Закрыть

Преобразователь частоты принцип работы: Принцип работы частотного преобразователя — Электро-Актив

Содержание

Принцип работы частотного преобразователя - Электро-Актив

Частотный преобразователь — сложное электронное устройство, принцип работы которого основан на множестве взаимосвязанных механизмов. Попробуем разобрать всё по полочкам.

Каждый преобразователь — уникальный механизм с определённым расположением механизмов и предназначением. Но некоторынее части основные части остаются неизменными.

Входной неуправляемый выпрямитель.
Благодаря ему напряжение сети (220 или 380 V) выпрямляется диодным мостом.
Конденсаторы.
Совершают второй шаг после выпрямителя — фильтруют и сглаживают напряжение.
СУИ ШИМ.
Функция ШИМ состоит в формировании заданной последовательности импульсов определённой частоты (заданной пользователем или производителем). Это происходит за счёт управляемых микросхем и IGBT ключей.

Заданная цель каждого частотного преобразователя — интеграция и преобразование напряжения в график, близкий к синусоиде, достигается в самом конце. Прямоугольные пачки импульсов, выходящие из частотного преобразователя, превращаются в синусоидальное напряжение за счёт самого асинхронного двигателя — механизма, к которому он подключается, а именно способности его обмоток к индуктивности.

На схеме вы можете увидеть правильное подключение преобразователя по требованиям ЭМС. Не забывайте об основных требованиях эксплуатации: влажности менее 90%, недопустимости проникновения воды, воздействия электромагнитных импульсов вблизи устройства. Важно обеспечить хорошую вентиляцию в помещении с установленным преобразователем.
Таким образом, частотный преобразователь даёт массу преимуществ пользователям асинхронных двигателей. Особенно полезны они станут владельцам заводов и фабрик, которые уже давно используют преобразователи и получают массу плюсов, окупающих приобретение.

При правильном подключении и использовании, пусковые токи можно уменьшить в 4-5 раз. Экономия электроэнергии даже для трёхфазных и более систем может составлять 50% и более. Самостоятельная настройка оборудования становится намного легче, появляется возможность установки обратных связей между смежными проводами.

Принцип работы частотного преобразователя и критерии выбора

Неотъемлемой частью конструкций современных электродвигателей являются частотные преобразователи. Эти устройства позволяют получать «на выходе» частоту переменного тока, соответствующую заданному диапазону.

Преобразователи востребованы во всех сферах жизнедеятельности, связанных с электрической энергией. Результатом их действия становится стабильная работа сложных приводных механизмов без задействования традиционной регулирующей аппаратуры с минимизацией энергопотребления. При использовании таких устройств значительно повышается КПД используемого оборудования.

Сферы применения и преимущества использования

Рассматриваемые устройства обеспечивают плавное регулирование скорости электродвигателей. Этим и определяются области их использования, а именно:

  • Вентиляционные системы.
  • Приводные механизмы.
  • Компрессоры.
  • Дымососы.
  • Конвейеры.
  • Грузоподъемное оборудование.
  • Деревообрабатывающее оборудование.

Современные модели отличаются расширенным перечнем функциональных возможностей. Это сохранение работоспособного состояния при нестабильном питании, исключение резонансных частот (продление срока эксплуатации), оптимальная работа в системе автоматического управления и возможность проведения идентификационного пуска, позволяющего настроить устройство под параметры обмоток вращающегося двигателя.

Подключение и настройка преобразователя частоты позволяет не только сгладить работу электродвигателя при его запуске и торможении, но и управлять целой группой двигателей (создание систем). Они значительно упрощают управление с повышением его надежности. Еще одно преимущество преобразователей - это возможность корректировки настроек в процессе работы.

Типы управления – особенности, достоинства

Существует два основных принципа управления частотных преобразователей для электродвигателей применимые во всех областях их использования, это:

  • Скалярное. Оптимальный вариант для реализации управления более простыми механизмами. Выходное напряжение и выходная частота поддерживаются в постоянном соотношении (неизменно отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки) – перегрузочная способность электродвигателя. Диапазон регулирования 1 : 40.
  • Векторное. Осуществление контроля над тремя параметрами: выходное напряжение, выходная частота, фаза. Регулирование скорости и момента на валу электродвигателя производится независимо на основе данных величины и угла пространственного вектора. Работа при частотах близких к нулю. Диапазон регулирования 1 : 1000 (гарантированная высокая точность).

Многофункциональность таких устройств значительно облегчает многие процессы. Лучше всего выбрать частотный преобразователь со встроенным логическим контроллером и возможностью подключения дополнительной платы для расширения входов/выходов.

Принцип работы устройства

В основе работы данного устройства лежит принцип двойного преобразования напряжения, подающегося на вход. Конструкция представлена силовым механизмом на базе тиристоров/транзисторов и управляющего механизма (микропроцессор).

Обязательно последовательное исполнение 3 этапов:

  • Выпрямление с помощью диодного блока.
  • Фильтрация через конденсаторы.
  • Инвертирование. Изменение характеристик тока с целью его преобразования из постоянного в переменный, и последующей возможности регулирования скорости вращения ротора двигателя.

В процессе преобразования принимает участие и сам двигатель, его индуктивность также влияет на кривую (сглаживание).

Схема подключения частотного преобразователя

Как сделать правильный выбор?

Современный рынок электротехнических устройств отличается широким ассортиментом, что значительно усложняет процесс подбора необходимого оборудования. В процессе приобретения обязательно учитываются следующие критерии:

  • Мощность. При расчете учитывается мощность двигателя и его перегрузочная способность. Предпочтение отдается моделям с наиболее широким диапазоном мощностей.
  • Функциональность.
  • Напряжение питающей сети. Два варианта: однофазная сеть 220-240 В и промышленная сеть 380 В.
  • Система охлаждения. Воздушное (радиаторы на поверхности задней стенки) или жидкостное охлаждение.
  • Тип двигателя (синхронный/асинхронный, низковольтный/высоковольтный).
  • Способ управления (пульт, входы управления, контроллер, ПК).
  • Безопасность и защита (система ограничения тока при пуске, продолжительной работе/остановке, защита от перепадов напряжения и перегрева).

Каждый параметр определяется в индивидуальном порядке. Внимание обращается и на габаритные размеры устройства, а также материал его изготовления и герметичность корпуса. Частотные преобразователи в каталоге нашей компании представлены по максимально выгодным ценам.

Мы предлагаем своим клиентам качественную продукцию от ведущих производителей. Для того чтобы получить профессиональную консультацию и заказать промышленную технику звоните по телефонам: +375 (17) 513-99-91 или +375 (17) 513-99-93

. Наши специалисты ответят на все вопросы и помогут сделать правильный выбор!

Принцип работы частотного преобразователя и критерии его выбора

Краткое описание назначения, принципа работы и критериев выбора частотного преобразователя, как устройства управления асинхронным электродвигателем

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является сегодня самым массовым и надежным устройством для привода различных машин и механизмов. Но у каждой медали есть и обратная сторона.

Два основных недостатка асинхронного двигателя – это невозможность простой регулировки скорости вращения ротора, очень большой пусковой ток – в пять, семь раз превышающий номинальный. Если использовать только механические устройства регулирования, то указанные недостатки приводят к большим энергетическим потерям и к ударным механическим нагрузкам. Это крайне отрицательно сказывается на сроке службы оборудования.

Частотный преобразователь

В результате исследовательских работ в этом направлении родился новый класс приборов, позволивший решить эти проблемы не механическим, а электронным способом.

Частотный преобразователь с широтно–импульсным управлением (ЧП с ШИМ) снижает пусковые токи в 4-5 раз. Он обеспечивает плавный пуск асинхронного двигателя и осуществляет управление приводом по заданной формуле соотношения напряжение / частота.

Частотный преобразователь дает экономию по потреблению энергии до 50%. Появляется возможность включения обратных связей между смежными приводами, т.е. самонастройки оборудования под поставленную задачу и изменение условий работы всей системы.

Принцип работы частотного преобразователя

Частотный преобразователь с ШИМ представляет собой инвертор с двойным преобразованием напряжения. Сначала сетевое напряжение 220 или 380 В выпрямляется входным диодным мостом, затем сглаживается и фильтруется с помощью конденсаторов.

Это первый этап преобразования. На втором этапе из постоянного напряжения, с помощью микросхем управления и выходных мостовых IGBT ключей, формируется ШИМ последовательность определенной частоты и скважности. На выходе частотного преобразователя выдаются пачки прямоугольных импульсов, но за счет индуктивности обмоток статора асинхронного двигателя, они интегрируются и превращаются наконец в напряжение близкое к синусоиде.

Критерии выбора частотных преобразователей

Выбор по функциям

Каждый производитель пытается обеспечить себе конкурентное превосходство на рынке. Первое правило для обеспечения максимума продаж – это низкая цена. Поэтому производитель стремиться включить в свое изделие только необходимые функции. А остальные предлагает в качестве опций. Прежде чем купить частотный преобразователь, определитесь, какие функции вам нужны. Стоит выбирать тот прибор, который имеет большинство необходимых функций в базовом варианте.

По способу управления

Сразу отбрасывайте те преобразователи, которые не подходят по мощности, типу исполнения, перегрузочной способности и т. д. По типу управления, нужно определиться, что выбрать, скалярное или векторное управление.

Большинство современных частотных преобразователей реализуют векторное управление, но такие частотные преобразователи дороже, чем частотные преобразователи со скалярным управлением.

Векторное управление дает возможность более точного управления, снижая статическую ошибку. Скалярный режим только поддерживает постоянное соотношение между выходным напряжение и выходной частотой, но например, для вентиляторов это вполне достаточно.

По мощности

Если мощности оборудования примерно одинаковы, то выбирайте преобразователи одной фирмы с мощностью по мощности максимальной нагрузки. Так вы обеспечите взаимозаменяемость и упростите обслуживание оборудования. Желательно, чтобы сервис центр выбранного частотного преобразователя был в вашем городе.

По сетевому напряжению

Всегда выбирайте преобразователь с максимально широким диапазоном напряжений как вниз, так и вверх. Дело в том, что для отечественных сетей само слово стандарт может вызвать только смех сквозь слезы. Если пониженное напряжение приведет, скорее всего, к отключению частотного преобразователя, то повышенное может вызвать взрыв сетевых электролитических конденсаторов и входу прибора из строя.

По диапазону регулировки частоты

Частотный преобразователь Верхней предел регулировки частоты важен при использовании двигателей с высокими номинальными рабочими частотами, например для шлифовальных машин ( 1000 Гц и более). Убедитесь, что диапазон частот соответствует вашим потребностям. Нижний предел определяет диапазон регулирования скорости привода. Стандарт – это 1:10. Если вам нужен более широкий диапазон, то выбирайте только векторное управление, запросите параметры привода у производителя. Даже заявленный предел от 0 Гц, не гарантирует устойчивую работу привода.

По количеству входов управления

Дискретные входы нужны для ввода команд управления ( пуск, стоп, реверс, торможение и т. д.). Аналоговые входы необходимы для ввода сигналов обратной связи (регулировки и настройки привода в процессе работы). Цифровые входы нужны для ввода высокочастотных сигналов от цифровых датчиков скорости и положения (энкодеров). Количество входов много не бывает, но чем больше входов, тем сложнее систему можно построить, и тем она дороже.

По количеству выходных сигналов

Дискретные выходы используются для выхода сигналов о различных событиях (авария, перегрев, входное напряжение выше или ниже уровня, сигнал ошибки ит.д.). Аналоговые выходы используются для построения сложных систем с обратными связями. Рекомендации по выбору аналогичны предыдущему пункту.

По шине управления

Оборудование, с помощью которого вы будете управлять частотным преобразователем должно иметь ту же шину и количество входов выходов что и выбранный вами частотный преобразователь. Предусмотрите некоторый запас по входам и выходам для дальнейшей модернизации.

По сроку гарантии

Срок гарантии косвенно позволяет оценить надежность частотного преобразователя. Естественно, нужно выбирать частотный преобразователь с большим сроком. Некоторые производители оговаривают особо случаи поломок, которые не являются гарантийными. Всегда тщательно читайте документацию и посмотрите в интернете отзывы о моделях и производителях оборудования. Это поможет правильному выбору. Не жалейте денег на качественный сервис и обучение персонала.

По перегрузочным способностям

В первом приближении, мощность частотного преобразователя нужно выбирать на 10-15% больше мощности двигателя. Ток преобразователя должен быть больше номинального тока двигателя и чуть больше тока возможных перегрузок.

В описании на конкретный механизм обычно указывают токи перегрузок и длительность их протекания. Читайте документацию! Это вас развлечет, и возможно, обезопасит от поломок оборудования в будущем. Если для привода характерны еще и ударные (пиковые) нагрузки (нагрузки в течении 2-3 сек), то необходимо выбрать преобразователь по пиковому току. Опять возьмите запас 10%.

 

Популярные товары

Шины медные плетеные

Шины изолированные гибкие и твердые

Шинодержатели

Изоляторы

Индикаторы наличия напряжения

Виды и принцип работы частотных преобразователей

Частотный преобразователь является устройством, которое выполняет функцию по преобразованию переменного тока с одной частотой в ток иной частоты.Современные преобразователи сделаны по схеме двойного преобразования. Микропроцессор предназначен для отслеживания системы, с его помощью проводиться диагностика аппаратуры, распределяется мощность, корректируется работа.

Разновидности частотных преобразователей

Они бывают двух классов – с непрерывной связью и с промежуточным звеном. Каждый имеет плюсы и минусы, поэтому задумав купить частотный преобразователь, сначала выясните, подходит ли его класс для подконтрольной системы электрического привода.

Устройства с непрерывной связью оснащены управляемым выпрямителем, который выполняет функцию электрического модуля. Работа в этом случае проводится благодаря поочередному отпиранию тиристоров и подключению обмоток электрического привода к сети.

Частота выходного напряжения будет всегда меньшей от частоты, которая питает сеть. Это обуславливается небольшим диапазоном управления частотой вращения электропривода.

Эти виды устройств практически невозможно применять к двигателям, выполненным по современным технологиям.


Чем отличаются устройства с промежуточным звеном?

Эти частотные преобразователи наиболее распространены, подразумевают технологию двойного преобразования электрической энергии. Благодаря специальному выпрямителю происходит выпрямление, сглаживание и фильтрование входного переменного тока. Инвертор позволяет переходить постоянному току в переменный, который наделен изменяемой частотой и амплитудой.

Купить частотный преобразователь – отличное решение, ведь он является энергосберегающим устройством, выбрать подходящий исходя из конкретного случая можно на нашем сайте. На устройства предоставляется гарантия, а качество порадует любого покупателя.

риемлемые цены, а качество порадует любого покупателя. Ознакомиться подробно с понравившимся товаром помогут предоставленные на сайте технические характеристики и краткое описание.

Что такое преобразователь частоты и для чего он нужен?

Для регулирования работы асинхронного двигателя с целью не допустить снижения его КПД применяют специальные устройства – частотные преобразователи. Их работа заключается в том, что они плавно изменяют скорость вращения двигателя, с помощью смены частоты питающего напряжения.

В данной статье мы постараемся рассмотреть ряд незаметных, на первый взгляд, особенностей в работе асинхронного электродвигателя и проанализируем, насколько важно в ходе его эксплуатации использовать частотный преобразователь.

Что может привести к неисправности?

В асинхронном двигателе напряжение для работы чаще всего поступает через последовательно включенный автоматический выключатель. То сесть данный способ запуска двигателя по другому называется - плавный пуск. Таким образом это провоцирует высокий рост тока пусковой обмотки, что для оборудования закончится весьма плачевно.

Частотный преобразователь имеет к этому важное отношение – он контролирует ток электродвигателя. Формируя необходимое напряжение нужной амплитуды и частоты, частотник подает их на двигатель. Поясним – в процессе его запуска преобразователь отдает не полную частоту, скажем, в 50 Герц, а где-то 0,1Гц (или чуть больше). То же самое и с напряжением – не все 220 В или 380 В, а около 20-30 (смотря, какие выставлены настройки).

Принцип работы преобразователя частоты для электродвигателя

Все это позволяет пропускать через обмотку статора ток оптимального значения, не выше номинального показателя, чтобы создать магнитное поле, которое, в свою очередь, вместе с созданным в обмотке током создаст крутящий момент. Что касается принципов изменения характеристик напряжения, то подробно об этом, а также о критериях выбора частотника, вы можете прочесть здесь, в одной из других наших статей. Кстати, если говорить о критериях выбора, то отметим также, что выходные токи преобразователя частоты должны быть ниже тока полного режима нагрузки.

Выше мы описывали старт двигателя. Что касается разгона, то в ходе этого процесса преобразователь плавно повышает частоту и величину поступаемого напряжения, тем самым разгоняя двигатель. Главное – настроить частотник таким образом, чтобы времени на разгон уходило как можно меньше, а ток обмотки статора не был выше её номинального значения. Кроме того, важно поддерживать достаточный крутящий момент на валу.

Почему без преобразователя не обойтись? Главные преимущества его использования

Итак, преобразователь частоты дает следующие преимущества при управлении асинхронным двигателем:

  1. Плавный пуск и остановка электропривода
  2. Управление производительностью оборудования
  3. Установка оптимальных режимов работы
  4. Взаимное согласование электроприводов в сложных системах

Самые важные – это 1 и 2 пункты. Почему именно они?

Плавный пуск позволяет наращивать скорость постепенно, что позволяет не допустить скачков тока. Неконтролируемые скачки опасны, так как при прямом пуске они превышают номинальные показатели в 5-7 раз, что может спровоцировать высокую нагрузку на электросеть, защитит оборудование от перегрузок и сэкономит деньги на затратах электроэнергии.

Что касается управления производительностью, то в этом случае преобразователь частоты контролирует скорость работы электродвигателя с учетом «реальных нужд» в системе в целом. Это также помогает напрасно не тратить энергию и гарантирует её экономию в 30-60%.

Помимо 4-х основных преимуществ описанных выше, использование преобразователя обеспечивает следующие преимущества:

  • Понижение величины пусковых токов в 4-6 раз
  • Регулировка частоты и напряжения с экономией до 50% электроэнергии
  • Самостоятельное выключение контактора, снятие напряжения и с его плавной подачей в звено постоянного тока
  • Устранение ударных нагрузок, защита двигателя от механической перегрузки, либо недогрузки
  • Понижение общего числа ненужных отключений при ударных нагрузках
  • Обеспечение нужной величины и частоты при запуске оборудования, поддержание обратной связи смежных приводов
  • Контроль скорости вращения ротора и анализ работы двигателя

Классификация частотных преобразователей

В первую очередь, данные устройства различаются по режимам работы:

  • Амплитудно-частотное регулирование (скалярное) – применяются в обычных установках с вентиляторами, насосами, тележками, транспортерами и т. д. где не требуется стабилизация оборотов двигателя
  • Векторное регулирование – используются на любом оборудовании, где возможны резкие изменения крутящего момента на валу, причем в большом диапазоне и где нужна высокая стабильность оборотов на валу электродвигателя.

По типу питания:

  • Низковольтный 0,4 кВ
  • Среднее напряжение 0,69 кВ
  • Высоковольтный 6 и 10 кВ

Также данные устройства бывают с промежуточным звеном (связью) и без него. О характере работы таких устройств читайте тут, в ещё одной нашей статье.

Настройка

Настройка преобразователей выполняется строго по инструкции производителя и с учетом особенностей задачи, которая решается посредством оборудования, в котором установлен двигатель.

Например, если применяется асинхронный двигатель скалярного типа, то амплитуду сигнала и выходную частоту устанавливают по определенной формуле. Для других видов двигателя обычно используют датчики скорости вращения вала двигателя. Последовательность этапов алгоритма настройки мы перечислили здесь, в другом нашем материале.

Можно ли отказаться от частотных преобразователей?

Можно. Но лучше этого не делать. Безусловно, скорость вращения можно также регулировать и при помощи гидравлической муфты или механического вариатора и других. Но данные приспособления неэкономичны (а в промышленности это крайне важно!), у них узкий диапазон регулирования, что доставляет серьезные неудобства в ходе эксплуатации, а также они гораздо быстрее выйдут из строя. 

Итоги: почему нужно использовать преобразователи частоты?

Вот основной перечень преимуществ для работы оборудования, которые вы получаете, используя преобразователи:

  • Плавный пуск и плавную остановку оборудования
  • Эффективную защиту от перегрузок и бросков напряжения
  • Возможность эксплуатации оборудования с большими номинальными сетевыми напряжениями и токами
  • Понижение энергопотребления
  • Стабильность технологического процесса и улучшение КПД

Итак, это наиболее важная информация о частотных преобразователях, которую мы хотели до вас донести. В завершение скажем о том, от чего зависит стоимость и на что стоит обращать внимание при выборе. Это такие факторы, как марка производителя, модель и тип управления преобразователем. Также стоит обращать внимание при выборе на тип и уровень мощности двигателя, его диапазон и точность, а также степень точности поддержки крутящего момента.


его устройство и принцип действия

Электрические двигатели используются повсеместно, они задействованы во множестве технологических процессов на целом ряде производств. При этом для работы разных электродвигателей требуется ток разной частоты. Именно эта функция возложена на преобразователь частоты. Он управляет скоростью вращения вала асинхронного двигателя, изменяя частоту подаваемого электрического тока. Такое контролируемое изменение скорости вращения не только позволяет осуществлять всевозможные технологические процессы, но и создает условия для полной машинной автоматизации, а также приводит к экономии электроэнергии. Весьма существенной особенностью является то, что преобразователь частоты позволяет добиться согласованного или распределенного движения сразу нескольких электродвигателей.

Частотный преобразователь может найти применение практически в любой отрасли промышленности или строительства. Он нужен для управления электродвигателями в системах вентиляции, установках компрессорного и поршневого типа, насосных системах и т.п. В городском хозяйстве преобразователь частоты используется для работы эскалаторов и лифтов. На строительных площадках он может быть использован в качестве источника тока заданной частоты для управления бетономешалками, экструдерами, дробилками, крановым оборудованием и др. На производстве в преобразователе частоты нуждаются многие обрабатывающие станки, конвейеры, упаковочные машины, складское оборудование. Даже в сельском хозяйстве изменение частоты электрического тока может понадобиться для работы сепараторов, мельниц, дробилок и центрифуг.

Основные параметры

При выборе преобразователя частоты в первую очередь стоит обратить внимание на входное напряжение. Оно может быть однофазным (220В) или трехфазным (380В). То же самое касается выходного напряжения. Следующая немаловажная характеристика, на которую стоит обратить внимание - это диапазон частот, измеряемый в герцах. Именно в этих пределах будет работать частотный преобразователь. Также не стоит забывать о том, что любой частотный преобразователь рассчитан на определенную мощность. Именно эта характеристика, измеряемая в киловаттах, определяет суммарную мощность электрооборудования, которое к данному преобразователю можно будет подключить.

Принцип работы

Основная суть работы частотного преобразователя заключается в том, что он из электрического тока одной частоты получает ток другой частоты. При этом напряжение и сила тока остаются прежними, а вот полученная частота может существенно отличаться от классической сетевой в 50 Гц. В зависимости от выбранной модели частотный преобразователь может генерировать ток с частотой от 0,5 до нескольких сотен герц.

Конструкция

Классический преобразователь частоты имеет конструкцию, состоящую из нескольких элементов, наиболее значимыми из которых являются выпрямитель и инвертор. Итак, входное напряжение поступает на выпрямитель, который представляет собой набор полупроводниковых элементов (как правило, это тиристоры). Здесь напряжение питающей сети преобразуется в ток с заданными параметрами. После этого ток поступает на входной дроссель, который играет роль фильтра от высокочастотных помех и сглаживает кривую тока. В итоге ток попадает на инвертор, где уже создается электрическое напряжение с заданной симметрией.

Особо стоит отметить такую разновидность частотно-пускового оборудования как устройство плавного пуска. Не секрет, что в момент запуска двигателя пусковой ток и крутящий момент могут в несколько раз превышать номинальные значения. А это уже чревато перегревом обмоток и даже выходом из строя механической части электродвигателя. Удерживать параметры тока в заданных значениях позволит устройство плавного пуска. Оно обеспечит плавный разгон и остановку двигателя, а в процессе работы создаст правильное соотношение крутящего момента и текущей нагрузки. Более того, в насосных и поршневых системах устройство плавного пуска позволит избежать гидравлических ударов в момент запуска и остановки оборудования.

Как работает частотник? Принцип работы преобразователя.

Частотник служит для изменения характеристик энергии, поступающей от электросети к производственному оборудованию. Речь идёт о требуемом выборе частоты тока, вида напряжения. Технические возможности изменения этих понятий лежат в определённом диапазоне. Их показатели могут отличаться и быть выше данных, получаемых от первичного энергоисточника, так и гораздо ниже его.

Состав, конструкция схема

Оборудование преобразования частоты (ПЧ) компонуют из двух секций. Первая — с управляющими функциями, состоит из микропроцессоров. Их задача: регулировать коммутацию ключей, контролировать работу, выполнять диагностику и защиту. Вторая — силовая секция. Её комплектуют на транзисторах (тиристорах), выполняющих функцию переключателей.

Характеристика

Большинство распространённых электрорегулируемых приводов используют преобразователей частоты ПЧ двух классов. Основными признаками их разделения являются структурное отличие и принцип работы силовой части устройства. Свои функции ПЧ выполняет с промежуточным узлом, действующим с постоянным током, или осуществляется прямая связь с источником.

Положительной особенностью является высокая эффективность. Отдача достигает 98,5% и более. Используется для управления мощными высоковольтными приводами. Частотник значится относительно дешёвым, несмотря на дополнительную комплектацию схем регулирования. Эффективный способ его применения оценивают, рассматривая класс, преимущества или недостатки. Сначала использовались преобразователи с прямым, непосредственным подсоединением к сети. (рисунок 1).

То есть, источник питания подключается к статорным обмоткам двигателя через открытые вентили. Конструкция силовой части состояла из выпрямителей, выполненных на полупроводниковых приборах — тиристорах.

Обладающих свойствами электровентиля. И системы управления (СУ). Которая, попеременно их открывая, подключала к сети обмотки электродвигателя. Напряжение поступает на тиристоры, имея трёхфазный вид синусоиды Ua, Uв, Uс. На выходе преобразователя сформировано напряжение U вых.

Это показано на одной фазе с вырезанной полосой (рисунок 1). Увеличенный, он имеет зазубренный вид, который аппроксимирует линия синего цвета. Выходная частота устройства значится в границах 0—30 Гц.
Этот короткий диапазон лимитирует возможность привода регулировать скорость асинхронного электродвигателя. Такое подключение на практике даёт результат один к десяти. Хотя технологические процессы диктуют значительного увеличения этого соотношения.


Применение неуправляемых тиристоров считается недостатком конструкции, так как их использование требует усовершенствовать систему регулирования. Она становится более сложной. Кроме того, «зазубренная» форма напряжения на выходе (рис. 2), приводит к появлению высших гармоник. Их наличие сопровождается дополнительными потерями. Которые наблюдаются, в увеличении перегрева электродвигателя, уменьшение крутящего усилия (момент) на валу и появление помех в сети. Поэтому дополнительный монтаж деталей и узлов для устранения этих недостатков, повышает стоимость устройства. Увеличивают его габариты, вес и уменьшают эффективность привода.

В настоящее время преобразователи с прямой (непосредственной) связью не применяют. Сейчас в системах дополнительно включён узел с функцией постоянного тока. При этом задействовано удвоенное трансформирование электроэнергии. Напряжение на входе, с неизменной амплитудой, частотой и формой синусоиды, поступает на клеммы выпрямительного блока (B). Дальше проходит фильтр (Ф), уменьшающий пульсацию высших гармоник. Назначение (И) инвертора — преобразовать постоянное напряжение в переменное варьируемой частоты и амплитуды. При этом используются отдельные внутренние блоки.
Функции электронных ключей, в составе инверторов, выполняют запираемые GTO тиристоры. Или заменяемые его типы: GCT, IGCT, SGCT, а также трёхэлектродным полупроводниковым элементом с изолированным затвором IGBT.

Преимуществом частотника на тиристорах обоих классов является возможность использовать их при повышенных показателях напряжения и тока. Они выдерживают длительную работу, электроимпульсные скачки. Устойчивое функционирование преобразователи частоты поддерживают в широком диапазоне мощностей. С вилкой от сотни кВт до десятка мВт. На выходе ПЧ напряжение составляет от 3 до 10 кв. Однако, сравнивая цену по отношению к мощности, она остаётся завышенной.

Устройства регулируемого привода, в состав которого входили запираемые тиристоры, занимали преобладающее место. Но, потом их сменил транзистор IGBT с изолированным затвором.
Применение тиристора усложняет средство управления. Являясь полупроводниковым элементом, он подключается подачей импульса на регулируемый контакт, достаточно сменить полярность напряжение или понизить величину тока близкую к нулю. Сложность процесса и дополнительные элементы делают систему регулировки более громоздкой.

Транзисторы IGBT отличаются простым способом управления с незначительной затратой расхода энергии. Большой рабочий диапазон частот расширяет границы выбора оборотов электромотора и увеличивает скоростную характеристику. Совместное действие транзистора с микропроцессорным управлением влияет на степень высших гармоник. Кроме того, отмечаются следующие особенности.

  • В обмотках и магнитопроводе электродвигателя уменьшаются потери.
  • Снижается тепло подогрев.
  • Минимум проявлений пульсаций момента.
  • Исключаются рывки ротора в зоне небольших частот.
  • Сокращаются потери в конденсаторах, трансформаторах, проводах тем самым увеличиваются сроки их эксплуатационной пригодности.
  • Приборы измерений и защиты (особенно индукционные) допускают меньшее неточностей, искажённых срабатываний.

Сравнивая ПЧ одинаковой выходной мощности с другими схемами, устройства на транзисторах IGBT отличаются надёжностью, меньшими габаритами, массой. Достигается это за счёт модульной конструкции аппаратных средств. Минимальным набора элементов, составляющих устройство. Защитой от резких колебаний тока и напряжения. Снижением количества отказов и остановок электропривода. Лучшим теплоотводом

Высокая цена низковольтных преобразователей (IGBT) на единицу выходной мощности объясняется трудностью изготовления транзисторных модулей. Рассматривая цену и качество, они предпочтительнее тиристорных. И также надо учитывать постоянную динамику сокращения стоимости производства устройств. Тенденцию к её снижению.

Затруднение в применении высоковольтного привода с прямым изменением частоты является ограничение по мощности свыше двух мВт. Так как увеличение напряжения и рабочего тока укрупняют габариты транзисторного модуля, необходим более высокоэффективный теплоотвод от полупроводника. И как выход, до появления новейших биполярных элементов, модули в преобразователях соединяют последовательно по несколько штук.

Низковольтный ПЧ на IGB транзисторах. Устройство, особенности

Рисунок 3 показывает блочную схему и функции основных узлов. После каждого из них, отображены линии выходных параметров электроэнергии. Подаваемая энергия (Uвх.), в форме синусоиды, неизменной амплитуды, частоты. Дальше — узел постоянного тока, состоящий из неуправляемого или регулируемого выпрямителя 1. Емкостного фильтра 2, с функциями сглаживания пульсации (U выпр. ). Потом, сигнал Ud поступает на независимый, автономный инвертор 3, работающий с нагрузкой, которая потребляет ту же частоту.

Он преобразует одно или 3-фазный ток постоянной величины в переменный, имеет приемлемый уровень гармоник, добавленных к выходному напряжению. Собранный на полностью регулируемых полупроводниковых приборах IGBT. Сигналы СУ подсоединяют обмотку электродвигателя к соответствующим полюсам, используя силовые транзисторы. Подключение происходит в период импульсов, моделируемых по синусоиде амплитудой и частотой. Управляемые выпрямители (1) регулируют величину Ud. Функцию сглаживания выполняет электрофильтр (4).

Вывод

В результате работы частотника получают переменное напряжение с варьируемыми показателями. Подавая энергию с такими параметрами на обмотки электродвигателя, выбирают требуемую скорость вращения вала. Статические ПЧ являются наиболее применяемыми в регулировке исполнительных механизмов. Установка управляемого электропривода экономически обоснована в энергосберегающих технологиях.

Функция преобразователя частоты и базовая.

Преобразователь частоты преобразует частоту переменного тока, то есть преобразует переменный ток 50 или 60 Гц в переменный ток любой желаемой частоты. Устройство также может изменять напряжение, если это необходимо.

Зачем нужен преобразователь частоты

Преобразователи частоты используются для облегчения точного управления критическими процессами, такими как: система охлаждения (радиаторы, насосы), топливная система (бустер, нагреватели…), вентиляция (вентиляция машинного зала).Преобразователь частоты также является энергосберегающим и во многих случаях ограничителем шума.

Как работает преобразователь частоты:

Для изменения частоты переменного тока преобразователь частоты проходит двухступенчатое преобразование. Сначала он преобразует переменный ток в постоянный, затем, во-вторых, постоянный ток в переменный ток желаемой частоты.


Итак, преобразователь частоты имеет два рабочих набора: сначала схема выпрямителя преобразует переменный ток в постоянный ток, а затем схема инвертора с тиристорами / IGCT / IGBT преобразует постоянный ток в переменный ток с желаемой частотой. Изменение или сдвиг частоты происходит в ступени преобразователя.

Если требуется преобразование напряжения, трансформатор обычно включается во входную или выходную цепь переменного тока, и этот трансформатор может также обеспечивать гальваническую развязку между входной и выходной цепями переменного тока.
Батарея также может быть добавлена ​​к схеме постоянного тока, чтобы улучшить работу преобразователя при кратковременных перебоях в подаче питания.

преобразователь частоты базовый Блок-схема преобразователя частоты
  1. переменного тока Напряжение сети -3 x 400… 500 В переменного тока, 50/60 Гц.
  2. Сетевой фильтр - Ограничивает электрические помехи в сети электроснабжения общего пользования и улучшает электромагнитную совместимость
    устройства в отношении помех от сети электроснабжения.
  3. Выпрямитель - Преобразует трехфазное напряжение переменного тока в постоянное.
  4. Шина постоянного тока - Напряжение постоянного тока в режиме ожидания = √2 x линейное напряжение [В]
  5. Конденсаторы шины постоянного тока - Сглаживает напряжение шины постоянного тока
  6. Инвертор - Преобразует D.C. напряжение в переменное напряжение переменного тока с переменной частотой.
  7. Напряжение двигателя - Переменное напряжение переменного тока, 0-95% напряжения питания.
    Переменная выходная частота: 0–700 Гц
  8. Плата управления - Плата управления управляет преобразователем частоты. Он генерирует последовательность импульсов, которая используется для преобразования
    напряжения постоянного тока в переменное напряжение переменного тока с переменной частотой.

Принципиальная схема силовой части преобразователя

Блок-схема преобразователя частоты принципиальная схема преобразователя частоты

AS Блокировка пуска; EW Трансформатор замыкания на землю; Выпрямитель GL с тиристорной подзарядкой; SE Текущее обнаружение; Блок питания импульсный СНТ; WS Управление инвертором; Инвертор WR; Шина постоянного тока ZK Вариант устройства
; BC Тормозной прерыватель.
Принадлежности
BW Тормозной резистор; MF Моторный фильтр; Сетевой фильтр NF

Типичный IGBT - биполярный транзистор с изолированным затвором

Дополнительная литература

Что такое преобразователь частоты? Как это работает?

Работа с переменной частотой в виде генератора переменного тока существует с момента появления асинхронного двигателя. Измените скорость вращения генератора, и вы измените его выходную частоту. До появления высокоскоростных транзисторов это был один из немногих вариантов, доступных для изменения скорости двигателя, однако изменения частоты были ограничены, поскольку снижение скорости генератора приводило к снижению выходной частоты, но не напряжения.Мы увидим, почему это важно, чуть позже. В нашей отрасли насосы с регулируемой скоростью в прошлом были намного сложнее, чем сегодня. Один из более простых методов заключался в использовании многополюсного двигателя, намотанного таким образом, чтобы переключатель (или переключатели) мог изменять количество полюсов статора, которые были активными в любой момент времени. Скорость вращения можно было изменять вручную или с помощью датчика, подключенного к переключателям. Этот метод до сих пор используется во многих насосных системах с переменным расходом.Примеры включают циркуляционные насосы горячей и охлажденной воды, насосы для бассейнов, а также вентиляторы и насосы градирни. В некоторых бытовых подкачивающих насосах использовались гидравлические приводы или системы ременного привода с переменной скоростью (своего рода автоматическая трансмиссия) для изменения скорости насоса на основе обратной связи от напорного мембранного клапана. И несколько других были еще более сложными.

Судя по обручам, через которые нам приходилось преодолевать в прошлом, становится довольно очевидно, почему появление современного преобразователя частоты произвело революцию (еще один каламбур) в среде насосов с регулируемой скоростью.Все, что вам нужно сделать сегодня, - это установить относительно простой электронный блок (который часто заменяет более сложное пусковое оборудование) на месте применения и внезапно вы можете вручную или автоматически изменить скорость насоса по своему желанию.

Итак, давайте взглянем на компоненты преобразователя частоты и посмотрим, как они на самом деле работают вместе, чтобы изменять частоту и, следовательно, скорость двигателя. Думаю, вы удивитесь простоте этого процесса. Все, что для этого потребовалось, - это созревание твердотельного устройства, известного как транзистор.

Преобразователь частоты Компоненты

Выпрямитель
Поскольку трудно изменить частоту синусоидальной волны переменного тока в режиме переменного тока, первая задача преобразователя частоты - преобразовать волну в постоянный ток. Как вы увидите немного позже, относительно легко управлять постоянным током, чтобы он выглядел как переменный ток. Первым компонентом всех преобразователей частоты является устройство, известное как выпрямитель или преобразователь, оно показано слева на рисунке ниже.

Схема выпрямителя преобразует переменный ток в постоянный и делает это почти так же, как в зарядном устройстве для аккумуляторов или в аппарате для дуговой сварки. Он использует диодный мост для ограничения распространения синусоидальной волны переменного тока только в одном направлении. В результате получается полностью выпрямленная форма волны переменного тока, которая интерпретируется цепью постоянного тока как естественная форма волны постоянного тока. Трехфазные преобразователи частоты принимают три отдельные входные фазы переменного тока и преобразуют их в один выход постоянного тока. Большинство трехфазных преобразователей частоты также могут принимать однофазное питание (230 В или 460 В), но, поскольку есть только две входящие ветви, мощность преобразователя частоты (HP) должна быть снижена, поскольку производимый постоянный ток уменьшается пропорционально.С другой стороны, настоящие однофазные преобразователи частоты (те, которые управляют однофазными двигателями) используют однофазный вход и вырабатывают выход постоянного тока, который пропорционален входу.

Есть две причины, по которым трехфазные двигатели более популярны, чем их однофазные счетчики, когда речь идет о работе с регулируемой скоростью. Во-первых, они предлагают гораздо более широкий диапазон мощности. Но не менее важна их способность начать вращение самостоятельно. С другой стороны, однофазный двигатель часто требует некоторого вмешательства извне, чтобы начать вращение.В этом случае мы ограничимся рассмотрением трехфазных двигателей, используемых в трехфазных преобразователях частоты.

Шина постоянного тока
Второй компонент, известный как шина постоянного тока (показан в центре рисунка), не виден и не во всех преобразователях частоты, потому что он не вносит прямого вклада в работу с переменной частотой. Но он всегда будет там в виде высококачественных преобразователей частоты общего назначения (производимых специализированными производителями преобразователей частоты).Не вдаваясь в подробности, шина постоянного тока использует конденсаторы и катушку индуктивности для фильтрации «пульсаций» переменного напряжения от преобразованного постоянного тока до того, как оно попадет в секцию инвертора. Он также может включать фильтры, препятствующие гармоническим искажениям, которые могут возвращаться в источник питания, питающий преобразователь частоты. Преобразователи частоты более старых версий и некоторые преобразователи частоты для конкретных насосов требуют отдельных сетевых фильтров для выполнения этой задачи.

Инвертор
Справа от рисунка - «внутренности» преобразователя частоты.Инвертор использует три набора высокоскоростных переключающих транзисторов для создания «импульсов» постоянного тока, которые имитируют все три фазы синусоидальной волны переменного тока. Эти импульсы определяют не только напряжение волны, но и ее частоту. Термин инвертор или инверсия означает «реверсирование» и просто относится к движению вверх и вниз генерируемой формы волны. В современном преобразователе частоты преобразователь частоты использует метод, известный как «широтно-импульсная модуляция» (ШИМ), для регулирования напряжения и частоты. Мы рассмотрим это более подробно, когда рассмотрим выход инвертора.

Еще один термин, с которым вы, вероятно, столкнулись при чтении литературы или рекламы по преобразователям частоты, - это «IGBT». IGBT относится к «биполярному транзистору с изолированным затвором», который является переключающим (или импульсным) компонентом инвертора. Транзистор (который заменил лампу) выполняет две функции в нашем электронном мире. Он может действовать как усилитель и увеличивать сигнал, как в радио или стереосистеме, или он может действовать как переключатель и просто включать и выключать сигнал. IGBT - это просто современная версия, которая обеспечивает более высокие скорости переключения (3000 - 16000 Гц) и пониженное тепловыделение.Более высокая скорость переключения приводит к повышению точности эмуляции волн переменного тока и снижению слышимого шума двигателя. Уменьшение выделяемого тепла означает меньшие радиаторы и, следовательно, меньшую площадь основания преобразователя частоты.

Выход инвертора
На рисунке справа показана форма сигнала, генерируемого инвертором преобразователя частоты с ШИМ, по сравнению с формой истинного синусоидального сигнала переменного тока. Выход инвертора состоит из серии прямоугольных импульсов с фиксированной высотой и регулируемой шириной.В этом конкретном случае есть три набора импульсов - широкий набор в середине и узкий набор в начале и конце как положительной, так и отрицательной частей цикла переменного тока. Сумма площадей импульсов равна эффективному напряжению истинной волны переменного тока (мы обсудим эффективное напряжение через несколько минут). Если бы вы отрезали части импульсов выше (или ниже) истинной волны переменного тока и использовали их для заполнения пустых пространств под кривой, вы бы обнаружили, что они почти идеально совпадают.Таким образом, преобразователь частоты регулирует напряжение, подаваемое на двигатель.

Сумма ширины импульсов и пустых промежутков между ними определяет частоту волны (отсюда ШИМ или широтно-импульсная модуляция), воспринимаемой двигателем. Если бы импульс был непрерывным (то есть без пробелов), частота все равно была бы правильной, но напряжение было бы намного больше, чем у истинной синусоидальной волны переменного тока. В зависимости от желаемого напряжения и частоты преобразователь частоты будет изменять высоту и ширину импульса, а также ширину пустых промежутков между ними.Хотя внутренние компоненты, обеспечивающие это, относительно сложны, результат элегантно прост!

Теперь некоторые из вас, вероятно, задаются вопросом, как этот «поддельный» переменный ток (на самом деле постоянный ток) может управлять асинхронным двигателем переменного тока. В конце концов, разве не требуется переменный ток, чтобы «вызвать» ток и соответствующее ему магнитное поле в роторе двигателя? Итак, переменный ток вызывает индукцию естественным образом, потому что он постоянно меняет направление. DC, с другой стороны, этого не делает, потому что обычно он неподвижен после активации цепи.Но постоянный ток может индуцировать ток, если его включать и выключать. Для тех из вас, кто достаточно взрослый, чтобы помнить, что автомобильные системы зажигания (до появления твердотельного зажигания) имели набор точек в распределителе. Назначение очков было «импульсное» питание от аккумулятора в катушку (трансформатор). Это вызвало заряд в катушке, который затем увеличил напряжение до уровня, при котором свечи зажигания могли загореться. Широкие импульсы постоянного тока, показанные на предыдущем рисунке, на самом деле состоят из сотен отдельных импульсов, и именно это включение и выключение выхода инвертора позволяет возникать индукции через постоянный ток.

Действующее напряжение
Мощность переменного тока - довольно сложная величина, и неудивительно, что Эдисон почти выиграл битву за то, чтобы сделать постоянный ток стандартом в США. К счастью, для нас все сложности были объяснены, и все, что нам нужно сделать, это следовать правилам, изложенным до нас.

Одним из атрибутов, делающих переменный ток сложным, является то, что он непрерывно изменяет напряжение, переходя от нуля к некоторому максимальному положительному напряжению, затем обратно к нулю, затем к некоторому максимальному отрицательному напряжению и затем снова обратно к нулю. Как определить действительное напряжение, приложенное к цепи? На рисунке слева изображена синусоида 60 Гц, 120 В. Обратите внимание, однако, что его пиковое напряжение составляет 170 В. Как мы можем назвать это волной 120 В, если ее фактическое напряжение составляет 170 В? В течение одного цикла он начинается с 0 В и повышается до 170 В, затем снова падает до 0. Он продолжает падать до –170, а затем снова повышается до 0. Оказывается, площадь зеленого прямоугольника, верхняя граница которого находится на уровне 120 В, равна сумме площадей под положительной и отрицательной частями кривой.Может ли тогда 120 В быть средним? Что ж, если бы вы усреднили все значения напряжения в каждой точке цикла, результат был бы примерно 108 В, так что это не должно быть ответом. Почему тогда значение, измеренное VOM, составляет 120 В? Это связано с тем, что мы называем «эффективным напряжением».

Если бы вы измерили тепло, выделяемое постоянным током, протекающим через сопротивление, вы бы обнаружили, что оно больше, чем тепло, производимое эквивалентным переменным током. Это связано с тем, что переменный ток не поддерживает постоянное значение в течение всего цикла.Если вы проделали это в лаборатории в контролируемых условиях и обнаружили, что определенный постоянный ток вызывает повышение температуры на 100 градусов, его эквивалент по переменному току приведет к увеличению на 70,7 градусов или всего 70,7% от значения постоянного тока. Следовательно, эффективное значение переменного тока составляет 70,7% от постоянного. Также оказывается, что эффективное значение переменного напряжения равно квадратному корню из суммы квадратов напряжения на первой половине кривой. Если пиковое напряжение равно 1, и вы должны были измерить каждое из отдельных напряжений от 0 до 180 градусов, эффективное напряжение будет равно 0.707 пикового напряжения. 0,707 пикового напряжения 170, показанного на рисунке, равно 120 В. Это эффективное напряжение также известно как среднеквадратическое или среднеквадратичное напряжение. Отсюда следует, что пиковое напряжение всегда будет в 1,414 пикового значения от эффективного напряжения. Ток 230 В переменного тока имеет пиковое напряжение 325 В, а 460 - пиковое напряжение 650 В. Эффект пикового напряжения мы увидим немного позже.

Что ж, я, вероятно, говорил об этом дольше, чем необходимо, но я хотел, чтобы вы получили представление об эффективном напряжении, чтобы вы поняли иллюстрацию ниже.В дополнение к изменению частоты преобразователь частоты также должен изменять напряжение, даже если напряжение не имеет ничего общего со скоростью, с которой работает двигатель переменного тока.

На рисунке показаны две синусоидальные волны 460 В переменного тока. Красный - это кривая 60 Гц, а синий - 50 Гц. Оба имеют пиковое напряжение 650 В, но 50 Гц намного шире. Вы можете легко увидеть, что область под первой половиной (0–10 мс) кривой 50 Гц больше, чем площадь первой половины (0–8,3 мс) кривой 60 Гц.И, поскольку площадь под кривой пропорциональна эффективному напряжению, его эффективное напряжение выше. Это увеличение эффективного напряжения становится еще более значительным при уменьшении частоты. Если позволить двигателю 460 В работать при этих более высоких напряжениях, его срок службы может значительно сократиться. Следовательно, преобразователь частоты должен постоянно изменять «пиковое» напряжение относительно частоты, чтобы поддерживать постоянное эффективное напряжение. Чем ниже рабочая частота, тем ниже пиковое напряжение и наоборот.По этой причине двигатели 50 Гц, используемые в Европе и некоторых частях Канады, рассчитаны на напряжение 380 В. Видите ли, я говорил вам, что кондиционер может быть немного сложным!

Теперь вы должны иметь довольно хорошее представление о работе преобразователя частоты и о том, как он управляет скоростью двигателя. Большинство преобразователей частоты предлагают пользователю возможность устанавливать скорость двигателя вручную с помощью многопозиционного переключателя или клавиатуры или использовать датчики (давления, расхода, температуры, уровня и т. Д.) Для автоматизации процесса.

Основные компоненты и их функции в преобразователе частоты

7 основных компонентов и их функции в преобразователе частоты

7. 1 Выпрямитель - первый главный компонент преобразователя частоты

Согласно принципу работы преобразователя частоты, преобразователь частоты преобразует переменный ток в постоянный, а затем преобразует постоянный ток в переменный. На первом этапе частоту можно легко изменить в процессе преобразования постоянного тока в переменный, поэтому первым основным компонентом преобразователя частоты является выпрямитель.

Трехфазный выпрямитель


Принцип работы выпрямителя такой же, как и у зарядного устройства для преобразования переменного тока в постоянный.В выпрямителе используются диодные мосты, чтобы синусоидальная волна переменного тока распространялась в одном и том же направлении. В результате форма волны переменного тока полностью изменяется на форму волны постоянного тока, а частота переменного тока изменяется на частоту постоянного тока (значение = ноль). Как показано на рисунке выше, трехфазный преобразователь получает три независимых входных фазы переменного тока и преобразует их только в один выход постоянного тока.

Если трехфазный преобразователь частоты получает только одну фазу на вход нейтрали, возьмите трехфазный вход 380 В, например, есть 3 набора входов фаза-нейтраль на 220 В, но принимает только фазу 220 В на нейтраль, поскольку две другие фазы на нейтральные входы отсутствуют, генерируемый постоянный ток пропорционально уменьшается.В результате выходная мощность трехфазного преобразователя уменьшится. С другой стороны, однофазный преобразователь частоты использует однофазный вход для выработки постоянного тока на выходе, который пропорционален входному сигналу.


Инвертор 7.2 IGBT - второй основной компонент преобразователя частоты

Инвертор

IGBT в основном используется для преобразования постоянного тока в переменный с регулируемой частотой. В современном преобразователе частоты используется технология, известная как «широтно-импульсная модуляция» (ШИМ) для регулирования напряжения и частоты.Инверторы IGBT генерируют «импульсы» постоянного тока через три набора высокоскоростных переключающих транзисторов, а три набора импульсов имитируют синусоидальные волны переменного тока. Причем эти импульсы определяют не только напряжение, но и частоту волны.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) представляет собой трехконтактное силовое полупроводниковое устройство, в основном используемое в качестве электронного переключателя, который объединен в инвертор и используется для обеспечения высокой эффективности и быстрого переключения. Его можно использовать как усилитель и для увеличения сигнала, как в радио или стерео, или как переключатель для простого включения и выключения сигналов.IGBT может генерировать очень высокие скорости переключения до 16000 Гц, но с меньшим тепловыделением. Чем выше скорость переключения, тем выше точность моделирования волн переменного тока. Меньший нагрев означает меньшие размеры радиаторов и преобразователь частоты, а также меньшую занимаемую площадь для преобразователя частоты.

7.3 Фильтр мощности - третий основной компонент преобразователя частоты

Силовой фильтр - это схема волнового фильтра, состоящая из емкости, индуктивности и сопротивления. В преобразователе частоты фильтр может эффективно фильтровать определенную частоту, чтобы получить необходимую частоту, или исключить определенную частоту.

На входной стороне силового фильтра присутствует синфазная индуктивность. То есть две линии источника питания намотаны на сердечник в одном направлении. Если на линии питания присутствует синфазный сигнал, магнитное поле, создаваемое синфазной индуктивностью, будет складываться, поэтому будет большее сопротивление. Магнитное поле, создаваемое синфазной индуктивностью, уравновешивает друг друга, поэтому дифференциальный сигнал может проходить через синфазную индуктивность.Ток, протекающий через источник питания, в основном является дифференциальным, но шум может проявляться в виде дифференциального режима. Чтобы подавить шум дифференциального режима, необходимо использовать индукторы дифференциального режима или отдельные индукторы в каждой фазе.

7,4 Фильтр электромагнитных помех - четвертый основной компонент преобразователя частоты

Фильтр электромагнитных помех обычно представляет собой схему фильтра нижних частот, состоящую из последовательного реактора и шунтирующего конденсатора. Его функция в преобразователе частоты состоит в том, чтобы позволить частотному сигналу оборудования проникать в оборудование, когда оно работает нормально, но препятствовать высокочастотному сигналу помех.

Фильтр электромагнитных помех или фильтр электромагнитных помех - это электронное пассивное устройство, используемое для подавления проводящих помех в сигнальной или силовой линии. Большинство фильтров EMI состоят из компонентов для подавления дифференциальных синфазных помех.

Основная функция фильтра EMI - предотвращение электромагнитных помех, создаваемых электронным или электрическим оборудованием, а также предотвращение влияния помех питания на электронное оборудование. Даже если на источник питания серьезно влияют помехи от источника питания, они могут работать без помех.

Типичные фильтры электромагнитных помех обычно состоят из пассивных компонентов, включая конденсаторы и катушки индуктивности, которые соединены вместе, образуя LC-цепи.

Разделительный трансформатор 7,5 - основной компонент преобразователя частоты

Его функция изолирующего трансформатора заключается в уменьшении шума в преобразователе частоты и улучшении отношения сигнал / шум преобразователя частоты.

Изолирующий трансформатор

также является своего рода трансформатором, который используется для передачи электроэнергии от источника переменного тока к некоторому оборудованию или устройствам и изоляции нагрузочного оборудования от преобразователя частоты, как правило, по соображениям безопасности.Изолирующие трансформаторы обеспечивают изоляцию тока для предотвращения поражения электрическим током, подавления электрических помех в чувствительных устройствах или передачи энергии между двумя отключенными цепями. Трансформаторы, продаваемые для изоляции, обычно используют специальную изоляцию между первичной обмоткой и вторичной обмоткой и предусматривают, что они могут выдерживать высокое напряжение между обмотками

.

Изолирующие трансформаторы блокируют передачу составляющих постоянного тока в сигналах от одной цепи к другой, но позволяют проходить составляющим переменного тока в сигналах.Трансформаторы с соотношением 1: 1 между первичной и вторичной обмотками часто используются для защиты вторичных цепей и людей от поражения электрическим током между проводниками под напряжением и заземлением. Изолирующие трансформаторы соответствующей конструкции блокируют помехи, вызванные контурами заземления. Изолирующие трансформаторы с электростатическими экранами используются для источников питания чувствительного оборудования, такого как компьютеры, медицинские устройства или лабораторные приборы.

Изолирующий трансформатор предотвращает передачу составляющей постоянного тока из одной цепи в другую в сигнале, но позволяет пропускать составляющую переменного тока в сигнале.Трансформаторы с соотношением между первичной и вторичной обмотками 1: 1 обычно используются для защиты вторичных цепей и людей от ударов. Правильно спроектированный изолирующий трансформатор может предотвратить помехи, вызванные цепью заземления. Изолирующие трансформаторы со статическим экранированием используются для питания чувствительного оборудования, такого как компьютеры, медицинское оборудование или лабораторные инструменты.


Подробнее о преобразователе частоты

Поворотные преобразователи частоты

- Мотор-генераторные установки

Georator - международный лидер в производстве и продаже вращающихся преобразователей частоты. Мы работаем по всему миру и гордимся своим качеством и сервисом. Обратитесь к одному из наших опытных торговых представителей сегодня, чтобы запросить расценки или дополнительную информацию.

Что такое вращающийся преобразователь частоты?

Вращающиеся преобразователи частоты (также называемые «Мотор-генераторы» или MG Sets) преобразуют поступающую мощность переменного тока в механическую энергию вращения (вращающийся двигатель), который передает свою мощность вращения генератору, который преобразует его механическую мощность в электрическую выходную мощность переменного тока. Мощность вращения часто описывается в лошадиных силах, в то время как электрическая мощность описывается в киловаттах (кВт) или киловольт-амперах (кВА).Этому процессу присуще преобразование частоты (герц - Гц), напряжения и / или фазы (3 фазы, 1 фаза).

Типы поворотных преобразователей и двигателей-генераторов

Мотор-генераторная установка с ременной муфтой

Мотор-генераторная установка с ременной муфтой

Самый простой способ подсоединения приводного двигателя к генератору - это использование приводных ремней и шкивов.

Читать далее

Электрогенераторные установки с прямым подключением

Электрогенераторные установки с прямым подключением

Этот метод также допускает параллельную работу нескольких преобразователей частоты.

Читать далее

Мотор-генераторные установки с общим валом

Электрогенераторы с общим валом

Синхронный двигатель - это самый совершенный и точный преобразователь частоты вращения.

Читать далее

Бесщеточные генераторы на постоянных магнитах

Бесщеточные генераторы на постоянных магнитах

Бесщеточные преобразователи частоты с постоянным магнитом 400 Гц, также известные под торговым названием «NoBrush».

Читать далее

Что приводит в действие вращающийся преобразователь частоты?

Двигатель В генераторных установках используется несколько методов соединения приводного двигателя с генератором.Самый простой и наименее затратный метод - это преобразователи с ременной муфтой, в которых приводные ремни и шкивы используются не только для передачи энергии от двигателя к генератору, но и для изменения частоты с помощью передаточного числа шкивов. Некоторые клиенты обеспокоены долговечностью приводных ремней, но на практике приводные ремни не выходят из строя при правильной конструкции и установке. Georator имеет безупречный послужной список в этом отношении.

Другой метод - это преобразователи с прямым соединением, которые напрямую соединяют вал двигателя с валом генератора с помощью механической муфты и регулируют скорость приводного двигателя для изменения скорости вращения генератора, таким образом изменяя выходную частоту.Для этой цели используется электронный привод с регулируемой скоростью (ASD) вместо обычного пускателя двигателя.

Наконец, наиболее сложным и дорогостоящим методом является сборка двигателя и генератора на одном общем валу, называемых преобразователями частоты с общим валом. В этом случае изменение частоты осуществляется путем намотки двигателя с другим числом электрических полюсов, чем у генератора. Например, 12-полюсный двигатель и 10-полюсный генератор обеспечат преобразование 60 Гц в 50 Гц.

В некоторых приложениях требуется только изоляция линии электропередачи (полное отсутствие непрерывности на входе и выходе) или кондиционирование линии электропередачи (плохая входящая электрическая мощность преобразуется в хорошую выходную мощность). В этих изоляторах линии электропередачи между двигателем и генератором используется изолированная гибкая муфта для передачи мощности от двигателя к генератору и полной изоляции входа от выхода. Обычно частоты не меняются, хотя может потребоваться преобразование фазы или напряжения.

Каковы общие области применения поворотных преобразователей?

Роторные преобразователи частоты очень хороши при запуске и работе с типичными заводскими нагрузками. Они обладают способностью создавать высокие пусковые импульсные токи в течение коротких периодов времени, что делает их идеальными для нагрузок двигателя. Эти преобразователи очень прочные и могут выдерживать суровые условия окружающей среды. Несмотря на то, что они подвержены проливному дождю, с соответствующими кожухами эти устройства могут быть размещены на открытом воздухе и выдерживают широкий диапазон рабочих температур.

Типовые характеристики поворотных преобразователей частоты

  • Больше возможностей для более крупных приложений 10 кВА плюс
  • Намного лучше при пуске двигателя при нагрузках
  • Прочная конструкция для напольного монтажа
  • Обычно фиксированная выходная частота
  • Стоимость не увеличивается линейно с увеличением мощности; например, 3x мощность = 1,5x стоимость
  • Гармонические искажения и шум от входной мощности не передаются на выход
  • Может вызывать сильные токи перегрузки 2-4X на короткие периоды времени
  • КПД при полной нагрузке до 90 +% на больших агрегатах

Введение в преобразователь частоты - SolaX Power

Принцип преобразователя частоты основан на применении технологии преобразования частоты и технологии микроэлектроники для управления оборудованием управления мощностью двигателя переменного тока путем изменения частоты рабочей мощности двигателя.

Используемые нами блоки питания делятся на блоки питания переменного и постоянного тока. Общий источник питания постоянного тока в основном обеспечивается источником переменного тока через трансформаторный трансформатор, выпрямление и фильтрацию. Электроэнергия переменного тока составляет около 95% от общей мощности, потребляемой людьми.
Используется ли он в домах или на фабриках, напряжение и частота однофазного переменного тока и трехфазного переменного тока соответствуют определенным стандартам в соответствии с правилами различных стран. Например, в соответствии с правилами материкового Китая, однофазное напряжение переменного тока прямого потребителя составляет 220 В, трехфазное. Напряжение сети переменного тока составляет 380 В, а частота - 50 Гц.Напряжение питания и частота в других странах могут отличаться от наших. Например, однофазный 100 В / 60 Гц, трехфазный 200 В / 60 Гц и т. Д., Источник переменного тока стандартного напряжения и частоты. Источник питания называется переменным током промышленной частоты.

Обычно устройство, которое преобразует мощность переменного тока фиксированной и постоянной частоты в мощность переменного тока с переменным напряжением или частотой, называется «инвертором».

Чтобы генерировать переменное напряжение и частоту, устройство должно сначала преобразовать переменный ток источника питания в постоянный ток (DC). Этот процесс называется выпрямлением.
Обычный инвертор - это инверторный источник питания, который инвертирует источник постоянного тока до определенной частоты и определенного напряжения. Мы называем инверторы с регулируемой частотой сети и напряжением инвертора.

Форма выходного сигнала преобразователя частоты представляет собой смоделированную синусоидальную волну, которая в основном используется при регулировании скорости трехфазного асинхронного двигателя, также называемого преобразователем частоты.

Для преобразователей частоты, которым требуются формы сигналов, которые в основном используются в контрольно-измерительных приборах и испытательном оборудовании, формы сигналов должны быть организованы для вывода стандартных синусоидальных волн, называемых источниками питания с регулируемой частотой.Источник питания с преобразователем частоты в 15–20 раз дороже инвертора.

Инверторы

также могут использоваться в бытовой технике. Среди бытовой техники, в которой используются инверторы, не только моторы (например, кондиционеры и т. Д.), Но также люминесцентные лампы и другие изделия.

Преобразователь частоты, используемый для управления двигателем, может изменять как напряжение, так и частоту. Однако преобразователь частоты, используемый для люминесцентных ламп, в основном используется для регулировки частоты источника питания.
Принцип работы инвертора широко используется в различных областях.Например, блок питания компьютера. В этом приложении инвертор используется для подавления обратного напряжения, колебаний частоты и мгновенного сбоя питания.

Преобразователь частоты в основном использует метод AC-DC-AC (преобразование частоты VVVF или преобразование частоты с векторным управлением). Сначала мощность переменного тока промышленной частоты преобразуется в мощность постоянного тока через выпрямитель, а затем мощность постоянного тока преобразуется в мощность переменного тока с контролем частоты и напряжения для питания электродвигателя.

Преобразователь частоты в основном состоит из выпрямителя (из переменного в постоянный), фильтрации, инвертора (из постоянного в переменный), блока торможения, блока привода, блока микропроцессора блока обнаружения и т. Д.

Трехфазный преобразователь статической частоты

серии SFC3


Power Systems & Controls 'Series SFC-3 представляет собой 3-фазный преобразователь статической частоты , предназначенный для обеспечения оборудования мощностью 25 Гц, 50 Гц, 60 Гц, 100 Гц или 400 Гц. Трехфазный статический преобразователь частоты преобразует мощность источника.Он преобразует одно напряжение и частоту в другое напряжение и частоту. Твердотельная технология означает, что единственные движущиеся части статического преобразователя - это вентиляторы, используемые для принудительного охлаждения системы. Твердотельные преобразователи PS&C построены на динамической платформе и включают в себя новейшие технологии управления твердотельным ШИМ-преобразователем и выпрямителем. Для однофазных приложений см. Однофазный статический преобразователь частоты (SFC-1).

Преимущества:

  • Твердотельная топология
  • Прецизионное регулирование напряжения
  • Контроль и мониторинг неисправностей
  • Инвертор и выпрямитель ШИМ
  • Интегрированная бесшумная конструкция
  • Вертикальная и горизонтальная конфигурации
  • Возможность работы с несколькими выходами

Трехфазный статический преобразователь частоты серии PS&C SFC использует 6- и 12-импульсную топологию «IGBT» для наиболее эффективного из доступных твердотельных преобразователей частоты.Этот прогресс в цифровых технологиях дает преобразователям PS&C большое преимущество перед другими традиционными преобразователями. Хотя IGBT являются более дорогим решением, компания PS&C избегает использования старых технологий, чтобы обеспечить продукт с невероятными входными данными, позволяющими этой машине поддерживать оборудование в самых экстремальных электрических условиях.

Топология IGBT / IGBT обеспечивает THD менее 1% и КПД до 97% при минимальном входном коэффициенте мощности 0,99. Кроме того, стандартные системы SCR / IGBT построены, поскольку мы разрабатывали твердотельные системы преобразования частоты в течение десятилетий.Впоследствии статический преобразователь частоты PS&C доступен в диапазоне от 10 до 2 000 кВА и идеально подходит для приложений, где приоритетными являются занимаемая площадь, шум и средства управления. Кроме того, доступно множество опций, от цветного сенсорного экрана и расширенных коммуникаций до специализированных корпусов NEMA и ISO.


Поворотный преобразователь частоты - Power Systems & Controls

серии RFC

Поворотные преобразователи частоты - это машины, которые преобразуют мощность с одной частоты на другую.Это достигается путем соединения двигателя с генератором, который механически соединен и электрически изолирован. Метод соединения может быть прямым или ремнями и шкивами . Однако есть несколько с подключением коробки передач, и в этом случае они электрически не изолированы. Другими словами, это достигается либо изменением скорости вращения генератора (в версиях с ремнями и шкивами), либо коробкой передач. Двигатели и генераторы могут иметь или не иметь одинаковое количество полюсов, в зависимости от выходной частоты.В результате достигается тот же результат - получение желаемой выходной частоты. Вращающийся преобразователь частоты также может одновременно вырабатывать другое напряжение. Если вы работаете с другим напряжением, отличным от 208 В, вам нужно будет изменить напряжение.

Power Systems & Controls ’серии RFC - это поворотные преобразователи частоты , предназначенные для преобразования электроэнергии от электросети во многие другие частоты. Например, стандартные частоты: мощность 25 Гц, 50 Гц, 60 Гц, 100 Гц и 400 Гц. Вращающийся преобразователь частоты обеспечит требуемую номинальную мощность в кВА на необходимой выходной мощности. Кроме того, двигатель и синхронный генератор обеспечат необходимую частоту и напряжение. Вращающиеся преобразователи частоты компании PS&C построены с решениями 2 подшипника и 4 подшипника , а также в вертикальной или горизонтальной конфигурации. Прецизионный регулятор напряжения, интегрированный в систему, поддерживает выходное напряжение на уровне (+/- 0,5%), намного превышающем отраслевой стандарт.

Поворотный преобразователь Функциональность:

В нормальном режиме работы RFC
серии защищает критическую нагрузку от переходных процессов и отключений в электросети. Однако вращающийся преобразователь частоты доступен как с синхронным, так и с асинхронным двигателем. Другими словами, это будет зависеть от того, какой продукт лучше всего подходит для данной области применения. Синхронный двигатель создает точную выходную частоту без отклонений. Это идеальное решение для лабораторных испытаний, поддержки самолетов и систем вооружения .Асинхронный двигатель с малым скольжением вызывает отклонение выходной частоты (0,6 Гц). Это может быть приемлемо для проектов, требующих более экономичного решения.

Аналогичным образом, при работе с номинальной скоростью двигателя частота генератора регулируется числом оборотов двигателя. Это сделает выходную частоту переменной или неконтролируемой. Он также на 100% эффективен при отключениях длительностью менее 100 мс. Кроме того, отсутствие щеток и контактных колец как в двигателе, так и в генераторе позволяет практически не требовать обслуживания.Кроме того, из-за его прочной конструкции средний срок службы вращающегося преобразователя частоты превышает 20 лет. Помимо всего прочего, доступно множество опций, от пультов дистанционного управления и цветных сенсорных дисплеев до специализированных корпусов NEMA и ISO.

Общие термины, связанные с преобразователем:

  • Мотор-генератор = (комплект MG)
  • Общий вал = Вал с прямым соединением с валом Комплект MG:
  • Одиночный вал = Комплект MG представляет собой одну поковку с обмоткой двигателя и генератора на одном валу
  • Ременный привод = Комплект MG, соединенный с помощью ремней и шкивов
  • Зубчатый привод = Параллельное соединение или прямое соединение со смещенным комплектом MG, подключенным через зубчатый привод

Зачем покупать вращающийся преобразователь частоты:

Преобразователи частоты имеют множество применений (см. Ниже).Однако для некоторых приложений требуются машины промышленного уровня с грубой силой, в то время как для других требуется 100% изоляция. Следовательно, изоляция по своей природе производится роторной машиной. Прежде всего, электрическая изоляция достигается за счет механически соединенного двигателя-генератора, который не позволяет энергии проходить через вал. Следовательно, изоляция выполняется от двигателя к генератору и наоборот. Эти машины созданы для работы в очень суровых условиях. Они могут выжить в экстремальных условиях, когда твердотельный эквивалент не сможет работать в таком же состоянии.
Частотный преобразователь

Применения:
Частотный преобразователь

Преимущества:
  • 100% истинная электрическая изоляция
  • Прецизионное регулирование напряжения
  • Комплекты M-G с 2 и 4 подшипниками
  • Контроль и мониторинг неисправностей
  • Защита от переходных процессов и сбоев
  • Вертикальная и горизонтальная конфигурации
  • Конструкции с общим и одиночным валом

Обязательно ли использовать мотор-генераторную установку:

Существует другая версия преобразования, отличная от роторного или мотор-генератора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *