Для чего нужен частотный преобразователь для электродвигателя: Для чего нужен частотный преобразователь?

Зачем нужен преобразователь частоты? — Статьи

Дата публикации: 27.06.2019

Что такое преобразователь частоты?

Преобразователь частоты — это устройство преобразования энергии. Преобразователь частоты преобразует переменный ток с фиксированной частотой и фиксированным напряжением в энергию с переменной частотой и переменным напряжением, используемую для управления скоростью вращения асинхронных двигателей.

Зачем использовать преобразователь частоты?

Одной из основных функций преобразователя частоты в водных системах заключается в обеспечении экономии энергии. Благодаря контролю скорости насоса, а не регулированию потока с помощью дроссельных клапанов, экономия энергии может быть значительной. Например, снижение скорости на 20% может привести к экономии энергии на 50%. Помимо экономии энергии, значительно улучшается срок службы крыльчатки, уплотнителей и подшипников. Существуют различные виды преобразователей частоты с питание  220 В и 380 В. Более подробную информацию о работе однофазных частотных преобразователях можно прочитать в нашей статье.

Преимущества частотных преобразователей

В дополнение к энергосбережению и лучшему управлению процессом, они могут обеспечить другие преимущества:

• Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или расхода без использования отдельного контроллера. Подходящие датчики и электроника используются для сопряжения приводимого оборудования с преобразователем частоты.

• Расходы на техническое обслуживание могут быть снижены, поскольку более низкие рабочие скорости приводят к увеличению срока службы подшипников и двигателей.

• Устранение дроссельных клапанов и демпферов также отменяет обслуживание этих устройств и всех связанных с ними средств управления.

• Устройство плавного пуска двигателя больше не требуется.

• Контролируемая скорость разгона в жидкостной системе может устранить проблемы гидравлического удара.

• Способность преобразователя частоты ограничивать крутящий момент до выбранного пользователем уровня может защитить приводное оборудование, которое не может выдерживать чрезмерный крутящий момент.

Анализ системы в целом

Поскольку процесс преобразования входящей мощности с одной частоты на другую приведет к некоторым потерям, экономия энергии всегда должна обеспечиваться за счет оптимизации производительности всей системы. Первым шагом в определении потенциала энергосбережения системы является тщательный анализ работы всей системы. Для обеспечения экономии энергии необходимы подробные знания о работе оборудования и требованиях к процессу. Кроме того, следует учитывать тип преобразователя частоты, предлагаемые функции и общую пригодность для применения.

Внутренняя конфигурация преобразователя частоты

Преобразователи частоты содержат три основных раздела:

1. Цепь выпрямителя — состоит из диодов, SCR или биполярных транзисторов с изолированным затвором. Эти устройства преобразуют мощность линии переменного тока в постоянный ток.
2. Шина постоянного тока — состоит из конденсаторов, которые фильтруют и хранят заряд постоянного тока.
3. Инвертор — состоит из высоковольтных мощных транзисторов, которые преобразуют энергию постоянного тока в переменный выход переменного напряжения переменного тока, подаваемый на нагрузку.

Частотные преобразователи Danfoss также содержат мощный микропроцессор, который управляет схемой инвертора для получения почти чистого синусоидального напряжения переменной частоты, подаваемого на нагрузку. Микропроцессор также управляет конфигурациями ввода / вывода, настройками преобразователя частоты, состояниями неисправности и протоколами связи.

Cмотрите так же:

Разгон и торможение электродвигателя

Силовые опции для преобразователей частоты Danfoss

Задание фиксированных скоростей частотника VLT Micro Drive

На что следует обратить внимание при выборе частотного преобразователя для электродвигателя

12356

Содержание:

1. Самостоятельный подбор ЧП
   • Выбор общепромышленной модели
   • Выбор по стандартному ряду мощностей электродвигателей
   • Выбор по характеристикам
2. Как выбрать частотный преобразователь с помощью специалистов «Веспер»
3. Вебинары

Внедрение частотных преобразователей везде, где используются электродвигатели, — верное решение на пути увеличения доходности предприятия. Благодаря гибкой настройке параметров управления и широкому диапазону регулировок современные частотные преобразователи позволяют ощутимо поднять производительность технологического оборудования различного назначения и снизить издержки даже для устаревшего оборудования.

В этой статье мы расскажем, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя самостоятельно или при помощи специалистов.

Самостоятельный подбор ЧП

У вас есть три пути: выбрать общепромышленную модель, выбрать модель для конкретного применения или по характеристикам.

Выбор общепромышленной модели

Это наиболее быстрый и простой вариант. Например, универсальный общепромышленный векторный ЧП большой мощности «Веспер» из линейки EI -9011 в защищенном корпусе класса IP54 подходит для большинства задач и может использоваться для управления приводами практически всех промышленных механизмов в сложных условиях эксплуатации. Минус такого решения — высокая цена универсального ЧП.

Выбор по стандартному ряду мощностей электродвигателей

Это тоже быстрый и удобный вариант. Как правило, номинальная мощность большинства преобразователей соответствует стандартной серии.

Стандартные серии электродвигателей имеют следующие уровни (номинальной) мощности:

кВт	0,06	0,09	0,12	0,18	0,25	0,37	0,55	0,75	1,10	1,50	2,20	3,00
кВт	4,00	5,50	7,50	11,0	15,0	18,5	22,0	30,0	37,0	45,0	55,0	75,0

Преобразователь частоты подбирается такой же мощности, что и двигатель, или чуть большей. Например, если мощность привода 1,5 кВт, то преобразователь может быть 1,5-2 кВт.

Недостаток этого решения — можно переплатить за избыточную мощность частотника, если электродвигатель не нагружается полностью. Или наоборот: если привод часто работает с пиковыми нагрузками, то приобретенный по стандартной серии ЧП может не справляться с обеспечением работоспособности.

Выбор по характеристикам

1. Электропитание и диапазон выходной частоты.

Количество питающих фаз и номинальное напряжение (В) — первое, на что нужно обращать внимание при выборе. Если это не учесть и неправильно подключить оборудование, возникнут аварийные ситуации и, как следствие, техника выйдет из строя. Выпускаются одно- и трехфазные модели с напряжением на 220 В и 380 В соответственно. Однофазная модель ЧП имеет трёх фазный выход для подключения трёхфазного электродвигателя. Есть также высоковольтные мегаваттные установки для особо мощных агрегатов.

Напряжение местных электросетей, а вернее его качество, также необходимо учитывать при выборе ЧП. Несмотря на то, что Российский стандарт предусматривает для однофазной сети 220 В, а для трехфазной 380 В, на деле бывают существенные провалы и скачки. Если произойдет падение входного напряжения, электропривод аварийно остановится, но если будет скачок вверх, он может сгореть. Поэтому чем шире диапазон допустимых значений напряжения прибора, тем лучше (смотреть их нужно в техническом описании). Модели с широким диапазоном стоят дороже.

Частота (Гц) — следующая по важности характеристика, так как непосредственное управление скоростью вращения вала осуществляется с помощью изменения частоты выходного напряжения. Нужно обратить внимание на диапазон значений выходной частоты ПЧ (например, от 0 до 400 Гц). Чем шире диапазон, тем больше возможностей. У преобразователей частоты, на основе инвертора напряжения, выходная частота не зависит от значения частоты напряжения питания.

Все ПЧ ООО «Компании Веспер» выполнены по схеме инвертора напряжения с промежуточным звеном постоянного тока.

2. Мощность и номинальный ток.

Выбор частотного преобразователя по мощности и номинальному току применяемого электродвигателя можно осуществить следующими способами:

• по значению номинального тока электродвигателя по формуле: Iпч = (1.05…1.1) х Iдв ;
• на основе полной мощности (кВА), рассчитывается по формуле: Рпч = Uдв х Iдв х √3 / 1000.

Важно, чтобы выходной ток/мощность частотника был равен или превышал номинальный ток/мощность двигателя. Поэтому для правильного выбора необходимо знать номинальные характеристики электродвигателя.

Получить нужные сведения можно из технической документации, по надписям на корпусе (шильдикам) либо провести замеры.

Если двигатель периодически работает с пиковой нагрузкой (значительный пусковой момент на валу, быстрый разгон, резкое торможение), это нужно учитывать. Следует выбирать модель, которая в состоянии обеспечить перегрузочную способность.

3. Методы управления.

Есть два основных метода управления:

• векторный;
• скалярный.

Приборы со скалярным управлением стоят дешевле и проще в настройке, но они имеют малый диапазон (1:10) и низкую точность регулировки (погрешность скорости может быть 5-10 %). Такие частотно регулируемые электроприводы целесообразно использовать, когда параметры нагрузки заранее известны и не «плавают» при постоянной частоте. Это могут быть различные механизмы с фиксированным режимом работы, отвечающие за поддержание определенного состояния техпроцесса. К примеру: насосы, вентиляторы, компрессоры.

Векторные приборы более технологичны, имеют широкий диапазон режимов и регулировок (>1:200) с практически нулевой погрешностью, могут поддерживать заданный момент при меняющейся скорости и на сверхмалых оборотах, а также постоянную скорость при резко меняющейся нагрузке. Но они стоят дороже и требуют тонкой индивидуальной настройки специалистом. Такие векторные ЧП подходят для конвейеров, лифтов, транспортеров, кранов, прессов, токарных станков.

Метод управления электродвигателем			Диапазон регулирования скорости	Погрешность скорости, %	Время нарастания момента, мс	Пусковой момент	Цена	Стандартные применения
Скалярный			1:10	5-10	Не доступно	Низкий	Очень низкая	Низкопроизводительные: насосы, вентиляторы, компрессоры, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование)
Векторный	Линейный	Полеориентированное управление	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая	Высокопроизводительные: краны, лифты, транспорт и т. д.
		Прямое управление моментом с ПВМ	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая
	Нелинейный	Прямое управление моментом с таблицей включения	>1:200	0	<1	Высокий	Высокая
		Прямое самоуправление	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая	Высокопроизводительные: электрическая тяга, быстрое ослабление поля

4. Дополнительные опции частотного преобразователя для электродвигателя.

Чтобы понять, какие дополнительные возможности могут понадобиться, необходимо ориентироваться на круг задач (для чего предполагается использовать ЧП), эксплуатационные нагрузки (сколько приводов будет контролировать и в каком режиме), условия, в которых прибор будет работать (нужна ли спецзащита корпуса и др.).

Пример:

• Для управления приводами с лёгкой нагрузкой и стабильными оборотами (вентиляторы и насосы) выбирают недорогую простую модель с ограниченным набором регулировок и минимальными опциями.
• Для управления приводами с переменными нагрузками, быстрыми стартами и остановками (лифтовые или конвейерные двигатели) нужен ЧП с модулем отвода излишков энергии, возникающих при торможении.
• Для высокоточных задач (в станках различного назначения) может понадобиться прибор с тонкой настройкой в широком диапазоне режимов и сохранением заданного крутящего момента на сверхмалых оборотах.

Дополнительных опций много, как и задач, которые решают частотники. Поэтому при выборе модели частотного преобразователя для электродвигателя полезно написать свой список с теми опциями, которые необходимы.

Мы составили перечень наиболее востребованных опций:

• Дистанционное управление.
• Централизованное управление в составе кластера.
• Контроль работы только одного привода.
• Контроль сразу нескольких двигателей.
• С прямой связью.
• Защищенный корпус (степень по классу IP).
• Модульность.
• Встроенный дисплей и различные индикаторы.
• Программирование с помощью встроенного пульта управления или компьютера.
• Поддержка обратной связи.
• Наличие дискретных, аналоговых, цифровых выходов.
• Метод модуляции и диапазон значений частоты ШИМ).
• Тормозной модуль и способ отвода излишков энергии при торможении (рекуперация, перевод в тепло).
• Автонастройка.
• Возможность пуска (с поиском скорости) свободно вращающегося двигателя.

Если в комплектации не будет всех нужных опций из списка, можно заказать дооснащение. Компания «Веспер» предоставляет такую возможность.

Также полезно знать, что ведущие производители выпускают специальные серии преобразователей, настроенные и оптимизированные для решения конкретных задач. В них уже учтены все нюансы и включены необходимые опции.

Пример:

Серия частотных преобразователей «Веспер» EI-P7012 ориентирована на работу с насосами. Серия E3-8100В идеально подходит для вентиляторов.

Насосная серия преобразователей частоты EI-P7012 Серия E3-8100В для вентиляторов.

5. Гарантийные условия и сервисное сопровождение.

Технические характеристики при выборе преобразователя частоты важны, но нужно еще учитывать качество сборки и возможность сервисного сопровождения. Обращайте внимание на:

• гарантийные условия;
• продуманность компоновки и конструкционных решений;
• использование надёжных комплектующих;
• контроль качества и отсутствие брака в готовых изделиях;
• репутацию производителя и множество успешно выполненных проектов;
• профессиональное гарантийное и послегарантийное сервисное обслуживание;
• доступность специалистов для консультаций;
• скорость поставки необходимых комплектующих;
• наличие сети сервисных центров.

Обеспечить все это на должном уровне могут компании с мощным интеллектуальным и экономическим потенциалом, отлаженным высокотехнологичным производством и многоступенчатым контролем качества.

Среди российских производителей компания «Веспер» соответствует этим критериям в полной мере. Высокое качество продукции подтверждают сертификаты. Оборудование «Веспер» успешно работает на сотнях объектах электроэнергетики, металлургии, машиностроения, нефтегазового комплекса и других отраслей промышленности.

Как выбрать частотный преобразователь с помощью специалистов «Веспер»

Крупные производители выпускают огромный ассортимент ЧП. Если при покупке вам нужно учесть множество критериев, то хорошим вариантом будет обратиться за консультацией к специалистам. Компания «Веспер» имеет большой опыт в проведении работ по подбору преобразователей частоты для различных промышленных и бытовых машин и механизмов.

Если вам нужен преобразователь частоты с дополнительными опциями для решения конкретных задач, то это еще один повод обратиться в крупную компанию. В «Веспере», например, эту задачу решает инженерно-технический отдел, который порекомендует и подберёт дополнительную комплектацию оборудования по персональным пожеланиям заказчика:

• установит ПЧ в корпус с требуемой степенью защиты IP и системой приточно – вытяжной вентиляции;
• дооснастит датчиками, счетчиками, таймерами, фильтрами, дросселями, внутренними источниками питания, устройствами динамического торможения;

Специалисты компании готовы проконсультировать по использованию продукции в разных технологических процессах. Звоните по телефонам 8-800-555-36-49 и (495) 258-00-49 или напишите нам на почту [email protected].

Вебинары

Оптимизированная работа с преобразователями частоты

Для многих типов приложений точное управление скоростью и крутящим моментом имеет решающее значение в повседневной эксплуатации. Например, точный контроль скорости может быть необходим для адаптации конвейерной ленты к остальной части процесса, а возможность регулировки производительности насоса может обеспечить значительную экономию энергии. В то же время возможность управления скоростью может улучшить рабочую среду за счет снижения уровня шума и вибраций, а также снижения механической нагрузки на двигатель.

Преобразователь частоты, также называемый VFD (преобразователь частоты), часто является оптимальным решением для регулирования скорости устройства, приводимого в действие электродвигателем. Преобразователь частоты преобразует переменный ток из сети в постоянный ток, а затем обратно в переменный ток с регулируемой частотой и напряжением, что позволяет двигателю работать с требуемым крутящим моментом и числом оборотов.

Экономия энергии до 50 %

При использовании преобразователя частоты обычно достигается лучшее и более эффективное управление, чем при гидравлическом или механическом регулировании. Вместо того, чтобы двигатель работал на полной мощности и использовал такое оборудование, как клапаны или редуктор для управления скоростью и крутящим моментом, двигатель, подключенный к преобразователю частоты, потребляет ровно столько энергии, сколько требуется для процесса. В определенных типах приложений, таких как центробежные вентиляторы и насосы, это может обеспечить экономию энергии почти на 50 процентов.

«Например, более энергоэффективно управлять центробежным насосом, регулируя обороты двигателя с помощью преобразователя частоты, чем использовать клапаны для регулирования объема жидкости. В то же время это вызывает меньший износ, а преобразователь также может обеспечить более плавный пуск и останов в качестве альтернативы устройству плавного пуска», — говорит Клаус Балле Томсен, менеджер по продукции Hoyer Drives & Controls.

Соединительный канал для интеллектуального управления

Еще одним важным преимуществом преобразователей частоты является то, что они могут быть адаптированы для сбора данных, таких как температура и вибрация двигателя, с помощью датчиков. Их можно использовать для контроля состояния двигателя и создания условий для более интеллектуального управления приложениями и профилактического обслуживания. Это также позволяет контролировать работу через облачное решение и, в некоторых случаях, устранять неполадки без физического присутствия на производстве.

«Можно получить информацию о часах работы и показаниях энергии на вашем ноутбуке, которую можно использовать, например, для диагностики изношенного оборудования по увеличению энергопотребления. Таким образом можно предотвратить выход из строя приложения, которое необходимо обслуживать раньше, чем планировалось, и отсрочить обслуживание приложений, находящихся в хорошем состоянии. Преобразователь также может изменить направление вращения двигателя и тем самым освободить заклинивший насос, если что-то застряло в корпусе насоса. Все эти функции могут помочь увеличить время безотказной работы», — объясняет Клаус Балле Томсен.

Обратите внимание на источники шума

Преобразователь частоты может быть встроен в двигатель (см. видео) или подключен через кабель. Во время установки важно быть в курсе множества различных вопросов. Преобразователь частоты может, среди прочего, генерировать различные типы помех, акустический шум, гармонические помехи в сети и ЭМС-помехи, также называемые электромагнитной совместимостью, которые могут влиять на радиооборудование и передачу данных.

«Помехи от преобразователя частоты следует ограничивать с помощью фильтров и экранированных кабелей, чтобы установка соответствовала требованиям ЭМС. По этой причине при выборе преобразователя частоты всегда следует обращаться за профессиональной консультацией. Сервисный переключатель для механического обслуживания может быть, например, встроен в преобразователь, чтобы избежать типичного источника неисправности ЭМС и в то же время добиться экономии затрат на установку. Со стороны Hoyer мы можем предоставить рекомендации по правильному экранированию и поставить двигатель с соответствующими фильтрами ЭМС, чтобы он был готов к правильному соединению с преобразователем частоты», — говорит Клаус Балле Томсен.

Hoyer Drives & Controls – факты

• С созданием Hoyer Drives & Controls компания Hoyer Motors теперь может предложить комплексное решение, которое охватывает как двигатель, так и преобразователь частоты.
• Предлагаются решения с комбинированным двигателем и ЧРП от 0,37 до 1800 кВт.
• Основное внимание уделяется OEM-решениям, в которых частотно-регулируемый привод либо интегрируется с двигателем, либо поставляется как отдельный автономный блок с высокими классами защиты (IP), либо монтируется в шкаф.
• Hoyer Motors сотрудничает с ведущими производителями преобразователей частоты, такими как Schneider Electric и Kostal Inveor. Предлагаются решения для конкретных сегментов.

Узнайте больше о Hoyer Drives & Controls здесь.

Преимущества использования преобразователя частоты с электродвигателями

от Exeltech | 15 января 2016 г. | Инвертор

Электродвигатели с регулируемой скоростью играют решающую роль в поддержании систем здания, включая HVAC, вытяжку и производственные линии. Промышленные двигатели, которые питаются от этих систем и не работают постоянно, могут выиграть от подключения к преобразователю частоты — устройству, которое преобразует одну частоту переменного тока (AC) в другую частоту переменного тока.

Как следует из их названия, двигатели с регулируемой скоростью могут работать с переменной скоростью, переключаясь с одной скорости на другую в зависимости от мощности, которую они должны отдавать оборудованию, для которого они обеспечивают питание. Когда работой двигателей управляет преобразователь частоты, он предлагает следующие преимущества, которые были бы невозможны без использования преобразователя.

1. Контролируемый пуск

При запуске двигателя с использованием модели «через линию» может потребоваться восьмикратный полный рабочий ток двигателя для запуска и поддержания нагрузки. Это заставляет двигатель работать с большей нагрузкой и выделять больше тепла, чем если бы для управления начальной скоростью двигателя использовался преобразователь. Здесь преимущества использования преобразователя заключаются в меньшем потреблении энергии и меньшем износе двигателя.

2. Контроль ускорения

Контролируемый пуск приводит к контролируемому ускорению. Когда двигатель ускоряется с использованием модели «поперек линии», он создает механический удар по оборудованию и нагрузке, которую оно поддерживает. Этот удар может привести к преждевременному износу двигателя и выходу его из строя во время эксплуатации. Здесь преимущество использования преобразователя частоты с электродвигателем заключается в меньшем износе двигателя.

3. Переменная рабочая скорость

Помимо управления запуском и ускорением двигателя, преобразователи частоты также могут управлять рабочей скоростью двигателя. Цель состоит в том, чтобы снабжать двигатель только таким количеством электроэнергии, которое необходимо для поддержки конкретной операции. Здесь основное преимущество заключается в том, что двигатель потребляет меньше энергии, чем если бы он работал по модели «через линию».

4. Управляемый останов

Как и управляемый пуск, управляемый останов помогает уменьшить износ двигателя. Вместо постепенного увеличения ускорения двигателя преобразователь постепенно уменьшает ускорение до тех пор, пока двигатель не остановится плавно. Здесь преимущество заключается в том, что ускорение двигателя плавно снижается, что предотвращает механические удары его движущихся частей из-за внезапного отключения питания.

Нужна помощь в выборе преобразователя частоты?

Если да, то вы обратились по адресу. Компания Exeltech работает с 1990 года и специализируется на поставке инверторов и преобразователей мощности промышленного класса компаниям и организациям в самых разных отраслях. Помимо поставки стандартного оборудования, готового к немедленной отгрузке, мы также принимаем заказы на индивидуальное оборудование.