установленного внутри электротехнического шкафа со степенью защиты IP54 дешевле, чем приобретение аналогичного преобразователя частоты со степенью защиты IP54.

Седьмое

Количество входов/выходов и протоколов

Преобразователь частоты очень частот работает в составе более глобальной системы управления и для его интеграции в эту систем необходима поддержка протоколов обмена информации. Некоторые протоколы могут поддерживаться в базовой комплектации (например, Modbus RTU) или быть доступными как опции при использовании плат расширений.

Также следует проверить, достаточно ли у преобразователя частоты дискретных и аналоговых входов и выходов для использования в данном технологическом процессе и есть ли возможность их увеличения с использованием дополнительных плат расширений.

На что следует обратить внимание? Отсутствие поддержки необходимого протокола может сделать невозможным использование преобразователя частоты в составе существующей системы управления.

ВоСЬМОЕ

Встроенные функции

При необходимости автоматизации технологического процесса следует обратить внимание на возможность автоматического регулирования с помощью преобразователем частоты контролируемого параметра. Преобразователь частоты может иметь встроенный регулятор (ПИ или ПИД), что в ряде случаев позволяет обойтись без дополнительных устройств регулирования, например контроллеров.

Преобразователь частоты может иметь специализированные функции, например управление каскадом насосов или управление грузоподъемным оборудованием, что позволяет быстро настроить преобразователь для работы в конкретном технологическом процессе.

На что следует обратить внимание? Некоторые серии преобразователей частоты имеют возможность программирования встроенного контроллера, которая позволяет писать микропрограммы непосредственно в преобразователе частоты.

ДЕВЯТОЕ

Надежность преобразователя частоты

Большинство преобразователей частоты выполнено по классической схеме — блок выпрямления, инвертор и блок управления. Но разница в цене при сопоставимых параметрах может быть многократной. Как правило, экономия в этом случае достигается за счет упрощения функционала и экономии на материалах и технологии изготовления. Возможно недорогой преобразователь и проработает гарантийный срок ни разу не сломавшись, но вероятность его выхода из строя после окончания гарантии резко возрастает. Учитывая стоимость покупки и настройки нового преобразователя, его первоначальная дешевизна может быть и не таким большим преимуществом.

В нашем интернет-магазине представлены преобразователи частоты Danfoss и Vacon, которые являются одними из лучших по показателям качества и надежности.

На что следует обратить внимание? Нестабильность параметров питающей сети (просадки, импульсы перенапряжения, перекос фаз) очень сильно сокращают срок службы преобразователей частоты, и особенно сильно это проявляется на преобразователях частоты низкобюджетных серий. Часто при этом выход из строя преобразователя частоты сопровождается выходом из строя электродвигателя.

Если у Вас остались вопросы по подбору преобразователя частоты, можете отправить нам заявку в произвольной форме или связаться с инженерами технической поддержки по телефону 8-800-5555-765 (звонок по России бесплатный).

Частотный преобразователь

Каталог по Частотным преобразователямСкачать — 7 mb

Частотный преобразователь, что это? И для чего ?

Частотный преобразователь, он же преобразователь частоты (частотник) — это высокотехнологичные устройства, которые состоят из элементов на основе полупроводников.

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. В простейших случаях регулирование частоты и напряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой V/f, в наиболее совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление.

Кроме того, имеется электронная система управления, построенная на микроконтроллере. С ее помощью производится управление всеми важнейшими параметрами электродвигателя. В частности при помощи преобразователя частоты можно изменять скорость вращения электрического двигателя, а следовательно всех узлов и механизмов которые он вращает.

Любой преобразователь частоты состоит из четырех основных модулей:

  • Блока выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный;
  • Устройства фильтрации постоянного напряжения;
  • Инверторного узла (Преобразователя);
  • Выходные транзисторы (IGBT модули) обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя;
  • Микропроцессорная системы управления. (с программируемым логическим контроллером).

Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда ставят дроссель (особенно, когда расстояние от частотного преобразователя до электродвигателя, более 25м). А для уменьшения электромагнитных помех используют EMC-фильтр.

Стоит отметить, что в состав устройства входит несколько степеней защиты, которые также управляются микроконтроллерным устройством. В частности производится контроль температуры силовых полупроводниковых элементов. Кроме того, имеется функция защиты от короткого замыкания и превышения тока. Частотный преобразователь необходимо подключать к питающей сети посредством защитных устройств. Необходимость в магнитном пускателе отпадает.

Выпрямитель преобразователя частоты

Это самый первый модуль, через который протекает ток. С его помощью производится выпрямление переменного тока – преобразование в постоянный. Происходит это благодаря использованию таких элементов, как полупроводниковые диоды.

Устройства фильтрации постоянного напряжения

На выходе выпрямителя вы имеете постоянное напряжение, но оно обладает большими пульсациями, все еще проскакивает переменная составляющая. Чтобы сгладить все эти «неровности» тока, требуется применять как минимум два элемента – катушку индуктивности и электролитический конденсатор.

Инверторный узел (преобразователь)

Инверторный узел, наиболее важный во всей конструкции. С его помощью производится изменение параметров выходного тока. В частности его частоты, напряжения и т. д. Состоит инвертор из шести управляемых транзисторов. Для каждой фазы два полупроводниковых элемента. Стоит отметить, что в инверторном каскаде используются современные сборки из IGBT-транзисторов.

IGBT транзисторы (insulated gate bipolar transistor), произносящимся на слух как «ай-джи-би-ти». Используется igbt транзистор в системах управления электрическими приводами в сетях свыше 500в, до 10 Кв, и токами до 1200 ампер.

Ведущие мировые производители IGBT модулей: Fuji electric, Hitachi, Toshiba, Mitsubishi Electric, SEMIKRON(Siemens AG), Infineon Technologies.

Из-за особенностей частотных преобразователей, их выходное напряжение и ток имеют искаженную, несинусоидальную форму с большим количеством гармоник (помех). Инвертор преобразователя частоты генерирует широкий спектр высших гармоник с частотой 150 кГц-30 МГц. Питание обмоток двигателя таким искаженным несинусоидальным током приводит к появлению таких негативных последствий как тепловой и электрический пробой изоляции обмоток двигателя, увеличение скорости старения изоляции, увеличение уровня акустических шумов работающего двигателя, эрозии подшипников. Кроме того, чатотники могут являться мощным источником помех в электрической сети питания, оказывая негативное влияние на другое электрическое оборудование, подключенное к этой сети. Для ослабления отрицательного воздействия гармонических искажений, генерируемых в частотном преобразователе в процессе работы, на электрическую сеть, электродвигатель и собственно сам преобразователь частоты применяют различные фильтры, такие как сетевой (входной) и моторный (выходной) дросселя, а так же ЭМИ-фильтры.

Сетевые (входные) дроссели

Сетевой дроссель является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты и защищает сеть от высших гармоник 5, 7, 11 порядка с частотой 250Гц, 350 Гц, 550 Гц и т.д. Кроме того, сетевые дроссели позволяют защитить преобразователь частоты от повышенного напряжения сети питания и бросков тока при переходных процессах в питающей сети и нагрузке ПЧ, особенно при резком скачке сетевого напряжения, который бывает, например, при отключении мощных асинхронных двигателей.

Сетевые (входные) дроссели рекомендуют применять:

  • при наличии в сети электропитания значительных помех от другого оборудования;
  • при асимметрии напряжения питания между фазами более 1,8 % от номинальной величины напряжения;
  • при присоединении преобразователя частоты к питающей сети с очень низким полным сопротивлением (например, при запитке ПЧ от рядом расположенного трансформатора, мощность которого более чем в 6-10 раз больше мощности ПЧ);
  • при присоединении большого количества преобразователей частоты к одной линии электропитания;
  • при питании от сети, к которой подключены другие нелинейные элементы, создающие существенные искажения;
  • при наличии в схеме электроснабжения батарей конденсаторов (компенсаторов реактивной мощности), повышающих коэффициент мощности сети.

Преимущества применения входных (сетевых) дросселей:

  • Защищают преобразователь частоты от импульсных всплесков напряжения в сети;
  • Защищают преобразователь частоты от перекосов фаз питающего напряжения;
  • Уменьшают скорость нарастания токов короткого замыкания в выходных цепях преобразователя частоты;
  • Повышают срок службы конденсатора в звене постоянного тока ПЧ.

Выходные (моторные) дроссели

Выходные дроссели должны обязательно использоваться в случаях, если длина силового кабеля, соединяющего преобразователь и двигатель, превышает 30 м.

Так же, выходные моторные дроссели снижают скорость нарастания аварийных токов короткого замыкания и задерживают момент достижения максимума тока короткого замыкания, тем самым обеспечивают необходимое время для срабатывания цепей электронной защиты ПЧ;

Моторные дроссели компенсируют емкостные токи длинных моторных кабелей, то есть не дают развиваться большим емкостным токам и соответственно препятствуют ложным срабатываниям защиты ПЧ от сверхтоков;

Снижают выбросы напряжения на обмотках двигателя. При питании асинхронного двигателя от преобразователя частоты к обмоткам двигателя прикладывается импульсное напряжение со значительными пиками перенапряжений, суммарная величина которых, превышает амплитуду номинального напряжения питания асинхронного двигателя. Это может вызвать пробой изоляции обмоток двигателя, особенно при его длительной эксплуатации, когда изоляция обмоточных проводов и обмоток теряет свои первоначальные изоляционные свойства. Ниже приведена таблица рекомендуемых моторных дросселей для различных типономиналов преобразователей.

В качестве моторных дросселей, можно использовать дроссели, применяющиеся с другими моделями ПЧ, выпускаемыми другими изготовителями, не обязательно, чтобы они совпадали с производителем частотного преобразователя.

Вообще применение частотных преобразователей в настоящее время дает, только плюсы.

Частотный преобразователь с широтно–импульсным управлением (ЧП с ШИМ) снижает пусковые токи в 4-5 раз. Он обеспечивает плавный пуск асинхронного двигателя и осуществляет управление приводом по заданной формуле соотношения напряжение / частота. Защищает двигатель от перегрузок, потери фаз, перегрева и пр.

Дает экономию по потреблению энергии до 50%. Появляется возможность включения обратных связей между смежными приводами, т.е. самонастройки оборудования под поставленную задачу и изменение условий работы всей системы.

В комплекте с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока.

На современных устройствах плавного пуска встроенный контроллер позволяет запрограммировать до 25 различных программ управления.

Различают частотные преобразователи по типу управления: скалярное или векторное управление.

Скалярный тип управления. При скалярном управлении формируются гармонические токи фаз двигателя это означает что управление чаще всего поддерживается постоянным отношение максимального момента двигателя к моменту сопротивления на валу. То есть при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность двигателя. При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и к.п.д. двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вращения практически не изменяются.

Важным достоинством скалярного метода является возможность одновременного управления группой электродвигателей.

Скалярный способ управления позволяет осуществлять легкую регулировку, даже при использовании заводских настроек.

Векторный тип управления. Векторное управление — метод управления синхронными и асинхронными двигателями, не только формирующим гармонические токи (напряжения) фаз, но и обеспечивающим управление магнитным потоком ротора (моментом на валу двигателя). Векторное управление применяется в случае, когда в процессе эксплуатации нагрузка может меняться на одной и той же частоте, т.е. нет четкой зависимости между моментом нагрузки и скоростью вращения, а также в случаях, когда необходимо получить расширенный диапазон регулирования частоты при номинальных моментах, например, 0…50 Гц для момента 100% или даже кратковременно 150-200% от Мном, это позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Этот метод обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя. Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле.

На базе частотного преобразователя могут быть реализованы системы регулирования скорости и автоматизации следующих объектов:

  1. Насосов горячей и холодной воды в системах водо- и теплоснабжения, вспомогательного оборудования котельных, ТЭС, ТЭЦ и котлоагрегатов;
  2. Песковые и пульповые насосы в технологических линиях обогатительных фабрик;
  3. Рольганги, конвейеры, транспортеры и другие транспортные средства;
  4. Дозаторы и питатели;
  5. Лифтовое оборудование;
  6. Дробилки, мельницы, мешалки, экструдеры;
  7. Центрифуги различных типов;
  8. Линии производства пленки, картона и других ленточных материалов;
  9. Оборудование прокатных станов и других металлургических агрегатов;
  10. Приводы буровых станков, электробуров, бурового оборудования;
  11. Высокооборотные механизмы (шпиндели шлифовальных станков и т.д.);
  12. Экскаваторное оборудование;
  13. Крановое оборудование;
  14. Механизмы силовых манипуляторов.

Преобразователи частоты преимущества использования

Преимущества использования частотных преобразователей

Частотные преобразователи для регулирования скорости вращения асинхронных двигателей.
Частотные преобразователи реализованы на базе современных IGBT-транзисторных инверторов напряжения с ШИМ-управлением и многофункциональных микропроцессорных контроллеров.

Частотные преобразователи сочетают в себе уникальные качества, высокий технический уровень, надежность и невысокую цену. На базе преобразователей можно создавать гибкие системы электропривода и регулирования технологических параметров. Преобразователи легко встраиваются в существующие системы практически без останова управляемого технологического процесса, легко модифицируются и адаптируются в соответствии со всеми аспектами их применения. Широкий диапазон мощностей и различные варианты систем управления позволяют подобрать решение для многих задач управления.

Преобразователи имеют стандартный интерфейс и входные и выходные унифицированные сигналы для возможности их включения внешним управляющим системам более высокого уровня и подключения устройств дистанционного управления и отображения информации Преобразователи обладают электромагнитной совместимостью с питающей сетью.

Преимущества применения частотных преобразователей
Плавное регулирование скорости вращения электродвигателя позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры, что значительно упрощает управляемую механическую (технологическую) систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные расходы
Частотный пуск управляемого двигателя обеспечивает его плавный без повышенных пусковых токов и механических ударов разгон, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, увеличивает срок их эксплуатации. При этом появляется возможность по условиям пуска снижения мощности приводных двигателей нагруженных механизмов.
Встроенный микропроцессорный ПИД-регулятор позволяет реализовать системы регулирования скорости управляемых двигателей и связанных с ним технологических процессов.
Применение обратной связи системы с частотным преобразователем обеспечивает качественное поддержание скорости двигателя или регулируемого технологического параметра при переменных нагрузках и других возмущающих воздействиях.
Частотный преобразователь в комплекте с асинхронным электродвигателем может применяться для замены приводов постоянного тока.
Частотный преобразователь в комплекте с программируемым микропроцессорным контроллером может применяться для создания многофункциональных систем управления электроприводами, в том числе с резервированием механических агрегатов.
Применение регулируемого частотного электропривода позволяет сберегать электроэнергию устранением неоправданных ее затрат, которые имеют место при альтернативных методах регулирования с технологических потоков дросселированием, с помощью гидромуфт и других механических регулирующих устройств.
Экономия электроэнергии при использовании регулируемого электропривода для насосов в среднем составляет 50-75 % от мощности, потребляемой насосами при дроссельном регулировании. Это определило повсеместное внедрение в промышленно развитых странах регулируемого привода насосных агрегатов. При этом фирмы предлагают различные типы преобразователей частоты для асинхронных двигателей насосов.

Применение устройств плавного регулирования частоты вращения двигателей в насосных агрегатах, помимо экономии электроэнергии, дает ряд дополнительных преимуществ, а именно:
• плавный пуск и останов двигателя исключает вредное воздействие переходных процессов (типа гидравлический удар) в напорных трубопроводах и технологическом оборудовании;
• пуск двигателя осуществляется при токах, ограниченных на уровне номинального значения, что повышает долговечность двигателя, снижает требования к мощности питающей сети и мощности коммутирующей аппаратуры;
• возможна модернизация действующих технологических агрегатов без замены насосного оборудования и практически без перерывов в его работе.

Основные возможности
• Частотные преобразователи позволяют регулировать частоту трехфазного напряжения питания управляемого двигателя в пределах от нуля до 400 Гц.
• Разгон и торможение двигателя осуществляется плавно, при необходимости по линейному закону от времени. Время разгона и (или) время торможения от 0,01 с до 50 мин.
• Реверс двигателя, при необходимости с плавным торможением и плавным разгоном до заданной скорости противоположного направления.
• При разгоне преобразователи могут обеспечивать до 150 % увеличение пусковых и динамических моментов.
• В преобразователях предусмотрены настраиваемые электронные самозащиты и защиты двигателей от перегрузки по току, перегревах, утечках на землю и обрывах линий питания двигателей.
• Преобразователи позволяют отслеживать с отображением на цифровом индикаторе и формированием соответствующего выходного сигнала о заданном основном параметре системы — частоте питающего двигатель напряжения, скорости двигателя, ток или напряжение двигателя, состояние преобразователя и т.п.
• В зависимости от вида нагрузки двигателей в преобразователях можно формировать требуемые вольт-частотные выходные характеристики.
• В наиболее совершенных преобразователях реализовано векторное управление, позволяющее работать с полным моментом двигателя в области нулевых частот, поддерживать скорость при переменной нагрузке без датчиков обратной связи, точно контролировать момент на валу двигателя.

Области применения частотных преобразователей
На базе частотных преобразователей могут быть реализованы системы регулирования скорости следующих объектов:
• насосов горячей и холодной воды в системах водо- и теплоснабжения, вспомогательного оборудования котелен, ТЭС, ТЭЦ и котлоагрегатов;
• песковые и пульповые насосы в технологических линиях обогатительных фабрик;
• рольганги, конвейеры, транспортеры и другие транспортные средства;
• дозаторы и питатели;
• лифтовое оборудование;
• дробилки, мельницы, мешалки, экструдеры;
• центрифуги различных типов;
• линии производства пленки, картона и других ленточных материалов;
• оборудование прокатных станов и других металлургических агрегатов;
• приводы буровых станков, электробуров, бурового оборудования;
• электроприводы станочного оборудования;
• высокооборотные механизмы (шпиндели шлифовальных станков и т.п.);
• экскаваторное оборудование;
• крановое оборудование;
• механизмы силовых манипуляторов и т.п.

Существенный эффект дает применение частотных преобразователей для регулирования производительности насосных агрегатов, которое традиционно выполнялось с помощью дросселирующих устройств на нагнетающих трубопроводах насосов. Регулирование дросселированием связано с энергопотерями на местных сопротивлениях, создаваемых регулирующими устройствами. Эти потери отсутствуют при управлении производительностью насосного агрегата путем регулирования скорости его приводного двигателя.

Системы управления на базе частотных преобразователей могут иметь любые технологически требуемые функции, реализация которых возможна как за счет встроенных в преобразователи программируемых контроллеров, так и дополнительных контроллеров, функционирующих совместно с преобразователями.

Читать еще:  Характеристика двигателя от мерседеса w124
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector