Контакты:

Преобразователь частоты

Преобразователь частоты выполняет функцию регулировки параметров и деталей двигателя. Достигается контроль путем подачи напряжения разной частотности. Чаще применяется в работе асинхронного двигателя. Благодаря прибору расширена область применения этого типа моторов. Инверторы, способные отладить их скорость вращения, открыли новые области применения на практике электродвигателей производственных линий, промышленной техники, насосных станций и других областей.

Применение частотного преобразователя необходимо там, где требуется регулирование числа оборотов и плавный запуск хода двигателя. Он также дает возможность плавного торможения, коррекцию нагрузки на электросеть при пуске в меньшую сторону. Благодаря преобразователям частоты число оборотов при разных нагрузках остается стабильным даже для большого диапазона нагрузок. В статье подробно рассказано об устройстве и его сферах применения, добавлена пара полезных видеороликов по теме, а также вниманию читателю предложен интересный материал для скачивания.

Назначение и основные функции

Преобразователь частоты — электронное устройство для изменения частоты электрического тока и напряжения. Пределы изменений солидные. Частота может меняться от 1 Гц до 500 Гц. И это не максимум, а предел регулировки нормального частотника. Современные частотные инверторы делают на основе электроники, что позволяет точно поддерживать частоту и напряжение. При желании можно создать условия для плавного старта. Все это позволяет применять относительно недорогие электромоторы постоянного тока там, где раньше это было невозможно.

Принцип работы

Частотный преобразователь — это устройство, которое плавно изменяет частоту исходного напряжения. Есть устройства, работающие как от однофазной (220 В), так и от трехфазной сети (380 В). Предел изменения частоты — от 0,1 Гц до 500 Гц. Существуют преобразователи двух типов — индукционного и электронного. Индукционные имеют невысокий КПД, так что используются реже. Практически все современные частотные преобразователи — электроника с системой управления и контроля.

Как работает преобразователь частоты с электродвигателем? Известно, что вал асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором вращается со скоростью, которая зависит от частоты питающего напряжения. Частота вращения ротора определяется по следующей формуле:

n = 60 * f / p

где n — частота вращения ротора; f — частота питающего напряжения, p — число пар полюсов статора. Как видите, зависимость прямая. Чем выше частота питающего напряжения, тем быстрее вращается ротор, чем меньше частота, тем медленнее вращение. Вот на этой зависимости и построено управление асинхронным двигателем при помощи преобразователя частоты, его плавный старт и останов. Осталось разобраться как частотный регулятор это делает.

Устройство прибора

Работает частотный преобразователь для электродвигателя следующим образом:

Сетевое напряжение подается на выпрямитель, где преобразуется в постоянное.

На блоке инвертора из постоянного напряжения формируются полярные импульсы (положительные и отрицательные) требуемой частоты. Импульсы формируются по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Импульсы преобразуются в синусоиду той же частоты.

Устройство не слишком сложное, но это базовый набор блоков. В более сложные модели встраиваются дополнительные, обеспечивающие контроль параметров и защиту.

Основной узел частотного преобразователя для электродвигателей — инвертор. Его собирают не основе IGBT транзисторов. Включая и выключая их, из постоянного напряжения формируем импульсы. Задавая частоту включения и выключения, на выходе получаем импульс с заданной частотой.

Если изменять скважность импульсов — отношение длительности периода к длительности импульса — меняется площадь импульса, а значит, и напряжение на выходе. Вот и получаем возможность используя частотный преобразователь для электродвигателя менять не только частоту, но и напряжение.

Последний блок — сглаживающий импульсы и превращающий их в синусоиду — присутствует далеко не всегда. Частота импульсов на выходе инверторного блока может достигать нескольких килогерц. А обмотки двигателя имеют высокую индуктивность, и сами работают как выходной фильтр.

 

Плюсы и минусы частотного преобразователя

В виду своих эксплуатационных качеств частотники все чаще применяются в различных технологических процессах. Каждый из них имеет свои особенности, которые зависят от их строения и принципа работы. Из достоинств этих устройств можно выделить:

Невысокая стоимость. Относительно несложная конструкция делает их более доступными.

КПД. Он является сравнительно высоким.

Рекуперация. Частотный асинхронный преобразователь осуществляет как двигательную работу привода, и тормозную.

Экономия. Например, частотный преобразователь для насоса может на 50% повысить экономичность его работы.

Мощность. При добавлении преобразовательных комплектов, можно достичь любой мощности.

Низкие частоты могут достигаться в широком диапазоне, при этом сохраняются стабильные двигательные вращения.

Удобство. Конструкция в виде блоков и модулей делает возможным эксплуатацию устройства с небольшими затратами времени и труда.

Однако, есть и минусы:

Выходной диапазон частот. ЧП работают только на понижение.

Помехи. В напряжение, которое преобразуется появляются субгармоники, перекрывающие двигатель и создающие помехи.

Структурная многоэлементность, по большей части результативна только для больших мощностей.

Область применения

Основные плюсы применения частотного преобразователя для электродвигателя — снижение влияния старта и торможения, возможность плавного регулирования скорости. Это дает возможность управлять работой двигателя без останова. Кроме этого, можно управлять группой двигателей, подключать движок на 220 В к сети 380 В и наоборот. Все это можно делать с асинхронными двигателями:

Вентиляторы, швейные машины.

Насосы, дымососы, компрессоры.

Центрифуги.

Крупная строительная техника (бетономешалки, манипуляторы и т.д.).

Токарные или фрезерные станки.

Любой электрический двигатель при подключении через частотный преобразователь работает стабильно. Ведь большая часть устройств позволяет подобрать нужный режим питания для обеспечения нормальной работы.

 


Войти