Ротор будь-якого електродвигуна наводиться в рух під дією сил, викликаних електромагнітним полем, що обертається всередині обмотки статора. Швидкість його оборотів зазвичай визначається промисловою частотою електричної мережі.
Її стандартна величина 50 герц передбачає вчинення п'ятдесяти періодів коливань протягом однієї секунди. За хвилину їх кількість зростає у 60 разів і становить 50х60=3000 оборотів. Така сама кількість разів провертається ротор під впливом прикладеного електромагнітного поля.
Якщо змінювати величину частоти мережі, прикладеної до статора, можна регулювати швидкість обертання ротора і підключеного до нього приводу. Цей принцип закладено основою управління електродвигунами.
Види частотних перетворювачів
За конструкцією частотні перетворювачі бувають:
1. індукційного типу;
2. електронні.
Асинхронні електродвигуни, виконані та запущені в режим генератора, є представниками першого виду. Вони при роботі мають низький ККД і відзначаються невеликою ефективністю. Тому вони не знайшли широкого застосування у виробництві та використовуються вкрай рідко.
Спосіб електронного перетворення частоти дозволяє плавно регулювати обороти як асинхронних, і синхронних машин. При цьому може бути реалізований один із двох принципів управління:
1. за заздалегідь заданою характеристикою залежності швидкості обертання від частоти (V/f);
2. Метод векторного управління.
Перший спосіб є найпростішим і менш досконалим, а другий використовується для точного регулювання швидкостей відповідального промислового обладнання.
Особливості векторного керування частотним перетворенням
Відмінністю цього способу є взаємодія, вплив пристрою управління перетворювача на просторовий вектор магнітного потоку, що обертається з частотою поля ротора.
Алгоритми для роботи перетворювачів за цим принципом створюються двома способами:
1. безсенсорного управління;
2. потокорегулювання.
Перший метод ґрунтується на призначенні певної залежності чергування послідовностей інвертора для заздалегідь підготовлених алгоритмів. При цьому амплітуда та частота напруги на виході перетворювача регулюються по ковзанню та навантажувальному струму, але без використання зворотних зв'язків за швидкістю обертання ротора.
Цим способом користуються при керуванні кількома електродвигунами, підключеними паралельно до перетворювача частоти. Потокорегулювання передбачає контроль робочих струмів усередині двигуна з розкладанням їх на активну та реактивну складові та внесення коректив у роботу перетворювача для виставлення амплітуди, частоти та кута для векторів вихідної напруги.
Це дозволяє підвищити точність роботи двигуна та збільшити межі його регулювання. Застосування потокорегулювання розширює можливості приводів, що працюють на малих обертах з великими динамічними навантаженнями, такими як кранові підйомні пристрої або намотувальні промислові верстати.
Використання векторної технології дозволяє застосовувати динамічне регулювання моментів, що обертаються до .
Схема заміщення
Принципову спрощену електричну схему асинхронного двигуна можна уявити наступним видом.
На обмотки статора, що мають активний R1 і індуктивний X1 опори, прикладена напруга u1. Воно, долаючи опір повітряного проміжку Хв, трансформується в обмотку ротора, викликаючи в ній струм, який долає її опір.
Векторна схема схеми заміщення
Її побудова допомагає зрозуміти процеси, що відбуваються всередині асинхронного двигуна.
Енергія струму статора поділяється на дві частини:
iµ - потокоутворюючу частку;
iw - моментоутворюючу складову.
При цьому ротор має активний опір R2/s, що залежить від ковзання.
Для безсенсорного керування вимірюються:
напруга u1;
Струм i1.
За їх значенням розраховують:
iµ - потокоутворюючу складову струму;
iw - моментоутворюючу величину.
В алгоритм розрахунку вже заклали електронну еквівалентну схему асинхронного двигуна з регуляторами струму, в якій враховано умови насичення електромагнітного поля та втрат магнітної енергії у сталі.
Обидві цих складових векторів струму, що відрізняються по куту та амплітуді, обертаються разом із системою координат ротора і перераховуються в стаціонарну систему орієнтації по статору.
За цим принципом підлаштовуються параметри частотного перетворювача під навантаження асинхронного двигуна.
Принцип роботи частотного перетворювача
В основу цього пристрою, яке ще називають інвертором, закладено подвійну зміну форми сигналу мережі живлення.
Спочатку промислова напруга подається на силовий випрямний блок з потужними діодами, які забирають синусоїдальні гармоніки, але залишають пульсації сигналу. Для їх ліквідації передбачена батарея конденсаторів з індуктивністю (LC-фільтр), що забезпечує стабільну згладжену форму випрямленої напруги.
Потім сигнал надходить на вхід перетворювача частоти, який є бруківкою трифазну схему з шести серії IGBT або MOSFET з діодами захисту від пробою напруг зворотної полярності. Використовувані раніше для цих цілей тиристори не мають достатньої швидкодії та працюють з великими перешкодами.
Для включення режиму гальмування двигуна в схему може бути встановлений керований транзистор з потужним резистором, що розсіює енергію. Такий прийом дозволяє прибирати генерується двигуном напруга для захисту конденсаторів фільтра від перезарядки та виходу з ладу.
Спосіб векторного управління частотою перетворювача дозволяє створювати схеми, що здійснюють автоматичне регулювання сигналу САР. Для цього використовується система керування:
1. амплітудна;
2. ШІМ (широтного імпульсного моделювання).
Метод амплітудного регулювання заснований на зміні вхідної напруги, а ШІМ - алгоритм перемикання силових транзисторів при незмінному напрузі входу.
При ШИМ регулюванні створюється період модуляції сигналу, коли обмотка статора підключається по строгій черговості до позитивних та негативних висновків випрямляча.
Оскільки частота такту генератора досить висока, то в обмотці електродвигуна, що має індуктивний опір, відбувається їх згладжування до синусоїди нормального вигляду.
Способи ШІМ управління дозволяють максимально виключити втрати енергії та забезпечують високий ККД перетворення за рахунок одночасного управління частотою та амплітудою. Вони стали доступні завдяки розвитку технологій управління силовими тиристорами серії GTO, що замикаються, або біполярних марок транзисторів IGBT, що володіють ізольованим затвором.
Принципи їх включення для керування трифазним двигуном показані на зображенні.
Кожен із шести IGBT-транзисторів підключається за зустрічно-паралельною схемою до свого діода зворотного струму. При цьому через силовий ланцюг кожного транзистора проходить активний струм асинхронного двигуна, яке реактивна складова направляється через діоди.
Для ліквідації впливу зовнішніх електричних перешкод на роботу інвертора і двигуна в конструкцію схеми перетворювача частоти може включатися, що ліквідує:
радіоперешкоди;
електричні розряди, що наводяться працюючим обладнанням.
Їх виникнення сигналізує контролер, а зменшення впливу використовується екранована проводка між двигуном і вихідними клемами інвертора.
З метою покращення точності роботи асинхронних двигунів у схему управління частотних перетворювачів включають:
введення зв'язку з розширеними можливостями інтерфейсу;
вбудований контролер;
картку пам'яті;
програмне забезпечення;
інформаційний Led-дисплей, що відображає основні вихідні параметри;
гальмівний переривник та вбудований ЕМС фільтр;
систему охолодження схеми, що базується на обдуві вентиляторами підвищеного ресурсу;
функцію прогріву двигуна за допомогою постійного струму та деякі інші можливості.
Експлуатаційні схеми підключення
Частотні перетворювачі створюються для роботи з однофазними або трифазними мережами. Однак, якщо є промислові джерела постійного струму з напругою 220 вольт, то від них можна запитувати інвертори.
Трифазні моделі розраховуються на напругу мережі 380 вольт і видають його електродвигун. Однофазні інвертори живляться від 220 вольт і на виході видають три рознесених за часом фази.
Схема підключення частотного перетворювача до двигуна може бути виконана за схемами:
зірки;
трикутник.
Обмотки двигуна збираються у «зірку» для перетворювача, запитаного від трифазної мережі 380 вольт.
За схемою «трикутник» збирають обмотки двигуна, коли живильний його перетворювач підключений до однофазної мережі 220 вольт.
Вибираючи спосіб підключення електричного двигуна до перетворювача частоти треба звертати увагу на співвідношення потужностей, які може створити двигун на всіх режимах, включаючи повільний, навантажений запуск, з можливостями інвертора.
Не можна постійно перевантажувати частотний перетворювач, а невеликий запас його вихідної потужності забезпечить тривалу і безаварійну роботу.
Для захисту навколишнього середовища повсюдно започатковуються правила, згідно з якими використання найбільш економічної апаратури є обов'язковим. Частотний перетворювач на 3 фази та інші подібні пристрої чудово справляються із цим завданням. Це сучасне обладнання дозволяє досягти кращих результатів за невеликих вкладень.
Сучасний 3-фазний частотний перетворювач дозволяє запустити трифазний асинхронний двигун, використовуючи для цього стандартну енергомережу з однією фазою та напругою 220 вольт. Це ж пристрій відомий як інвертор, перетворювач частоти або ЧП. Сьогодні багато компаній займаються їх створенням, досвідчені майстри навіть можуть створити за схемою аналогічний девайс у домашніх умовах.
Однак ми пропонуємо найбільш оптимальний варіант - закупити якісну техніку від корейських та японських виробників, які пропонують вам такі переваги:
Ефективно регулюючи швидкість електродвигуна пристрій оптимізує витрати енергії, підвищуючи ефективність без шкоди для обладнання.
На нашому сайті ви можете купити 3-х частотний перетворювач, який можна успішно застосувати як на виробничому майданчику, так і в домашніх умовах. Насамперед для забезпечення роботи складних рухових систем за відсутності енергомережі необхідної конфігурації використовувалися фазозсувні конденсатори, але ця технологія продемонструвала свою неефективність. Як тільки з'явилися нові НП, вони швидко набули високої популярності. Їх можна використовувати для насосних станцій, обробних верстатів, бетономішалок та іншої подібної апаратури.
Перш ніж зробити вибір на користь одного з агрегатів, представлених у нашому асортименті, проведіть ретельний аналіз вимог електродвигуна, з яким він використовуватиметься. Напруга на виході інвертора за всіма параметрами повинна відповідати потребам двигуна, струм з енергомережі також повинен відповідати вашому ЧПу.
Ціна на частотний перетворювач у 3 фази, виставлена нашою компанією, цілком відповідає якості продукції, що купується - ми поставляємо тільки найкращу апаратуру, вироблену компаніями зі світовим ім'ям.
ISD401M43B, підходить для більшості застосувань, де необхідні плавний пуск, зупинка та/або регулювання обертів електродвигуна. Діапазон потужності 0.4 кВтз повним вектором управління. Працюють з приводами конвеєрів і транспортерів, дозаторів та живильників, кранів і тельферів, інших підйомних механізмів, мішалок та міксерів, насосного та вентиляторного обладнання, а також іншої промислової техніки.
ISD 40 1 M 4 3 B
ISD- Тип перетворювача (серія);
40
- Позначення потужності (множник), що обчислюється в Вт;
1
- кількість нулів для обчислення потужності;
M- Апаратні засоби перетворювача: mini;
4
- Вхідна напруга 380;
3
- кількість фаз напруги живлення;
B- Варіант програмного забезпечення: Basic;
Вхідні параметри | |
---|---|
Тип мережі | трифазна |
Вхідна напруга | 3-фази 380В |
Частота | 50/60 Гц ±5% |
Номінальний вхідний струм | 3.0 А |
Вихідні параметри | |
Потужність | 0.4 кВт |
Номінальний вихідний струм | 1.5 А |
Точність встановлення завдання частоти | Цифрове налаштування: 0,1 Гц, аналогове налаштування: 0,1% максимальної вихідної частоти |
Багатофункціональний вихід | Багатофункціональний релейний вихід, реалізація таких функцій, як індикація роботи, лічильник, таймер, досягнення нульової швидкості, робота за програмою та аварія. |
Налаштування часу прискорення/уповільнення | 4 варіанти часів прискорення/уповільнення може бути задано в діапазоні 0~999.9 сек. |
Діапазон управління частотою | від 0,1 до 400 Гц |
Функції захисту | |
Від навантажень | 150% протягом 1 хв. |
Від перенапруг | Для захисту від імпульсних перенапруг мережі встановлюється мережевий дросель (опція). Рівень спрацьовування захисту від перенапруги у ланці постійного струму може бути скоригований користувачем |
Від зниженої напруги | Рівень спрацьовування захисту може бути скоригований користувачем |
Інші типи захисту | Блокування параметрів від несанкціонованого налаштування |
Довкілля | |
Навколишня температура | -10 ° C ... + 50 ° C (без зледеніння) |
Вологість повітря | Макс. 90% (без конденсату) |
Абсолютна висота | Нижче 1000 м |
Вібрація | <20 Гц: Макс. 1.0 g ; 20 – 50 Гц: Макс. 0.6 g |
Конструктивне виконання | |
Охолодження | Примусове повітряне охолодження |
клас захисту | IP 20 |
Місце монтажу | Корпус перетворювача не забезпечує його захист від пилу та вологи. При експлуатації в запорошених і вологих приміщеннях користувач повинен помістити перетворювач в електрошафу |
Кожен фахівець називає цей прилад по-різному: "Частотний перетворювач, інвертор, трифазний частотний перетворювач, перетворювач частоти, перетворювач частоти для асинхронного двигуна ... і.т.д.", не змінюється суть. Частотний перетворювач дозволяє здійснювати плавне регулювання швидкості обертання ротора асинхронного електродвигуна, в широкому діапазоні його частоти.Пуск, гальмування, реверс, і як було сказано-зміна швидкості обертання електродвигуна, всі перелічені чинники будуть безпечні і під точним контролем, за наявності частотного перетворювача.
Ми можемо запропонувати вам частотний перетворювач трифазний на 380в, наступних потужностей: 1,1 квт, 1,5 квт, 2,2 квт, 3 квт, 4 квт, 5,5 квт, 7,5 квт, 9 квт, 11 квт, 15 квт , 18,5 квт, 22 квт, 30 квт, 37 квт, 45 квт, 55 квт, 75 квт, 90 квт, 110 квт, 132 квт, 160 квт, 185 квт, 200 квт, 285 квт, 31 , 400 квт, 500 квт.
Звертайте увагу на механічну потужність, яку може розвинути двигун, а не на його енергоспоживання. Номінальний струм перетворювача повинен перевищувати номінальний струм двигуна.
Частотний перетворювач працює за принципом подвійного перетворення енергії. У випрямлячі вхідна напруга перетворюється, у фільтрі згладжується, через інвертор виходить з іншою амплітудою та частотою. Вихідні транзистори забезпечують необхідну напругу живлення.
Щоб зменшити електромагнітні перешкоди, частотний перетворювач має бути укомплектований ЕМС-фільтром, на вході та виході.
У випадку з насосним обладнанням переваги використання частотного перетворювача очевидні. Повний контроль всього процесу, плавний пуск та зупинка двигуна, що дозволяє уникнути шкідливих перехідних процесів, а саме, гідравлічних ударів у трубопроводах-при пуску та зупинці насоса, плавне регулювання технологічних параметрів насоса відповідно до заданої робочої точки гідравлічної системи, підтримання зазначеного значення тиску в системі.
Пуск електродвигуна здійснюється при малому струмі, обмеженому на рівні номінального значення, що позитивно впливає на його працездатність і підвищує довговічність, а так само знижує вимоги до потужності мережі живлення, як результат -істотна економія електроенергії.
Наші частотні перетворювачі можуть бути інтегровані в системи керування електродвигунів та електроприводів наступних об'єктів:
Насоси гарячої та холодної води в системах водо- та теплопостачання, допоміжне обладнання котелень, ТЕС, ТЕЦ та котлоагрегатів;
приводи бурових верстатів, електробури, бурове обладнання;
Піскові та пульпові насоси у технологічних лініях збагачувальних фабрик;
Системи водопідготовки та водопостачання
Вентиляційне обладнання
Підйомно-транспортне обладнання
Захист транспортерів
Різні виробничі лінії
Насоси різних видів (водяні, масляні, нафтові, харчові і.т.д)
Рольганги, конвеєри, транспортери, інші транспортні засоби з електрокеруванням;
механізми силових маніпуляторів
Дозатори та живильники;
Ліфтове обладнання;
Кутери, дробарки, млини, мішалки, екструдери;
Центрифуги різних типів;
Гомогенізатори від лабораторних до промислових продуктивністю до 50 000 л/год.
Пакувальне обладнання
Лінії виробництва плівки, картону та інших стрічкових матеріалів;
Устаткування прокатних станів та інших металургійних агрегатів;
Електроприводи верстатного обладнання;
Все, що так чи інакше пов'язане з електродвигунами та електроприводами, може і повинно бути укомплектовано частотним перетворювачем.
На вітчизняному ринку широко представлений частотний перетворювач російського та зарубіжного виробництва:
Європа та Америка: Siemens, ABB, SEW Eurodrive, Control Techniques (Emerson), Schneider Electric, Grundfoss, Danfoss, K.E.B., Lenze, Allen-Breadly (Rockwell Automation), Bosch Rexroth. Emotron, Vacon, SSD Drives (Parker), Baumuller, Elettronica Santerno, General Electric, AC Technology International (Lenze) та WEG (Бразилія).
Азія: Mitsubishi Electric, Omron-Yaskawa, Panasonic, Hitachi, Toshiba, SunFar, Fuji Electric, LG Industrial Systems, HYUNDAI Electronics, Delta Electronics, Tecorp, Long Shenq Electronic, Mecapion.
Росія: Веспер, Овен, Лідер.
Китайські частотні перетворювачі останнім часом чудово наблизилися за якістю до провідних європейських брендів. Ні для кого не секрет, що відомі світові виробники давно і успішно виробляють свою продукцію саме на заводах у Піднебесній, при цьому якість їхньої продукції залишається на найвищому рівні.
За звичайною побутовою електричною мережею постійно проходить близько 220 Вольт. А для повноцінної ефективної роботи деякого обладнання необхідно, щоб електрична мережа була трифазною під напругою 380 Вольт. Досягнути цього можна використовуючи, універсальний частотний перетворювач 220 у вихід 3 фази, який разом з асинхронними двигунами здатний повністю замінити електродвигуни, що працюють на струмі постійної частоти. Таке можливе через те, що обладнання має більш високу надійність та низьку вартість.
Недоліком електричних агрегатів постійного струму, для роботи яких необхідно 3 фази, є їхня низька ефективність, відносно високі витрати на обслуговування та невелике значення ККД. Вони мають нескладний пристрій системи управління швидкістю обертання внутрішніх елементів, але їхнє слабке місце це безпосередньо сам електричний двигун. Його робота часто супроводжується іскрінням щіток. Також його колектор швидше виходить із ладу, від безперервної дії ерозії, виникнення якої обумовлено електромагнітним полем. У них є деякі обмеження щодо використання, наприклад, їх не можна встановлювати всередині приміщень, які сильно запилені або можуть містити вибухонебезпечні випари.
Але при цьому асинхронні електродвигуни мають свої недоліки. Під час роботи всередині електричних агрегатів можуть виникати вібрації різної інтенсивності або з'являються чужі шуми. Це відбувається через нерівномірний розподіл крутного моменту, щоб його стабілізувати, використовують універсальні частотні перетворювачі. Вони дозволяють легко регулювати швидкість обертання, використовуючи спеціальні панелі управління, роблячи у своїй роботу електродвигунів ефективнішою.
Частотні перетворювачі на три фази можуть бути абсолютно будь-якої конструкції та розмірів, не залежно від яких вони всі чудово виконують своє пряме призначення, перетворення вхідних параметрів електромережі. основні перевагиданого електроустаткування наступні:
Але, щоб під час експлуатації не зіткнутися з ускладненнями, що виникають під час роботи в однофазних мережах обладнання на трьох фазах, необхідно виконувати деякі вимоги:
Всі вони мають приблизно однакові характеристики на виході, тому їх можна розглянути на прикладі частотного перетворювача від компанії INNOVERT. Він дуже простий під час експлуатації, є багатофункціональним пристроєм, а його установка, і наступне налагодження не викличе ні в кого труднощів.
Частотний перетворювач 220 У вихід 3 фази призначений для роботи спільно з електродвигунами, він може використовуватись як для побутових потреб, так і в промисловості. Він має панель керування, яка при потребі знімається. Це дозволяє, використовуючи спеціальні прокладені кабелі, дотягнути елементи керування роботою частотного перетворювача до будь-якого потрібного місця, а сам основний блок розмістити всередині ізольованої, герметичної шафи, щоб максимально виключити шкідливі на нього впливи.
Виходячи з характеристик вихідної та вхідної напруги, даний перетворювач, поділяється на три види:
Це означає, що використовуючи всередині електричної схеми частотний перетворювач, можна підключити:
Частотний перетворювачмає такі функціональні особливості:
Даний перетворювач на три фази має такі технічні характеристики:
Частотний перетворювач 220 у вихід 3 фази має високу надійність та ефективність роботи. Його можна використовувати разом із найрізноманітнішими за призначенням електродвигунами, що мають велике значення номінальної потужності, які працюють під впливом незначного навантаження. Він здатний витримувати навантаження протягом однієї хвилини, навіть якщо буде різке дворазове перевищення струму навантаження.
Перетворювач може використовуватися як у різних галузях промислового виробництва, і у побутовій сфері. Найчастіше його застосовують для забезпечення безперебійної роботи такого технологічного обладнання як насоси занурювальні, проточні насоси, намотувальні верстати, конвеєри, компресори, екструдери, транспортери, припливні вентилятори і т.д.