Частотные преобразователи

Что такое частотный преобразователь? Для чего он нужен? Как выбрать?

В современной промышленности практически все электроприводы решены с использованием асинхронного двигателя. Для обеспечения его оптимальных характеристик во время старта (плавного запуска, регулирования пусковых токов, изменения скорости вращения ротора) необходимо специальное устройство – частотный преобразователь.

Функционирование электродвигателя обусловлено создаваемым внутри обмотки статора вращающимся электромагнитным полем. Скорость его вращения определяется частотой питающей его электросети, которая составляет 50 Гц. Под его воздействием начинает двигаться ротор, также совершая 3000 оборотов в минуту. Чтобы управлять работой электромотора, достаточно изменять параметры электрической сети. Для решения этой задачи и был изобретен частотный преобразователь для электродвигателя.

Необходимость и область использования

Производительность, мощность, надежность асинхронного электродвигателя существенно превышает аналогичные показатели других электроприводов. Но в тоже время он обладает и несколькими, довольно существенными недостатками. Один из них, высокое значение пускового тока, оно в 5-7 раз превышает величину номинального. Возникающие при этом ударные нагрузки приводят к сокращению эксплуатационного периода, потери электроэнергии снижают эффективность агрегата, требуют дополнительных затрат.

Над решением этой задачи ученые, инженеры, механики всего мира трудились много лет. Основы частотного регулирования были разработаны в 30-е годы 20 века. Но получить прибор с оптимальными характеристиками позволило создание новой элементной базы. Начиная с конца прошлого века, преобразователи частоты стали активно использоваться во всех странах, в том числе в России.

Частотные преобразователи, подключенные к электродвигателю, позволяют:

  • в 4-5 раз снизить уровень пусковых токов, обеспечивая момент максимальной мощности;
  • регулируя напряжение и частоту, осуществлять плавный запуск;
  • управляя технологическими процессами (скоростью конвейера, транспортера, станка, давлением насоса), экономить электроэнергию;
  • предотвратить перегревание электродвигателя, защитить его от возникновения перегрузок, проблем с фазами;
  • повысить эффективность карбюраторного двигателя, обеспечивая не только плавный запуск, но и оптимальный режим торможения;
  • стабилизировать скорость вращения.

По сути, преобразователи частоты – это генераторы трехфазного напряжения, обеспечивающие возможность получения параметров заданной величины.

Виды ЧП

Современная промышленность предлагает потребителям широкий выбор устройств. Их можно классифицировать, основываясь на особенности конструкции. В этом случае, выделяют преобразователи частоты следующих категорий.

  • Индукционные – это асинхронные двигатели с фазным ротором, функционирующие в режиме генератора. Для них характерно довольно низкое значение КПД, невысокая эффективность, чем объясняется их крайне редкое использование.
  • Электронные – использование тиристоров, транзисторов, других электронных компонентов позволило не только повысить эксплуатационные характеристики устройства, но и уменьшить их габариты. Используются для плавной регулировки оборотов электродвигателей синхронного и асинхронного типа.

Наибольшее распространение получили электронные преобразователи частоты, которые в свою очередь также подразделяются на два вида:

  • Непосредственные

Их основное преимущество в том, что для подключения не требуются дополнительные устройства, приспособления. По своей конструкции они представляют собой управляемый выпрямитель. Специальным образом настроенная система управления отпирает тиристорные группы, которые в определенном порядке подключают к электропитанию обмотки электромотора.

Такие частотные инверторы имеют ограниченный диапазон управления (в пределах 1:10), их использование ведет к возникновению энергопотерь и перегреву двигателя, снижению момента, появлению помехов в питающей сети. Для их компенсации, управления незапираемыми тиристорами необходимо создание сложной системы, требующей использования дополнительных элементов, что приводит к снижению КПД, удорожанию прибора, увеличению массы, размеров.

  • Двухзвенные

Наибольшее распространение в современных системах с электроприводом получили устройства с промежуточным звеном постоянного тока. То есть эти частотные преобразователи сначала входное переменное напряжение постоянной частоты и амплитуды выпрямляют при помощи диодного выпрямителя, сглаживают и фильтруют индуктивно-емкостным фильтром, а затем вновь, посредством запираемых тиристоров GTO, IGBT-модулей, преобразуют получившийся постоянный ток в переменный с необходимой для данного случая амплитудой, частотой.

Среди преимуществ преобразователей данного вида возможность работать с токами большой силы, напряжения при высоком импульсном воздействии, с продолжительной нагрузкой. Их КПД может достигать 98%.

Факторы выбора

Преобразователи частоты, предлагаемые отечественными и зарубежными производителями, имеют широкий разброс цен. В первую очередь это связано с их функциональным наполнением. Именно наличие и широта диапазона функций, необходимых для решения задач пользователя и является определяющим моментом выбора.

  • Способ управления

По этому параметру ПЧ можно разделить на два вида: векторные и скалярные. Приборы первой категории отличаются высокой точностью, используются преимущественно для асинхронных двигателей. Устройства со скалярным способом управления относятся к более доступной ценовой категории за счет простоты конструкции, но имеют более ограниченные характеристики, предназначены для моторов, работающих с невысокими нагрузками.

  • Напряжение сети

Скачки и перепады напряжения в электросети очень распространенное явление, с учетом этого при выборе нужно отдавать предпочтение тем устройствам, которые имеют более обширный диапазон. Учитывайте, что даже значительный спад напряжения не вызовет больших проблем, ЧП просто отключится. В тоже время, существенное превышение показателя может стать причиной довольно серьезной поломки.

  • Мощность

Лучше всего, чтобы и частотный преобразователь для электродвигателя и сам мотор были произведены одной компанией. Это обеспечит их лучшую совместимость, они дольше прослужат, а выполнение профилактических, обслуживающих, ремонтных работ будет проще. При этом выбирайте ЧП с запасом мощности, на 10-15% выше, чем у двигателя.

  • Регулировка частоты

Только преобразователи частоты с векторным управлением обладают достаточно обширным диапазоном. Поэтому данная характеристика также должна подбираться в соответствии с параметрами оборудования. Чаще всего пользователи отдают предпочтение ЧП, имеющим предел 10-100 Гц.

  • Входы

Устройство может иметь входы различных типов: дискретные, аналоговые, цифровые. От типа входа зависят и выполняемые им функции. Дискретные предназначены для остановки, запуска, торможения электродвигателей. Аналоговые используются для настройки, контроля агрегата в процессе работы. Цифровые передают генерируемые датчиками угла поворота высокочастотные импульсы. Чем больше различных выходов будет иметь ЧП, тем более универсальным он будет, тем легче будет им управлять.

  • Выходы

Они предназначены для осуществления обратной связи с устройством и по количеству должны соответствовать числу входов.

Предложения нашего интернет-магазина

Понятно, что правильно выбрать такое сложное устройство может только профессионал. Если вы не можете самостоятельно справиться с задачей, то менеджеры Центра электроники Entrance всегда рады помочь своим клиентам. С нами можно связаться непосредственно на сайте, позвонить по телефону, написать на электронную почту или посетить офис. Радушные, внимательные, знающие специалисты всегда помогут, подскажут, порекомендуют.

В нашем каталоге представлены преобразователи частоты от ведущих мировых производителей.

  • Siemens

Нет ни одной области деятельности, где не использовались бы преобразователи частоты от компании Siemens. Инновационные разработки инженеров концерна позволяют изготавливать надежные, удобные в применении модели, гарантирующие мягкий разгон, экономию электроэнергии, сокращение затрат на техобслуживание, эксплуатацию, быструю окупаемость оборудования. Они отличаются универсальностью и могут быть использованы в системах тепло/водоснабжения, для регулировки электроприводов промышленных металлообрабатывающих станков, для функционирования конвейерного, лифтового оборудования.

  • EasyDrive

Продукция китайского производителя Easydrive Electric Co находит широкое применение в промышленности (нефтяной, химической), при производстве бумаги, пластмассы, в сфере ЖКХ и так далее. Векторные преобразователи данной торговой марки являются действительно универсальными и позволяют решать широкий спектр задач. При этом они отличаются высокими эксплуатационными характеристиками, низкой ценой, повышенной стабильностью.

  • IDS Drive

Недорогие, но качественные преобразователи IDS Drive, обладают небольшими габаритами и обширным функционалом. Их можно использовать вместе с оборудованием различного назначения: насосами, вентиляторами, экструдерами, системами вентиляции и кондиционирования.

  • Prostar

Продукция тайваньской компания Prostar не зря получила сертификат CE. Ее частотные преобразователи – это высокое качество, многофункциональность и низкая стоимость. PR6100 – одна из лучших моделей производителя. Это безотказное устройство, имеющее: векторный тип управления; высокий крутящий момент; точность; широкий регулируемый диапазон частот; стабильность работы.

  • Веспер

Это российский производитель, продукция которого составляет достойную конкуренцию импортным аналогам. Преобразователи частоты, выходящие из заводских цехов компании, обладают всеми необходимыми сертификатами, прошли аттестацию Госстандарта, Гостехнадзора, РАО ЕЭС России. Они допущены к установке в лифтовые станции, кроме того их можно встретить в любых отраслях промышленности, сельского и коммунального хозяйства, для регулирования точности и скорости: механизмов непрерывного действия; агрегатов, обладающих значительной инерционной массой; машин, для которых характерна цикличность режимов работы.

В нашем каталоге вы найдете продукцию и других компаний, частотные преобразователи которых отличаются мощностью, напряжением, уровнем защиты, типом нагрузки.