Задать вопрос

или свяжитесь с нами по телефону +7 (495) 792-57-57

* - обязательные поля

Силовая электроника
+7 (495) 792-57-57

Как выбрать преобразователь частоты

Получить консультацию

Установка преобразователя частоты решает главную проблему синхронных или асинхронных двигателей переменного тока – регулирование скорости вращения без ухудшения механических характеристик. ПЧ также с успехом применяют в электроприводах на базе электрических машин с постоянными магнитами.

Современные преобразователи частоты позволяют снизить броски тока при запуске, уменьшить потребление электроэнергии, реализовать автоматическое управление по любым законам регулирования. Устройства также обеспечивают защиту от перегрузок, коротких замыканий, ассиметричной нагрузки, аномальных режимов работы и аварий. Рассмотрим нюансы выбора частотных преобразователей.

Параметры и последовательность выбора частотных преобразователей

Тип двигателя

Первое, что учитывают при выборе ПЧ – тип электродвигателя привода. Выпускают одно- и трехфазные преобразователи, устройства для синхронных двигателей с постоянными магнитами, асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором, электрических машин других типов. В инструкции устройства указаны виды двигателей, с которыми может работать преобразователь.

Виды электродвигателей

Назначение

Существуют общепромышленные и специализированные преобразователи частоты. Первые – универсальные устройства, такие ПЧ широко применяют в приводе станков, другого оборудования без особых требований к параметрам пуска, торможения и другим характеристикам.

Выпускают также преобразователи для децентрализованного электропривода автономно работающего оборудования, ПЧ для централизованных автоматизированных систем контроля и управления технологических параметров. При выборе устройств для АСУТП необходимо учитывать поддерживаемый интерфейс связи с датчиками и первичными преобразователями, оборудованием верхнего уровня (панели управления, ПК). Протоколы обмена данными системы автоматизации и ПЧ должны совпадать.

Преобразователи частоты

Специализированные преобразователи имеют встроенный наор функций, разработанных под специфику электропривода. Выпускают устройства:

  • Для грузоподъемного оборудования с высокой перегрузочной способностью, возможностью рекуперативного торможения, высоким моментом при пуске и другими специальными опциями.
  • Для вентиляционных систем и насосных станций с функциями группового управления, пропуска резонансных частот и т.д.

Существуют также специальные устройства для лифтов, тягодутьевых систем котельных и теплоэнергетических предприятий, противопожарного оборудования. Применение таких частотных преобразователей существенно упрощает настройку и программирование, а также удешевляет стоимость частотно-регулируемого привода.

Мощность

От правильного выбора мощности преобразователя частоты зависит эксплуатационный ресурс и корректная работа электропривода. ПЧ с завышенной мощностью не может обеспечить аварийную остановку двигателя при перегрузке. Устройство с заниженной мощностью будет постоянно отключаться при работе в высокодинамичном режиме.

Для двигателей с нормальными условиями пуска и работы на нагрузку с постоянным моментом выбирают преобразователь мощностью равной электрической мощности силового агрегата. При этом важно не перепутать электрическую характеристику и механическую мощность на валу.

Также учитывают особенности оборудования, определяющие характер нагрузки. Для приводов насосов, вентиляторов и других устройств с небольшой инерцией выбирают преобразователи с перегрузочной способностью 120-150% или ПЧ на номинальный ток ≥1.25 тока двигателя.

Для центрифуг, грузоподъемных устройств, другого высокоинерционного оборудования выбирают ПЧ с перегрузочной способностью от 200% или устройство с 2-х кратным запасом мощности. Многие производители указывают допустимые токи при переменной и постоянной нагрузке, что существенно упрощает выбор.

При ограниченном времени разгона, ток, потребляемый электродвигателем, не должен быть больше пускового тока, указанного в паспорте преобразователя частоты. Его величина рассчитывается при проектировании двигателя.

При подключении преобразователя частоты к электродвигателю специального исполнения или групповой работе одного ПЧ на несколько силовых агрегатов, также выбирают устройство на ток в 1,25 больше, чем суммарный ток двигателей или специальной электрической машины. При мощности используют данные следующей таблицы:

Выбор преобразователя частоты по мощности

При выборе частотного преобразователя для синхронного двигателя нужно учесть, что такие электрические машины не изменяют скорости при номинальной нагрузке, величина потребляемого тока таких машин постоянна. Однако при быстром пуске, многократной перегрузке на валу, ток многократно возрастает, двигатель может потерять управления. Для синхронных двигателей необходим специализированный ПЧ.

Условия эксплуатации

Исполнение преобразователя должно соответствовать условиям окружающей среды. Производители выпускают ПЧ для любых условий со степенью защиты от IP00 для размещения в шкафу до IP66 для открытых площадок.

Так же учитывают температуру окружающей среды, степень нагрева ПЧ при всех режимах работы. В ряде случаем могут потребываться дополнительные вентиляторы для отвода тепла. Для металлургических цехов и других помещений с высокой температурой выпускают частотные преобразователи с жидкостным охлаждением.

Электромагнитная совместимость

Частотный преобразователь – нелинейная нагрузка. Устройства генерируют паразитные гармоники и помехи в радиодиапазоне. Кроме того, не все ПЧ выдают синусоидальное напряжение на выход. Электромагнитные помехи отрицательно влияют на работу оборудования, снижают качество электроэнергии, искажают радиосигнал.

Уровень гармонических искажений и помех в радиодиапазоне регламентирует ГОСТ 32144-2013 и ГОСТ Р 55055-2012. Для медицинских, жилых, общественных объектов применяют преобразователи частоты со встроенными или внешними RFI-фильтрами.

Преобразователи частоты со встроенными или внешними RFI-фильтрами

Гармонические искажения подавляют при помощи входных дросселей или других пассивных внешних устройств. Также используют фильтры, встроенные в звено постоянного тока. При высоких требованиях к ЭМС, применяют активные фильтры, построенные по принципу следящего устройства. При возникновении паразитных гармоник, такие фильтры генерируют равные по амплитуде и противоположные фазе колебания, в результате при сложении составляющих, искажения равны нулю.

Гармонические искажения в преобразователях частоты

Для снижения помех также используют многопульсные схемы, совершенствуют алгоритмы ШИМ-модулятора, генерирующего управляющие сигналы на транзисторные модули.

Для уменьшения искажений на выходе ПЧ применяют синусовые и du/dt фильтры.

Тип управления

По способу управления различают векторные, скалярные и универсальные ПЧ.

Принцип скалярного управления – поддержание постоянной величины U/f (отношение напряжение/частота). Главные достоинства такого метода – проста и дешевизна реализации. Скалярные преобразователи применяются в приводах оборудования с относительно постоянной нагрузкой, а также там, где не требуется управление моментом на валу. Такие устройства устанавливают в электроприводах:

  • Насосных агрегатов.
  • Вентиляторов.
  • Конвейеров и транспортеров.
  • Станков.
Скалярное управление преобразователем частоты

Принцип векторного управления – контроль фазы, величины и частоты напряжения питания. Такой способ позволяет управлять моментом, поддерживать жесткие механические характеристики на малых оборотах. Такие ПЧ ставят на приводы оборудования с переменной нагрузкой, а также установок и устройств, требующих высокой скорости отклика и точного регулирования скорости. Векторные преобразователи частоты устанавливают в электроприводах:

  • Точных металлообрабатывающих станков.
  • Грузоподъемных механизмов.
  • Дозаторов и экструдеров.
  • Другого оборудования.
Векторное управление преобразователем частоты

ПЧ такого типа лишены недостатков скалярных преобразователей, однако, стоимость таких устройств выше.

Заключение

Выбор преобразователя частоты делается при проектировании или реконструкции привода. Подобрать устройство для станка в гараже или другого домашнего оборудование просто, главный критерий при этом мощность и диапазон регулирования скоростей. При выборе промышленного преобразователя решается несколько технических задач: задачи обеспечения ЭМС, необходимых механических характеристик во всем интервале регулирования, рассчитывается техническая и экономическая эффективность и т.д. Многие производители предоставляют специализированные программы для подбора, а также оказывают консультационные услуги.

Преобразователи частоты какие бывают