Статьи

При всех преимуществах частотных преобразователей, устройства обладают некоторыми недостатками. Cамые значимые из которых:

• генерация паразитных гармоник в сеть;
• отклонение формы напряжения на выходе от синусоидальной;
• наличие радиопомех.

Источник паразитного электромагнитного излучения – транзисторный или тиристорный инвертор. Коммутация электронных ключей индуцирует паразитная ЭДС, которая вызывает появление гармоник на низкой и высокой частоте во входной и выходной цепи преобразователя частоты, а также помех в радиодиапазоне.

Электромагнитное излучение негативно сказывается на качестве электроэнергии, снижает коэффициент мощности, вызывает избыточный нагрев двигателя и шум при работе, сбои в работе чувствительного оборудования.

Для снижения уровня ЭМИ применяют быстро переключаемые транзисторы и тиристоры, многопульсные схемы, усовершенствованные алгоритмы управления ШИМ, но самым действенным способом борьбы с помехами остаются фильтры.

Различают несколько типов устройств для снижения помех, рассмотрим каждый из них подробнее.

Электрический привод – система для приведения в движение и управления механизмов, машин и оборудования. В состав систем входят электрические двигатели, аппараты и электронные устройства управления и защиты, связи с внешним оборудованием и информационными системами.

Наибольшее распространение получили приводы на базе двигателей переменного тока. На их долю приходится большинство потребляемой в мире электроэнергии. Синхронные и асинхронные электродвигатели отличают небольшие габариты и масса при высокой мощности, относительная простота конструкции и цена.

Преобразователи частоты существенно расширяют возможности управления электроприводами на базе асинхронных и синхронных двигателей переменного тока. Применение ПЧ позволяет осуществлять плавный пуск и остановку, задавать режимы разгона и торможения, регулировать скорость и момент на валу.

Современные промышленные частотные преобразователи также:

• Выполняют функции автоматического регулятора по любому закону.
• Осуществляют защиту от аварийных режимов.
• Могут управлять несколькими однотипными двигателями.
• Регулируют момент в соответствии с нагрузкой.
• Позволяют задавать точное положение вала.
• Легко встраиваются в автоматизированные системы управления технологическими параметрами любой конфигурации.

  

Главная причина выхода электродвигателей из строя – повреждение обмоток. При значительном избыточном нагреве, изоляционный лак разрушается, что приводит к межвитковым замыканиям.

При этом нагрев, который возникает при пуске или кратковременной перегрузке двигателя, является нормальным технологическим режимом, избыточное тепло поглощается узлами и деталями двигателя.

Аварийный режим работы – нагрев обмоток электрической машины до недопустимой температуры, вызванный повышенным током. Основные причины его возникновения:

• Длительная технологическая перегрузка.
• Механическое заклинивание вала по различным причинам.
• Неисправности, износ двигателя.
• Короткие замыкания в цепи обмоток.

Аварийные режимы можно разделить на 2 группы: короткие замыкания и перегрузки по току. В первом случае возникают сверхтоки, многократно превышающие номинальные значения. Значительный перегрев вызывает быстрое разрушение изоляционного лака и короткие замыкания в обмотке.

Частотные преобразователи, как и другая нелинейная нагрузка – источники электромашинных помех. Устройства генерируют паразитные гармоники, которые распространяются по входной и выходной цепи и излучают воздушные помехи.

Для обеспечения бесперебойной работы оборудования введено понятие ЭМС – электромагнитная совместимость. Характеристика показывает уровень излучаемых помех и стойкость устройств к нежелательному излучению и паразитным гармоникам. ЭМС определяет способность электроустановок и другого оборудования работать совместно и не допускать недопустимого уровня помех, ведущих к сбоям в работе и возникновению ненормальных режимов.

Электромагнитной совместимость стандартизируется согласно ТР ЕАЭС 020/2011, ГОСТ Р 50397-2011 для России и стран Евроазиатского Экономического Союза, ETS EN для ЕС.

Асинхронные электродвигатели – самые распространенные электрические машины, применяемые в приводах промышленного и бытового оборудования. Главные их достоинства: относительно небольшая масса при высокой мощности, простая конструкция, низкая цена.

Рассмотрим способы регулирования частоты вращения ротора асинхронных двигателей. Теоретически скорость вала можно разгуливать несколькими способами:

С 1970-х годов ни одна отрасль промышленности не обходится без применения электронных компонентов. Это утверждение в полной мере относится и к лифтовой промышленности, в которой первые системы управления на базе микропроцессоров появились в начале 1980-х годов.

Эти устройства управления были не очень гибкими и не всегда надежными, но более стойкими к износу и компактными, чем использовавшиеся ранее системы управления на базе электромеханических реле. Сейчас устройства управления лифтами на базе микропроцессорной техники позволяют реализовать любые, даже самые замысловатые алгоритмы управления, и при этом имеют высокую надежность.

Основными потребителями электроэнергии в коммунальном хозяйстве и промышленности являются электродвигатели, которые приводят в действие всевозможные механизмы, насосы и вентиляторы. Для эффективного управления этим оборудованием используется приводная техника — преобразователи частоты и устройства плавного пуска, позволяющие контролировать и регулировать скорость вращения электродвигателя, снижая при этом энергопотребление и пусковые токи. Помимо энерго- и ресурсосбережения увеличивается срок службы электродвигателя и трубопроводной арматуры, повышается надежность всей системы.

Датский Концерн «Danfoss A/S» является одним из крупнейших в мире производителей силовой электроники и других готовых изделий и компонентов:

• тепловой автоматики (соленоидные клапаны, запорная арматура, теплообменное оборудование, тепловые насосы, кабельные системы обогрева, терморегуляторы и термостаты, индивидуальные тепловые пункты и пр.);
• промышленной автоматики (датчики, реле давления и температуры, контроллеры и пр.);
• холодильной техники (компрессоры, холодильные клапаны);
• мобильной гидравлики (гидравлические приводные системы).

Компания «Данфосс» первой в мире начала производить частотный преобразователь и за минувшие годы накопила огромный опыт в разработке и производстве приводной техники. В статье представлены частотные преобразователи VLT и VACON, созданные для самых разных областей промышленности. Охарактеризована функциональность ряда моделей, указаны сферы их применения.

Промышленные предприятия в стремлении повысить конкурентоспособность стараются максимально автоматизировать производство и при этом снизить издержки на высококвалифицированный персонал. В большинстве случаев эту задачу помогает решить частотно-регулируемый привод. Многие технологические процессы сегодня просто невозможны без применения преобразователей частоты. Частотное регулирование оптимизирует работу оборудования, минимизирует энергозатраты, продлевает срок службы двигателей и сопряженных агрегатов, защищает технику от поломок.

Первые преобразователи частоты VLT® сошли с конвейера «Данфосс» в Истринском районе Подмосковья 30 марта 2018 года. Компания осуществила перенос в Россию основной части процесса сборки низковольтных частотных преобразователей, наиболее востребованных у отечественных потребителей моделей.