Частотный преобразователь или редуктор

Эти устройства существенно различаются как по принципу действия, так и по функциональному назначению.

Благодаря невысокой стоимости, простоте конструкции и другим достоинствам, асинхронные электрические двигатели широко используются в приводах бытовых инструментов и промышленного оборудования. Их основные недостатки – большие пусковые токи и затруднения регулирования частоты вращения.

Для регулировки скорости вращения ротора электрических машин такого типа, обеспечения плавного запуска и торможения в схемах электропривода используются частотные преобразователи и устройства плавного пуска (УПП).

Видео:Как выбрать и настроить преобразователь частоты? | Ошибки при выборе частотникаСкачать

Принцип действия

Принцип действия частотных преобразователей основан на изменении скорости вращения электродвигателя при изменении частоты питающего напряжения. Самое широкое распространение получили ЧП на базе схемы двойного преобразования с ШИМ-модуляцией. Такая схема включает в себя выпрямитель, блок управления и инвертор. Питающее переменное напряжение сначала выпрямляется, затем инвертируется в напряжение другой частоты. Задание значений частоты определяется широтой и длительностью управляющих импульсов, отпирающих полевые транзисторы инвертора.

Устройства плавного пуска бесступенчато изменяют величину напряжения, подаваемого на обмотки электродвигателя во время его пуска, разгона и торможения. Принцип действия УПП основан на бестрансформаторном регулировании напряжения в цепи обмоток статора электродвигателя.

При достижении номинальной частоты вращения вала двигателя, включаются шунтирующий контактор, ток в силовой цепи протекает, минуя УПП. Таким образом, устройство плавного пуска включатся только при запуске и остановке электрической машины.

Видео:Запуск мотор-редуктора с двигателем 220в. от частотного преобразователя T22-750W-12-HСкачать

Назначение преобразователя частоты и устройства плавного пуска

Частотные преобразователи – многофункциональные устройства. Их используют:

• Для обеспечения регулирования скорости вращения ротора и необходимого момента силы на валу электрических машин в зависимости от фактической нагрузки.
• Для ограничения пусковых токов и защиты электродвигателя от аварий и ненормальных режимов работы.
• Точного позиционирования вала двигателя претенциозных механизмов.
• Поддержание необходимых величин технологических параметров.

ЧП позволяет обойтись без редукторов, электромагнитных муфт и других устройств для механического регулирования скорости.

Устройства плавного пуска применяются:

• Для запуска и остановки электродвигателей в плавном режиме.
• Для снижения пусковых токов.
• При использовании электродвигателей в сети ограниченной мощности.
• Синхронизации момента на валу двигателя с нагрузкой при пуске оборудования.

Назначение УПП и частотных регуляторов существенно различаются. Существуют модели УПП, позволяющие изменять скорость вращения ротора электродвигателя. Они не заменяют частотный преобразователь, так как не предназначены для длительной эксплуатации в таком режиме.

Видео:Как выбрать частотный преобразователь. 1 ЧастьСкачать

Когда следует выбрать УПП и в каких случаях необходим частный преобразователь

При помощи преобразователя частоты можно решить практически любые задачи. Выбор УПП вместо частотника имеет в основном только экономическое обоснование. Перед выбором необходимо тщательно проанализировать условия работы электропривода, его цели и задачи, параметры питающей сети и другие факторы.

• Для обеспечения низкого крутящего момента при пуске механизма или технологической установки.
• При небольшой или средней нагрузке.
• Для эксплуатации на номинальной скорости вращения электродвигателя.
• При необходимости снижения ударной нагрузки на шестеренки редуктора или другого механизма.
• В условиях, когда плавный запуск и ограничение пусковых токов являются главными требованиями.

Частотные преобразователи целесообразно выбрать:

• Для оборудования, работающего с переменной нагрузкой.
• При необходимости изменения скорости вращения двигателя выше или ниже номинальной.
• Для повышения энергоэффективности привода.

Главные преимущества устройств плавного пуска перед преобразователями частоты – небольшие габариты и низкая стоимость. Размеры и стоимость этих устройств одинаковой мощности могут различаться в 1, 5–10 раз.

Читайте также: Редуктор кислородный счет учета

Частотные преобразователи и УПП обеспечивают:

• Снижение износа электродвигателей, а также производственного оборудования. За счет снижения негативного влияния токов большой величины, отсутствия ударной нагрузки при запуске возможно удлинить промежутки между текущими и капитальными ремонтами оборудования и электрических машин.
• Экономию электроэнергии. Снижение потребляемой мощности в УПП достигается ограничением тока при запуске. Частотные преобразователи позволяют синхронизировать работу привода с требуемой нагрузкой.
• Возможность управления приводом с удаленных пунктов и интеграции электроприводов в АСУТП или САР. Частотные преобразователи и УПП комплектуются микроконтроллерами, поддерживающие один или несколько протоколов обмена данными.
• Защиту электродвигателя от перегрева, несимметричной нагрузки, перегрузок и других аварийных режимов. ЧП и УПП имеют входы для подключения датчиков температуры, реле аварий. Они осуществляют отключение двигателей при неисправностях или авариях в сети.

Выбор конкретного устройства зависит от требований к электроприводу и промышленному оборудованию и особенностей сети. Он осуществляется на основании анализа производственных факторов, инженерно-технических и экономических расчетов.

Видео:Бюджетный мотор редуктор с регуляторомСкачать

Преобразователи частоты

В данной статье мы рассмотрим что такое частотный преобразователь, сферы применения преобразователей частоты, их плюсы и минусы, а также схемы частотников.

Преобразователи частоты (или частотники) – электротехническое оборудование для регулирования частоты переменного напряжения. Основная сфера применения этих устройств – изменение частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа. Принцип действия управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, насосных агрегатов, регулирующей арматуры и других устройств. Основным недостатком этих электрических машин являются постоянная скорость вращения, большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей возможно устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока.

Видео:3МП-50 Мотор-редуктор от 220 вольт через частотный преобразователь с изменением оборотовСкачать

Виды преобразователей частоты

Частотные преобразователи различаются по конструкции, принципу действия, способу управления. По конструктивному исполнению преобразователи частоты разделяют на две большие группы:

Электромашинные частотники.

Электромашинные или индукционные преобразователи частоты представляют собой двигатели переменного тока, включенные в режим генератора. Применяются такие электротехнические устройства относительного редко, в условиях, где затруднено или невозможно применение электронных частотных преобразователей.

Электронные преобразователи.

Полупроводниковые ЧП состоят из силовой части, выполненной на транзисторах или тиристорах, и схемы управления на базе микроконтроллеров. Это электротехническое оборудование пригодно для трехфазных и однофазных приводов любого назначения. Различают ЧП с непосредственной связью с питающей сетью и устройства с промежуточным звеном постоянного тока.

Непосредственные преобразователи частоты

Такие частотники построены на базе быстродействующих тиристорных преобразователей, включенных по мостовым, перекрестным, нулевым и встречно-параллельным схемам.

Устройства такого типа включаются непосредственно в питающую сеть.

Плюсы непосредственных преобразователей частоты:

• Возможностью рекуперации электроэнергии в сеть при работе в режиме торможения двигателя. Непосредственное включение обеспечивает двусторонний обмен электричеством.
• Высоким к.п.д. за счет однократного преобразования частоты.
• Возможностью наращивания мощности за счет присоединения дополнительных преобразователей.
• Широким диапазоном низких частот. Непосредственные преобразователи обеспечивают стабильную работу привода на малых скоростях.

Минусы непосредственных преобразователей частоты:

• Аппроксимированная форма выходного напряжения с наличием постоянных составляющих и субгармоник. Такая форма переменного напряжения на выходе устройства вызывает дополнительный нагрев двигателя, снижает момент, создает помехи.
• Частота напряжения на выходе преобразователя не превышает аналогичную характеристику сетевого напряжения. Таким образом, при помощи этих устройств можно только снижать скорость вращения двигателей.
• Основная сфера непосредственных преобразователей – электроприводы на базе асинхронных и синхронных двигателей большой и средней мощности.

Читайте также: Сколько масла в редукторе лодочного мотора тохатсу 5

Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Частотные преобразователи этого типа выполнены на базе схемы двойного преобразования. Питающее сетевое напряжение преобразуется в постоянное, затем сглаживается и инвертируется в переменное выходное напряжение заданной частоты.

Плюсы преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока:

• Возможностью получения выходного напряжения с частотой как выше, так и ниже аналогичного параметра сети питания. Частотники на базе схемы двойного преобразования используют для высоко- средне- и низкоскоростных электроприводов.
• Чистой синусоидальной формой напряжения на выходе. Схема преобразователя позволяет получать переменное напряжение с минимальным отклонением от синусоидальной формы.
• Возможностью построения простых и сложных силовых и управляющих схем для приводов с различными требованиями к скорости реагирования, диапазону скоростей.
• Возможностью адаптации к сетям постоянного тока. Преобразователи данного типа можно приспособить для питания от резервных и аварийных источников постоянного тока без дополнительных устройств. Это позволяет применять такие частотники в приводах ответственного оборудования с резервными источниками электроэнергии.
• Разнообразием алгоритмов управления. Преобразователи со звеном постоянного тока можно запрограммировать и адаптировать практически ко всем электроприводам, в том числе и претенциозным, где требуется особо точное регулирование скорости и момента.

Минусы преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока:

• Относительно большую массу и габариты, что обусловлено наличием выпрямительного, фильтрующего и инверторного блоков.
• Повышенные потери мощности. Схема двойного преобразования несколько уменьшает общий к.п.д.

Устройство преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока

Состоят такие преобразователи из нескольких основных блоков:

• Выпрямителя. Для ЧП используются диодные и тиристорные преобразователи постоянного тока. Первые отличаются высоким качеством постоянного напряжения практически с полным отсутствием пульсации, низкой стоимостью и надежностью. Однако диодные выпрямители не позволяют реализовать возможность рекуперации электроэнергии в сеть при торможении двигателя. Выпрямители на тиристорах обеспечивают возможность протекания тока в обоих направлениях и позволяют отключать преобразователь от сети без дополнительной коммутирующей аппаратуры.
• Фильтра. Выходное напряжение тиристорных управляемых выпрямителей имеет значительную пульсацию. Для ее сглаживания используют реакторы, емкостные или индуктивно-емкостные фильтры.
• Инвертора. В ЧП используют инверторы напряжения и тока. Последние обеспечивают рекуперацию электроэнергии в сеть и применяются для управления электрическими машинами с частым пуском, реверсом и остановкой, например, крановыми двигателями.
• Частотники на базе инверторов напряжения выдают на выходе напряжение формы “чистый синус”. Благодаря этому преобразователи такого типа получили наиболее широкое распространение.
• Микропроцессора. Этот блок осуществляет управление входным выпрямителем, прием и обработку сигналов с датчиков, взаимодействие с автоматизированной системой высшего уровня, запись и хранение информации о событиях, формирует выходное напряжения ЧП соответствующей частоты. А также выполняет функции защиты от перегрузок, обрыва фазы и других аварийных и ненормальных режимов работы.

Видео:Малогабаритный мотор редуктор 220 вольт с регулятором оборотовСкачать

Способы управления преобразователем

По принципу управления различают 2 основных вида частотных преобразователей:

ЧП со скалярным управлением

Частотники этого типа выдают на выходе напряжение определенной частоты и амплитуды для поддержания определенного магнитного потока в обмотках статора. Частотники с таким принципом регулирования отличаются относительно низкой стоимостью, простотой конструкции. Нижний предел регулировки скорости составляет около 10 % от номинальной частоты вращения. Их можно использовать для управления сразу несколькими двигателями. Скалярные ЧП используют для приводов насосных агрегатов, вентиляторов и других устройств и оборудования, где не требуется поддерживать скорость вращения ротора вне зависимости от нагрузки.

Читайте также: Устройство поворотного редуктора экскаватора хитачи

ЧП с векторным управлением

Микропроцессорные устройства преобразователей с векторным управлением автоматически вычисляют взаимодействие магнитных полей статора и ротора. ЧП такого типа обеспечивают постоянную частоту вращения ротора вне зависимости от нагрузки. Они используются для оборудования, где необходимо поддерживать необходимый момент силы при низких скоростях, высокое быстродействие и точность регулирования. Применение векторных ЧП позволяет регулировать частоту вращения, задавать требуемый момент на валу.

ЧП с векторным управлением делятся на преобразователи бездатчикового типа и устройства с обратной связью по скорости. Последние используются для приводов с широким диапазоном регулирования скорости до 1:1000, необходимости позиционирования точного положения вала, регулирования момента при низких скоростях, точного поддержания частоты вращения, пуска двигателя с номинальным моментом. Преобразователи без датчика скорости применяют для приводов с более низкими требованиями.

Видео:Выбираем управление насосом: реле давления, реле потока, частотный преобразовательСкачать

Режимы управления частотными преобразователями

В большинстве моделей современных частотных преобразователей реализована возможность управления в нескольких режимах:

📹 Видео

Стабильное давление воды на даче при помощи частотного регулятора для управления насосом HY2 с АлиСкачать

Мотор-редуктор NMRV 040 для ПВКСкачать

💧💧💧 Поставил Ermangizer вместо гидроаккумулятора. Мой горький и полезный опытСкачать

Частотный преобразователь как правильно подключить частотникСкачать

Сказал НЕТ перепадам давления 🔴 Установил частотный преобразователь с токовым манометромСкачать

Частотный преобразователь OMRON MX2 + Червячный редуктор NMRV 030 c двигателем 0,09кВтСкачать

Тормоз частотным преобразователем. Установка времени разгона и торможения на частотнике инноверт.Скачать

💦УМНАЯ СКВАЖИНА! ЧАСТОТНЫЙ РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ИЛИ ИНВЕРТОРНЫЙ КОНТРОЛЛЕР НАСОСА УПРАВЛЕНИЕ ОБОРОТАМИСкачать

Мощный мотор-редуктор на буровую установку на 220 вольт с изменением частоты оборотовСкачать

Подключил частотный преобразователь к электродвигателю АИР. 3 фазыСкачать

ТЕБЕ НЕ РАСКАЖУТ! НА ЧТО СПОСОБЕН ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ!! (ЧАСТОТНИК)Скачать

Принцип подключения выносных кнопок к частотному преобразователю INNOVERT. Клеммы GND, FWD, REW, S1.Скачать