Частотники для асинхронных двигателей: Преобразователи частоты для асинхронного двигателя купить по выгодной цене

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя

Назначение частотного преобразователя для асинхронных двигателей

Использование механических устройств для регулирования может привести к ударным пусковым нагрузкам, которые окажут отрицательное влияние на их эксплуатационный срок, а также приведут к существенным энергопотерям.

Чтобы исключить перечисленные отрицательные влияния на промышленное оборудование, была создана возможность заменить механическое регулирование на электронное. Достичь этого удалось в результате серьезных исследовательских работ.

Так, появился преобразователь частот нового класса, предназначенный специально для асинхронных двигателей.

Это частотные преобразователи для асинхронных двигателей с широтно-импульсным управлением (ШИМ), которые снижают пусковой ток в 4-5 раз. А также позволяют осуществить плавный пуск асинхронного двигателя. При этом управление приводом осуществляется по формуле напряжение/частота.

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя позволяет экономить электроэнергию на 50%. Также благодаря использованию частотника становится возможной обратная связь между смежными приводами, следовательно, оборудование самонастраивается на выполнение поставленных задач и изменяются условия работы всей системы.

Принцип работы

Преобразователь частоты для асинхронного двигателя с ШИМ, по сути, является инвентором с двойным преобразованием напряжения.

Входной диодный мост выпрямляет сетевое напряжение 220 или 380В, а затем сглаживает и фильтрует его посредством конденсатора.

Далее посредством входных мостовых ключей и микросхем из постоянного напряжения формируется последовательность электрических сигналов определенной частоты и скважности. Таким образом, на выходе из частотного преобразователя образуются пучки прямоугольных импульсов. Однако, благодаря индуктивности обмоток асинхронного двигателя, они превращаются в напряжение, схожее с синусоидным.

В устройстве также имеется микропроцессор, который дает возможность выполнять такие задачи, как:

• контроль выходных параметров;
• защита системы;
• диагностика состояния подаваемого тока.

Большинство преобразователей частоты для асинхронных двигателей построены на основе двойного преобразования. Среди них выделяют два основных класса:

• с созданием промежуточного звена;
• с непосредственной связью.

Каждый из видов частотников предназначен для работы в определенных условиях, которые диктуют выбор и целесообразность использования в конкретной ситуации.

Выпрямители управляемого типа обеспечивают непосредственную связь, отпирая группы тиристоров, и обеспечивают подвод напряжения к обмотке электродвигателя.

Преобразование напряжения в данном случае осуществляется посредством вырезания синусоид из входного тока. При этом полученная частота находится в диапазоне от 0 до 30Гц. Для регулируемых приводов этот вариант использования не подходит.

Для использования незапираемых тиристоров необходимо создание более сложной системы управления, которая повышает стоимость создаваемой цепи.

В противном случае, синусоида при входе может привести:

• к появлению гармоник;
• к потерям в электродвигателе;
• к перегреву электродвигателя;
• к снижению показателя крутящего момента;
• к образованию сильных помех.

Помимо этого, компенсаторы повышают стоимость цепи, габаритов и веса, а потери снижают КПД.

К другому классу относятся цепи питания, где используются частотные преобразователи для асинхронных двигателей с промежуточным звеном. Они обеспечивают преобразование электрического тока в два этапа.

На первом этапе синусоидное напряжение с постоянной частотой и амплитудой преобразуется посредством выпрямления. При этом применяются специальные фильтры, сглаживающие показатели.

На втором этапе посредством инвертора на выходе происходит преобразование энергии с изменяемым показателем частоты и амплитуды.

Это приводит:

• к снижению КПД;
• к ухудшению показателей соотношения массы и габаритов устройства.

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей, работающие как тиристор, имеют следующие преимущества:

• обеспечивают возможность работы в системах с большими показателями тока;
• такая система предназначена для использования там, где имеются большие показатели тока;
• они устойчивы к большим нагрузкам и импульсному воздействию;
• обеспечивают высокий КПД, достигающий 98 %.

Мы перечислили все особенности каждого типа преобразователей частоты для асинхронных двигателей, теперь, попробуем выяснить, на чем следует основываться при выборе частотника.

Критерии выбора

Преобразователи частоты для асинхронных двигателей следует использовать лишь с учетом их технических характеристик.

Важными характеристиками, на которые необходимо обратить внимание, являются следующие:

1. Диапазон напряжения подаваемого тока. Сегодня существуют модели частотников, работающие при различном напряжении. Диапазон напряжения может составлять 100-120В или 200-240В. Исходя из этого показателя, следует выбирать преобразователь.
2. Номинальная мощность электродвигателя, которая измеряется в кВт.
3. Полная мощность электродвигателя.
4. Номинальный выходной ток.
5. Выходное напряжение, которое часто не превышает показатель напряжения источника питания, а иногда бывает и меньше.
6. Диапазон выходной частоты.
7. Допустимая сила тока на выходе.
8. Частота тока при входе.
9. Максимальный показатель отклонений, который допускается при определенных условиях.

Эти параметры указываются в документации к преобразователю, и их необходимо учитывать. В противном случае, например, если не учтен показатель напряжения подаваемого тока, то устройство выйдет из строя.

Способы подключения

Выбор варианта подключения преобразователя частоты для асинхронных двигателей зависит от цели его применения, например, необходимости обеспечения более легкого пуска или необходимости регулировки частоты вращения двигателя.

Наиболее простой схемой подключения является установка автомата отключения перед частотником. При этом автомат должен быть рассчитан на номинальную величину напряжения, потребляемого электродвигателем.

Поскольку большинство двигателей питаются от трехфазной сети, то можно выбрать трехфазный автомат, который обеспечивает отключение двух фаз в случае, когда происходит короткое замыкание в одной из фаз.

При использовании однофазного частотного преобразователя для асинхронных двигателей, следует установить автомат, рассчитанный на утроенный ток в одной фазе.

После установки автомата, следует осуществить подключение фазных проводов к клеммам двигателя, а также подключить в цепь тормозной ресивер. После частотного преобразователя в цепь устанавливается вольтметр, который измеряет напряжение на выходе.

Для того чтобы осуществить правильное подключение частотного преобразователя, следует изучить инструкцию, которая прилагается к моделям частотников. Точное соблюдение инструкции позволит легко осуществить подключение преобразователя частоты к электродвигателю.

Преобразователи частоты | INSTART

Данная политика конфиденциальности относится к сайту под доменным именем instart-info.ru. Эта страница содержит сведения о том, какую информацию мы (администрация сайта) или третьи лица могут получать, когда вы пользуетесь нашим сайтом.

Данные, собираемые при посещении сайта

Персональные данные

Персональные данные при посещении сайта передаются пользователем добровольно, к ним могут относиться: имя, фамилия, отчество, номера телефонов, адреса электронной почты, адреса для доставки товаров или оказания услуг, реквизиты компании, которую представляет пользователь, должность в компании, которую представляет пользователь, аккаунты в социальных сетях; поля форм могут запрашивать и иные данные.

Эти данные собираются в целях оказания услуг или продажи товаров, связи с пользователем или иной активности пользователя на сайте, а также, чтобы отправлять пользователям информацию, которую они согласились получать.

Мы не проверяем достоверность оставляемых данных, однако не гарантируем качественного исполнения заказов или обратной связи с нами при некорректных данных.

Данные собираются имеющимися на сайте формами для заполнения (например, регистрации, оформления заказа, подписки, оставления отзыва, обратной связи и иными).

Формы, установленные на сайте, могут передавать данные как напрямую на сайт, так и на сайты сторонних организаций (скрипты сервисов сторонних организаций).

Также данные могут собираться через технологию cookies (куки) как непосредственно сайтом, так и скриптами сервисов сторонних организаций. Эти данные собираются автоматически, отправку этих данных можно запретить, отключив cookies (куки) в браузере, в котором открывается сайт.

Не персональные данные

Кроме персональных данных при посещении сайта собираются не персональные данные, их сбор происходит автоматически веб-сервером, на котором расположен сайт, средствами CMS (системы управления сайтом), скриптами сторонних организаций, установленными на сайте. К данным, собираемым автоматически, относятся: IP адрес и страна его регистрации, имя домена, с которого вы к нам пришли, переходы посетителей с одной страницы сайта на другую, информация, которую ваш браузер предоставляет добровольно при посещении сайта, cookies (куки), фиксируются посещения, иные данные, собираемые счетчиками аналитики сторонних организаций, установленными на сайте.

Эти данные носят неперсонифицированный характер и направлены на улучшение обслуживания клиентов, улучшения удобства использования сайта, анализа посещаемости.

Предоставление данных третьим лицам

Мы не раскрываем личную информацию пользователей компаниям, организациям и частным лицам, не связанным с нами. Исключение составляют случаи, перечисленные ниже.

Данные пользователей в общем доступе

Персональные данные пользователя могут публиковаться в общем доступе в соответствии с функционалом сайта, например, при оставлении отзывов, может публиковаться указанное пользователем имя, такая активность на сайте является добровольной, и пользователь своими действиями дает согласие на такую публикацию.

По требованию закона

Информация может быть раскрыта в целях воспрепятствования мошенничеству или иным противоправным действиям; по требованию законодательства и в иных случаях, предусмотренных законом.

Для оказания услуг, выполнения обязательств

Пользователь соглашается с тем, что персональная информация может быть передана третьим лицам в целях оказания заказанных на сайте услуг, выполнении иных обязательств перед пользователем. К таким лицам, например, относятся курьерская служба, почтовые службы, службы грузоперевозок и иные.

Сервисам сторонних организаций, установленным на сайте

На сайте могут быть установлены формы, собирающие персональную информацию других организаций, в этом случае сбор, хранение и защита персональной информации пользователя осуществляется сторонними организациями в соответствии с их политикой конфиденциальности.

Сбор, хранение и защита полученной от сторонней организации информации осуществляется в соответствии с настоящей политикой конфиденциальности.

Как мы защищаем вашу информацию

Мы принимаем соответствующие меры безопасности по сбору, хранению и обработке собранных данных для защиты их от несанкционированного доступа, изменения, раскрытия или уничтожения, ограничиваем нашим сотрудникам, подрядчикам и агентам доступ к персональным данным, постоянно совершенствуем способы сбора, хранения и обработки данных, включая физические меры безопасности, для противодействия несанкционированному доступу к нашим системам.

Ваше согласие с этими условиями

Используя этот сайт, вы выражаете свое согласие с этой политикой конфиденциальности. Если вы не согласны с этой политикой, пожалуйста, не используйте наш сайт. Ваше дальнейшее использование сайта после внесения изменений в настоящую политику будет рассматриваться как ваше согласие с этими изменениями.

Отказ от ответственности

Политика конфиденциальности не распространяется ни на какие другие сайты и не применима к веб-сайтам третьих лиц, которые могут содержать упоминание о нашем сайте и с которых могут делаться ссылки на сайт, а также ссылки с этого сайта на другие сайты сети Интернет. Мы не несем ответственности за действия других веб-сайтов.

Изменения в политике конфиденциальности

Мы имеем право по своему усмотрению обновлять данную политику конфиденциальности в любое время. В этом случае мы опубликуем уведомление на главной странице нашего сайта. Мы рекомендуем пользователям регулярно проверять эту страницу для того, чтобы быть в курсе любых изменений о том, как мы защищаем информацию пользователях, которую мы собираем. Используя сайт, вы соглашаетесь с принятием на себя ответственности за периодическое ознакомление с политикой конфиденциальности и изменениями в ней.

Как с нами связаться

Если у вас есть какие-либо вопросы о политике конфиденциальности, использованию сайта или иным вопросам, связанным с сайтом, свяжитесь с нами:

8 800 222 00 21

[email protected]

Частотные преобразователи для промышленных электродвигателей, частотные регуляторы для насосов и вентиляторов

Частотные преобразователи и устройства плавного пуска для асинхронного электродвигателя это высокотехнологичное оборудование, позволяющее не только экономить электроэнергию и снижать нагрузку на оборудование и электрические сети вашего производства, а так же значительно снизить нагрузку на всю электрическую сеть нашей страны.

Наша компания относительно недавно на рынке регулируемого электропривода, но на протяжении этого времени зарекомендовала себя как надежный и качественный поставщик, о чем свидетельствуют отзывы наших партнеров, о которых есть информация на нашем сайте. Это конечно не все кто приобрел наше оборудование, по Вашему запросу мы готовы предоставить любые имеющиеся рекомендации. В производстве нашего оборудования используются комплектующие ведущих мировых производителей электронных компонентов и модулей, проверенных временем и тяжелыми условиями эксплуатации. Мы осуществляем модульную сборку своих приборов в России.

В распоряжении ООО «Лидер» имеется штат квалифицированных специалистов, а так же оборудование позволяющее тестировать преобразователи частоты и устройства плавного пуска в различных режимах, что позволяет гарантировать их надежность и работоспособность перед отгрузкой конечному потребителю. В настоящее время очень много предложений на рынке аналогичной продукции, может быть и по более привлекательной цене, но как показывает практика низкая цена, не всегда гарантирует заявленное качество оборудования и сервисного обслуживания. Мы не навязываем собственный продукт! Мы рекомендуем покупать продукцию ООО «Лидер». Конечный выбор за Вами!

Ниже представлены три линейки частотных преобразователей, каждая из которых содержит в себе весь спектр мощностей от 0,75 кВт до 630 кВт.

Серия А300 — для общепромышленной нагрузки

Общепромышленная серия преобразователей частоты подходит для оборудования с тяжелым пуском и высокой нагрузкой (станки, экструдеры, куттеры, компрессоры, конвейеры, погружные насосы и мн. др.). Преобразователь частоты с высокоточным пусковым моментом при низких скоростях (пусковой вращающий момент: 0.5Hz/150% (векторное управление), 1Hz/150% (U/f)), встроенным ПИД-регулятором (см. инструкцию по настройке), функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, съемным выносным пультом управления, повышенным перегрузочным моментом до 200%, автоматическим подъемом крутящего момента, функцией коррекции скольжения, автоматическим регулированием напряжения (AVR) и встроенным интерфейсом RS-485.

Преобразователь частоты серии А300 имеет съемный пульт управления и может использоваться удаленно, до 60 метров от частотного преобразователя по витой паре без переходников и дополнительных модулей, усилителей сигнала.

Серия В600 — для вентиляторной нагрузки (Снят с производства)

Специальная вентиляторная серия преобразователей частоты предназначена для управления электродвигателями насосов, вентиляторов, дымососов и прочего оборудования. Инвертор имеет высокоточный пусковой момент при низких скоростях, встроенный ПИД-регулятор, функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, перегрузочный момент до 180%, автоматический подъем крутящего момента, функцию коррекции скольжения, съемный выносной пульт управления, автоматическое регулирование напряжения (AVR) и встроенный интерфейс RS-485 (протокол Modbus-RTU)

В частотных преобразователях серии В600 мощностью от 18. 5 кВт установлен двухстрочный пульт управления, который позволяет отслеживать два параметра одновременно.

Серия B601 — для вентиляторной нагрузки

Улучшенная серия для управления электродвигателями насосов, вентиляторов, дымососов и прочего оборудования. Инвертор имеет высокоточный пусковой момент при низких скоростях, Векторное управление, встроенный ПИД-регулятор, функции полной защиты двигателя с возможностью изменять параметры настройки, перегрузочный момент до 160%-1с, автоматический подъем крутящего момента, функцию коррекции скольжения, несущая частота 1-16 кГц, выходная частота 0-600Гц, съемный выносной пульт управления, автоматическое регулирование напряжения (AVR) и встроенный интерфейс RS-485 (протокол Modbus-RTU)

Серия B60 mini (Снят с производства)

Серия Мини используется для регулирования приводов с асинхронным электродвигателем,
предназначена для управления приводами насосов, вентиляторов, лентопротяжных машин,
транспортёров миксеров и т. д — для использования в системах малой автоматизации.

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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».

Получить коммерческое предложение

НИОКР

Производим НИОКР, осуществляем услуги по разработке, проектированию, пуско-наладке широкого спектра механизмов, узлов, оборудования и станков. Осуществляем разработку, доработку, модернизацию и производство станков и механизмов, в том числе специального назначения (с уникальными характеристиками и/или функционалом) на базе собственного производства в России. Опыт работы более 15 лет.

НИОКР (что такое НИОКР?), определения, основные понятия, эффективность НИОКР.

НИОКР. Проекты НИОКР. Услуги НИОКР.

Заказать услуги НИОКР. Осуществление НИОКР.

НИОКР — Получить более подробную информацию о реализованных проектах.

Выбор частотного преобразователя

Частотный преобразователь (регулируемый электропривод) обеспечивает две его основные и взаимосвязанные функции: управление технологическим процессом рабочей установки в соответствии с предъявляемыми к нему требованиями и электромеханическое преобразование энергии с максимальной ее эффективностью. Реализация этих функций требует особого подхода к выбору и эксплуатации регулируемого электропривода по сравнению с нерегулируемым. Теоретические аспекты такого подхода хорошо известны специалистам в области автоматизированного электропривода (АЭП), Однако, за последние годы произошло заметное сокращение числа специализированных проектных организаций и отток из них наиболее квалифицированных специалистов в области электропривода.  Исчезла согласованность проектных и наладочных организаций, их разобщенность стала приводить к повторным ошибкам, а опыт ввода в эксплуатацию электроприводов стал практически (по конъюнктурным соображениям) ограничен для других специалистов.

Обоснование мощности н типа электрических двигателей и частотных преобразователей.

Регулирование технологических координат с высокой статической и динамической точностью требует от электропривода дополнительного запаса по его динамической мощности. Последняя должна выбираться с учетом его реальных нагрузочных диаграмм, включая и динамические составляющие моментов, связанные с изменением приведенного к валу электродвигателя момента инерции. При модернизации электропривода, связанной с заменой одного типа привода на другой, следует учитывать и разницу в перегрузочных способностях по току, моменту и моментах инерции заменяемых электродвигателей. Наиболее актуальны эти замечания для приводов, работающих в повторно-кратковременных режимах работы и на валу которых по технологии рабочей установки имеют место скачкообразные изменения нагрузок.

Распространенной ошибкой является выбор мощности частотного преобразователя питающего электродвигатель по реальной эксплуатационной мощности этого же двигателя в разомкнутой системе управления. При этом из-за ограничения максимально допустимого тока преобразователя возникает проблема обеспечения требуемых динамических показателей привода при введении обратных связей по регулируемым координатам.

Выбор частотных преобразователей на технологическую мощность привода, заметно меньшую номинальной установленной мощности электродвигателя, усугубляет и проблему автоматической идентификации значений его параметров и параметров регуляторов системы управления электроприводом с помощью встроенного в преобразователи их программного обеспечения. При несовпадении предварительно установленных граничных значений параметров двигателя близкого по мощности преобразователю его программное обеспечение либо указывает на невозможность идентификации параметров электродвигателя и блокирует работу преобразователя совместно с двигателем, либо вносит заметные погрешности в свою математическую модель двигателя, на основе которой вычисляются режимы работы и ограничения переменных электропривода. В итоге динамические показатели и эксплуатационная надежность электропривода снижаются.

При выборе частотных преобразователей, работающих в регулируемом электроприводе с высоко динамичными и повторно-кратковременными режимами, не редко игнорируется необходимость обеспечения рекуперации энергии со стороны электродвигателя в питающую сеть, либо на активную нагрузку. Такие преобразователи должны иметь либо двухсторонний обмен энергией между двигателем и питающей преобразователь сетью (ПЧ с непосредственной связью, на основе автономных инверторов тока, с блоком рекуперации на входе инвертора), либо иметь дополнительный резистор для сброса на него рекуперируемой энергии. Создание многодвигательного привода с единой шиной постоянного тока для питания инверторов ПЧ и установкой общего инвертора постоянного тока на неполную суммарную мощность привода способствует решению подобной проблемы. Понятно, что стоимость таких преобразователей возрастает, но технология работы установок и особенно требования их экстренного останова при аварийных режимах или опасности жизнедеятельности обслуживающего персонала вынуждает идти на дополнительные затраты.

Регулирование скорости привода переменного тока отражается и на ухудшении условий охлаждения электродвигателей с самовентиляцией при уменьшении их скорости. Российская электротехническая промышленность, к сожалению, отстает от производства специальных машин переменного тока при их питании от управляемых ПЧ. В итоге это заставляет либо увеличивать установленную мощность двигателей, либо решать в экстренных ситуациях проблему их дополнительного охлаждения.
Одна из особенностей питающих сетей крупных металлургических комбинатов России связана с тем, что их номинальное напряжение достигает 10 кВ. Это создает заметные трудности при замене нерегулируемого электропривода переменного тока на регулируемый, поскольку в отечественной промышленности отсутствует выпуск ПЧ с выходным напряжением до 10 кВ. Актуальность их создания весьма велика.

Для мощных технологических установок, где окружающая среда отличается повышенной влажностью или наличием токопроводящих Частиц, наметилась тенденция заказа со стороны эксплуатационного персонала низковольтного исполнения электропривода. Подобное решение способствует заметному снижению эксплуатационных затрат на его обслуживание при увеличении надежности и безопасности электрооборудования.

Согласование преобразователей частоты с питающей их сетью и электродвигателем.

Возможность резких колебаний и искажений напряжения и тока питающей преобразователи сети из-за коммутационных режимов (включении и отключении питающего преобразователь трансформатора, коммутации вентилей и т.п.) заставляет принимать специальные защитные меры по ограничению их влияния на работу преобразователя и системы его управления. К числу подобных мер относятся установка на входе преобразователя силовых токоограничивающих реакторов, защитных RC-цепей или варисторов. Актуальность обоснования и выбора их параметров сохраняется и до сих пор.

Особенно это проявляется при замене отечественных преобразователей на преобразователи иностранных фирм, когда сохраняются питающая сеть со всеми реальными для нее отклонениями напряжения и основные силовые элементы отечественного производства (трансформаторы, коммутационная аппаратура, электродвигатели) с параметрами (индуктивностью, емкостью, временем коммутации и т.п.), отличающимися от зарубежных.

Наличие промежуточного повышающего трансформатора на выходе ПЧ для питания электродвигателя с более высоким напряжением на статоре, чем выходное напряжение преобразователя, создает ряд проблем, связанных с дополнительным нагревом этого трансформатора из-за высокочастотных составляющих выходного тока преобразователя, с первоначальным пуском двигателя и выбором начальной частоты и выходного напряжения преобразователя. Они усиливаются для технологических установок с активным моментом сил сопротивления и требующих по технологии применения структур векторного управления электроприводом.

Внедрение ПЧ с широтно-импульсной модуляцией его выходного напряжения сопровождается усилением требований к состоянию изоляции силовых цепей элементов электропривода и возможности использования старых кабелей связи при реконструкции привода. Высокочастотные составляющие выходного напряжения преобразователей вынуждают устанавливать на их выходе либо дополнительные фильтры, либо ограничивать длину кабельных линий между преобразователем и двигателем для ограничения перенапряжений на силовых полупроводниковых ключах преобразователя. Заметно возросла и актуальность контроля изоляции силовых цепей электропривода с помощью специализированных устройств.

Для привода ряда механизмов (насосов, компрессоров, дутьевых вентиляторов и т.п.) по технологическим и экономическим соображениям часто закладываются требования управляемого пуска асинхронного двигателя до его номинальной скорости с последующим подключением двигателя на питающую сеть, или обратно от сети к ПЧ для управляемого режима торможения. Такие переключения могут сопровождаться заметными и, часто недопустимыми, изменениями тока в силовой цепи питания и скорости двигателя. Особенно это сказывается при больших нагрузках и малых моментах инерции привода, Для подобных режимов работы электропривода используется способ переключения с «перекрытием», когда асинхронный двигатель кратковременно подключается и к сети и к преобразователю частоты одновременно. При этом для достижения равенства частоты, амплитуды и синфазности выходного напряжения преобразователя с напряжением питающей сети в системе управления ПЧ должен предусматриваться специальный блок синхронизации, а для ограничения уравнительных токов между ПЧ и сетью устанавливаться разделительный дроссель.

Для регулируемого электропривода подъемно-транспортных механизмов (кранов, слитковозов и т.п.) могут возникать проблемы, связанные с кратковременными прерываниями тока в силовых цепях подключения статорных обмоток асинхронного электродвигателя к выходу ПЧ посредством контактных проводов (троллеев) через скользящие токосъемники, При работе ПЧ со скалярной системой управления координатами электродвигателя подобное прерывание тока лишь в одной его фазе не приводит к аварийным режимам и останову привода. При длительном прерывании тока в одной фазе электродвигателя из-за асимметрии его напряжения питания увеличиваются потери в двигателе и, при нагрузке на его валу, уменьшается частота вращения. В итоге ПЧ будет отключен со стороны защиты двигателя по превышению его температуры. При работе ПЧ с векторной системой управления координатами электродвигателя кратковременное прерывание тока в одной из фаз вызывает аварийное отключение привода и его останов. Кратковременное двухфазное прерывание питания электродвигателя в скользящих токосъемниках приводит, как правило, к отключению преобразователя по его максимально-допустимому току при последующем восстановлении питания двигателя, Для подобных режимов необходимо в программное обеспечение системы управления преобразователем включать либо возможность его автоматического повторного включения или “самоподхвата», при котором используется кинетическая энергия вращения ротора двигателя.

Наладка частотного преобразователя.

Развитие микропроцессорных систем управления электропривода позволяет получать весьма качественные его показатели, однако их техническая реализация требует и более глубокой информации о реальных параметрах элементов электропривода. К сожалению, в отечественных каталогах и паспортных данных на электрооборудование все реже можно найти данные по активным и реактивным сопротивлениям электрических обмоток двигателей, их тепловых постоянных времени, моментов инерции и т. п., т. е. по тем параметрам, которые должны вводиться в программное обеспечение системы управления электропривода. Отсутствие численных значений ряда параметров силовой части электропривода, которые должны вводиться в математическую модель электродвигателя, заметно ограничивает качество настройки и надежность работы электропривода. Поэтому во многих преобразователях предусмотрен режим идентификации этих параметров и автоматической настройки параметров регуляторов системы управления вводимого в эксплуатацию электропривода. Следует отметить, что настройка параметров регуляторов носит, как правило, «ориентировочный» характер, обеспечивая лишь устойчивость замкнутой системы регулирования выходных координат. Затем, при необходимости увеличения динамических показателей электропривода, параметры регуляторов должны корректироваться более качественно уже наладочным персоналом.

Увеличению точности и стабильности систем управления электропривода; их эксплуатационной надежности и снижению затрат на обслуживание способствуют идеология анализа и синтеза цифровых систем по подобию аналоговых систем управления; возможность реализации на их основе не только структур подчиненного регулирования координат электропривода, но и иных технологически обусловленных структур, например с переключающимися обратными связями, с системами по принципу фаззи-логики, нейронными системами и т. п.

Выбор структуры управления электропривода во многом определяет его конечные показатели регулирования. Для частотно-регулируемого асинхронного электропривода наиболее распространен скалярный принцип управления его координатами. Ему свойственна техническая простота измерения и регулирования переменных электродвигателя, а также возможность построения как замкнутых, так и разомкнутых систем управления его скоростью. Основной недостатком скалярного управления в трудности реализации желаемых законом регулирования момента и высоких динамических показателей регулирования координат электропривода, Поэтому для приводов, где по технологии требуется максимальное быстродействие при регулировании его координат и управление моментом электропривода, применяется векторное управление его координатами.

Наличие в программном обеспечении преобразователей стандартных функциональных модулей, позволяющих при наладке электропривода оперативно менять структуру и алгоритмы его управления в соответствии с возможными коррекциями технологических режимов его работы, способствует увеличению качества их настройки. На основе функциональных модулей могут быть реализованы и системы логического управления электроприводом, блокировок, защит и диагностирования работоспособности привода. При этом процедура построения и программирования функциональных модулей, представленных в цифровой форме преобразования сигналов, должна быть близка к широко понятной эксплуатационным персоналом аналоговой форме их реализации. Подобное решение имеет место для многих зарубежных преобразователей, где функциональные блоки объединяются между собой аналоговыми и логическими “соединителями», кодируемыми численными номерами.

Обеспечение электромагнитной совместимости частотного преобразователя.

Уменьшение мощности управления при резком увеличении динамических свойств элементов, роста мощности и числа дискретных преобразователей заметно обострили проблему электромагнитной совместимости (ЭМС) элементов АЭП и АСУТП. Проблема усугубляется и частым игнорированием ее специалистами, непосредственно отвечающими за функционирование АЭП и АСУТП — проектантами, конструкторами, службами электромонтажа, наладки и эксплуатации.

Распространенной ошибкой с позиций обеспечения ЭМС элементов АЭП в последнее время стало применение неэкранированных силовых кабелей между ПЧ и электродвигателем. Способствует этому и отсутствие выпуска в отечественной промышленности силовых кабелей, имеющих экранированную оболочку с внешним изоляционным слоем и специально предназначенных для работы с мощными ПЧ. В итоге приходиться пользоваться зарубежной кабельной продукцией с весьма высокими на нее ценами.

Обеспечения работоспособности электропривода связано и с необходимостью диагностирования его технического состояния в условиях промышленной эксплуатации АЭП. Кроме общепринятых и программно реализованных в устройствах управления ПЧ систем диагностирования собственно электроприводов, для контроля внешних устройств управления электроприводом и технологических режимов его работы целесообразно сопровождать эти системы видеотерминальными устройствами наблюдения и записи контролируемых координат со встроенными в них дополнительными программами диагностирования. Так, для управления технологическими режимами и диагностирования технического состояния асинхронного частотно-регулируемого электропривода резиносмесителя MX-2 специалистами ОАО «Электропривод» и кафедры электропривода МЭИ была разработана и внедрена видеотерминальная станция, работающая в режиме реального времени и обеспечивающая регистрацию, визуализацию и архивацию основных координат электропривода, в том числе и в аварийных ситуациях.

Литература:
АЭП-2007

Примеры работ
Услуги
Контакты

Время выполнения запроса: 0,0032639503479 секунд.

Частотные преобразователи двигателей, частотный преобразователь для асинхронных электродвигателей, цены ниже

В ООО «Промпривод» постоянно имеются на складе частотные преобразователи Lenze, Delta Electronics и Innovert. Кроме того, существует возможность поставки под заказ частотных преобразователей других производителей.

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:

Мотор-редукторы Innovari (Италия) – экономичные, надежные червячные и цилиндрические мотор-редукторы, компактные насадные редукторы.

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.

Какие типы двигателей можно использовать с частотно-регулируемыми приводами?

Различные типы промышленных двигателей, которые могут использоваться с частотно-регулируемыми приводами:

• Электродвигатель постоянного тока: электродвигатели постоянного тока все еще производятся, хотя количество активных производителей значительно сократилось, особенно тех, которые все еще производят большие электродвигатели постоянного тока (> 1 МВт).
• Асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором: Этот тип двигателя является наиболее часто используемым двигателем в промышленных процессах с частотно-регулируемыми приводами.
• Асинхронный двигатель с фазным ротором: этот тип двигателя традиционно использовался в частотно-регулируемом приводе, когда нагрузка требовала высокого пускового момента, а мощность сети электропитания была недостаточной для прямого запуска (DOL). Работа с переменной скоростью достигается за счет изменения эффективного сопротивления в цепи ротора.
• Синхронный двигатель переменного тока с бесщеточным возбуждением переменного тока или щеточным возбуждением.
• Синхронный двигатель переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов: Этот тип двигателя специально разработан для работы с частотно-регулируемым приводом.Синхронные двигатели используются в основном в диапазонах высокой мощности, чтобы минимизировать затраты за счет минимизации номинального тока преобразователя частоты и из-за отсутствия асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Наиболее распространенным электрическим частотно-регулируемым приводом, используемым сегодня в промышленности, является преобразователь частоты, использующий типологию инвертора напряжения (VSI) и управляющий асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Диапазон мощности частотно-регулируемых приводов типа VSI простирается от дробных кВт, таких как 0,18 кВт до 2 000 кВт в диапазоне низкого напряжения и от 200 кВт до 30 МВт в диапазоне среднего напряжения.Низкие напряжения, представляющие интерес для местного рынка, представляют собой стандартные напряжения IEC (Международной электротехнической комиссии), а именно: однофазное 230 В, трехфазное 400 В и трехфазное 690 В при входной частоте 50 Гц. Чтобы удовлетворить потребности рынка 525 В, используются частотно-регулируемые приводы с номинальным напряжением 600 В и 690 В. На уровне среднего напряжения представляющие интерес напряжения составляют 3 300 В, 6 600 В и 11 000 В. Экономические факторы должны быть определяющим фактором в отношении номинального напряжения привода при требуемой номинальной мощности, хотя это не всегда так.

Сопряжение новых частотно-регулируемых приводов с существующими двигателями

Двигатели, подключенные к частотно-регулируемым приводам, получают питание с изменяемой основной частотой, несущей частотой и очень быстрым нарастанием напряжения. Эти факторы могут иметь негативные последствия, особенно при использовании существующих двигателей.

Существует ряд потенциальных проблем, которые могут стать реальными при использовании частотно-регулируемого привода (ЧРП) для питания существующего асинхронного двигателя. Таким образом, вам следует провести тщательное исследование, чтобы определить, могут ли эти проблемы быть достаточно серьезными, чтобы вызвать пересмотр такой установки.С частотно-регулируемым приводом существующий двигатель, у которого обычно оставалось несколько лет эксплуатации, может внезапно выйти из строя.

Существующие двигатели рассчитаны только на работу с частотой 60 Гц, только 50 Гц или 60/50 Гц. Таким образом, вы должны задаться вопросом, может ли новый VFD соответствовать вашему существующему двигателю, и при этом он будет работать достаточно хорошо. Другими словами, сможет ли двигатель справиться с дополнительными факторами, которые могут вызвать большую вибрацию, повышение температуры и т. Д., А также возможное усиление слышимого шума?

Высокие частоты могут вызывать проблемы

Вы должны знать о возможных побочных эффектах, вызванных высокой частотой импульсов при подключении частотно-регулируемого привода к существующему двигателю.Эти негативные эффекты включают дополнительный нагрев, слышимый шум и вибрацию. Кроме того, схема широтно-импульсной модуляции (ШИМ) (см. Врезку «Основы приводов с регулируемой скоростью» на стр. 38), которая вызывает высокую скорость повышения напряжения несущей частоты, может вызвать пробой изоляции конечных витков обмоток двигателя, так как а также изоляция питающего кабеля.

Несущая частота, побочный продукт получения тока на переменной основной частоте, является причиной наличия дополнительных ватт в двигателе; эта мощность, по сути, представляет собой потерянную энергию, которая нагревает двигатель.Величина таких потерь варьируется в зависимости от конструкции статора и ротора двигателя и частоты несущей волны.

На частотах, отличных от основной, двигатель работает с очень большим проскальзыванием и, следовательно, работает несколько неэффективно. (Скольжение — это разница между скоростью вращения магнитного поля статора [синхронной скоростью асинхронного двигателя] и скоростью ротора.) Кроме того, ротор разрезает многочисленные линии магнитного потока; это явление производит дополнительные ватты и дополнительное тепло.(Обратите внимание, что высокочастотные колебания тока имеют низкую величину, а дополнительное тепло на порядок от 5% до 10% выше, чем от чистой синусоидальной волны).

Синхронная скорость четырехполюсного двигателя, питаемого мощностью 60 Гц, составляет 1800 об / мин. В этом же двигателе, если учесть «обертоны» или пульсации основной частоты тока, вызванные несущей частотой напряжения 4 кГц, через него будет протекать ток, основанный на этой высокой частоте. Таким образом, ротор четырехполюсного двигателя с частотой 60 Гц (с номинальной скоростью при полной нагрузке 1750 об / мин), питаемый от частотно-регулируемого привода, настроенного на выходную частоту 10 Гц, будет вращаться с 1/6 номинальной скорости. Если требования к крутящему моменту нагрузки постоянны при скоростях от низкой до полной, частота вращения скольжения остается постоянной. (Для получения дополнительной информации о скольжении см. «Термины, которые следует знать» на странице 38 и «Некоторые основы двигателя» на странице 46.) Для указанного выше двигателя, который работает с частотой 10 Гц, вал будет вращаться со скоростью 250 об / мин. .

Ротор, вращаясь со скоростью 250 об / мин и пересекая линии магнитного потока (магнитное поле) на основе основной частоты 10 Гц и синхронной скорости 300 об / мин (1/6 от 1800 об / мин), также пересекает линии магнитного потока из-за несущая частота напряжения 4 кГц.Синхронная скорость при 4 кГц составляет 120 000 об / мин ([120 x 4000] [деленное на] 4).

Исходя из синхронной скорости 120000 об / мин и скорости вала 250 об / мин, вы можете видеть, что магнитные линии потока, отсекаемые из-за несущей частоты (4 кГц), существенны по сравнению с синхронной скоростью 300 об / мин, вызванной 10 -Гц частота. Этот дополнительный ток, который передается на стержни ротора путем отсечения дополнительного магнитного потока, вызванного несущей частотой, производит очень небольшую полезную мощность.Большая часть этого тока рассеивается в виде тепла, что увеличивает температуру двигателя. Это дополнительное тепло представляет собой еще около 5-10% теплового накопления в двигателе и может вызвать дополнительную тепловую нагрузку на стержни ротора и обмотки статора двигателя, если он работает с полной нагрузкой. Эта высокочастотная мощность является неэффективным источником крутящего момента.

Из-за этих и других упомянутых условий вы можете захотеть снизить номинальные характеристики существующего двигателя, когда он подключен к VFD. Количество энергии несущей частоты, рассеиваемой двигателем, зависит от амплитуды и частоты напряжения, а также реактивного сопротивления и сопротивления двигателя на результирующей частоте.Амплитуда тока определяется отношением напряжения к импедансу, а потерянные ватты — это произведение тока в квадрате на сопротивление.

Другие нежелательные побочные эффекты

Вы также должны знать о других потенциальных побочных эффектах, вызванных высокой частотой. К ним относятся нежелательный слышимый шум, вредная вибрация и проблемы с подшипниками.

Проблемы с вибрацией и шумом. Чтобы избежать проблем с шумом и вибрацией, рекомендуется, чтобы в используемом двигателе не было компонентов, которые могут резонировать на частотах, создаваемых двигателем (и его нагрузкой).Это возможно в системах, где частота питания известна, например, 60 Гц. Однако современные частотно-регулируемые приводы не имеют стандартной несущей частоты, а основная частота может находиться в диапазоне от менее 10% от 60 Гц до 100% от 60 Гц и выше. В зависимости от марки и номера модели частотно-регулируемого привода, соединенного с существующим двигателем, и других факторов, таких как характеристики электрической системы на объекте, резонансы в определенных компонентах могут возникать или не возникать.

Вы также должны учитывать, что, когда двигатель, рассчитанный на 60 Гц, работает на другой электрической частоте, различные компоненты двигателя могут войти в механический резонанс, например вентилятор или вал. Каждый компонент имеет свою собственную механическую частоту, а электрическая частота, проходящая через катушки и стержни ротора, может вызывать механические колебания, отличные от исходных проектных параметров. Когда электрическая частота соответствует собственной частоте механического компонента, могут возникнуть серьезные проблемы. Это может включать распад компонента.

Проблемы с подшипником. Еще одна возможная проблема, которая до сих пор не полностью изучена, — это медленное разрушение роликовых / шариковых (антифрикционных) подшипников, поддерживающих вал.Похоже, это вызвано током в подшипниках и статическим разрядом. Происходит то, что на поверхности ролика / шарика возникает точечная коррозия, которая при накоплении вызывает шум в подшипнике. Если не принять меры, начнет развиваться вибрация.

Проблемы с воздушным потоком. Дополнительный фактор, который следует учитывать при работе стандартного двигателя 60 Гц на очень низкой скорости, заключается в том, что вентилятор, который закреплен и прикреплен к ротору, может не создавать достаточного воздушного потока для эффективного охлаждения двигателя. Это верно, потому что воздушный поток пропорционален скорости вала.Таким образом, при половинной скорости вала воздушный поток вдвое меньше нормального. Для компенсации небольшого расхода воздуха при низких скоростях двигателя, если установка возможна, прикрепление блока нагнетателя воздуха постоянной скорости к задней части двигателя обычно обеспечивает надлежащее охлаждение.

Пробой изоляции проводника

Как уже упоминалось, схема ШИМ, вызывающая высокую скорость нарастания напряжения на несущей частоте, может вызвать пробой изоляции концевых витков обмоток двигателя, а также возможное нарушение изоляции фидерного кабеля.Это связано с очень высокой скоростью нарастания напряжения (скоростью изменения напряжения во времени) в сочетании с очень быстро повторяющимся импульсом напряжения, вызванным частотно-регулируемым приводом. [ИЛЛЮСТРАЦИЯ К РИСУНКУ 3 ОПРЕДЕЛЕНА]. Из-за этого явления произошли нарушения изоляции проводов в двигателях. Этот предмет не до конца изучен и в настоящее время исследуется. Известные факты по этому поводу резюмируются следующим образом.

• Переключатели в секции инвертора частотно-регулируемых приводов, используемых сегодня, приводят к тому, что мгновенное межвитковое напряжение внутри обмоток двигателя значительно выше, чем то, что производит эквивалентный нормальный источник синусоидальной волны.
• Каждый цикл основного напряжения состоит из множества импульсов напряжения.
• Большое расстояние между двигателем и его частотно-регулируемым приводом приводит к тому, что межвитковое напряжение становится еще выше.

Есть разные подходы к объяснению увеличения напряжения на клеммах двигателя. Некоторые объясняют это с помощью цепей резонансной емкости / индуктивности (LC); другие объясняют это с точки зрения теории стоячей волны. Оба подхода дают одинаковый результат.Когда расстояние между двигателем и его частотно-регулируемым приводом превышает критическое расстояние (которое может составлять всего 30 футов), возникает выброс напряжения, который может в два раза превышать амплитуду импульса напряжения, первоначально подаваемого на выходные клеммы частотно-регулируемого привода.

Это более высокое напряжение поступает на двигатель с такой высокой скоростью изменения для каждого из импульсов ШИМ, от нуля вольт до его пикового значения, что оно неравномерно распределяется по обмотке, вызывая высокие межвитковые напряжения в ближайших к нему витках. к силовым проводам.В результате на изоляцию проводника оказывается очень большая нагрузка, что может вызвать преждевременный пробой изоляции.

Доступны двигатели со специальным инверторным режимом, которые разработаны для соответствия или превышения амплитуд напряжения и времени нарастания, определенных в стандарте NEMA MG1, Двигатели и генераторы, Раздел .31.40.4.2, Пики напряжения. При подключении существующих двигателей к частотно-регулируемым приводам с помощью кабеля большой длины следует рассмотреть возможность использования фильтра, чтобы уменьшить влияние длинного кабеля.

Скин-эффект способствует потерям

В дополнение к проблемам, описанным выше, есть еще один компонент потерь, о котором вы должны знать: скин-эффект. Скин-эффект заставляет ток в системе переменного тока вытесняться на внешнюю поверхность проводника. Это явление приводит к тому, что сопротивление напрямую связано с квадратным корнем из частоты тока. Другими словами, чем больше частота, тем больше сопротивление из-за скин-эффекта. Несущие частоты обычно находятся в диапазоне от 800 Гц до 15 кГц, и токи на этих высоких частотах вызовут потери [I.sup.2] R. Хотя высокочастотные токи относительно номинальны, потери связаны с квадратичной мощностью тока.А несущая частота, даже в виде квадратного корня, может быть в некоторой степени эффективной из-за своего базового высокого значения. Геометрия стержней ротора также определяет степень влияния скин-эффекта на потери в роторе.

Применение двигателя очень важно

Вы должны помнить, что двигатель — это машина с постоянным крутящим моментом. Другими словами, при номинальной скорости и номинальном крутящем моменте он будет производить определенную мощность в лошадиных силах. Когда скорость снижается за счет уменьшения частоты и напряжения, двигатель, потребляя больше тока, будет пытаться поддерживать постоянную мощность, если этого требует нагрузка.Это можно сделать в ограниченной степени. Чем больше тока протекает, тем больше тепла выделяется, и двигатель быстро нагревается.

В ситуациях, когда во всем используемом диапазоне скоростей требуется постоянная мощность, очень важно, чтобы размер двигателя соответствовал требуемой мощности при минимальной ожидаемой скорости вала. Например, если требуемый диапазон скоростей составляет от 50% до 100% номинальной скорости, а требуемая мощность нагрузки составляет 100 л.с., то двигатель все равно должен обеспечивать мощность 100 л.с. при скорости 50%.Это также означает, что при 100% скорости выходная мощность двигателя, требуемая его нагрузкой, также будет составлять 100 л.с. однако требуемый крутящий момент нагрузки будет снижен на 50%. На полной скорости двигатель будет способен производить 200 л.с., что означает, что двигатель будет больше обычного.

При использовании частотно-регулируемого привода, когда основная частота снижается для достижения более низкой скорости, напряжение также уменьшается прямо пропорционально снижению скорости. Как упоминалось ранее, двигатель на 460 В при половинной скорости ротора будет иметь 230 В.Таким образом, если мощность двигателя составляет 100 л.с. на полной скорости, его мощность будет только 50 л.с. на половинной скорости.

Определенным нагрузкам, например токарным и шлифовальным станкам, требуется постоянная мощность в лошадиных силах во всем диапазоне рабочих скоростей. Предположим, ЧРП обслуживает двигатель токарного станка мощностью 20 л.с., который работает со снижением скорости на 25% (3/4 номинальной скорости). Вращающийся патрон токарного станка, который удерживает некоторый материал, обрабатываемый режущим инструментом, потребует постоянной мощности во всем используемом диапазоне скоростей. Если скорость снижена на 25%, напряжение снизится на 25%.Чтобы двигатель мог поддерживать постоянную мощность в лошадиных силах, он будет потреблять на 33% больше тока (4/3 нормальной силы тока). Поскольку ток производит тепло (в первую очередь потери [I.sup.2] R), двигатель должен иметь достаточную тепловую мощность, чтобы выдерживать дополнительный ток.

Некоторые двигатели могут выдерживать определенную избыточную тепловую нагрузку в зависимости от коэффициента эксплуатации двигателя (SF). Обычно SF составляет от 1,0 до 1,15; за пределами этой точки произойдет повреждение двигателя. Поскольку напряжение снижается с использованием частотно-регулируемого привода, номинальная мощность двигателя в лошадиных силах должна быть увеличена, чтобы соответствовать требованиям к нагрузке на самой низкой используемой скорости, если требуется постоянная мощность в лошадиных силах.Конечно, это означает, что двигатель перестроен при использовании на более высоких скоростях и будет иметь более высокие потери и более низкий коэффициент мощности (PF) на более высоких скоростях при работе с меньшей, чем полная нагрузка. Однако более низкий коэффициент мощности компенсируется ЧРП. Это условие, которое необходимо принять. В противном случае вы напрашиваетесь на неприятности.

При работе с двигателями вам будет полезно помнить о следующих отношениях:

1 л.с. = 0,746 кВт = [3 фунт-фут x 1750 об / мин] [деленное на] 5250

Любой из этих номеров можно изменить.Однако при этом должно соблюдаться равенство обеих сторон уравнения. Крутящий момент составляет фут-фунт. Если мощность остается постоянной, а скорость (об / мин) снижается, очевидно, что крутящий момент должен быть увеличен. Таким образом, в приведенном выше применении двигателя (где скорость снижена на 25%) выходной крутящий момент двигателя должен быть увеличен на 33%. И если мощность в кВт остается постоянной, а напряжение снижается (что произойдет при использовании частотно-регулируемого привода для уменьшения скорости), ток необходимо увеличить. Это может привести к перегреву. Неправильное применение двигателей — одна из основных причин их выхода из строя.

Если кто-то рекомендует приобрести частотно-регулируемый привод для вашего существующего двигателя с целью внесения изменений, которые привели бы к установке любого значения выходного напряжения (с ограничением до входящего напряжения частотно-регулируемого привода) для любой конкретной основной частоты, будьте осторожны.

Такая корректировка может быть произведена; например, вы можете настроить частотно-регулируемый привод на 460 В при 30 Гц. Если 460 В — это линейное напряжение (то есть максимальное напряжение), тогда, когда основная частота превышает заданное значение, напряжение, поступающее на двигатель, остается постоянным.

Давайте еще раз посмотрим на один из приведенных выше примеров. Скажем, 100 л.с. требуется при половинной скорости, а частотно-регулируемый привод настроен на выдачу 460 В при 30 Гц. Если вы используете существующий двигатель мощностью 100 л.с., что произойдет? Что ж, двигатель будет пытаться выдать 100 л.с. на половинной скорости и продолжит попытки, если основная частота будет увеличена, а напряжение останется постоянным на уровне 460 В. (Обратите внимание, что когда основная частота становится ниже установленного значения [скажем, 15 Гц], напряжение будет пропорционально уменьшено, в данном случае до 230 В.) При 30 Гц и 460 В железо в статоре этого существующего двигателя магнитно насыщено, что приводит к протеканию большего тока и чрезмерному нагреву двигателя. Это состояние может разрушить изоляцию проводов, а также отрицательно повлиять на другие компоненты двигателя. В статорах двигателей обычно достаточно железа, чтобы выдерживать определенное отношение напряжения к частоте (В / Гц). Но когда соотношение сильно увеличивается, требуется больше железа; иначе будет перегрев.

Тем не менее, использование 30 Гц при 460 В — это эффективный способ получения регулируемой скорости при постоянной мощности, при условии, что железо в статоре двигателя рассчитано на более высокое соотношение В / Гц.Это означает, что в статор двигателя необходимо поместить больше железа. Сегодня существуют определенные двигатели, у которых в статоре есть дополнительное железо для работы при высоких соотношениях В / Гц. За них придется заплатить больше. Но для определенных типов приложений, таких как вышеупомянутые, такие двигатели могут быть экономически эффективными по сравнению с использованием существующего двигателя с удвоенной мощностью. Это связано с тем, что двигатель премиум-класса может работать при 30 Гц, 460 В и нормальном токе, тогда как существующий двигатель большой мощности, работающий при 30 Гц, 230 В, должен будет использовать удвоенный ток и будет испытывать потери, связанные с высоким текущая операция.

Резюме

Применяя двигатели к нагрузкам, требующим постоянной мощности в широком диапазоне скоростей, вам часто будет полезно работать с человеком, разбирающимся в двигателях. Когда. при использовании существующего двигателя для такого использования часто достигается компромисс между мощностью двигателя и фактической выходной мощностью, другими словами, снижение номинальных характеристик двигателя. В таких ситуациях, вероятно, будет лучше приобрести новый двигатель, отвечающий вашим требованиям.

Когда вы используете двигатель для приложения, в котором требования к крутящему моменту остаются постоянными или уменьшаются во всем применяемом диапазоне скоростей, частотно-регулируемый привод будет хорошим средством для достижения контроля скорости, при условии, что двигатель способен обрабатывать искаженную электрическую мощность, подаваемую на него. по ПФО.Применения, в которых требования к крутящему моменту остаются постоянными или сниженными во всем диапазоне скоростей двигателя, включают вентиляторы, насосы и конвейерные ленты.

Существуют определенные нагрузки, такие как центробежные насосы и вентиляторы, при которых по мере уменьшения скорости крутящий момент обычно уменьшается пропорционально квадрату скорости, а мощность в лошадиных силах уменьшается пропорционально кубу скорости. Таким образом, если мощность в лошадиных силах устанавливается на нижнем пределе требуемой скорости (скажем, 50% номинальной скорости при 10 л.с.), потребность в лошадиных силах на полной скорости будет в восемь раз больше, или 80 л.с.Как вы можете видеть в такой ситуации, решающий фактор для требований к мощности должен быть основан на полной номинальной нагрузке.

УСЛОВИЯ ЗНАНИЯ

Инвертор. Машина, устройство или система, которые меняют мощность постоянного тока на мощность переменного тока. Что касается частотно-регулируемых приводов, работа инвертора осуществляется такими устройствами, как биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и тиристоры с выключенным затвором (GTO).

Выпрямитель. Машина, устройство или система, которые меняют мощность переменного тока на мощность постоянного тока.Выпрямление в частотно-регулируемых преобразователях типа ШИМ выполняется диодами в так называемых «мостовых схемах».

Синхронная скорость. В асинхронных двигателях скорость вращения магнитного поля статора называется синхронной скоростью, которая равна (в об / мин): [120] x [f (частота сети в Гц)] [деленная на] P ( количество полюсов).

Соскальзывать. Этот термин отражает разницу между синхронной скоростью асинхронного двигателя и скоростью его ротора. Коэффициент скольжения в процентах равен [(синхронная скорость — скорость ротора) [деленная на] синхронную скорость] x 100.

СВЯЗАННАЯ СТАТЬЯ: ОСНОВЫ РЕГУЛИРУЕМОЙ СКОРОСТИ ПРИВОДА

Существуют разные типы частотно-регулируемых приводов, но все они используют принцип изменения основной частоты (60 Гц или 50 Гц) для изменения скорости. Основными компонентами частотно-регулируемого привода являются выпрямительное / инверторное оборудование (последнее включает в себя электрическую коммутационную аппаратуру) и электронное управление. ЧРП изменяет (выпрямляет) поступающее напряжение 60 Гц на постоянный ток, а затем меняет (инвертирует) постоянный ток обратно на переменный, но с регулируемой основной частотой.

Для двигателя с постоянным числом полюсов существует прямая зависимость между основной частотой и частотой вращения вала двигателя. Таким образом, двигатель с номинальной частотой 60 Гц, работающий на половине номинальной скорости, будет питаться от частотно-регулируемого привода, производящего мощность 30 Гц.

Самый популярный тип частотно-регулируемого привода, производимый сегодня, производит переменный ток посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ), которая разбивает синусоидальную волну на сегменты постоянного тока постоянной амплитуды каждые полупериод. Полный цикл состоит из половины положительного и половины отрицательного сегментов напряжения.Эта обработка модуляции электроэнергии создает импульсы постоянного напряжения очень высокой частоты (в диапазоне от 800 Гц до 15 кГц) для каждого полупериода. Эти импульсы имеют прямоугольную форму при просмотре на осциллографе и шире (большая продолжительность) в центре полупериода и уже в конце полупериода. [ИЛЛЮСТРАЦИЯ К РИСУНКУ 1 ОПРЕДЕЛЕНА], на странице 41.)

Высокая частота импульсов напряжения из десяти называется несущей частотой. Эти многочисленные «выстрелы» напряжения постоянного тока каждые полупериод имеют время нарастания напряжения на шине постоянного тока от нуля до полного, составляющее десятые доли микросекунд.Эта скорость нарастания импульсов напряжения (изменение напряжения от нуля до пикового напряжения) намного выше, чем скорость нарастания напряжения для нормальной синусоидальной волны. Из-за высокой скорости нарастания напряжения возникают скачки напряжения.

Поскольку ЧРП типа ШИМ вырабатывает высокочастотное пульсирующее напряжение, результирующий ток, который обратно зависит от импеданса, на самом деле имеет форму синусоидальной волны, но с многочисленными небольшими отклонениями, такими как частота тона, производимого музыкальный инструмент с обертонами, связанными с инструментом. Обычно полное гармоническое искажение (THD) на этих высоких частотах (от 800 до 15 кГц) составляет от 5% до 10%.

Результатом процесса ШИМ является ток, имеющий синусоидальную волну, которая может варьироваться от 1 до 60 Гц (а иногда большое число может превышать 60 Гц для получения скорости вращения ротора, превышающей номинальную). Но форма волны тока на самом деле представляет собой сумму основной частоты плюс все сверхвысокие частоты, возникающие во время обработки модуляции, которая используется для создания пульсирующего напряжения.Из-за индуктивности обмотки двигателя форма волны тока выглядит синусоидальной с наложенным высокочастотным «шумом». Это приводит к тому, что текущая синусоида имеет множество мелких ряби или «обертонов», как показано на рис. 2 на стр. 41.

Выходной сигнал частотно-регулируемого привода состоит из двух компонентов: регулируемой основной частоты и несущей частоты. Таким образом, двигатель, подключенный к ЧРП, получает питание с этими частотами.

Воздействие высокой несущей частоты на двигатель может быть вредным.Чтобы уменьшить это влияние, ряд частотно-регулируемых приводов теперь используют асинхронное переключение, которое заставляет несущую частоту постоянно изменять частоту на очень высоких скоростях. При этом частотно-регулируемый привод ограничивает по крайней мере одно негативное воздействие (шум), вызванное несущей частотой.

Следует отметить, что по мере того, как основная частота (которая определяет скорость двигателя) уменьшается для снижения номинальной скорости вращения вала, напряжение также уменьшается, и в том же соотношении. Это означает, что для частотно-регулируемого привода, обслуживающего двигатель 460 В, работающий при 50% номинальной скорости, частотно-регулируемый привод подает на двигатель мощность 30 Гц и делает это при 230 В.Таким образом, двигатель развивает тот же крутящий момент, но только на половинной скорости и на половине его номинальной мощности.

СВЯЗАННАЯ СТАТЬЯ: УСТАНОВКА ТИПОВОГО ДВИГАТЕЛЯ / ПРИВОДА

Понимание характеристик двигателя и характеристик нагрузки очень важно при использовании двигателя для определенной нагрузки. И такое понимание становится более важным при использовании частотно-регулируемых приводов.

Асинхронные двигатели, которые обычно рассчитаны на определенную скорость, являются наиболее популярным приводным механизмом, используемым сегодня.При заданной установившейся нагрузке эти двигатели будут поддерживать постоянную скорость вращения вала. Другими словами, за исключением небольших изменений номинальной скорости из-за колебаний нагрузки, скорость вала двигателя не изменяется. Вместо этого он определяется частотой источника питания, подаваемого на двигатель, и количеством полюсов двигателя.

Сегодня, когда система привода требует регулировки скорости, обычный подход заключается в покупке частотно-регулируемого привода и использовании двигателя, который был разработан для обработки дополнительных параметров, помимо тех, которые требуются для работы с нормальной синусоидальной волной 60 или 50 Гц.Таким образом, частотно-регулируемые приводы и двигатели часто заказываются комплектом из одного источника. Таким образом вы не только получите двигатель и частотно-регулируемый привод согласованной конструкции, но и получите преимущество, связанное с тем, что в случае возникновения проблем будет иметь дело всего один производитель. (См. Фото на странице 38.)

Однако соображения стоимости могут способствовать согласованию существующего двигателя с новым частотно-регулируемым приводом. В этой ситуации требуется тщательный анализ этого соответствия.

СВЯЗАННАЯ СТАТЬЯ: НЕКОТОРЫЕ ОСНОВЫ МОТОРА

Синхронная скорость асинхронного двигателя представлена ​​следующим уравнением:

[Н.sub.s] = (120xf) [разделить на] P

где [N.sub.s] = синхронная скорость в об / мин

f = частота сети в Гц

P = количество полюсов

Например, четырехполюсный асинхронный двигатель с частотой 60 Гц имеет синхронную скорость 1800 об / мин ([120 x 60] [деленное на] 4).

Скорость ротора двигателя всегда меньше синхронной скорости, потому что первый потребляет электрическую / магнитную энергию, вращаясь медленнее, чем магнитное поле статора. (В случае с генератором все наоборот: ротор, вращающийся со скоростью, превышающей синхронную, подает электроэнергию на клеммы.) Эта разница в скорости называется скольжением. Коэффициент скольжения представлен следующим уравнением:

% Коэффициент скольжения = [([N.sub.s] — [N.sub.r]) [делится на] [N.sub.s]] x 100

где [N.sub.r] = скорость ротора в об / мин

Таким образом, ненагруженный высокоэффективный четырехполюсный двигатель, работающий при частоте вращения вала 1790 об / мин, будет иметь коэффициент скольжения 56%.Это выводится следующим образом: [(1800 — 1790) [деленное на] 1800] x 100. Тот же самый двигатель при полной нагрузке может иметь скорость вала 1750 об / мин. При этом условии коэффициент скольжения будет 2,78%. Выведение: [(1800 — 1750) [деленное на] 1800] x 100. Скорость вала при полной нагрузке для асинхронного двигателя с синхронной скоростью 1800 об / мин обычно варьируется от примерно 1780 до 1730 об. / Мин. Эта скорость зависит от КПД двигателя / конструктивных характеристик.

Более низкая скорость (величина скольжения) позволяет ротору пересекать магнитные линии потока, установленные статором, создавая таким образом электрическую энергию для своих магнитных нужд.По мере увеличения жабы двигателя скорость ротора уменьшается, в результате чего линии магнитного потока сокращаются с большей скоростью. Это вызывает большее напряжение в стержнях ротора и больший ток, тем самым вырабатывая больше электроэнергии, чтобы противодействовать увеличению требований к крутящему моменту. Когда силовые линии пересекаются с большей скоростью, протекает больше тока и увеличивается нагрев из-за потерь [I.sup.2] R.

Лестер Б. Манц — руководитель отдела разработки регулируемых скоростей GE Motors, Форт-Уэйн, Индиана.Роберт Б. Морган — старший редактор журнала EC&M.

Основы ЧРП | Узнайте о частотно-регулируемых приводах, приводах с регулируемой скоростью и приводах переменного тока от Invertek

Преобразователь частоты используется для управления скоростью трехфазных асинхронных двигателей переменного тока.

Полная статья

В этой статье описывается, как устроен частотно-регулируемый привод.БТИЗ и выпрямители обычно находятся в одном силовом модуле, который установлен на радиаторе, обычно охлаждаемом вентилятором, который включается при необходимости.

Полная статья

Последовательная связь существует повсюду, от наших USB-накопителей до Интернета. Большинство частотно-регулируемых приводов включают последовательный интерфейс, который можно использовать вместо жесткой проводки для управления, а также для настройки привода. Последовательная связь нуждается в некоторой форме определения, чтобы оборудование было совместимым.

Полная статья

Асинхронные двигатели

уже давно являются простым и надежным решением для энергетики в промышленности. Однако в последнее время новые технологии и необходимость постоянно повышать эффективность стимулировали разработку различных типов двигателей, которые могут приводиться в движение частотно-регулируемыми приводами.

Полная статья

«Векторное управление» используется продавцами приводов точно так же, как «Турбо» использовалось продавцами автомобилей, но что такое векторное управление?

Полная статья

Большинство применений приводов связано не с фактической скоростью двигателя, а с результатом.В приложении с вентилятором выходная частота привода будет изменяться (вручную или как часть системы управления) для управления скоростью потока, давлением или температурой.

Полная статья

Когда двигатель работает непосредственно от сети, он потребляет ток нагрузки, который обеспечивает крутящий момент, и намагничивающий или реактивный ток, который создает магнитное поле. Этот ток течет вперед и назад в двигателе и кабелях, но не выполняет полезной работы, а в небольших установках не измеряется и не оплачивается.Отношение полного и реактивного тока называется коэффициентом мощности. Многие другие нагрузки также потребляют реактивные токи, поэтому имеет смысл минимизировать и скорректировать коэффициент мощности, если это возможно. Оборудование для коррекции коэффициента мощности может использоваться в более крупных установках.

Полная статья

Что такое уставка? Это частота, которую привод должен подавать на двигатель. Помните, что вы обычно не контролируете скорость двигателя, которая определяется приложенной частотой за вычетом скольжения (небольшое снижение скорости в зависимости от нагрузки) и, конечно же, количеством пар полюсов.Таким образом, четырехполюсный двигатель с полной нагрузкой, снабженный частотой 25 Гц, будет работать со скоростью около 700 об / мин, а двухполюсный двигатель будет работать со скоростью 1400 об / мин.

Полная статья

Применения приводов двигателя

— Технические статьи

Электродвигатели используются повсюду в таких бытовых приборах, как стиральные машины и холодильники, а также в транспортных средствах, таких как автомобили и самолеты. Без электродвигателей у нас не было бы многих обычных современных удобств, которыми мы наслаждаемся каждый день.

Введение

Первые двигатели были изобретены в начале 19 века историческими личностями и основателями компании, такими как Вернер фон Сименс, Томас Альва Эдисон, Никола Тесла и Джордж Вестингауз. Без электродвигателей было бы очень трудно представить повседневную жизнь.

Но, возможно, еще более важны двигатели в промышленности, которые облегчили конвейерные ленты сборочных конвейеров, используемые для производства потребительских товаров, и двигатели, предназначенные для автоматических сварочных аппаратов, используемых в автомобильной промышленности. Двигатели также играют важную роль в других важных секторах, таких как медицина, аэрокосмическая промышленность и возобновляемые источники энергии. Электродвигатели используются в двух основных сферах применения. В первом случае двигатели подключены к сети и работают с фиксированной скоростью ротора. Во-вторых, это широкое применение, когда двигатели должны работать с разными скоростями и разными крутящими моментами. Это приложение требует, чтобы блок преобразования мощности был размещен между сетью и двигателем и обычно известен как частотно-регулируемый привод (VFD).Давайте подробнее рассмотрим различия между двигателями, работающими от сети с фиксированной частотой, и двигателями, работающими от частотно-регулируемого привода, и определим преимущества каждого применения.

Электросеть в сравнении с частотно-регулируемым приводом

Конечное приложение определяет, должен ли двигатель работать от частотно-регулируемого привода или только от сети с фиксированной частотой. Примерами приложений, работающих от сети с фиксированной частотой, являются насосы или вентиляторы, которые перемещают среду без необходимости регулировки скорости среды, и некоторые конвейерные ленты, используемые в горнодобывающей промышленности.

Рисунок 1: Электросеть в сравнении с частотно-регулируемыми приводами

В некоторых приложениях среда должна течь с разной скоростью или давление среды необходимо регулировать. Клапаны, демпферы или редукторы могут регулировать некоторые из этих параметров, но с большим количеством недостатков, поскольку в этом случае двигатель с фиксированной частотой, управляемый сетью, всегда выдает полную мощность, а значительная часть энергии преобразуется в тепло. Поэтому во многих приложениях большой процент электроэнергии тратится впустую, потому что эти неуправляемые двигатели не работают с их оптимальной скоростью и крутящим моментом, которые определяются нагрузкой или работой, которую необходимо выполнить.

Для преодоления этих потерь мощности используются частотно-регулируемые приводы. С помощью этих устройств преобразования мощности скорость и крутящий момент двигателя можно регулировать в широком диапазоне для удовлетворения потребностей различных приложений. С технической точки зрения наиболее важными двумя параметрами являются частота напряжения, определяющая скорость двигателя, и поддерживаемый ток, который приводит к передаваемому крутящему моменту двигателя. С коммерческой точки зрения экономия энергии и затрат была основными причинами растущей популярности частотно-регулируемых приводов, которые обычно характеризуются короткими сроками окупаемости.

Рисунок 2: Основные этапы преобразования частотно-регулируемого привода

Обычно процесс преобразования энергии из фиксированного переменного напряжения в переменное переменное напряжение выглядит следующим образом: сначала выпрямление напряжения из переменного напряжения сети в постоянное напряжение с последующим сглаживанием этого постоянного напряжения с помощью конденсаторов и, наконец, преобразование этого отфильтрованного постоянного тока. напряжение обратно в переменный ток с частотой и напряжением, определяемой желаемой скоростью и крутящим моментом двигателя.

Самым важным этапом преобразования в ЧРП является этап инверсии постоянного тока в переменный. Распространенным решением обратного преобразования постоянного напряжения обратно в переменное является использование метода широтно-импульсной модуляции (ШИМ), который обычно требует синусоидальной модулирующей волны и треугольной несущей. Треугольная несущая волна известна как частота переключения и варьируется от нескольких сотен герц для приводов большой мощности до приблизительно 20 000 Гц для приводов меньшей мощности. Синусоидальная волна является эталоном, генерируемым схемой управления инвертора, и будет частотой, на которой будет работать двигатель.Путем сравнения треугольной несущей и эталонной синусоидальной волны, прямоугольное напряжение с широтно-импульсной модуляцией будет выходным сигналом VFD, который изменяет свою полярность при каждом пересечении синусоидальной волны и треугольной волны. Модулированное прямоугольное напряжение приводит в движение двигатель и приводит к синусоидальному току двигателя с высокочастотной пульсацией тока, аналогичной частоте треугольной несущей.

Линейный режим по сравнению с ЧРП

Использование частотно-регулируемого привода для управления двигателем дает несколько преимуществ.

Пусковой ток двигателя переменного тока, подключенного к сети, может варьироваться от 3 до 8 раз от номинального тока. Это связано с тем, что для намагничивания двигателя, чтобы преодолеть его инерцию, требуется большой ток. Этот высокий ток должен обеспечиваться сетью и может вызвать такие проблемы, как падение напряжения и переходные процессы, а в некоторых случаях даже отключение. Эти высокие токи также создают механические нагрузки на стержни и обмотки ротора двигателя. ЧРП запускает двигатель при нулевом напряжении и нулевой частоте и обычно требует от 50% до 75% тока двигателя при полной нагрузке.

Поскольку мощность двигателя определяется его напряжением, умноженным на его ток, потребность в мощности во время запуска намного ниже при использовании частотно-регулируемого привода по сравнению с двигателем, который напрямую подключен к сети. Это особенно верно при запуске, если потребляемая мощность нагрузки одинакова в сети или с частотно-регулируемым приводом. Если компания работает на пределе мощности с существующей системой электроустановок, недавно установленные машины без частотно-регулируемых приводов могут генерировать неподдерживаемые высокие пусковые токи и вынуждают этих операторов модернизировать свои электрические системы, чтобы выдерживать эти пиковые токи.Кроме того, с некоторых компаний взимается дополнительная плата за пиковую мощность, обеспечиваемую электросетью. VFD — хорошее решение для решения этих проблем с пусковыми импульсами тока.

Запуск двигателя вызывает высокий входной ток, который вызывает падение напряжения в линии. Некоторое чувствительное оборудование может отключиться из-за этих низких падений напряжения. Например, известно, что компьютеры, датчики и контакторы чувствительны к напряжению и могут отключаться при низком напряжении линии. Использование частотно-регулируемого привода устраняет эту проблему, поскольку двигатель запускается с нулевым напряжением / низким входным током и постепенно набирает обороты. Кроме того, изменение скорости и крутящего момента происходит на валу двигателя, когда напряжение падает, и двигатель работает непосредственно от сети. Это может быть нежелательным в некоторых производственных процессах. Управляемые приводы могут быть спроектированы так, чтобы они были менее чувствительны к изменениям напряжения в сети, что повысило «проходимость» двигателя.

Немедленный запуск двигателя через сеть создает огромную механическую нагрузку на двигатель и распределительную систему, подключенную к двигателю, что приводит к механическим ударам.VFD может ускорять двигатель с заданной рампой, снижая удары до незначительного уровня. В некоторых случаях невозможно или неприемлемо разогнать машину до максимальной мощности и скорости без плавной управляемой рампы.

Самым важным преимуществом частотно-регулируемого привода является его способность регулировать скорость двигателя в соответствии с потребностями всего приложения. Второе по важности преимущество — возможность регулировать крутящий момент двигателя. Это довольно приятная функция, которая защищает двигатель и систему, приводимую в движение двигателем, от повреждений, поскольку крутящий момент может быть ограничен или точно отрегулирован.Кроме того, можно значительно сэкономить электроэнергию, если можно будет контролировать крутящий момент двигателя. Например, двигатель с приводом от частотно-регулируемого привода, подключенный к вентилятору, будет потреблять только 1/8 своей номинальной мощности при работе на половинной скорости из-за отношения кубического корня скорости к мощности в этой системе.

Контролируемая остановка или торможение двигателя может иметь такое же значение, как и его контролируемое ускорение. Наибольшие преимущества частотно-регулируемых приводов реализуются при торможении лифтов и конвейерных лент. Этот режим торможения или реверса двигателей представляет большой интерес для многих других применений.Обратный режим возможен путем изменения вращающегося поля в двигателе с помощью частотно-регулируемого привода без изменения порядка подключения фазных кабелей к двигателю. ЧРП также устраняют необходимость в клапанах, амортизаторах и редукторах. Это приводит к более компактным системам, меньшим затратам на обслуживание и меньшим эксплуатационным расходам.

Основные компоненты, используемые для преобразования энергии

Важными компонентами внутри частотно-регулируемого привода являются выпрямительные диоды, используемые для выпрямления входного переменного напряжения, тормозной прерыватель, который используется для рассеивания регенерированной энергии от двигателя во время торможения и защищает конденсатор промежуточного контура от повреждений, а также силовые полупроводниковые переключатели используется для преобразования выпрямленного входного напряжения обратно в регулируемое переменное напряжение и выход переменной частоты.Требования к выпрямительным диодам не так велики, поскольку эти устройства работают на частоте входной сети (50 Гц или 60 Гц) и доступны у многих поставщиков. Требования к компонентам, используемым для стадии преобразования постоянного тока в переменный, необходимо тщательно учитывать, поскольку эти силовые полупроводниковые переключатели используются при высоком напряжении и больших токах и переключаются на высоких частотах. Обычно IGBT используются в качестве полупроводниковых переключателей из-за их оптимизации для этих приложений и знакомства разработчиков с этими промышленными приложениями.

Рисунок 3: Обзор стандартных корпусов для приводных приложений

Сегодня многие компании разрабатывают полупроводники и силовые модули, которые можно использовать в конструкциях частотно-регулируемых приводов.

Vincotech работает на этом рынке более 25 лет, имея опыт работы с модулями частотно-регулируемых приводов малой и средней мощности, и продолжает разрабатывать новые стандартные, оптимизированные и индивидуальные для клиентов модули частотно-регулируемых приводов на рынках малой и средней мощности 600 В и 1200 В.

Начиная от модулей CIB (преобразователь, инвертор, тормоз) до полумостовых модулей и выпрямительных модулей и заканчивая инверторными модулями, Vincotech может удовлетворить многие требования разработчиков по стоимости, высокой эффективности и производительности.

Заключение

Современная жизнь немыслима без преимуществ, предоставляемых частотно-регулируемыми приводами. С помощью частотно-регулируемых приводов асинхронные двигатели могут регулировать скорость и крутящий момент, пусковые токи намного ниже, а обратный режим легко реализуется.Наиболее важными преимуществами частотно-регулируемых приводов являются более низкие эксплуатационные расходы системы, отсутствие дополнительных механических компонентов и экономия электроэнергии. В целом, асинхронные двигатели и частотно-регулируемые приводы способствовали нашему повседневному удобству и обеспечивали более эффективную и чистую окружающую среду.

Об авторе

Патрик Багински — инженер по эксплуатации в Vincotech GmbH. Он регулярно пишет статьи, касающиеся силовых модулей, обсуждая такие темы, как IGBT, монтаж силовых модулей и преобразование энергии.

Эта статья изначально была опубликована в журнале Bodo’s Power Systems.

Преобразователи частоты

Частотно-регулируемые приводы

Если вы используете односкоростные двигатели для привода вентиляторов или насосов, вы можете
экономия энергии за счет использования частотно-регулируемого привода.

Частотно-регулируемый привод (VFD), один из типов устройств на базе SCR, может преобразовывать
односкоростной двигатель с регулируемой скоростью без каких-либо изменений в самом двигателе.Это может быть эффективным способом преобразования, например, систем подачи воздуха постоянного объема.
в переменный объем. Доступны частотно-регулируемые приводы для двигателей от 1 до 300 л.с. и
легко устанавливаются непосредственно в линию питания, ведущую к двигателю, заменяя
существующий пускатель двигателя.

Описание

ЧРП работает по простому принципу. Скорость вращения асинхронного двигателя переменного тока
зависит от количества полюсов в статоре и частоты подаваемого переменного тока.

Хотя количество полюсов в асинхронном двигателе не может быть легко изменено, переменное
скорость может быть достигнута за счет изменения частоты. ЧРП выпрямляет стандартные 60
переключить питание переменного тока на постоянный, затем синтезирует выход переменного тока переменной частоты. Двигатели
подключенный к VFD обеспечивает механический выход переменной скорости с высокой эффективностью. Эти
устройства способны уменьшать скорость до 9: 1 (11 процентов от полной скорости), и
увеличение скорости 3: 1 (300 процентов от полной скорости).

Использование контроллеров скорости двигателя в промышленности легко. Односкоростной индукционный
двигатели обычно используются для привода промышленного технологического оборудования, особенно центробежного
насосы и вентиляторы. VFD использует основной принцип механики переменной
приложения крутящего момента, такие как вентиляторы для насосов. Расход воды или воздуха напрямую
связана со скоростью насоса или вентилятора, а мощность двигателя в л.с. связана с кубом скорости.
Это означает, что при 50-процентном расходе или 50-процентной скорости двигателя только (50%) ³ или 12.5
требуется процент от исходной мощности на валу.

Возможности

Многие системы вентиляторов и насосов имеют экономичное применение для частотно-регулируемых приводов.
Довольно часто в этих системах используется регулируемый расход с помощью дросселирующих устройств, таких как клапаны.
и демпферы для изменения расхода. Дросселирующие устройства тратят лишнюю энергию на поддержание
при заданной частоте и использовании частотно-регулируемого привода в таких ситуациях может быть очень рентабельно.
Типичными примерами систем, использующих дросселирующие устройства, являются: бустерные насосы для бытовой воды,
системы технологической охлажденной воды или воды конденсатора, а также заслонки нагнетания вентилятора.

В других системах с переменным расходом используются механические или электрические методы, такие как впускные лопатки,
выпускные демпферы, вихретоковые муфты, гидравлические муфты и шкивы с регулируемым шагом
для изменения скорости вентилятора или насоса. Они более эффективны, чем дросселирующие устройства.
но не так эффективен, как VFD.

Некоторые системы вентиляторов и насосов в настоящее время имеют постоянный расход, но могут быть преобразованы в переменный
поточные системы путем внесения изменений в систему.Примером является постоянный объем воздуха.
распределительная система. Добавление коробок переменного объема для каждой зоны и ЧРП к вентилятору приведет к
преобразовать эту систему в систему с переменным расходом и сэкономить значительную энергию (и, возможно,
улучшить комфорт тоже). Другой пример — система охлажденной воды с трехходовыми клапанами для
перепускать охлажденную воду вокруг охлаждающего змеевика для поддержания желаемой температуры воздуха. В
трехходовые клапаны могут быть заменены двумя клапанами, которые изменяют поток в змеевик и позволяют
частотно-регулируемый привод для изменения скорости насоса, необходимого для поддержания давления в системе.В этом случае
чиллер должен быть отсоединен от нагнетательного или распределительного трубопровода.

Приложение

Частотный привод не лишен недостатков. В результате включения • выключения выполнено
с помощью частотно-регулируемого привода генерируются гармонические токи. Гармонические токи вызывают незначительное увеличение
потери в электромагнитном оборудовании, таком как трансформаторы и двигатели. Сниженный мотор
эффективность и уменьшенная мощность вентилятора охлаждения двигателя на пониженных скоростях приводит к
немного выше рабочая температура, но перегрев двигателя возникает редко.Если власть
рядом находятся конденсаторы коррекции коэффициента, цепь может иметь резонансную частоту, которая
Обычно это не проблема для двигателей меньшего размера, но его следует учитывать для двигателей большего размера.

Коррекция коэффициента мощности также должна рассматриваться как опция при указании ЧРП как
Некоторые типы частотно-регулируемых приводов имеют очень низкий коэффициент мощности, особенно при низкой нагрузке.

Большинство частотно-регулируемых приводов среднего и большого размера имеют конденсаторы для коррекции коэффициента мощности и защиты
качество электроэнергии в остальной части системы.

Принципы работы — преобразователи частоты переменного тока

a. Асинхронные двигатели переменного тока

Асинхронный двигатель переменного тока построен с ротором, обмотки которого пересекают вращающееся магнитное поле, создаваемое обмотками статора.

При полной скорости нагрузки ротор вращается немного медленнее, чем синхронная скорость двигателя. Это происходит потому, что магнитное поле заставляет токи течь в обмотках ротора и создает крутящий момент, который вращает ротор; поэтому, если ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле, не будет относительного движения между ротором и магнитным полем, и крутящий момент не будет создаваться.

Скорость, с которой ротор отстает от вращающегося магнитного поля, называется скольжением двигателя. Чем выше скольжение, тем больший крутящий момент вырабатывает двигатель.

Скорость, с которой вращается магнитное поле, зависит от количества полюсов или катушек, распределенных вокруг статора, и частоты тока питания. Это называется синхронной скоростью.

Синхронная скорость = 120 x частота
Количество полюсов

Типичные скорости асинхронного двигателя переменного тока составляют 3600, 1800, 1200 и 900 об / мин.

На следующей диаграмме показано соотношение крутящего момента и скорости типичного асинхронного двигателя.

Рисунок 4: Кривая крутящий момент-скорость асинхронного двигателя.

Текстовая версия: Рисунок 4

Рисунок 4

График с начальным крутящим моментом по вертикальной оси от 0 до 200 и% скоростью по горизонтальной оси от 0 до 100.

Линия на графике начинается при 160 пусковом моменте и 0% скорости и изгибается вниз до 125 пускового момента при 25% скорости, где она начинает изгибаться обратно вверх, пока не достигнет пика 200 пускового момента при скорости 75%.Построенная линия затем падает до 0 пускового момента при 100% скорости. Начальная нисходящая кривая обозначена как «Момент отрыва», а спад после пика обозначен как «Момент пробоя».

г. Асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором

Большинство асинхронных двигателей переменного тока — это двигатели с короткозамкнутым ротором.

Обмотки ротора в двигателе с короткозамкнутым ротором представляют собой стержни из алюминия или медного сплава, которые расположены вдоль направления вала и закорочены концевыми кольцами, как показано на следующей схеме.

Рисунок 5: Схема ротора с короткозамкнутым ротором

Форма стержней и прочность сплава, используемого в их конструкции, влияют на характеристики крутящего момента и скорости двигателя.

г. Частотно-регулируемые приводы с широтно-импульсной модуляцией

При работе от источника питания постоянной частоты (обычно 60 Гц) асинхронные двигатели переменного тока являются устройствами с фиксированной скоростью.

Преобразователь частоты управляет скоростью двигателя переменного тока, изменяя частоту, подаваемую на двигатель.

Привод также регулирует выходное напряжение пропорционально выходной частоте, чтобы обеспечить относительно постоянное отношение напряжения к частоте (В / Гц), как того требуют характеристики двигателя переменного тока для создания соответствующего крутящего момента.

Первым шагом в этом процессе является преобразование напряжения питания переменного тока в постоянное с помощью выпрямителя. Источник постоянного тока содержит пульсации напряжения, которые сглаживаются конденсаторами фильтра. Эту часть частотно-регулируемого привода часто называют звеном постоянного тока.

Это постоянное напряжение затем преобразуется обратно в переменное. Это преобразование обычно достигается за счет использования силовых электронных устройств, таких как силовые транзисторы IGBT, с использованием метода, называемого широтно-импульсной модуляцией (PWM). Выходное напряжение включается и выключается с высокой частотой, с длительностью включения или шириной импульса, контролируемой для приближения синусоидальной формы волны.

В более старых технологиях приводов, таких как инверторы источника тока и контроллеры переменного напряжения, в качестве устройств управления использовались тиристоры или тиристоры.Эти технологии теперь заменены ЧРП с ШИМ.

Весь процесс контролируется микропроцессором, который контролирует:

• источник питания,
• уставка скорости,
• Напряжение промежуточного контура,
• выходное напряжение и ток для обеспечения работы двигателя в установленных параметрах.

Принципиальная схема частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией

График сравнения напряжения и тока для частотно-регулируемого привода с широтно-импульсной модуляцией

Рисунок 6: Блок-схема типичного ЧРП с ШИМ

В простейших приводах или приложениях задание скорости — это просто уставка; однако в более сложных приложениях задание скорости поступает от контроллера процесса, такого как программируемый логический контроллер (ПЛК) или тахометр.

Предыдущая | Содержание | Следующий

Буквы (и 1-2-3) частотно-регулируемых приводов

Частотно-регулируемые приводы (или частотно-регулируемые приводы) широко используются в промышленности для обеспечения регулируемого управления скоростью двигателей переменного тока. Хотя современные версии относительно просты в установке и эксплуатации, VFD довольно сложны и содержат огромное количество передового оборудования и программного обеспечения. Реализацию и работу частотно-регулируемого привода часто можно улучшить за счет понимания внутренних процессов частотно-регулируемого привода.С этой целью мы представляем терминологию, используемую для описания внутренних операций VFD и внешних интерфейсов. Этот урок содержит 40 самых важных терминов, связанных с ЧРП для современных инженеров-проектировщиков.

1. Выпрямитель / преобразователь: Одна из трех первичных секций основной силовой цепи частотно-регулируемого привода, первая с точки зрения потока мощности. Входящее переменное линейное напряжение выпрямляется до постоянного в секции преобразователя, которая состоит из диодов, кремниевых выпрямителей (SCR) или биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), соединенных в двухполупериодной мостовой конфигурации.

2. Шина постоянного тока: Вторая первичная секция основной цепи питания частотно-регулируемого привода, в основном состоящая из конденсаторов, в которых накапливается мощность, выпрямленная преобразователем.

3. Инвертор: Третья и последняя первичная секция главной цепи питания частотно-регулируемого привода.

Секция инвертора состоит из IGBT, которые создают синусоидальный выходной ток, используя импульсное напряжение шины постоянного тока или широтно-импульсную модуляцию (PWM). Сами частотно-регулируемые приводы иногда называют инверторами, поскольку наличие секции инвертора является основным отличием частотно-регулируемых приводов от приводов постоянного тока.

4. IGBT: Очень быстрые полупроводниковые переключатели с электронным управлением.

Путем приложения небольшого положительного напряжения между точками затвора и эмиттера IGBT, ток может течь от точки коллектора к точке эмиттера. Частота переключения IGBT в частотно-регулируемых приводах составляет от 2 до 15 кГц. (См. Несущую частоту .)

5. PWM: Схема управления частотно-регулируемым приводом, в которой постоянное напряжение постоянного тока используется для восстановления формы волны псевдо переменного тока с использованием набора из шести переключателей мощности, обычно IGBT.

Изменение ширины импульсов с фиксированной амплитудой контролирует эффективное напряжение. Эта схема широтно-импульсной модуляции работает, потому что двигатель представляет собой большую катушку индуктивности, которая не позволяет току пульсировать, как напряжение.

При правильной последовательности ШИМ выводит ток двигателя в почти идеальной синусоидальной форме.

6. Несущая частота: В ЧРП на основе ШИМ — частота, с которой выходные транзисторы закрываются или включаются, обычно от 2 до 15 кГц. ( См. Изображение .) Более высокие значения дают лучшую форму тока, но больше потерь частотно-регулируемого привода.

7. Общая шина: Способ подключения секций шины постоянного тока отдельных частотно-регулируемых приводов или управления несколькими независимыми секциями инвертора от общего источника постоянного тока. Преимущество этого метода состоит в том, что для уравновешивания работы двигателя и рекуперации можно использовать последовательность работы двигателя, так что динамическое торможение практически не требуется.

8. Динамическое торможение: В частотно-регулируемых приводах это относится к подключению резисторов к шине постоянного тока через транзистор.Транзистор закрыт и шунтирует питание на резисторы только тогда, когда напряжение на шине постоянного тока превышает заданный уровень, что обычно происходит при быстром замедлении нагрузки.

9. Основание: Также известен как земли , земля опорная точка входа переменного тока источника питания. Если провод источника питания случайно касается земли, то схема защиты источника переменного тока немедленно действует, чтобы электрически изолировать источник переменного тока от точки контакта. Чтобы создать точку заземления, стержень обычно вбивается в землю, и все заземленные цепи подключаются к этой точке.

Когда заземление шасси частотно-регулируемого привода снова подключается к этому заземлению, создается безопасный путь проводимости на случай, если проводник случайно закоротит металлическую часть корпуса.

10. кВА: Эффективный размер частотно-регулируемого привода зависит от выходных напряжений и ампер, которые он поставляет. (kVA = Вольт ¡Á Amps ¡Á ¡3 для трехфазного выхода.) Умножение выходной VA на коэффициент мощности нагрузки дает выходную мощность. Знание номинальной потребляемой мощности в кВА полезно при выборе компонентов, используемых с частотно-регулируемыми приводами, таких как трансформаторы и предохранители.

11. кВт / л.с.: Измерение мощности двигателя, где кВт = л.с. ¡Á 0,746.

Из-за реактивной составляющей тока, потребляемого асинхронными двигателями, мощность двигателя составляет не только вольт ¡Á ампер, но и л.с.

12. Ток утечки: Производная синфазных напряжений по времени ( dv / dt ), генерируемых импульсами ШИМ, взаимодействующими с паразитными емкостями между кабелями двигателя и заземляющим проводом, а также между статором и ротором двигателя.

Возникающий таким образом ток утечки обнаруживается в цепи заземления и может создавать проблемы для чувствительного оборудования, подключенного к тому же заземлению.

13. Индуктивность утечки: Часть индуктивных свойств двигателя; синоним потерь магнитного потока или напряжения. Потеря напряжения возникает из-за того, что напряжение падает на проводники двигателя, но не создает магнитного потока для связи статора и ротора.

Типичным примером индуктивности рассеяния является магнитный поток, создаваемый на каждом витке обмотки статора, который возникает за пределами сердечника ¡ª, создаваемый полюсами статора и не связанный с ротором. Более высокие рабочие токи и частоты усиливают влияние индуктивности рассеяния.

14. Сетевой реактор: Устройство, состоящее из проводника, намотанного на магнитопровод. Когда ток течет через катушки, в сердечнике создается магнитное поле. Любому изменению амплитуды или направления тока противодействует существующее магнитное поле в сердечнике до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Сетевой реактор снижает прерывистый ток, потребляемый секцией преобразователя частотно-регулируемого привода. Уменьшение этой неоднородности или искажения потребляемого тока снижает гармонический ток, создаваемый частотно-регулируемым приводом.

Поскольку сетевой дроссель установлен перед частотно-регулируемым приводом, он также помогает защитить привод от большинства переходных процессов напряжения, понижая напряжение на величину, пропорциональную току, протекающему через него. Термины , реактор, и , индуктор, часто используются взаимозаменяемо и относятся к одному и тому же устройству, хотя реактивное сопротивление и индуктивность не являются взаимозаменяемыми терминами.

15. Линейный дроссель: Одиночный реактор, электрически размещенный перед конденсаторами шины постоянного тока в ЧРП.Линейный дроссель уменьшает гармоники, создаваемые частотно-регулируемым приводом ( из-за искаженного входного тока ), так же, как линейный дроссель, но обеспечивает меньшую защиту от переходных процессов напряжения. В отличие от сетевого дросселя, дроссель звена постоянного тока не имеет зависящего от тока падения напряжения.

16. Поворотный дроссель: Функционально похож на дроссель в том, что он уменьшает гармоники тока, создаваемые частотно-регулируемым приводом , а также пульсации шины внутри частотно-регулируемого привода . Когда частотно-регулируемый привод частично загружен, он создает более высокое содержание гармоник, чем при полной нагрузке.Поворотный дроссель увеличивает свою индуктивность, когда ток, проходящий через него, меньше, обычно из-за частичной нагрузки. Эта увеличенная индуктивность уменьшает гармоники в процентах от тока нагрузки.

17. Матричный преобразователь: ЧРП переменного тока в переменный, не имеющий выпрямителя / преобразователя или секции шины постоянного тока для преобразования переменного тока в постоянный в переменный, как в большинстве имеющихся в продаже приводов. Девять двунаправленных переключателей управляются в зависимости от целевого выходного напряжения и частоты. Преимущества включают четырехквадрантную работу при небольшой занимаемой площади, низкий уровень гармонических искажений входного тока, а также более низкое синфазное напряжение и синфазный ток.Однако выходное напряжение матричного привода ограничено примерно 90% входного напряжения.

18. Полюса двигателя: В асинхронном двигателе статор используется для создания магнитных полей внутри двигателя, которые намагничивают его ротор и вызывают вращение вала. Катушки намотаны вокруг симметричных железных сердечников, которые, в свою очередь, расположены вокруг внутреннего диаметра статора.

Электромагниты создаются, когда ток проходит через катушки. В однофазном двигателе каждому из этих электромагнитов соответствует другой, расположенный на расстоянии 180 ° с противоположной полярностью, создавая, таким образом, магнитное поле.

В трехфазном двигателе переменного тока три из этих электромагнита составляют полюс двигателя. Число полюсов в двигателе — один из факторов, используемых для определения крутящего момента двигателя на л.с. и оборотов в минуту на Гц.

19. Цепь предварительной зарядки: Когда питание от сети впервые подается на частотно-регулируемый привод, конденсаторы шины постоянного тока находятся в незаряженном состоянии и ведут себя как при коротком замыкании.

Большой бросок тока, вызванный этим коротким замыканием, может повредить конденсаторы и другие компоненты главной цепи частотно-регулируемого привода.Схема предварительного заряда ограничивает пусковой ток, пока конденсаторы начинают заряжаться. Как только конденсаторы заряжаются до заданного напряжения, контактор обходит цепь предварительной зарядки.

20. Отраженная волна: Все частотно-регулируемые преобразователи на основе ШИМ генерируют импульсы выходного напряжения с коротким временем нарастания и спада. Эти высокие dv / dt импульсы взаимодействуют с индуктивностью и емкостью кабеля и вызывают отражение поступающих импульсов напряжения на клеммах двигателя.

Если расстояние между двигателем и приводом превышает допустимое, отраженные волны могут сделать линейное пиковое значение напряжения на клеммах двигателя почти вдвое выше напряжения на шине постоянного тока.Это высокое напряжение может превышать номинальное напряжение изоляции двигателя.

21. Регенерация: Двигатель может стать генератором и отправлять мощность обратно в основную линию всякий раз, когда ротор вращается быстрее, чем поле статора. В таких условиях нагрузка восстанавливает . Это может произойти всякий раз, когда частотно-регулируемый привод пытается замедлить двигатель, или когда нагрузка отталкивает двигатель. В этом состоянии обратное электромагнитное поле двигателя больше, чем приложенное напряжение, что вызывает повышение напряжения на шине и возможную неисправность частотно-регулируемого привода.

Чтобы избежать отказов частотно-регулируемого привода во время регенерации, используется некоторая форма рассеивания мощности, например, динамическое торможение или регенерация линии.

22. Насыщение: В частотно-регулируемом приводе насыщение относится к состоянию, при котором напряжение, приложенное к двигателю, больше, чем необходимо для создания синусоидальной плотности магнитного поля. Повышение напряжения один раз в состоянии насыщения не создает дополнительного механического крутящего момента, но увеличивает нагрев двигателя из-за увеличения тока.

23. Однофазный: Типичная однофазная электрическая система на 230 В переменного тока использует два провода под напряжением и нейтраль для передачи энергии. Такая система в основном используется в жилых домах, где трехфазное электричество не требуется, или в отдаленных районах, где трехфазная передача энергии слишком дорога.

24. Трехфазный: В основном используется на коммерческих и промышленных объектах, трехфазная электрическая система использует нейтраль или землю и три горячих провода, каждый из которых передает одну фазу переменного тока.

Каждая фаза представляет собой синусоидальную волну, смещенную на 120 электрических градусов, или одну треть периода. Каждая фаза достигает пика в разное время, что придает общей подаваемой мощности вид непрерывной мощности постоянного тока.

25. Потребление и источник: Относится к токам, протекающим через цифровые входы и выходы частотно-регулируемых приводов и других компонентов. В понижающейся цепи ток течет от источника напряжения через нагрузку к переключателю, а затем на землю.

Транзисторы

NPN обычно связаны с понижающими цепями. В цепи источника ток течет в противоположном направлении. Транзисторы PNP обычно связаны со схемами источника.

26. Скольжение: Разница скоростей между вращающимся магнитным полем двигателя (, создаваемым статором ) и вращением вала двигателя. Скольжение необходимо для создания крутящего момента в асинхронном двигателе.

27. 12-пульсное выпрямление: Используется для уменьшения общего гармонического искажения входного тока ( THD ). Искажение напряжения также уменьшается, поскольку искажение тока вызывает искажение напряжения.Для 12-импульсного выпрямления требуется двойной вход диодного моста (по шесть импульсов каждый) и многофазный трансформатор. Последний смещает форму волны напряжения на 30 ° через один из шестиимпульсных входных диодных мостов. Это смещение приводит к устранению пятой и седьмой гармоник; на них приходится около 75% THD, поэтому THD входного тока снижается примерно до 10% от номинального тока в номинальной рабочей точке.

28. 18-пульсное выпрямление: Используется для уменьшения THD входного тока. Искажение напряжения также уменьшается, поскольку искажение тока вызывает искажение напряжения.

Для 18-импульсного выпрямления

требуется входной трехдиодный мост (по шесть импульсов каждый) и многофазный трансформатор. Трансформатор смещает форму волны напряжения на 20 ° через каждый из шестиимпульсных входных диодных мостов. Это смещение приводит к устранению пятой, седьмой, одиннадцатой и тринадцатой гармоник. Эти четыре гармоники составляют около 90% THD, поэтому THD входного тока снижается примерно до 5% от номинального тока в номинальной рабочей точке.

29. Плата управления: Плата управления представляет собой печатную плату (PCB), которая является основным компонентом интерфейса, используемым для подключения внешнего оборудования и компонентов интерфейса оператора к VFD и обратно.

Действуя как мозг ЧРП, печатная плата принимает реальные команды, такие как ¡° Run ¡± или ¡° Speed ​​Up ¡±, и выполняет целевую функцию. Плата управления обычно взаимодействует с основной схемой частотно-регулируемого привода через плату управления затвором.

30. Плата привода затвора: Печатная плата, содержащая схему, необходимую для работы (стробирования) выходных транзисторов частотно-регулируемого привода. Плата привода затвора также может контролировать температуру, ток и напряжение главной цепи. Как правило, VFD меньшего размера не имеют отдельного привода затвора, но объединяют стробирование с источниками питания логики для формирования платы питания.

31. Интеллектуальный модуль питания (IPM): Используется в выходной секции некоторых частотно-регулируемых приводов. IPM включают IGBT, схемы затвора, термодатчики и устройства самозащиты. IPM легче включить в пакет VFD и он занимает меньше места, чем если бы компоненты IPM были индивидуально размещены на внешней плате.

32. Копирование клавиатуры: Клавиатура с ЧРП, которая может сохранять программы в энергонезависимом ОЗУ самой клавиатуры. Эти сохраненные параметры часто могут быть загружены в другой VFD, требующий того же программирования.

33. Двигатели переменного тока с постоянными магнитами: Двигатели с постоянными магнитами (PM) — это тип синхронных двигателей переменного тока. Два основных подтипа двигателей переменного тока с постоянными магнитами включают для поверхностного монтажа и для внутреннего монтажа . В отличие от обычных асинхронных двигателей, при нормальной работе двигателей с постоянными магнитами скольжение не происходит между статором и ротором.

Также отсутствуют потери I2R в роторе, что обеспечивает более высокий КПД двигателей с постоянными магнитами, чем асинхронные двигатели. Такая экономия энергии и меньшие размеры делают двигатели с постоянными магнитами полезной альтернативой асинхронным двигателям, хотя не все частотно-регулируемые приводы могут работать с двигателями с постоянными магнитами.

34. Двухконтактный байпас: Аксессуар ЧРП, который позволяет двигателю работать через линию или через ЧРП. Один контактор устанавливается между входящей линией и двигателем, а другой — между выходом частотно-регулируемого привода и двигателем.

Двухконтактный байпас позволяет двигателю работать непосредственно от входящей линии, минуя частотно-регулируемый привод; его можно использовать для запуска двигателя с постоянной скоростью непосредственно от входной линии в случае отказа частотно-регулируемого привода.

35.Трехконтактный байпас: Аксессуар частотно-регулируемого привода, который позволяет двигателю работать через линию или через частотно-регулируемый привод.

Один контактор установлен между входящей линией и входом частотно-регулируемого привода; другой (байпасный) контактор устанавливается между подводящей линией и двигателем.

Третий устанавливается между выходом частотно-регулируемого привода и двигателем.

Трехконтактный байпас позволяет двигателю работать непосредственно от входящей линии, минуя частотно-регулируемый привод. Это позволяет обслуживать частотно-регулируемый привод, когда двигатель работает от входной линии, а также может использоваться для запуска двигателя на постоянной скорости с более высокой эффективностью, чем при включенном частотном преобразователе.

36. Режим V / F: Также известный как режим вольт на герц, это простой метод управления асинхронными двигателями переменного тока через частотно-регулируемый привод.

Коэффициент устанавливается в соответствии с номинальными значениями базового напряжения и базовой частоты двигателя. Это соотношение дает линейный образец, которому следует преобразователь частоты для создания номинального крутящего момента двигателя. Отношение напряжения к частоте — это уровень магнитного потока в машине, который, в свою очередь, определяет величину крутящего момента, который машина производит в данной рабочей точке.

37. Вектор разомкнутого контура: Сложный, но эффективный метод управления двигателем, который позволяет частотно-регулируемым приводам реализовать лучшие характеристики управления приводом постоянного тока (точное управление крутящим моментом в широком диапазоне скоростей) без обслуживания щеток и высоких начальных затрат на постоянный ток. моторы. Для оптимальной работы необходимо знать или точно оценивать положение или прогиб ротора двигателя.

Отсутствие фактической обратной связи по положению вала при векторном управлении без обратной связи требует расчета положения ротора другими способами ¡means, но экономия средств за счет устранения устройства обратной связи, входа частотно-регулируемого привода и связанных кабелей компенсирует небольшую потерю производительности двигателя, так как по сравнению с векторной операцией с обратной связью.

38. Вектор с обратной связью: Сложный, но очень эффективный метод управления двигателем, который позволяет частотно-регулируемым приводам реализовать преимущества управления приводом постоянного тока без физических ограничений двигателей постоянного тока.

Устройства обратной связи, такие как энкодеры или резольверы, предоставляют необходимую информацию о проскальзывании двигателя, чтобы замкнуть контур между выходной частотой частотно-регулируемого привода и фактической скоростью вала двигателя.

39. PID: Пропорциональный, интегральный и производный алгоритм управления широко используется в промышленном управлении.

Когда контур процесса создается путем добавления обратной связи (от переменной, такой как воздушный поток, давление или уровень) и отправляется на частотно-регулируемый привод, регулирование переменной возможно с помощью контура ПИД-регулирования.

Алгоритм ПИД частотно-регулируемого привода использует математические свойства для определения реакции на изменения между заданным значением системы и ее фактическим состоянием, измеренным по обратной связи.

40. Автоматическая настройка: Процесс, в котором частотно-регулируемый привод проверяет подключенный и разгруженный двигатель, чтобы определить наилучшие параметры настройки.

Этот глоссарий содержит важные определения VFD, но не является исчерпывающим. Для получения дополнительной информации о частотно-регулируемых приводах или о том, как они интегрированы в более крупные системы движения, свяжитесь с авторами через yaskawa.