При использовании электроприборов может возникнуть необходимость изменить частоту тока. Например, при работе асинхронного двигателя, где важно менять скорость вращения. Для этих целей используются частотные преобразователи. Что это такое, как работает устройство и какие типы существуют?
Частотный преобразователь – что это за устройство
Частотный преобразователь — это устройство, которое может менять частоту, хотя переменный ток можно менять и настраивать на что-то подобное. Это технически сложное устройство, и в конструкции предусмотрена защита, которой обладает как сам преобразователь, так и блок управления. Это позволяет избежать перегрузок, защищает от скачков напряжения, перегрева и короткого замыкания. Такие устройства могут быть оснащены системами фильтрации. Последняя способствует нивелированию воздействия импульсов и электромагнитных помех.
Принцип работы частотного преобразователя
Преобразователи частоты — надежные устройства, используемые во многих областях промышленности, а также в быту.
Станция работы преобразователя частоты:
Полученный прямоугольный импульс преобразуется в синусоиду.
Виды частотных преобразователей
Можно выделить различные типы преобразователей частоты. Чаще всего они используются в промышленности и быту.
Электричество.
Они используются в тех случаях, когда электронные модели недоступны. По сути, электрические индукторы — это индуктивные двигатели, работающие по принципу изменения частоты тока. Они обладают прогрессивным управлением. Они эффективны, когда нет необходимости поддерживать определенную скорость вращения бегунка.
Электроника.
Используются чаще всего. Это ЦФ векторного типа, которые автоматически определяют параметры магнитных полей бегунка и статора. Они могут обеспечить фиксированное значение вращения ротора, которое не зависит от нагрузки.
Управление преобразователем может осуществляться вручную с помощью пульта управления. С его помощью можно замедлить работу и установить необходимую скорость. Другой вариант — внешнее управление (Acut). С его помощью можно задать необходимые параметры, а затем запустить управление в автоматическом режиме.
Частотный преобразователь – применение
Зачем нужны электродвигатели? Такие устройства позволяют снизить энергопотребление, продлить срок службы оборудования и сократить расходы на затухание.
Стоит отметить, что многие электродвигатели работают с частой сменой режимов. Это негативно сказывается на техническом состоянии устройства — частые пуски, отключения, экстремальные нагрузки, скачки напряжения и т.д. Использование частотных преобразователей обеспечивает плавный пуск, исключает перегрев и судороги при торможении двигателем.
Частотные преобразователи позволяют устройству работать плавно, снижая импульсы и вибрации. Это увеличивает срок службы. Для промышленных инструментов особенно важно использовать возможность изменения оборотов двигателя для запуска.
Как видите, использование ПЧ-преобразователя дает наибольшие преимущества. Однако они не используются с отдельными электродвигателями. Причинами этого являются высокая стоимость оборудования, необходимость специализированного монтажа и регулировки, а также обслуживания частотного регулятора.
Принцип работы частотного преобразователя, виды, схемы подключения
В этой статье рассказывается о том, что такое частотные преобразователи. Описаны его разновидности, принцип работы и схема подключения к электродвигателю.
Частотные преобразователи — это устройства статического преобразования, предназначенные для управления асинхронными электродвигателями и рассчитанные на регулирование и преобразование напряжения с определенной частотой и шириной. Поскольку частотные регуляторы являются устройствами, предназначенными для управления асинхронными электродвигателями, их использование позволяет значительно продлить срок службы устройства.
В состав частотных контроллеров входят следующие устройства.
Структура частотного регулятора:
| ЗПТ — ток тока — БП — блок питания — ДТ — датчик мощности — У — ширина — М — двигатель. |
Виды частотных преобразователей
Существует два типа преобразователей частоты.
Электронный преобразователь частоты позволяет плавно управлять асинхронными и современными двигателями по одному из двух принципов
В передовых моделях частотных преобразователей можно найти следующие функции
Принцип работы преобразователя частоты
Работа частотного регулятора состоит из нескольких этапов.
Схема принципа работы частотного преобразователя:
Таким образом, при частотном регулировании напряжение сначала преобразуется в непрерывное, которое затем инвертируется в переменное напряжение необходимой частоты.
Подключение частотного преобразователя к электродвигателю
Очень важно соблюдать правильное подключение частотного преобразователя к двигателю.
Предварительно необходимо убедиться, что модель преобразователя подходит для данного проекта и что все функции частотного регулятора соответствуют параметрам двигателя.
Порядок подключения частотного преобразователя к двигателю следующий
| ‘Треугольник’: требуется однофазный преобразователь частоты к асинхронному двигателю. | ‘Звезда’: необходимо подключить трехфазный преобразователь частоты к схеме подключения преобразователя частоты для трехфазного электродвигателя. |
Аккуратной характеристикой формы является соединение конечностей обмотки двигателя.
Двигатели, подключенные к частотам звездообразной схемы, будут работать плавно, но не будут развивать полную мощность. Если подключить оборудование между треугольными схемами, двигатель будет работать на полную мощность. Недостатки такой схемы: высокая цена стартера.
Стоит уделить особое внимание выбору способа подключения частотных преобразователей в асинхронных двигателях и определению мощности, которую выдает двигатель в разных режимах работы. Работа перегруженных частотных преобразователей оказывает длительное негативное влияние на работу оборудования. Поэтому его мощность должна находиться в одном кадастре. Впоследствии работа сглаживается, а срок службы оборудования продлевается.
Пульт управления, входящий в состав частотного преобразователя, устанавливается в удобном для работы месте. Затем его необходимо подключить к директивному руководству частотного преобразователя в соответствии со схемой.
Выбор частотного преобразователя для промышленного инструмента — важный и ответственный проект. Малейшая ошибка при сопоставлении параметров двигателя и частотного преобразователя может привести к несчастному случаю и необратимым последствиям. Чтобы избежать этого, воспользуйтесь возможностью и получите бесплатные советы от экспертов Lusakomatisation. Наши инженеры помогут вам выбрать подходящее оборудование для любого технологического процесса.
Зачем нужен частотный преобразователь
Преобразователи частоты — это электронные устройства, которые помогают преобразовывать частоту электричества. Их использование позволяет непрерывно контролировать процесс преобразования электрических параметров в выходные.
Назначение и область применения частотных преобразователей
Наибольшее значение частота имеет в области управления современными и асинхронными двигателями. Использование частотных преобразователей вносит существенный вклад в оптимизацию производства, снижение энергопотребления и продление срока службы связанного с ними электрооборудования.
Преимущества использования преобразователей частоты
Ассортимент преобразователей частоты:
Эксплуатационное оборудование и разрешения
Различают две стадии преобразования.
1) На первом этапе преобразования входное напряжение (220 В или 380 В) поднимается через диодный мост. Затем оно проходит через фильтр, соединенный с конденсатором, который нормализует «срезанный» участок входного сигнала.
(2) На этом этапе из выпрямленной части напряжения формируется сигнал нужной последовательности с требуемыми параметрами ширины и частоты. Это достигается за счет использования микросхемы, которая может управлять выходными параметрами. Прямоугольные импульсы нужной частоты, управляемые регулятором, передаются на двигатель. Самоиндукция обмотки статора принимает эти импульсы и превращает их в синусоиду.
Частотный ревизор отсортирован по.
В соответствии с органами управления преобразователи частоты делятся на.
С непрерывной потоковой связью. Тиристорные или транзисторные преобразователи, требующие дополнительных непрерывных разъемов питания для безопасной и правильной работы подключенного двигателя.
Где имеется непрерывная связь источника питания и электрической сети. Это преобразователи с тиристорной инверсией, которые обеспечивают надежную работу без необходимости использования дополнительного оборудования.
Современные преобразователи частоты оснащены дисплеями с возможностью контроля и настройки различных параметров (частота, ток, напряжение, мощность, скорость, крутящий момент, время работы преобразователя).
В зависимости от области применения преобразователи частоты различают.
— Промышленное применение — работа оборудования с напорными фракциями насоса — использование в динамических деревнях и разрушающих рисках установка непосредственно в корпус двигателя (векторный метод управления) для кранов и грузоподъемных механизмов.
Способы подключения и настройки
Все современные преобразователи частоты оснащены специальными кабелями для облегчения подключения двигателя. Все сложные электрические цепи уже встроены в корпус устройства. В электрической цепи преобразователь частоты располагается сразу после выключателя. Он должен соответствовать номинальному току электродвигателя.
Если преобразователь частоты работает в однофазной цепи, то порог срабатывания выключателя рассчитывается на трехкратный рабочий ток этой цепи.
Для трехфазных источников питания необходимо использовать специальный трехфазный выключатель с общим рычагом. Ток срабатывания выключателя в этом случае должен быть равен рабочему току соответствующей фазы двигателя.
‘Внимание! При подключении двигателя к преобразователю выключатель должен быть установлен в разрыв нейтрального провода. Установка выключателя на разорванную трубу заземления запрещена! ‘
Настройка подключения частотного преобразователя заключается в правильном соединении кабелей и жил в необходимых сечениях с конкретной мощностью подключаемого двигателя.
Как подключить частотный преобразователь к электродвигателю:
Треугольник. Выход преобразователя подключается к обмотке статора управляющего двигателя, которая подключается последовательно. Такое подключение используется для бытового подключения однофазных сетей. При таком подключении напряжение на выходе инвертора не превышает входное значение более чем на 50 %.
Звезда. Тип соединения, при котором выход преобразователя подключается к обмотке параллельного соединения электродвигателя. Такое соединение используется при подключении инвертора к трехфазной сети промышленной установки.
У вас есть вопросы? Специалисты компании «Энергопуск» ответят на ваши вопросы: 8-800-700-11-54 (8-18, пн-пт).
Принцип работы частотного преобразователя
Частотный преобразователь — это электротехническое устройство, основной задачей которого является изменение напряжения в розетке переменного тока и его частоты. Конечные значения этих параметров могут быть как значительно выше входных, так и ниже их.
Основные компоненты преобразователя частоты
Полный комплект компонентов устройства — выпрямитель, фильтр, центральный процессор управления, инвертор.
Структура и особенности работы
Использование частотного преобразователя позволяет снизить входной ток. Это требует работы двигателя под меньшей нагрузкой, увеличивает срок службы оборудования, максимально повышает экономичность и снижает энергопотребление устройства, но производительность при этом снижается. 100% в соответствии с областью работы и использования.
Когда напряжение поднимается, оно передается на блок инвертора. От этого зависит работа всех частотных преобразователей и «подготовка» двигателей к подаче питания. Формирование напряжения на выходе представляет собой прямоугольные импульсы, имеющие различную ширину и строго выверенную длительность. Этот принцип определен при построении технологии силовой части.
Также невозможно представить схему без маломощных цепей, обеспечивающих синхронизацию. Это правильная общая функция между необходимыми преобразователями. Например, центральный процессор является важнейшим вычислительным устройством — технологическим сигналом, который обеспечивает команды, изменяющие работу преобразователя и других компонентов. CPU принимает сигналы, воспринимаемые датчиками тока, определяет оптимальный алгоритм в конкретном случае и обеспечивает 100-процентное соответствие характеристик преобразователя частоты текущим условиям. Прибор оснащен электрическими компонентами и источником питания, который обеспечивает энергией работу электрических компонентов.
Основу преобразовательной секции составляет набор транзисторов IGBT, разработанных специально для выполнения основной функции. По сути, эти транзисторы представляют собой комбинацию биполярных элементов и полей. Он оснащен направляющей — изолированным затвором (идентичным полю аналогичных полей), силовым блоком идентичной биполярной части и коллектором — фиксатором.
Силовые элементы представляют собой транзисторы, которые являются разнесенными блоками, соединенными по последовательной схеме. Наличие трех плеч необходимо из-за необходимости генерировать три фазы устройства.
Принцип работы частотника
Принцип работы частотных проектов с большим количеством фаз:
Режимы работы частотного преобразователя
Конкретный принцип работы частотного преобразователя определяется выбранным режимом работы.
Поддержание скорости асинхронных двигателей.
Эта функция является наиболее распространенной. Частотная компенсация обеспечивает точное поддержание скорости вращения двигателя, что позволяет плавно разгоняться и останавливаться. В большинстве случаев зависимость напряжения линейная, но могут допускаться и другие отклонения. Например, при эксплуатации насосов и вентиляционного оборудования важны квадратные вольтовые показатели частоты, что означает минимальное напряжение на низких частотах. Напротив, обслуживание подъемного оборудования предполагает увеличение напряжения при разгоне для достижения достаточного пускового момента. Все это важно при реализации методов ступенчатого регулирования, когда обратная связь ограничивается током, подаваемым на обмотки. Это позволяет определить фактическую нагрузку, приложенную к оси. Алгоритм расчета позволяет компенсировать выходную частоту и напряжение. Если нагрузка на двигатель превышает предельную, срабатывает механизм отключения и работа системы временно блокируется.
Векторные методы управления более точны, чем шаговые, и предполагают, что к текущим данным добавляется информация, поступающая от датчика скорости вращения. Это позволяет оборудованию выбирать режим питания, поддерживающий необходимую скорость.
Поддержание параметров, ПИД-регулятор.
Широтно-импульсный режим подходит в тех случаях, когда не требуется стабильность скорости, а двигатель расположен на одном из необходимых внешних индикаторов. Типичный пример — насос, создающий давление в циркуляционном контуре или другой подобной системе. В этом случае ток постоянен только для того, чтобы избежать перегрева, а частота изменяется от минимальной до максимальной в соответствии с данными от источника обратной связи. ПИД-регулирование подразумевает, что стабилизируется не частота, а значение (или конкретная величина) внешнего параметра. Эта техника реализуется путем изменения расположения метода.
Самый экономичный способ управления двигателями – преобразователь частоты
В промышленности более 60 % электроэнергии потребляют асинхронные электроагрегаты, такие как насосы, компрессоры, вентиляционные и другие установки. Это самый простой, а потому самый дешевый и надежный тип двигателя.
Технические процессы в различных отраслях промышленности требуют гибкого изменения скорости вращения всех исполнительных механизмов. Благодаря бурному развитию электроники и компьютерной техники, а также стремлению снизить потери электроэнергии появились устройства для финансового управления различными типами электродвигателей. В этой статье рассказывается о том, как обеспечить максимально эффективное управление электроэнергией. Сотрудник компании «Первый инженер» (ГК «Ланит»), мы видим, что наши заказчики все больше внимания уделяют энергоэффективности
Большая часть электроэнергии, потребляемой производственными и техническими установками, используется для выполнения некоторых механических задач. Для перемещения рабочих органов различных производственно-технических механизмов в основном используются асинхронные электродвигатели с короткими циркуляционными сепараторами (об этом типе электродвигателей мы поговорим в дальнейшем). Сам электродвигатель, его система управления и механическая схема, пронизывающая привод от вала двигателя до производственного механизма, представляют собой систему электропривода.
Наличие минимальных потерь мощности на круг за счет регулирования оборотов двигателя, возможность плавного пуска за счет равномерного повышения частоты и напряжения — вот основные аксиомы эффективного управления двигателем.
Ведь до сих пор существуют методы управления двигателем, хотя и более старые, такие как
Потери неизбежны?
Обсудим электрические потери, возникающие в асинхронных электродвигателях, более подробно.
Работа электродвигателя характеризуется рядом электрических и механических величин.
К электрическим величинам относятся.
После рассмотрения тип принимает вид:
Зависимость крутящего момента M двигателя от частоты вращения n курсора называется механической характеристикой электродвигателя. Отметим, что при работе асинхронной машины энергия с помощью электромагнитного поля перемещается от статора к бегунку через воздушный зазор.
Часть этой энергии передается на ось курсора в виде механической мощности в соответствии с уравнением (2), а остальная часть выделяется в виде потерь в активном сопротивлении во всех трех фазах цепи курсора.
Эти потери, называемые электрическими, равны:
Таким образом, электрические потери определяются квадратом тока, протекающего через притир.
Они в значительной степени определяются нагрузкой асинхронного двигателя. Все остальные виды потерь, за исключением электрических, не сильно зависят от нагрузки.
Поэтому давайте рассмотрим, как изменяются электрические потери асинхронного двигателя при регулировании частоты вращения.
Электрические потери непосредственно на обмотку двигателя определяют его нагрев, так как она выделяется в виде тепла в машине. Очевидно, что чем выше электрические потери в электрической цепи, тем менее экономична работа двигателя.
Стремление уменьшить электрические потери в курсоре становится еще более понятным, если учесть, что потери в статоре примерно пропорциональны потерям в курсоре. Такой способ регулирования оборотов двигателя экономичен, когда электрические потери в курсоре относительно невелики.
Анализ уравнений показывает, что наиболее экономичным способом управления двигателями является управление при скорости вращения ротора, близкой к синхронной.
Частотно-регулируемые приводы
В различных отраслях промышленности, где используются насосы, вентиляционные системы, системы передачи и производственное оборудование (ТЭЦ, ГРЭС и др.), получили распространение такие устройства, как частотно-регулируемые преобразователи (ЧРП), также известные как преобразователи частоты (ПЧ). Они позволяют изменять частоту и амплитуду трехфазного напряжения, подаваемого на электродвигатель, обеспечивая тем самым гибкость режима работы механизма управления.
Высоковольтные частотно-регулируемые двигатели
Следует дать краткое описание существующих преобразователей частоты.
Конструктивно преобразователь состоит из функционально связанных блоков: входного трансформаторного блока (трансформаторный шкаф), многослойного преобразователя (инверторный шкаф) и системы управления и защиты с блоками ввода и отображения информации (шкаф управления и защиты).
Входной трансформаторный шкаф передает питание от трехфазной сети на входной многослойный трансформатор и распределяет пониженное напряжение на многоуровневый преобразователь.
Многослойные инверторы состоят из встроенных ячеек — преобразователей. Количество ячеек определяется конкретной конструкцией и производителем. Каждая ячейка оснащена выпрямителем и фильтром постоянного тока с мостовым инвертором напряжения на современных биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT). Входящий переменный ток сначала выпрямляется, а затем преобразуется в переменный с контролируемой частотой и напряжением с помощью твердотельных инверторов.
Полученные управляемые источники переменного напряжения соединяются последовательно в точках соединения, образуя фазы напряжения. Трехфазная система питания асинхронных двигателей строится путем соединения звеньев по схеме «STAR».
Система защиты и управления расположена в шкафу управления и защиты и представлена многофункциональным микропроцессорным блоком с системой питания от вспомогательного источника питания инвертора, устройствами ввода и вывода информации и основным датчиком электрического режима работы инвертора. Инвертор.
Потенциал экономии: считаем вместе
Оценка потенциальной экономии электроэнергии от применения преобразователей частоты на основе данных, предоставленных компанией Mitsubishi Electric.
Для начала давайте посмотрим, как меняется мощность при различных способах управления двигателем.
Далее приведем примеры расчетов.
Производительность двигателя: 96. 5 %; Производительность управляемого частотного движения: 97 %; Мощность оси вентилятора в номинальном объеме: 1100 кВт; Функциональный вентилятор: H = 1. 4 O. U. q = 0; Общее годовое рабочее время: 8000 часов.
Как эксплуатировать вентилятор в соответствии с графиком:
На основании графика получены следующие данные.
100% подача воздуха — 20% рабочих часов в год — 70% подача воздуха — 50% рабочих часов в год — 50% подача воздуха — 30% рабочих часов в год.
Экономия между номинальной нагрузкой и регулированием частоты вращения двигателя (работа с VFD) составляет.
7. 446. 400 кВтч/го д-3. 846. 400 кВтч/год = 3. 600. 000 кВтч/год.
-1 кВтч/5. Учитываем счет за электроэнергию равный 5. 5 рублей. Стоит отметить, что затраты получены по первой ценовой категории и средней цене одного из промышленных предприятий Приморского края в 2019 году.
Экономия в финансовом выражении.
3. 600, 000 кВтч/год*5. 5 реб/кВтч = 19, 800, 000 фрикций/год.
Практика реализации такого проекта позволяет выйти на трехлетний срок амортизации с учетом затрат на эксплуатацию и ремонт, а также стоимости самого частотного преобразователя.
Как видно из приведенных цифр, финансовая целесообразность внедрения VFD не вызывает сомнений. Однако последствия внедрения не ограничиваются экономией. VFD обеспечивают плавный запуск двигателя и значительно снижают его износ, о чем мы подробнее поговорим в следующий раз.
detector