Частотные преобразователи
Прайс-лист 2024
Прайс-лист
Частотный преобразователь выполняет важные функции в работе двигателя и позволяет управлять оборотами двигателя синхронного или асинхронного типа, классический насос делает более экономичным. Он увеличивает экономию электроэнергии, увеличивает эффективность оборудования, способствует плавному регулированию скорости также используют для резервного и аварийного электропитания.
Частотный преобразователь (преобразователь частоты, ЧП, ПЧ) — это устройство состоящее из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный и инвертора (преобразователя), преобразующего постоянный ток в переменный.
Современный преобразователь частоты имеет компактное исполнение, пыле и влагозащищённый корпус, удобный интерфейс, что позволяет применять его в самых сложных условиях и проблемных средах.
Выбор частотного преобразователя (Как правильно выбрать преобразователь частоты)
От правильного выбора преобразователя частоты (инвертора) будет зависеть эффективность и ресурс работы преобразователя частоты и всего электропривода в целом.
В первую очередь при выборе модели частотного преобразователя следует исходить из конкретной задачи, которую должен решать электропривод, типа и мощности подключаемого электродвигателя, точности и диапазона регулирования скорости, точности поддержания момента вращения на валу двигателя, времени, отведенного для разгона и торможения, продолжительности включения и количества включений в час.
При подборе учитывать:
- Выбор ЧП по энергетике (по электрической совместимости с двигателем, как электрической нагрузкой) : работа одного ЧП с одним двигателем или работа одного ЧП с несколькими двигателями.
- Область применения ЧП (двигатель, насос, вентилятор и т.д.)
- Какое будет подключение: 1*220В или 3*380В
- мощность оборудования
- сила тока
Типы управления двигателями (Скалярное / Векторное)
Скалярный тип управления.
При скалярном (частотном) 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. При непосредственном управлении моментом необходимо изменять кроме амплитуды и фазу статорного тока, то есть вектор тока. Этим и обусловлен термин «векторное управление». Векторный способ управления преобразователем частоты позволяет осуществлять гораздо более качественное управление электродвигателем, нежели скалярный. Зато настройка такого преобразователя требует глубоких познаний в области устройства электропривода и электрических машин.
Метод векторного управления с обратной связью по скорости – используется для прецизионного регулирования (необходимо использовать инкрементальный энкодер) скорости, 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 необходим максимальный диапазон регулирования частоты при моментах близких к номинальному.
Векторный метод работает нормально, если введены правильно паспортные величины двигателя и успешно прошло его автотестирование. Векторный метод реализуется путем сложных расчетов в реальном времени, производимых процессором преобразователя на основе информации о выходном токе, частоте и напряжении. Процессором используется так же информация о паспортных характеристиках двигателя, которые вводит пользователь. Время реакции преобразователя на изменение выходного тока (момента нагрузки) составляет 50…200 мсек. Векторный метод позволяет минимизировать реактивный ток двигателя при уменьшении нагрузки путем адекватного снижения напряжения на двигателе. Если нагрузка на валу двигателя увеличивается, то преобразователь адекватно увеличивает напряжение на двигателе. Кроме того, для непосредственного управления моментом при малых, близких к нулевым скоростям вращения работа частотно регулируемого электропривода без обратной связи по скорости невозможна. Векторное управление с датчиком обратной связи скорости обеспечивает диапазон регулирования до 1:1000 и выше, точность регулирования по скорости – сотые доли процента, точность по моменту – единицы процентов.
Работа ЧП с насосом / с двигателем
Частотный преобразователь может оптимизировать работу двигателя асинхронного типа, отрегулировать частоту оборотов двигателя, а классический насос сделает более экономичным.
Если установить ЧП на насосе:
Метод преобразования частоты основывается на следующем принципе. Как правило, частота промышленной сети составляет 50 Гц. Для примера возьмём насос с двухполюсным электродвигателем. С учетом скольжения скорость вращения двигателя составляет около 3000 (зависит от мощности) оборотов в минуту и даёт на выходе насосного агрегата номинальный напор и производительность (так как это его номинальные параметры, согласно паспорту). Если с помощью частотного преобразователя понизить частоту и амплитуду подаваемого на него переменного напряжения, то соответственно понизятся скорость вращения двигателя, и, следовательно, изменится производительность насоса. Информация о давлении в сети поступает в блок частотного преобразователя от специального датчика давления, установленного у потребителя, на основании этих данных преобразователь соответствующим образом меняет частоту, подаваемую на двигатель.
Практика показывает, что применение частотных преобразователей на насосных станциях позволяет:
- увеличить напор выше обычного в случае необходимости;
- снизить расход воды, за счёт сокращения утечек при превышении давления в магистрали, когда расход водопотребления в действительности мал (в среднем на 5 %);
- экономить электроэнергию (при существенных изменениях расхода), регулируя мощность двигателя в зависимости от реального водопотребления (экономия составит 20-50 %);
- достичь определённой экономии тепла в системах горячего водоснабжения за счёт снижения потерь воды, несущей тепло;
- уменьшить расходы (основной экономический эффект) на аварийные ремонты оборудования всей инфраструктуры подачи воды за счет резкого уменьшения числа аварийных ситуаций, вызванных в частности гидравлическим ударом, который нередко случается в случае использования нерегулируемого электропривода (ресурс службы оборудования повышается минимум в 1,5 раза);
- комплексно автоматизировать систему водоснабжения, тем самым исключить влияние «человеческого фактора» на работу системы, что тоже немаловажно.
Если установить ЧП на двигателе:
Частотное регулирование скорости вращения вала двигателя осуществляется с помощью электронного устройства, которое принято называть преобразователем частоты. Вышеуказанный эффект достигается путём изменения частоты и амплитуды трёхфазного напряжения, поступающего на электродвигатель. Таким образом, меняя параметры питающего напряжения, можно делать скорость вращения двигателя как ниже, так и выше номинальной. Во второй зоне (частота выше номинальной) максимальный момент на валу обратно пропорционален скорости вращения.
В данном случае регулирование скорости вращения электродвигателя производится путем изменения величины напряжения питания и частоты двигателя. Коэффициент полезного действия (КПД) такого преобразователя составляет не менее 98 %, система управления обеспечивает высокое качество управления электродвигателем, контролирует множество его параметров, резко сокращая возможность возникновения и развития аварийных ситуаций.
Экономия при использовании ЧП
Экономический эффект от использования в производственном процессе частотных преобразователей электродвигателей достигается благодаря экономии электроэнергии в насосных, компрессорных и вентиляторных агрегатах до 50% — 60% за счет регулирования производительности путем перемены частоты вращения электродвигателя в отличие от регулирования методом включения/отключения. По имеющимся данным срок окупаемости проекта по внедрению преобразователей частоты составляет от 3 месяцев до 2 лет.
Дополнительно с ЧП можно установить (Энкодер / Дроссель)
Энкодером является датчик угла или преобразователь угол-код - устройство, предназначенное для преобразования угла поворота вращающегося объекта (вала) в электрические сигналы, позволяющие определить угол его поворота. Широко применяются в промышленности. Энкодеры подразделяются на инкрементальные и абсолютные, которые могут достигать очень высокого разрешения. Энкодеры могут быть как оптические, резисторные, так и магнитные и могут работать через шинные интерфейсы или промышленную сеть. Преобразователи угол-код практически полностью вытеснили применение сельсинов.
Сетевой дроссель
Сетевой дроссель выполняет защитные функции, являясь своего рода двусторонним буфером между преобразователем и нестабильной сетью, также ограничивает скорость нарастания напряжения и снижает уровень токов короткого замыкания. Подключается непосредственно в сеть питания частотного преобразователя.
Полезная информация
Режим торможения.
Во многих установках на регулируемый электропривод возлагаются задачи не только плавного регулирования момента и скорости вращения электродвигателя, но и задачи замедления и торможения элементов установки. Классическим решением такой задачи является система привода с асинхронным двигателем с преобразователем частоты, оснащённым тормозным переключателем с тормозным резистором. Торможение выбегом, аналогично отключению двигателя от питающей сети, при этом процесс может занять продолжительное время. Особенно если это высокоинерционные механизмы. С помощью частотного преобразователя можно осуществить останов или торможение двигателя с переходом на более низкую скорость работы за более короткий промежуток времени. Возможно несколько вариантов:
- отдать в сеть(рекуперировать), но такие преобразователи стоят несколько дороже;
- выполнить остановку подачей на обмотки статора напряжения более низкой частоты или постоянного напряжения, тогда избыток запасенной кинетической энергии выделится в виде тепла через радиаторы преобразователя и сам двигатель;
- выполнить остановку или торможение замыканием обмоток статора на сопротивление. Опять же, если речь идет о небольших мощностях (до 10кВт), то тормозное сопротивление может быть встроенным. В противном случае применяется узел торможения, состоящий из тормозного прерывателя, выполняющего функцию ключа и самого тормозного сопротивления, либо тормозное сопротивление подключается напрямую к частотному преобразователю и так называемый тормозной модуль является уже встроенным.
Целесообразность применения того или иного метода рассматривается в основном с точки зрения экономической выгоды. Так рекуперация в сеть более выгодна в плане экономии электроэнергии, привод с использованием тормозного сопротивления – более дешевое техническое решение, торможением двигателем вообще не требует дополнительных затрат, но в свою очередь возможно только при малых мощностях. При этом в режиме замедления/торможения электродвигатель работает как генератор, преобразуя механическую энергию в электрическую, которая в итоге рассеивается на тормозном резисторе. Типичными установками, в которых циклы разгона чередуются с циклами замедления являются тяговый привод электротранспорта, подъёмники, лифты, центрифуги, намоточные машины и т. п. Функция электрического торможения вначале появилась на приводе постоянного тока (например, троллейбус) позже появились преобразователи частоты со встроенным рекуператором, которые позволяют возвращать энергию, полученную от двигателя, работающего в режиме торможения, обратно в сеть. В этом случае, установка начинает «приносить деньги» фактически сразу после ввода в эксплуатацию.
Диапазон регулирования.
Если скорость не будет падать ниже 10% от номинальной, то подойдет практически любой преобразователь, но если нужно снижать скорость и далее, обеспечивая при этом номинальный момент на валу, нужно убедиться в способности преобразователя обеспечить работу двигателя на частотах, близких к нулю. Кроме того, с диапазоном регулирования скорости связан еще один вопрос, который требует решения, – охлаждение двигателя. Обычно двигатель (с самовентиляцией) охлаждается вентилятором, закрепленным на его валу, поэтому при снижении скорости эффективность охлаждения резко падает. Некоторые преобразователи снабжены функцией контроля теплового режима с помощью обратной связи через датчик температуры установленного на самом двигателе, либо дополнительно нужно установить вентилятор.
Индикация параметров.
Как правило, любой преобразователь имеет панель с дисплеем и необходимыми органами управления для проведения пуско-наладки и управления преобразователем. Как правило, этот же дисплей в процессе работы возможно использовать для отображения каких либо параметров. Могут отличаться количеством строчек, а значит информативностью, типом самого дисплея(семи сегментный индикатор либо жидкокристаллический). В случае невозможности во время работы наблюдать параметры на дисплее самого преобразователя используя аналоговые и дискретные(релейные, транзисторные) выходы можно вывести необходимую информацию на пульт. Помимо индикации параметров (состояния «работа», «авария», «режим торможения», значение тока нагрузки, обороты двигателя, частота и напряжение питающей сети и др.) некоторые преобразователи имеют возможность формировать сигналы управления посредством тех же аналоговых и дискретных выходов, тем самым реализовывать более сложные системы управления.
Защитные функции.
Кроме функций управления на частотный преобразователь обычно возлагаются функции защиты. Как правило, основными являются:
- ограничение тока при пуске, при продолжительной работе, при остановке и коротком замыкании;
- защита от перенапряжения и пониженного напряжения;
- контроль температуры двигателя;
- защита от перегрева радиатора;