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 частотный преобразователь. 1 ЧастьСкачать

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 и настроить преобразователь частоты? | Ошибки при выборе частотникаСкачать

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

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:Бюджетный мотор редуктор с регуляторомСкачать

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

Сказал НЕТ перепадам давления 🔴 Установил частотный преобразователь с токовым манометромСкачать

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

Частотный преобразователь как правильно подключить частотникСкачать

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

Мотор-редуктор NMRV 040 для ПВКСкачать

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

Подключил частотный преобразователь к электродвигателю АИР. 3 фазыСкачать

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

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

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

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