Să ne uităm împreună la scopul comutatorului de frecvență pentru un motor electric trifazat. Convertor de frecvență pentru lucrul cu un motor asincron Cum să alegi un convertor de frecvență pentru un motor electric

Unul dintre principalele dezavantaje ale motoarelor asincrone este dificultatea de a regla viteza de rotație. Poate fi schimbat în trei moduri: schimbarea numărului de perechi de poli, schimbarea alunecării și schimbarea frecvenței. Recent, pentru a regla viteza de rotație a unui motor asincron cu colivie, frecvența curentă este modificată folosind convertoare de frecvență pentru motorul electric.

Recent, dispozitivele de înaltă frecvență au devenit utilizate pe scară largă în producție; mulți începători fără experiență care le întâlnesc în practică se pun adesea întrebarea ce este un convertor de frecvență și pentru ce este necesar. Avantajele unui convertizor de frecvență pentru un motor electric sunt:

• reducerea consumului de putere a motorului;
• performanță îmbunătățită: pornire lină și reglare a vitezei de rotație;
• eliminarea eventualelor suprasarcini.

Pornirea lină este asigurată de convertor datorită reducerii curentului de pornire, care fără convertizor de frecvență depășește curentul nominal de 5-7 ori.

Principalele părți ale dispozitivului convertor sunt invertorul și condensatorii. Invertorul este de obicei realizat din punți de diode. Sarcina sa este de a rectifica tensiunea de intrare, care poate lua o valoare de 220V sau 380V în funcție de numărul de faze, dar menține ondulația. Apoi condensatorii netezesc și filtrează tensiunea redresată.

Apoi curentul continuu este trimis la microcircuite și la comutatoarele IGBT ale podului de ieșire. De obicei, un comutator IGBT punte este format din șase tranzistoare conectate într-un circuit punte. Protecția împotriva defectării tensiunii de polaritate inversă este asigurată de diode. În circuitele anterioare, în locul tranzistorilor au fost folosite tiristoare, ale căror dezavantaje semnificative erau o oarecare lentoare în funcționare și interferențe.

Datorită acestor dispozitive, are loc o secvență de lățime a impulsului cu frecvența necesară. La ieșirea convertizorului de frecvență, impulsurile de tensiune au formă dreptunghiulară. Și după ce trec prin înfășurarea statorului, datorită inductanței sale, capătă o formă sinusoidală.

Pentru a înțelege de ce este nevoie de un invertor, trebuie să înțelegeți că curentul poate fi constant și alternativ. Și dacă se folosesc convertoare de frecvență când lucrezi cu curent alternativ, apoi pentru a controla un motor electric de curent continuu, este necesară o acționare electrică de curent continuu. Se numește invertor și scopul său în circuit este controlul curentului de excitație. De asemenea, poate menține viteza de rotație a rotorului în limitele cerute și poate efectua frânarea acestuia, indiferent de modificările de sarcină.

Atunci când alegeți un generator de frecvență, cel mai mic cost este determinat de un set de funcții minime. Creșterea valorii este proporțională cu creșterea lor.

Inițial convertoarele sunt clasificate după putere. Parametri nu mai puțin importanți sunt capacitatea de suprasarcină și tipul de execuție.

Puterea generatorului de frecvență nu trebuie să fie mai mică putere maxima instalatii. Pentru reparații sau înlocuiri prompte în cazul unei defecțiuni a convertizorului de frecvență pentru motorul electric, este recomandabil ca centrul de service să fie situat în imediata apropiere.

Atunci când alegeți un convertor, un factor important este tensiunea acestuia. Dacă selectați un generator de frecvență de o anumită tensiune, iar în rețea se dovedește a fi mai mic, atunci se va opri. Dacă tensiunea rețelei rămâne în limitele tensiunii permise pentru o perioadă lungă de timp, acest lucru va duce la deteriorarea acesteia și la imposibilitatea funcționării ulterioare. Luând în considerare aceste riscuri, este necesar să se selecteze generatoare de frecvență cu o gamă mare de tensiune admisă.

Există două tipuri de control al convertorului: vectorial și scalar.

Cu controlul scalar, se menține constanta între valoarea tensiunii și frecvența la ieșire. Acesta este cel mai simplu tip de generatoare de frecvență și, prin urmare, mai ieftin.

Cu controlul vectorial, datorită reducerii erorii statice, controlul se realizează mai precis. Dar costul unui convertor de frecvență asincron cu acest tip de control este mai mare în comparație cu controlul scalar.

Zona curentă de reglare a frecvenței trebuie să se încadreze în limitele cerute. Pentru intervalele cu ajustarea frecvenței mai mari de 10 ori, este mai bine să alegeți controlul vectorial.

Numărul de intrări trebuie să fie optim, deoarece dacă numărul lor este prea mare, prețul dispozitivului pentru modificarea frecvenței va fi nerezonabil de mare și pot apărea unele dificultăți la configurarea acestuia.

Este necesar să se țină cont de capacitățile de suprasarcină ale convertorului de frecvență în ceea ce privește curentul și puterea. Curentul convertizorului de frecvență trebuie să fie puțin mai mare decât curentul nominal al motorului. În cazul sarcinilor de șoc, este necesară o rezervă pentru curentul de vârf, care trebuie să fie de cel puțin 10% din curentul de șoc.

Calculul de frecvență pentru un motor electric

Pentru a vă asigura că convertizorul de frecvență poate funcționa în mod fiabil și poate menține valorile specificate, este necesar să se calculeze parametrii principali:

• tipul de executie;
• putere.

Curentul convertizorului este calculat folosind formula:

unde P este puterea nominală a motorului, kW;

U – tensiune, V

сosφ – valoarea factorului de putere

Alegerea corectă a puterii dispozitivului pentru schimbarea frecvenței afectează eficiența instalației. Dacă puterea convertizorului de frecvență este subestimată, performanța echipamentului va fi scăzută. Supraîncărcările pe termen lung în timpul funcționării pot duce la deteriorarea convertizorului de frecvență.

Dacă puterea convertizorului de frecvență este prea mare și apar supratensiuni sau suprasarcini, protecția motorului nu va funcționa, ceea ce va duce la deteriorarea acestuia. U

Puterea generatorului de frecvență trebuie să fie cu 15% mai mare decât puterea nominală a motorului corespunzător.

Convertizoarele de frecvență pentru motoare cu o putere de aproximativ 3 kW sunt cele mai comune datorită compactității, prețului relativ scăzut, ușurinței de instalare și întreținere

Nu are rost să asamblați manual convertoare de frecvență pentru motoare cu o putere de 3 kW sau mai mult - acestea vor fi destul de scumpe ca preț și nu vor oferi întotdeauna precizia necesară în funcționare.

Pentru motoarele de 3 kW se folosesc convertoare de frecvență:

• în sistemele de ventilație pentru a controla viteza de rotație a ventilatorului;
• pentru funcționarea simultană a transportoarelor de recepție și alimentare;
• pentru aprovizionarea cu materii prime cu control al volumului acesteia;
• pentru controlul mai multor pompe;
• pentru a controla funcționarea unei pompe submersibile;
• pentru reglarea vitezei de avans a materiilor prime în concasoare.

Convertizoarele de frecvență pentru motoarele de putere mai mare diferă prin frecvența maximă de ieșire, prezența unui filtru de compatibilitate electromagnetică (EMC) și tipul de mod de control.

De exemplu, o unitate de viteză variabilă pentru un motor electric de 15 kW are o frecvență maximă de ieșire mai mică decât un convertor pentru un motor de 3 kW. Nu există filtru EMC pentru acest motor. Modul de control este doar scalar.

/ VFD-F / VFD-L / VFD-M / VFD-S / VFD-V / VFD-VE / VFD-VL /

Cum să alegeți un convertor de frecvență (unitate de frecvență)

La alegerea unui model convertor de frecvență ar trebui să se bazeze pe sarcina specifică pe care trebuie să o rezolve acționarea electrică:

• tipul și puterea motorului electric conectat,
• precizie și gamă de control al vitezei,
• precizia menținerii cuplului pe arborele motorului.

De asemenea, puteți lua în considerare caracteristicile de proiectare ale convertorului, cum ar fi:

• dimensiuni,
• formă,
• posibilitate panou de telecomandă etc.

Când lucrezi cu motor asincron standard Convertorul trebuie selectat cu puterea adecvată. Dacă doriți să cuplu de pornire ridicat sau timpi scurti de accelerare/decelerare, alegeți un convertor cu un pas mai înalt decât cel standard.

Când selectați un convertor pentru funcționare cu motoare speciale(motoare cu frânare, motoare submersibile, motoare retractabile, motoare sincrone, viteză mare etc.) ar trebui ghidate în primul rând de curentul nominal al convertizorului, care trebuie să fie mai mare decât curentul nominal al motorului, precum și caracteristici de setare a parametrilor convertorului. În acest caz, este recomandabil să vă consultați cu specialiștii furnizorului.

Pentru crestere precizia menținerii cuplului și vitezei implementat pe arborele motorului la cele mai avansate convertoare control vectorial, permițându-vă să lucrați cu cuplul total al motorului în domeniul de frecvență zero, mentine viteza la sarcină variabilă fără senzori de feedback, controlați cu precizie cuplul pe arborele motorului.

1. Aplicați metoda frecvențeiîn cazurile în care dependența cuplului de sarcină a motorului este cunoscută și sarcina practic nu se modifică la aceeași valoare a frecvenței, precum și limita inferioară de reglare a frecvenței nu este mai mică de 5...10 Hz la un cuplu independent de frecvență . Când se lucrează la pompa centrifuga sau ventilator (acestea sunt sarcini tipice cu cuplu în funcție de viteza de rotație) intervalul de control al frecvenței este de la 5 la 50 Hz și mai mult. Când lucrați cu două sau mai multe motoare.

2. Frecvență cu feedback de viteză- pentru control de precizie (este necesara folosirea unui encoder incremental) cu dependenta cunoscuta a cuplului de viteza de rotatie.

3. Vector– pentru cazurile în care în timpul funcționării sarcina se poate modifica la aceeași frecvență, de ex. nu există o relație clară între cuplul de sarcină și viteza de rotație și, de asemenea, în cazurile în care este necesar să se obțină un domeniu extins de control al frecvenței la cuplurile nominale, de exemplu, 0...50 Hz pentru un cuplu de 100% sau chiar pentru scurt timp 150-200% din Mnom. Metoda vectorială funcționează normal dacă valorile plăcuței de identificare ale motorului sunt introduse corect și autotestul său a trecut cu succes. Metoda vectorială este implementată prin calcule complexe în timp real efectuate de procesorul convertor pe baza informațiilor despre curentul, frecvența și tensiunea de ieșire. Procesorul folosește și informații despre caracteristicile pașaportului motoarele introduse de utilizator. Timpul de răspuns al convertorului la o modificare a curentului de ieșire (cuplul de sarcină) este de 50...200 ms. Metoda vectorială vă permite să minimizați curentul reactiv al motorului atunci când reduceți sarcina prin reducerea adecvată a tensiunii de pe motor. Dacă sarcina pe arborele motorului crește, convertorul crește în mod adecvat tensiunea pe motor.

4. Vector cu feedback de viteză– pentru reglarea de precizie (este necesara folosirea unui encoder incremental) a vitezei, cand in timpul functionarii sarcina se poate modifica la aceeasi frecventa, i.e. nu există o relație clară între cuplul de sarcină și viteza de rotație și, de asemenea, în cazurile în care este necesar un domeniu de control al frecvenței maxime la cupluri apropiate de cel nominal.

Cum să alegi convertizorul de frecvență potrivit

Selectarea invertorului în funcție de energie (compatibilitate electrică cu motorul ca sarcină electrică)

1. Când utilizați un invertor cu un singur motor
2. La operarea unui invertor cu mai multe motoare

Note generale privind selectarea și funcționarea convertorului

1. Note despre selecție
2. Note privind setarea parametrilor

Cum să alegi motorul potrivit

1. Motor asincron standard
2. Motoare speciale

Mecanisme de conversie a energiei mecanice

Cuplul motorului

VFD-M (A) - compact multifunctional;

VFD-M (B) - compact multifunctional;

VFD-EL - nou filtru RF compact, clasa B încorporat;

VFD-E - nou multifunctional, cu PLC incorporat;

VFD-E (P) - modificare cu sistem de răcire separat;

VFD-E (T) - modificare cu cheie de frână încorporată;

VFD-F - pentru pompe si ventilatoare;

VFD-G - pentru compresoare și extrudere;

VFD-B - scop general;

VFD-VE - funcții și capabilități maxime;

Astăzi este destul de ușor să cumpărați un convertor de frecvență. Adesea, facem acest lucru folosind motoare de căutare sau apelând furnizori deja verificați. Trebuie amintit că alegerea corectă a echipamentului este una dintre cele mai importante sarcini pentru orice unitate de afaceri! Luând în considerare toate criteriile și caracteristicile importante, achiziționați o unitate care va funcționa cu eficiență maximă.

1. Puterea convertizorului de frecventa. Alegerea trebuie făcută ținând cont de valoarea nominală a motorului de antrenare, ținând cont de capacitatea de suprasarcină. Pentru a face acest lucru, este necesar să cunoașteți tipul de suprasarcină a mecanismului controlat: amploarea suprasarcinii, durata și frecvența de apariție.
2. Tensiunea principala. Cel mai adesea folosim o rețea de alimentare trifazată de joasă tensiune de 380 V. Dar există cazuri când echipamentele electrice sunt utilizate la 660, 690 V, 3 kV, 6 kV și 10 kV.
3. Reglarea frecventei. Aproape orice generator de frecvență poate fi instalat în cazurile în care viteza este redusă la 50% din viteza nominală. Dar dacă este necesar să se asigure un proces de funcționare fiabil la frecvențe apropiate de zero, atunci este necesar un motor electric special, cu capacitatea de a funcționa la astfel de parametri. Aici, este, de asemenea, important să rețineți metoda de răcire a motorului. În aceste cazuri, protecția la temperatură a motorului electric este importantă.
4. Metoda de control al motorului. Controlul procesului de lucru este posibil atât prin control local, cât și la distanță. De asemenea, aici trebuie luat în considerare transferul de date prin diverse protocoale care vor permite implementarea unui sistem de control automatizat.
5. Funcționalitate. Convertorul de frecvență trebuie să aibă setul de funcții care este necesar pentru a combina prețul optim și a îndeplini sarcinile atribuite. Aici este importantă orientarea pentru funcționarea generatorului de frecvență: controlul componentelor standard (pompe, ventilatoare) sau a celor speciale (macarale, role, sisteme multimotoare).
6. Proiecta. Proiectarea convertizorului de frecvență trebuie să corespundă condițiilor de funcționare. În aceste cazuri sunt posibile versiuni pentru lucru în medii agresive, umede, prăfuite etc.

Atunci când alegeți un convertor de frecvență pentru nevoile unei întreprinderi, puteți cunoaște modelul exact al echipamentului necesar și îl puteți comanda prin Internet fără nicio dificultate. Dar noi, ca producător de încredere de convertoare de frecvență, recomandăm să apelăm la profesioniști pentru selectarea convertoarelor de frecvență. O gamă largă de convertoare de frecvență Triol vă permite să selectați un model cu puterea necesară cu o gamă largă de funcționalități. Depozitul companiei are unități standard, iar echipamentele sunt, de asemenea, fabricate pentru a se potrivi cerințelor dumneavoastră individuale. Experții în domeniul echipamentelor electrice de la Triol Corporation vă vor ajuta să selectați, să livrați, să instalați și să întrețineți în continuare convertizoare de frecvență.

Un convertor de frecvență este utilizat împreună cu un motor asincron, transformând automat frecvența curentului alternativ la parametrii necesari. Astfel, dispozitivul controlează viteza și cuplul motoarelor electrice într-un proces continuu. Folosind un dispozitiv electric, puteți nu numai să automatizați complet procesele de producție, ci și să realizați economii semnificative de energie - până la 50%.

Convertoare de frecvență moderne

Piața echipamentelor electrice este reprezentată de convertoare de frecvență cu o gamă largă de aplicații. Dispozitivele pot fi unități de putere mică sau de înaltă tensiune. Echipamentele moderne asigură controlul continuu al procesului în sistemele cu motoare asincrone și sincrone.

Dispozitivele de control al frecvenței sunt utilizate pe scară largă în aproape toate industriile și transportul. Cea mai mare parte a energiei electrice produse în lume este folosită pentru muncă motoare electrice, iar funcția de control al funcționării acestora este atribuită convertoarelor de frecvență.

Frecvențele moderne sunt utilizate ca comenzi în următoarele sisteme și echipamente:

· mecanisme transportoare;

· echipamente de ridicat (macarale, ascensoare);

· pompe si sisteme de purificare a apei;

· mașini industriale;

· ventilatoare.

Alegerea corectă a dispozitivului în funcție de criterii predeterminate va asigura funcționarea continuă și stabilă a unității și va reduce costurile cu energie.

Tipuri de convertoare de frecvență

In functie de conditiile de functionare, generatorul de frecventa trebuie sa aiba caracteristicile tehnice corespunzatoare si nivelul corespunzator de protectie. Deci, în cel mai simplu caz, un dispozitiv cu un grad de protecție IP 20 are o carcasă standard care protejează în mod fiabil de umiditate și praf. Industriile chimice și miniere necesită utilizarea dispozitivelor cu grade de protecție IP 54 și IP 65. Arhitectura modulară a convertoarelor de frecvență vă permite să personalizați dispozitivul la condițiile individuale și să profitați de opțiuni suplimentare.

Pentru motoare electrice asincrone

Unitățile de putere asincrone ocupă o poziție de lider în ceea ce privește utilizarea lor în industrie și viața de zi cu zi. În vederea caracteristici de proiectare Aceste unități au dezavantajele lor, care este ceea ce dispozitivul de control al vitezei a fost de fapt conceput pentru a elimina. Un regulator de frecvență selectat corespunzător poate reduce curentul de pornire cu aproape 80% și poate obține un control fără probleme al procesului de rotație a rotorului.

Pentru fani

Convertorul de frecvență în sistemele de ventilație este de importanță primordială. Datorită acesteia, schimbarea vitezei și a frecvenței de rotație a ventilatorului se realizează ușor și continuu. Reglarea stabilă și automată a funcționării echipamentului este configurată pe baza parametrilor prestabiliți, care includ de obicei temperatura și umiditatea aerului, concentrația de substanțe terțe etc. Există o opțiune de configurare a pornirii/opririi automate a sistemului sau a componentelor sale individuale.

Convertoare de frecvență pentru pompă (echipament)

Principalul element de lucru al pompelor moderne este un motor electric, a cărui funcționare este reglată de o serie de dispozitive mecanice. În trecutul recent, astfel de mecanisme au fost supape de închidere și de control (supape, robinete, închideri). În sistemele moderne de pompare, fluxul de fluid este controlat cu ajutorul convertoarelor de frecvență. Astăzi, convertizoarele de frecvență pot funcționa în tandem cu o pompă în același mod ca și motoarele electrice, care, la rândul lor, pot prelungi durata de viață a echipamentului de pompare de mai multe ori.

Capabilitati convertor de frecventa

Funcționalitatea generatoarelor de frecvență moderne a fost extinsă semnificativ și face posibilă automatizarea funcționării acționărilor electrice chiar și în cele mai dificile condiții.

Funcționare la tensiune instabilă

Nu tot Electricitatea rețelei poate furniza echipamente conectate cu putere stabilă. În mod ideal, convertoarele moderne își îndeplinesc corect funcțiile în domeniul de tensiune de alimentare de 380-460 V, abaterea admisă este de 10%. Modelele de convertizor de frecvență prezentate pe pagină vă permit să mențineți funcționalitatea motorului electric prin repornire automată după o întrerupere de scurtă durată a curentului (scurgere) cu o schimbare lină a turației și a cuplului motorului.

Funcționează la frecvențe de rezonanță

Frecvența de rezonanță naturală a unor mecanisme poate provoca vibrații inacceptabile, care adesea provoacă defecțiunea sistemului de control. Datorită funcției de eliminare a frecvențelor inacceptabile, funcționarea generatorului de frecvență devine sigură, iar mecanismul în sine este protejat de posibile daune.

Schimb de rețea

Pentru funcționarea în comun a motorului electric și a sistemului control automat Sunt utilizate diferite protocoale de transfer de date. Cel mai utilizat protocol de comunicație este Modbus cu interfața RS-485, însă, în funcție de echipamentul utilizat, problema utilizării unuia sau altuia este specificată pentru fiecare caz specific.

Alegerea optimă a unui convertor de frecvență se rezumă la potrivirea funcționalității acestuia cu caracteristicile tehnice ale motorului electric. Site-ul web al companiei ENERGOPUSK conține o gamă largă de dispozitive electronice de control, unde vă puteți opri alegere optimă dispozitiv electric bazat pe fezabilitatea economică a achiziției și exploatării.

Puterea convertizorului de frecventa

Puterea este unul dintre cei mai de bază parametri ai unei acționări electrice. Atunci când alegeți un generator de frecvență, în primul rând, ar trebui să determinați capacitatea sa de încărcare. În conformitate cu puterea nominală disponibilă a motorului, este selectată o unitate de viteză variabilă proiectată pentru aceeași putere. Și o astfel de alegere va fi corectă cu condiția ca sarcina pe arbore să nu se modifice dinamic și curentul să nu depășească semnificativ valoarea nominală setată, atât pentru un motor dat, cât și pentru un dispozitiv de distribuție a frecvenței. Prin urmare, mai corect ar fi să facem o alegere în funcție de valoare maximă curent consumat din situație de urgență, ținând cont de capacitatea de suprasarcină a acestuia din urmă. De obicei, capacitatea de suprasarcină este specificată ca procent din curentul nominal împreună cu timpul maxim admisibil al suprasarcinii înainte de activarea protecției directe. Astfel, pentru alegerea corecta trebuie să cunoașteți natura supraîncărcărilor mecanismului dvs. particular, în special: care este nivelul supraîncărcărilor, care este durata lor și cât de des apar.

Tensiune de rețea pentru convertizorul de frecvență

Problema tensiunii de alimentare este de asemenea importantă. Cel mai frecvent caz este alimentarea de la o rețea industrială trifazată de 380V, dar opțiunile sunt posibile atunci când unitatea este proiectată să funcționeze dintr-o rețea monofazată de 220-240V. De regulă, acesta din urmă este limitat la un număr de puteri de până la 3,7 kW. Există și opțiuni pentru variațiile de înaltă tensiune care fac posibilă controlul motoarelor mai puternice, cu puteri deja măsurate în MW, la valori de curent relativ mai mici.

Fiecare dintre opțiuni este aplicabilă pentru diferite tipuri de soluții și depinde atât de capacitățile de alimentare cu energie, cât și de un număr de posibilități determinate de utilizarea unității corespunzătoare.

Gama de reglare a convertizorului de frecvență

Dacă viteza nu scade sub 10% din valoarea nominală, atunci aproape orice convertor de frecvență va face, dar dacă trebuie să reduceți mai mult viteza, asigurând în același timp cuplul nominal pe arbore, trebuie să vă asigurați că convertizorul de frecvență al motorului este capabil să asigure funcționarea la frecvențe apropiate de zero. În plus, o altă problemă care trebuie abordată este legată de domeniul de control al vitezei - răcirea motorului electric. De obicei, un motor electric asincron (cu autoventilație) este răcit de un ventilator montat pe arborele său, astfel încât atunci când viteza scade, eficiența de răcire scade brusc.

Unele dispozitive electronice pentru schimbarea frecvenței sunt echipate cu o funcție de control termic folosind feedback printr-un senzor de temperatură instalat pe motorul propriu-zis. Există și alte opțiuni pentru a rezolva această problemă, dar fără a utiliza acest dispozitiv.

Necesitatea modului de frânare a convertizorului de frecvență

Frânarea prin deplasare (frânare inerțială) este similară cu deconectarea motorului de la sursa de alimentare, dar procesul poate dura mult timp. Mai ales dacă acestea sunt mecanisme extrem de inerțiale. Folosind distribuția de frecvență a impulsului electric, este posibilă oprirea sau frânarea cu trecerea la o viteză de funcționare mai mică într-o perioadă mai scurtă de timp. Sunt posibile mai multe opțiuni:

• alimentarea cu energie electrică a rețelei (mod frânare regenerativă);
• opriţi prin aplicarea unei tensiuni de frecvenţă mai mică la înfăşurările statorului sau tensiune DC, atunci excesul de energie cinetică stocată va fi eliberat sub formă de căldură prin radiatoare care convertesc electricitatea și motorul însuși (modul de frânare DC);
• opriți sau frânați folosind un tocător de frână și un set de rezistențe de frână

Fezabilitatea utilizării unei anumite metode este luată în considerare în principal din punctul de vedere al beneficiilor economice. Deci, regenerarea în rețea este mai profitabilă în ceea ce privește economiile de energie, o unitate care utilizează o rezistență de frânare este mai ieftină solutie tehnica, frânarea de motor nu necesită deloc costuri suplimentare, dar la rândul său este posibilă doar la putere redusă.

Convertizoare de frecvență ca modalitate de a controla un motor electric

Unele mecanisme pot fi controlate de la un semnal principal în condițiile unei schimbări line a vitezei, iar în unele cazuri este necesară funcționarea la viteze fixe. Mai mult, în ambele cazuri este posibilă controlul atât de la panoul de comandă de urgență, cât și de la bornele circuitelor de comandă ale dispozitivului electronic, coborând sau crescând ușor curentul, butoanele, comutatoarele și potențiometrele.

Când implementați ultima opțiune, trebuie să vă asigurați că există un număr suficient de intrări necesare. În cazul utilizării unui dispozitiv de control extern (controler, releu logic etc.), este necesar să se asigure că parametrii tehnici sunt consecvenți. De obicei, acestea sunt semnale de curent sau tensiune cu intervalele 0%u202620mA, 4%u202620mA și respectiv 0%u202610V. Dacă unitatea electrică este controlată printr-o rețea, atunci sunt necesare prezența unei interfețe adecvate și suport pentru protocolul adecvat de transfer de date.

Motorul poate fi controlat automat; acest lucru necesită un controler PID și capacitatea de a organiza feedback de la senzorul parametrului controlat

Indicarea parametrilor acționării electrice

Practic, orice schimbator de frecventa are un panou cu display si comenzile necesare pentru punere in functiune si control. În timpul funcționării, același afișaj poate fi utilizat pentru a afișa orice parametri.

Afișajele pot diferi în ceea ce privește numărul de linii și, prin urmare, în conținutul informațiilor și în tipul de afișaj în sine (indicator cu șapte segmente sau cu cristale lichide). Dacă este imposibil să respectați parametrii de pe afișajul unității electrice în timpul funcționării, folosind ieșiri analogice și discrete (releu, tranzistor), puteți afișa informațiile necesare pe telecomandă.

Pe lângă afișarea parametrilor (stări „funcționare”, „urgență”, „mod de frânare”, valoarea curentului de sarcină, turația motorului, frecvența și tensiunea rețelei de alimentare etc.), unele dispozitive au capacitatea de a genera semnale de control folosind aceleași ieșiri analogice și discrete, astfel majoritatea implementează sisteme de control mai complexe.

Funcții de protecție

Pe lângă funcțiile de control pornit dispozitiv electronic Schimbărilor de frecvență li se atribuie de obicei funcții de protecție. De regulă, setul principal este:

• limitarea curentului la pornire, în timpul funcționării continue, în timpul opririi și în scurtcircuit;
• protectie la supratensiune si subtensiune;
• controlul temperaturii motorului;
• Protecție împotriva supraîncălzirii radiatorului;
• ieșire protecție IGBT.

Montarea si instalarea convertizorului de frecventa

Un punct important este alegerea locației de instalare prevăzute a convertizorului de frecvență și, prin urmare, condițiile de funcționare a acestuia:

• limitarea curentului la pornire, în timpul funcționării continue, în timpul opririi și în scurtcircuit
• Interval de temperatură de funcționare
• umiditate
• altitudine
• vibratii
• grad de protectie (IP)

Compactitatea în unele cazuri este un factor decisiv în etapa de selecție. Care sunt dimensiunile unității instalate și metoda de instalare? Este posibil să mutați radiatoarele secțiunii de putere a unității de comandă de urgență în partea din spate, oferind o ventilație suficientă cu dimensiunile mai mici ale dulapului?

Informații despre condiții mediu inconjurator Este o parte integrantă caracteristici tehnice, atunci când alegeți un convertor de frecvență și nerespectarea acestora în timpul instalării poate duce la defecțiunea acestuia. În timpul procesului de instalare, apar multe întrebări, dar acestea sunt unele dintre primele pe care le întâlniți.

Funcționalitate

Acționările electrice moderne au multe capacități funcționale. Le enumerăm pe cele mai comune în ordinea importanței.

Lucrul cu sursa de alimentare instabilă.

Acesta este un parametru relevant mai ales atunci când este utilizat în Rusia. De aici se pune întrebarea: „care este domeniul admisibil al tensiunii de alimentare?” Un domeniu bun de tensiune de alimentare pentru generatoarele moderne de frecvență este 380-460 V cu o abatere de ±10%. Este necesar să se clarifice care sunt acțiunile convertizorului de frecvență atunci când există o reducere sau oprire completă mâncare pentru o perioadă scurtă sau foarte scurtă?

Este posibil să se mențină operabilitatea cu o modificare proporțională a vitezei, a cuplului motorului, a repornirii automate după restabilirea puterii, a crește viteza unui motor în funcțiune la repornirea după o întrerupere a curentului etc. Dacă funcționalitatea disponibilă asigură un mod de funcționare acceptabil al mecanismului, menținând în același timp starea de funcționare, atunci putem presupune că problema sursei de alimentare instabile a fost eliminată pentru dvs., altfel ar trebui fie să rezolvați problema cu sursa de alimentare, fie să vă gândiți la alegerea altor echipamente.

Eliminarea funcționării la frecvențe de rezonanță.

Unele mecanisme au propriile frecvențe de rezonanță în timpul funcționării la care se observă vibrații inacceptabile, care pot duce la defecțiunea echipamentului. În astfel de cazuri, funcția de eliminare a frecvențelor inacceptabile din convertor va proteja mecanismul de defecțiunea sa prematură.

Schimb de rețea.

De obicei, este necesar fie să se includă unitatea într-un sistem de control automat, fie să se asigure perspectiva unei astfel de utilizări a sistemelor de schimbare a frecvenței. curent electric in viitor. Pentru a face acest lucru, trebuie să înțelegeți standardul și protocolul de comunicare.

În prezent, există o mare varietate de ele, ceea ce face posibilă ca munca în modul pistol autopropulsat să fie cea mai optimă. Acestea pot diferi în ceea ce privește distanța, numărul de obiecte conectate și imunitatea la zgomot.

Cea mai comună opțiune %u2013 este interfața RS-485 și protocolul de transfer de date Modbus, dar pentru a coordona funcționarea ca parte a unui sistem de control automat, această problemă ar trebui clarificată mai detaliat cu furnizorul sau producătorul.

Configurare automată.

Astăzi, alegerea acționărilor electrice este destul de mare, dar există încă cele mai simple modele în care nu se face nicio ajustare la parametrii motorului, sau mai degrabă înfășurările acestuia. Modelele ulterioare necesită introducerea unui număr de date de referință suplimentare.

Convertizoarele de frecvență au capacitatea de a efectua așa-numita pornire de identificare (mod auto-tuning), în care, chiar înainte de pornire, sau deja cu un motor rotativ, parametrii înfășurărilor sunt determinați automat. Dacă un sistem de control de precizie ar trebui să fie implementat pe unitatea selectată, atunci această problemă este deosebit de relevantă.

Principiul managementului urgențelor .

Cea mai obișnuită acționare de frecvență variabilă bazată pe motoare cu inducție în cușcă de veveriță utilizează control scalar și vectorial.

Controlul scalar se bazează pe principiul unui raport constant dintre tensiunea de ieșire a unui convertor de frecvență și frecvența de ieșire a acestuia. Adică, atunci când frecvența se schimbă, amplitudinea tensiunii se modifică astfel încât raportul dintre cuplul maxim al motorului electric și cuplul de sarcină curent rămâne neschimbat. Acest raport se numește capacitatea de suprasarcină a motorului electric.

Un avantaj important al metodei scalare este capacitatea de a gestiona simultan un grup mașină electrică. Controlul scalar este aplicabil pentru majoritatea cazurilor practice de utilizare a unui motor electric de frecvență cu un domeniu de control al vitezei de până la 1:40 .

Controlul vectorial, la rândul său, poate îmbunătăți în mod semnificativ precizia menținerii frecvenței de ieșire, acuratețea controlului vitezei și precizia menținerii cuplului. O altă caracteristică distinctivă a controlului vectorial este capacitatea de a controla cuplul pe arborele motorului atunci când acesta funcționează la frecvențe apropiate de zero. Posibilitatea de a utiliza mai multe seturi de parametri. Ultima generație de convertoare are funcţionalitate selectați combinații diferite de setări pentru mai multe moduri de funcționare ale aceluiași convertor electromecanic sau pentru mai multe cu parametri tehnici diferiți.

Numărul de funcții descrise mai sus este o mică parte din uriașa lor varietate, numărându-se deja la sute în echipamentele de ultimă generație. Cele necesare trebuie selectate pe baza cerințelor care le dictează domeniile de aplicare vizate. Este puțin probabil ca etapa de selecție a unui convertor de frecvență să se limiteze la rezolvarea problemelor de mai sus, dar acestea sunt cele cu care trebuie să se confrunte în etapa inițială.

Alegerea unui generator de frecvență ca echipament de înaltă tehnologie nu este simplă în sine și se reduce în cele din urmă la fezabilitatea economică a achiziției și utilizării. Prin urmare, nu ar trebui să supraestimați cerințele și, prin urmare, să plătiți în plus pentru opțiunile neutilizate și, în același timp, să le refuzați pe cele necesare, în speranța de a face funcțional mecanismul, unitatea și sistemul în ansamblu.

Unul dintre principalele dezavantaje ale motoarelor asincrone este dificultatea de a regla viteza de rotație. Poate fi schimbat în trei moduri: schimbarea numărului de perechi de poli, schimbarea alunecării și schimbarea frecvenței. Recent, pentru a regla viteza de rotație a unui motor asincron cu colivie, frecvența curentă este modificată folosind convertoare de frecvență pentru motorul electric.

Recent, dispozitivele de înaltă frecvență au devenit utilizate pe scară largă în producție; mulți începători fără experiență care le întâlnesc în practică se pun adesea întrebarea ce este un convertor de frecvență și pentru ce este necesar. Avantajele unui convertizor de frecvență pentru un motor electric sunt:

• reducerea consumului de putere a motorului;
• performanță îmbunătățită: pornire lină și reglare a vitezei de rotație;
• eliminarea eventualelor suprasarcini.

Pornirea lină este asigurată de convertor datorită reducerii curentului de pornire, care fără convertizor de frecvență depășește curentul nominal de 5-7 ori.

Principalele părți ale dispozitivului convertor sunt invertorul și condensatorii. Invertorul este de obicei realizat din punți de diode. Sarcina sa este de a rectifica tensiunea de intrare, care poate lua o valoare de 220V sau 380V în funcție de numărul de faze, dar menține ondulația. Apoi condensatorii netezesc și filtrează tensiunea redresată.

Apoi curentul continuu este trimis la microcircuite și la comutatoarele IGBT ale podului de ieșire. De obicei, un comutator IGBT punte este format din șase tranzistoare conectate într-un circuit punte. Protecția împotriva defectării tensiunii de polaritate inversă este asigurată de diode. În circuitele anterioare, în locul tranzistorilor au fost folosite tiristoare, ale căror dezavantaje semnificative erau o oarecare lentoare în funcționare și interferențe.

Datorită acestor dispozitive, are loc o secvență de lățime a impulsului cu frecvența necesară. La ieșirea convertizorului de frecvență, impulsurile de tensiune au formă dreptunghiulară. Și după ce trec prin înfășurarea statorului, datorită inductanței sale, capătă o formă sinusoidală.

Pentru a înțelege de ce este nevoie de un invertor, trebuie să înțelegeți că curentul poate fi constant și alternativ. Și dacă se folosesc convertoare de frecvență atunci când se lucrează cu curent alternativ, atunci este necesară o acționare electrică cu curent continuu pentru a controla un motor electric cu curent continuu. Se numește invertor și scopul său în circuit este controlul curentului de excitație. De asemenea, poate menține viteza de rotație a rotorului în limitele cerute și poate efectua frânarea acestuia, indiferent de modificările de sarcină.

Atunci când alegeți un generator de frecvență, cel mai mic cost este determinat de un set de funcții minime. Creșterea valorii este proporțională cu creșterea lor.

Inițial convertoarele sunt clasificate după putere. Parametri nu mai puțin importanți sunt capacitatea de suprasarcină și tipul de execuție.

Puterea generatorului de frecvență nu trebuie să fie mai mică decât puterea maximă a instalației. Pentru reparații sau înlocuiri prompte în cazul unei defecțiuni a convertizorului de frecvență pentru motorul electric, este recomandabil ca centrul de service să fie situat în imediata apropiere.

Atunci când alegeți un convertor, un factor important este tensiunea acestuia. Dacă selectați un generator de frecvență de o anumită tensiune, iar în rețea se dovedește a fi mai mic, atunci se va opri. Dacă tensiunea rețelei rămâne în limitele tensiunii permise pentru o perioadă lungă de timp, acest lucru va duce la deteriorarea acesteia și la imposibilitatea funcționării ulterioare. Luând în considerare aceste riscuri, este necesar să se selecteze generatoare de frecvență cu o gamă mare de tensiune admisă.

Există două tipuri de control al convertorului: vectorial și scalar.

Cu controlul scalar, se menține constanta între valoarea tensiunii și frecvența la ieșire. Acesta este cel mai simplu tip de generatoare de frecvență și, prin urmare, mai ieftin.

Cu controlul vectorial, datorită reducerii erorii statice, controlul se realizează mai precis. Dar costul unui convertor de frecvență asincron cu acest tip de control este mai mare în comparație cu controlul scalar.

Zona curentă de reglare a frecvenței trebuie să se încadreze în limitele cerute. Pentru intervalele cu ajustarea frecvenței mai mari de 10 ori, este mai bine să alegeți controlul vectorial.

Numărul de intrări trebuie să fie optim, deoarece dacă numărul lor este prea mare, prețul dispozitivului pentru modificarea frecvenței va fi nerezonabil de mare și pot apărea unele dificultăți la configurarea acestuia.

Este necesar să se țină cont de capacitățile de suprasarcină ale convertorului de frecvență în ceea ce privește curentul și puterea. Curentul convertizorului de frecvență trebuie să fie puțin mai mare decât curentul nominal al motorului. În cazul sarcinilor de șoc, este necesară o rezervă pentru curentul de vârf, care trebuie să fie de cel puțin 10% din curentul de șoc.

Calculul de frecvență pentru un motor electric

Pentru a vă asigura că convertizorul de frecvență poate funcționa în mod fiabil și poate menține valorile specificate, este necesar să se calculeze parametrii principali:

• tipul de executie;
• putere.

Curentul convertizorului este calculat folosind formula:

unde P este puterea nominală a motorului, kW;

U – tensiune, V

сosφ – valoarea factorului de putere

Alegerea corectă a puterii dispozitivului pentru schimbarea frecvenței afectează eficiența instalației. Dacă puterea convertizorului de frecvență este subestimată, performanța echipamentului va fi scăzută. Supraîncărcările pe termen lung în timpul funcționării pot duce la deteriorarea convertizorului de frecvență.

Dacă puterea convertizorului de frecvență este prea mare și apar supratensiuni sau suprasarcini, protecția motorului nu va funcționa, ceea ce va duce la deteriorarea acestuia. U

Puterea generatorului de frecvență trebuie să fie cu 15% mai mare decât puterea nominală a motorului corespunzător.

Convertizoarele de frecvență pentru motoare cu o putere de aproximativ 3 kW sunt cele mai comune datorită compactității, prețului relativ scăzut, ușurinței de instalare și întreținere

Nu are rost să asamblați manual convertoare de frecvență pentru motoare cu o putere de 3 kW sau mai mult - acestea vor fi destul de scumpe ca preț și nu vor oferi întotdeauna precizia necesară în funcționare.

Pentru motoarele de 3 kW se folosesc convertoare de frecvență:

• în sistemele de ventilație pentru a controla viteza de rotație a ventilatorului;
• pentru funcționarea simultană a transportoarelor de recepție și alimentare;
• pentru aprovizionarea cu materii prime cu control al volumului acesteia;
• pentru controlul mai multor pompe;
• pentru a controla funcționarea unei pompe submersibile;
• pentru reglarea vitezei de avans a materiilor prime în concasoare.

Convertizoarele de frecvență pentru motoarele de putere mai mare diferă prin frecvența maximă de ieșire, prezența unui filtru de compatibilitate electromagnetică (EMC) și tipul de mod de control.

De exemplu, o unitate de viteză variabilă pentru un motor electric de 15 kW are o frecvență maximă de ieșire mai mică decât un convertor pentru un motor de 3 kW. Nu există filtru EMC pentru acest motor. Modul de control este doar scalar.