Довідник

Частотний перетворювач, як інструмент управління асинхронним електродвигуном

На сьогоднішній день асинхронний двигун є найпоширенішим і одним з найнадійніших пристроїв для приводу різних механізмів і машин.

Але, давайте розглянемо сам двигун з усіх боків. По-перше, в ньому немає можливості регулювати швидкість обертання ротора. По-друге, пусковий струм асинхронного двигуна в 5-7 разів перевищує базовий варіант. Все це призводить до непередбачених енергетичних витрат та величезних навантажень, при використанні виключно механічного пристрою регулювання. Відповідно, Ваш пристрій швидко прийде в непридатність.

Частотний перетворювач

З розвитком даного напрямку з'явився інноваційний продукт, який допоміг вирішити вищезазначені проблеми, але вже не за допомогою механіки, а електроніки.

Частотний перетворювач з широтно - імпульсним управлінням дає можливість знизити навантаження на пускові струми в чотири-п'ять разів. Він дає плавний пуск асинхронного двигуна і організовує управління приводом за потрібною схемою балансу напруга - частотність.

Даний пристрій дозволяє вполовину заощадити на використанні енергії. Виходячи з цього, з'явилась можливість підключити зворотні взаємодії між ближніми приводами. Тепер можна самому налаштувати обладнання під потрібну задачу і змінити роботу системи в цілому.

Опис роботи частотного перетворювача

Частотний перетворювач з широтно-імпульсним управлінням включає в себе інвертор з подвоєним перетворенням напруги.
На початку мережева напруга в 220-380 Вт випрямляється вхідним діодним мостом, а після вирівнюється і фільтрується за допомогою конденсаторів.

У наслідку цього створюється широтно-імпульсна взаємодія потрібної частоти і шпаруватості. Відбувається це за допомогою мікросхем управління і вихідних мостових IGBT ключів.

Наприкінці з частотного перетворювача виходять частини прямокутних імпульсів. Завдяки високо частотності обмоток статора асинхронного двигуна ці імпульси об'єднуються і створюють напругу, схожу з синусоїдою.

Аспекти вибору частотного перетворювача

Кожен виробник намагається забезпечити собі конкурентну перевагу на ринку. Першим, що він робить для заманювання клієнтури - знижує ціну. Відповідно, в сам пристрій він включатиме лише найнеобхідніші функції, а інші будуть пропонуватися як додаткові можливості (за дод. платню).

Тому, спершу потрібно визначити для себе необхідні опції пристрою. Тоді можна підібрати вигідну пропозицію з максимальною кількістю обраних функцій.

За типом управління:

При виборі перетворювача варто виключити ті, які мають низьку потужність, не підходящий тип управління або спосіб перевантаження і так далі.

Якщо розглядати тип управління, то тут їх існує два: скалярний і векторний. Більш поширеним є векторний тип, але й коштують частотні перетворювачі з таким управлінням дорожче ніж зі скалярним. Саме векторний тип дозволяє керувати більш точно, уникаючи або по максимуму знижуючи статичну помилку.

У свою чергу, скалярний режим лише підтримує безперервний взаємозв'язок між вихідним напругою і частотою. Тому, приміром, для вентиляторів другого буде цілком достатньо.

За потужністю:

У випадку, якщо потужності пристроїв ідентичні, тоді варто вибирати частотні перетворювачі однієї компанії, але з максимально можливим навантаженням. Таким чином можна забезпечити взаємозамінність пристроїв і полегшити їхнє обслуговування.
Також, при виборі перетворювача, упевніться, що у Вашому місті є сервісний центр виробника.

По мережевій напрузі:

Ідеальний варіант, коли перетворювач має широку амплітуду напруги як вгору, так і вниз. Вся справа в тому, що «вітчизняні виробники» і «стандарт» - речі часто несумісні. У разі зниженої напруги, частотний перетворювач швидше за все почне відключатись. А при підвищеному визве займання мережевих електролітичних конденсаторів, і в підсумку, - до збою роботи пристрою.

За діапазоном регулювання частоти:

Якщо у Вас, наприклад, шліфувальна машина, частотою більше 1000 Гц, тоді потрібна максимально висока межа регулювання частоти. Нижня межа визначає діапазон регулювання швидкості приводу, для неї стандарт - це 1:10. Тому потрібно упевнитись, що обраний діапазон відповідає Вашим потребам.

Якщо Вашого приладу необхідний більш широкий діапазон частоти, то варто зупинитись на придбанні векторного керування. При цьому не забудьте запросити у виробника параметри приводу, оскільки навіть заявлена межа в 0 Гц не зможе гарантувати безперервну роботу приводу.

За кількістю входів управління:

Введення команди управління, по типу: «пуск», «стоп», «реверс», «гальмування», і т.д. неможливий без дискретних входів. А для введення сигналів зворотного зв'язку (регулювання та налаштування привода в момент роботи) потрібні аналогові входи.
Також, є цифрові входи, які відповідають за введення високочастотних сигналів від цифрових датчиків кута повороту (енкодерів). Кількість датчиків може бути безмежною, але від цього залежить і вартість приладу.

За кількістю вихідних сигналів:

Для виходу сигналу про різноманітні моменти (перегрів, аварія, збій роботи, вхідна напруга поза допустимою нормою і т.д.) необхідний дискретний вихід. Для вибудовування складних завдань із зворотними зв'язками включають аналогові виходи. Тут, як і з входами, чим їх більше - тим вище вартість пристрою.

По шині управління:

Для початку, переконайтеся, що шина і кількість входів / виходів в обладнанні ідентичні з обраним частотним перетворювачем. По можливості, візьміть додатковий запас входів / виходів для модифікації приладу в майбутньому.

За способом перевантаження:

При первинному включенні потужність частотного перетворювача необхідно ставити на 10-15% сильніше потужності самого двигуна. Необхідно, щоб струм був вище базового струму двигуна і трохи вище струму ймовірних перевантажень.

Перевантаження оберігають прилад від поломок. Якщо ж привід має пікові навантаження (зазвичай вони тривають 2-3 сек.), тоді варто зупинитись на перетворювачі по піковому току. І знову-таки, краще взяти в запасі на 10% більше. В інструкції зазвичай вказують струми перевантажень і час їх дії на кожний окремий механізм. Тому, обов'язково прочитайте інструкцію перед використанням!