Частотные преобразователи для электродвигателей

Частотные преобразователи для электродвигателей.

Общие сведения.

При работе с электрооборудованием нередко возникает необходимость управления частотой вращения асинхронного электродвигателя. Для этого могут использоваться гидравлические муфты, дополнительные резисторы в цепи роторных и статорных обмоток, механические вариаторы, электромеханические преобразователи частоты и, наконец, статические преобразователи. Первые четыре способа регулирования недостаточно экономичны, трудоёмки при их реализации и малоэффективны.
Поэтому давайте более подробно рассмотрим последний тип преобразователя — частотный преобразователь двигателя.

Обеспечивается плавное регулирование скорости вращения в широком диапазоне при сохранении достаточно жёстких механических характеристик.

Регулирование скорости, кроме того, не вызывает увеличения коэффициента скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании малы.

Но для того, чтобы обеспечить высокие показатели экономичности асинхронного двигателя — коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, способность к перегрузкам — одновременно с частотой должно меняться и подводимое напряжение.

Вывод: для плавного (бесступенчатого) регулирования частоты вращения вала, требуется частотный преобразователь для электродвигателя, который должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статорной обмотке последнего.
Теоретическое обоснование метода частотного регулирования было проведено достаточно давно, но реализацию его тормозила высокая стоимость компонентов, необходимых для создания модуля частотного управления. И лишь появление силовых схем на IGBT-транзисторах, а также разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволили создать современные преобразователи частоты приемлемой стоимости.

Принцип работы.

Большинство промышленных преобразователей частоты работают по схеме двойного преобразования. Они состоят из трех основных узлов: неуправляемого выпрямителя, силового импульсного инвертора и управляющего модуля.
Неуправляемый выпрямитель преобразует напряжение сети в напряжение постоянного тока.
Силовой трехфазный импульсный инвертор собран на шести транзисторных ключах. Через эти ключи каждая из обмоток статора электродвигателя подключается к выводам выпрямителя по специальной программе, задаваемой управляющим модулем. Эта программа и обеспечивает получение в обмотках статора стандартных 3-х фазных сигналов (аналогов сигналов 3-х фазной сети). Таким образом, инвертор осуществляет обратное преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение. Но при этом преобразовании уже появляется возможность регулирования параметров 3-х фазного сигнала. В качестве ключей в инверторе используются силовые IGBT-транзисторы, имеющие высокую частоту переключения, что позволяет воспроизвести синусоидальный сигнал с высокой степенью точности.

Области применения.

Использование частотного преобразователя для асинхронных двигателей для регулирования скорости движения конвейеров и транспортировочных устройств даёт значительную экономию электроэнергии и увеличивает эффективность использования этих средств. Тот же результат получается в случае использования этого метода регулировки при управлении насосными установками. Благодаря его применению без труда удаётся поддерживать в системе нужное давление и регулировать её производительность. При использовании регулируемого привода в станках мы можем плавно изменять скорость подачи или главного движения.

В НАШЕМ АССОРТИМЕНТЕ ТАКЖЕ ПРЕДСТАВЛЕНЫ:

Экономичные по цене, но очень надежные датчики Autonics (Южная Корея) — индуктивные и емкостные датчики, оптические датчики, датчики угла поворота (энкодеры), датчики контроля параметров среды.

Датчики UWT GmbH (Германия) — датчики контроля и измерения уровня сыпучих продуктов — песок, опилки, цемент, мука, гранулят. Ротационные (механические), вибровилки, акустические (измерение до 60 м), лотовые системы (электромеханические датчики непрерывного измерения уровня).

Новые уникальные сервоприводы Position Servo компании Lenze. Возможны различные режимы управления: моментом, скоростью вращения, ведущий-ведомый с электронным редуктором.

Коротко о частотно-регулируемом приводе

Внимание! Приведенная ниже информация носит теоретический характер. Если Вам необходимо решить конкретную задачу или разобраться как и какое оборудование следует применить в Вашем случае, воспользуйтесь бесплатной консультацией связавшись с нами одним из указанных вверху данной страницы или на странице «Контакты» способов, либо заполните опросный лист. Инженер службы технической поддержки направит Вам рекомендации на указанный Вами адрес электронной почты.

Также обращаем Ваше внимание на то обстоятельство, что в технологических процессах, в которых нет возможности или необходимости менять скорость вращения двигателей частотные преобразователи не могут быть использованы полностью с функциональной точки зрения. Для таких технологических процессов разработано оборудование ЭнерджиСейвер. Ознакомьтесь с информацией об оборудовании ЭнерджиСейвер на нашем сайте.

Современный частотно регулируемый электропривод состоит из асинхронного или синхронного электрического двигателя и преобразователя частоты (см . рис.1.).

Электрический двигатель преобразует электрическую энергию в механическую и приводит в движение исполнительный орган технологического механизма.

Преобразователь частоты управляет электрическим двигателем и представляет собой электронное статическое устройство. На выходе преобразователя формируется электрическое напряжение с переменными амплитудой и частотой.

Название «регулируемый частотный электропривод» обусловлено тем, что регулирование скорости вращения двигателя осуществляется изменением частоты напряжения питания, подаваемого на двигатель от преобразователя частоты.

На протяжении последних 10 — 15 лет во многих отраслях мировой экономики наблюдается широкое и успешное внедрение частотно регулируемого электропривода для решения различных технологических задач. Это объясняется в первую очередь разработкой и созданием преобразователей частоты на принципиально новой элементной базе, главным образом на биполярных транзисторах с изолированным затвором IGBT

В настоящей статье коротко описаны известные сегодня типы преобразователей частоты, применяемые в регулируемом частотном электроприводе, реализованные в них методы управления, их особенности и характеристики.

При дальнейших рассуждениях будем говорить о трехфазном частотно регулируемом электроприводе, так как он имеет наибольшее распространение в промышленности.

Дополнительную информацию Вы сможете найти по ссылкам:

Если у Вас имеются сомнения какую модель выбрать, свяжитесь с нами одним из указанных на данной странице способов.

Если у Вас имеются специальные требования, мы готовы проанализировать заполненный Вами опросный лист на низковольтные ПЧ или опросный лист на высоковольтные ПЧ и порекомендовать необходимое оборудование.

Перейдите в разделы, приведенные ниже, выберите необходимое оборудование и положите его в корзину. — Преобразователи частоты
— Оборудование для плавного пуска

• ИЗДЕЛИЯ
  • преобразователи частоты (частотные преобразователи, частотники)
    • принцип действия
    • структура частотников
    • выбор преобразователя частоты
    • пример применения преобразователей частоты с насосами
    • пример применения станции управления насосами
    • подбор преобразователя частоты
  • оборудование для плавного пуска и энергосбережения
    • устройства плавного пуска (УПП, плавные пускатели, мягкие пускатели, устройства мягкого пуска, софтстартеры)
      • принцип действия
      • плавный пуск насосов
    • подбор устройств плавного пуска
    • контроллеры ЭнерджиСейвер
      • принцип действия
      • области применения
      • реализованные проекты
      • отзывы
    • контроллеры Powerboss
      • примеры применения

для преобразователей частоты серий ES022, ES024, ES025 и ES026

Применение преобразователей частоты в подъемно-транспортном оборудовании (ПТО)

В подъемно-транспортном оборудовании (все виды кранов, тельферы, кран-балки) для перемещения устройства захвата, подъема и опускания грузов используются несколько типов электродвигателей. Это двигатели с фазным ротором, двигатели постоянного тока и асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Рассмотрим особенности использования всех выше перечисленных двигателей в различных механизмах кранов.

В моторах с фазным ротором используется реостатный пуск. За счет наличия сопротивления в цепи ротора пусковые токи имеют небольшие значения. Разгон двигателей происходит с помощью специального реле времени. Недостатками такого типа двигателей являются отсутствие возможности плавной регулировки скорости, большие габариты, значительное тепловыделение резисторов, большое количество контактной аппаратуры, которая со временем требует обслуживания.

Двигатели постоянного тока используются в тех случаях, когда нужен плавный подъем груза и точное регулирование скорости вращения вала мотора. В этом случае скорость регулируется с помощью тиристорного преобразователя. Общие недостатки двигателя этого типа – большая масса и стоимость самого мотора, сложность конструкции, необходимость в регулярном обслуживании щеточного узла мотора.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют много достоинств, в частности к ним относятся надежность в эксплуатации, простота конструкции и отсутствие необходимости регулярного обслуживания. Общим недостатком асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи, которые в 6-7 раз превышают номинальные.

Внедрение преобразователей частоты (ПЧ) для питания и управления асинхроннымидвигателями с короткозамкнутым ротором позволяет более эффективно регулировать скорость вращения электродвигателей, значительно снизить их пусковые токи и потребление электроэнергии. Эти особенности привели к постепенному вытеснению из использования двигателей постоянного тока и двигателей с фазным ротором в качестве приводов в подъемно-транспортном оборудовании и их замене на асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, управляемые преобразователем частоты. Применение частотных преобразователей в механизмах кранов позволяет регулировать скорость подъема груза, перемещения самого крана или тележки в процессе работы, улучшает эксплуатационные характеристики кранов, снижает затраты и упрощает техническую эксплуатацию оборудования.

Преобразователи частоты, применяемые в крановом оборудовании, должны обеспечивать динамичную работу привода и поддерживать требуемый момент на валу двигателя даже при низких частотах вращения. Так как все электродвигатели монтируются непосредственно на конструкциях кранов, подверженных вибрациям, частотные преобразователи должны быть виброустойчивы. Кроме того, ПЧ должны иметь высокую перегрузочную способность, возможность работы в широком диапазоне температур. Всем эти требованиям соответствуют векторные преобразователи частоты ERMAN, их использования для управления приводами в подъемно-транспортном оборудовании позволяет решать следующие характерные задачи.

Организация простой системы управления приводами.

Для управления преобразователем частоты используются стандартные аналоговые и дискретные сигналы, а также последовательный интерфейс RS485 с типовым протоколом информационного обмена MODBUS, используя который все ПЧ можно объединить в одну сеть.

Плавное увеличение, уменьшение и программируемое изменение скорости механизмов крана.

Алгоритм разгона, торможения и программируемого изменения скорости прописывается в самих частотных преобразователях исходя из технологических требований. Это позволяет значительно снизить ударные и механические нагрузки на конструкцию крана.

Управление электромеханическим тормозом.

ПЧ управляет электромеханическим тормозом двигателя и другим сопряженным оборудованием посредством дискретных и релейных выходов Преобразователи частоты ERMAN для кранового и подъемно-транспортного оборудования зарекомендовали себя самым наилучшим образом. На все частотные преобразователи ERMAN предоставляется гарантия 18 месяцев, при этом мы осуществляем сервисную и техническую поддержку наших клиентов в течение всего срока эксплуатации выпускаемой нами продукции.

Для подбора преобразователя частоты для вашего ПТО заполните форму «Получить коммерческое предложение».

Частотное регулирование асинхронного двигателя

Частотное регулирование асинхронного двигателя применяют с целью обеспечения плавного изменения оборотов вращения ротора, как при повышении, так и при снижении числа оборотов по сравнению с номинальным значением (рассматриваются изменения в широком интервале).

Частотное регулирование асинхронного двигателя с помощью преобразователей

С целью осуществления частотного регулирования разработаны специальные устройства – преобразователи, которые находят применение во многих отраслях. Это оборудование отвечает за управление приводами различных агрегатов: транспортеров, насосов, вентиляторов и пр.

Преобразователи отличаются высокой технологичностью и надежностью, обеспечивая значительный диапазон регулирования (выходные частоты могут составлять от 0 Гц до 800 Гц). Современные модели устройств обладают обширным набором функций, включая:

• возможность менять направление вращения ротора и регулировать скорость как вручную, так и автоматически;
• защиту двигателей от перегрузок;
• управление переходными процессами с пульта, расположенного удаленно;
• наличие встроенного потенциометра, расположенного на панели управления;
• восстановление текущего режима работы автоматически в случае кратковременного прерывания питания.

Также конструкция преобразователей предусматривает возможность приема сигналов с периферийных датчиков. В соответствии с характером сигналов осуществляется автоматическое управление асинхронными двигателями, и могут быть заданы временные алгоритмы, по которым двигатели приводятся в действие.

Частотное управление асинхронным двигателем — виды преобразователей

Предназначенные для того, чтобы осуществлять частотное управление асинхронным двигателем, преобразовательные устройства можно разделить на группы по таким параметрам, как:

• конструктивное исполнение (вращающиеся и статические);
• напряжение питания (однофазные и трехфазные);
• вид нагрузки на выходе (для промышленного привода, для работающего с перегрузкой привода, для вентиляторного и насосного привода).

Статические преобразователи отличаются от электромашинных (вращающихся) характером электрических элементов, с помощью которых меняется частота тока, питающего двигатель. Для элементов, которые применяются в преобразователях статического типа, свойственно отсутствие движения.

Однофазные и трехфазные преобразователи, предназначены для управления электроприводами разной мощности:

• 0,75 до 630 кВт – при работе от трехфазных сетей;
• до 7,5 кВт – при питании от однофазной сети.

Выбор материала (металл или полимеры), из которого изготавливают корпус преобразовательного устройства, определяется мощностью электропривода. Современные однофазные устройства обладают полезной конструктивной особенностью: наличие на выходе трех фаз, значение напряжения которых такое же, как и у одной фазы на входе, позволяет подключить трехфазную модель двигателя без конденсатора.