Новости Подписка на новости

02.10.2017

ЗАО «КранЭлектроМаш» осуществляет изготовление широкой номенклатуры электромагнитов серии МО-100, МО-200 и МО-300.

01.10.2017

В настоящее время мы готовы обеспечить изготовление практически любой модификации изделий ЭК 8250 и ЭК 8200

11.09.2017

Продукции собственного производства. 

Преобразователи частоты

Главная | Продукция | Преобразователи частоты

Производим тормозные резисторы для любых марок преобразователей частоты

Выбор преобразователя частоты


Преобразователь частоты – это устройство для изменения параметров частоты входного напряжения с целью регулирования рабочих параметров электропривода, упрощения запуска электродвигателей в работу, экстренного торможения вала электропривода. Благодаря интеллектуальному управлению электрическим приводом создаются благоприятные условия для его длительной и безаварийной работы. Кроме этого значительно снижается потребление электрической энергии и нагрузка на электрическую сеть.

Конструктивные особенности

Конструкция преобразователей частоты включает следующие основные компоненты:

  • Выпрямитель. Преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный.
  • Инвертор. Преобразует постоянный ток в переменный с заданной частотой и амплитудой.
  • Выходные тиристоры. Обеспечивают постоянство параметров тока для питания электрического двигателя.
  • Мотор-фильтры. Применяются для исключения перегрузки преобразователей частоты при большой длине питающего электропривод кабеля.
  • ЕМС-фильтр. Снижает влияние электромагнитных помех на питающую электрическую сеть.

Основной принцип работы

Принцип работы преобразователя частоты можно упрощенно описать следующей схемой:

  1. Выпрямитель питается от сети переменного тока и формирует на своем выходе пульсирующее напряжение постоянного тока.
  2. Промежуточное звено устройства может работать по одному из трех вариантов:
  • преобразование напряжения в постоянный ток;
  • стабилизация и сглаживание пульсирующего напряжения с последующей подачей его на инвертор;
  • преобразование напряжения постоянного тока выпрямителя в напряжение переменного тока.
  1. Инвертор обеспечивает формирование напряжения необходимой частоты.
  2. Схема управления посылает сигналы в выпрямитель, инвертор и промежуточную цепь и получает необходимую информацию от них. Эта информация используется для мониторинга параметров работы устройств, корректировки преобразования тока и др.

Критерии выбора частотных преобразователей

Для грамотного выбора частотного преобразователя, необходимо четко осознавать для каких целей он предназначается, знать рабочие характеристики электрического двигателя и условия его будущей эксплуатации. Зная эту информацию нужно тщательно подбирать рабочие параметры самого частотного преобразователя:

  • Наличие ПИД регулятора.
  • Способ управления электрическим двигателем.
  • Мощность устройства.
  • Напряжение питающей сети.
  • Диапазон регулирования частоты.
  • Дополнительные защитные функции.
  • Число управляющих входов.
  • Количество выходных сигналов.
  • Гарантийный срок эксплуатации.

Оптимальный выбор частотного преобразователя в каждом индивидуальном случае проводится с учетом этих характеристик.

ПИД регулятор

ПИД (Пропорционально-интегрально-дифференцирующий) регулятор предназначен для управления внешним процессом с помощью анализа сигналов обратной связи. Этот сигнал может поступать через аналоговый вход или последовательный интерфейс. Его принцип работы заключается в измерении отклонения регулируемой величины от заданного значения. После этого он генерирует управляющий сигнал с корректировкой рабочих параметров до достижения регулируемой величины требуемого значения. Наличие ПИД регулятора позволяет значительно упростить систему управления преобразователем частоты и частично отказаться от использования внешних контроллеров.

Способ управления электрическим двигателем

В настоящее время различают два основных способа управления электрическим двигателем, которые реализованы в преобразователях частоты:

  1. Скалярное управление. В этом случае формируется синусоидальный ток с поддержанием постоянных параметров соотношения частоты и амплитуды. Скалярный метод управления электроприводом достаточно прост в реализации, но имеет некоторые недостатки, среди которых отсутствие возможности:
  • управлять скоростью вращения вала двигателя без использования дополнительного датчика скорости;
  • управлять моментом на валу электродвигателя;
  • одновременного управления скоростью вращения и моментом на валу электропривода.
  1. Векторное управление. Представляет собой метод управления асинхронным двигателем за счет изменения магнитного потока ротора и следовательно момента на валу электрического двигателя. В этом случае регулирование происходит не по величине соотношения амплитуды и частоты на выходе инвентора, а в соответствии с математической моделью заранее запрограммированной в контроллер преобразователя частоты. Использование векторного управления работой электродвигателя позволяет добиться:
  • плавного старта и торможения электрического двигателя;
  • высокой скорости реагирования на изменение нагрузки;
  • снижения потерь на перемагничивание и нагрев обмоток электродвигателя.

Основной недостаток векторного управления кроется в сложности его реализации по причине необходимости построить большое количество математических моделей различных типов электрических двигателей.

Мощность

Мощность преобразователя частоты является одним из основных критериев, который используют при его выборе. Он полностью зависит от мощности подключаемого электрического двигателя. При этом частотный преобразователь должен иметь нагрузочную способность равную мощности электродвигателя или выше его на одну ступень. Этот выбор будет полностью корректным при условии отсутствия динамичных изменений нагрузки на валу, отсутствия превышения значений тока номинального значения. Для более точного подбора лучше использовать номинальный ток электродвигателя. Он лучше характеризует длительно допустимые нагрузки, их длительность и частоту появления. По этой причине выбор преобразователей частоты по мощности сводится к оценке двух параметров:

  1. Паспортная мощность частотного преобразователя. Должна быть равна или больше паспортной мощности электрического двигателя.
  2. Паспортное значение номинального тока для электродвигателя и рабочее значение тока преобразователя частоты с учетом коэффициента запаса на пуск, торможение и др.

Напряжение питающей сети

В странах СНГ и России, в том числе, приняты следующие стандартные значения напряжения для питания преобразователей частоты: 220В, 380В, 660В, 1000В, 3300В, 6000В, 10 000В. Наиболее распространенный вариант на производстве и быту – это преобразователи напряжения на 220В и 380В. Высоковольтные устройства с напряжением питания 6 кВ и 10 кВ используют в сфере горнодобывающей промышленности, электроэнергетике, химической отрасли и других направлениях. Они отличаются большими геометрическими размерами, высокой массой и мощностью, которая измеряется мегаваттами. Каждый из этих вариантов преобразователей частоты применяется для решения самых различных задач.

Диапазон регулирования частоты

Большинство преобразователей частоты общего назначения способны без проблем регулировать скорость электрического двигателя в пределах 10% от её номинального значения. При необходимости регулирования скорости вращения вала в более широком диапазоне значений с сохранением механического момента, потребуется подбирать частотный преобразователь с соответствующими характеристиками. При регулировании скорости вращения вала возникает потребность в дополнительном охлаждении электродвигателя, что связано с конструктивными особенностями системы охлаждения самого электропривода. Для контроля за температурой нагрева двигателя можно использовать как сам преобразователь частоты, так и контроллеры сторонних устройств.

Количество управляющих входов и выходных сигналов

Преобразователи частоты могут иметь несколько основных интерфейсов для взаимосвязи с автоматикой управления, которые реализуют с использованием следующих каналов передачи данных:

  1. Дискретное управление. Представляет собой самый простой способ реализации управления преобразователем частоты. Дискретные входы используют для передачи таких команд:
  • Остановка и пуск электродвигателя.
  • Плавное регулирование скорости вращения.
  • Переключение в режим с фиксированной скоростью вращения.
  • Изменение режима работы преобразователя частоты и др.

К дискретным выходам относят транзисторные и релейные выходы, которые предназначены для выдачи следующих сигналов:

  • Неисправность преобразователя частоты.
  • Достижение заданного предела по току.
  • Достижение заданного предела по частоте.
  • Команды на включение дополнительных ведомых электродвигателей и др.
  1. Аналоговое управление. Предназначено для более сложных, чем дискретное управление, задач. С помощью передачи аналоговых сигналов по току и напряжению есть возможность поддерживать заданные параметры технологического оборудования: расход, уровень, давление и др. Стандартный тип сигналов, который используется в большинстве преобразователей частоты: напряжение 1 – 5 В, 0 – 10 В, ток 4 – 20 мА. Все аналоговые сигналы поступают на вход частотного преобразователя с датчиков давления, расхода и других внешних контроллеров технологических процессов. Одним из вариантов аналогового управления служит подключение потенциометра, который регулирует скорость вращения вала в зависимости от сопротивления.
  2. Управление по частотному входу. Этот способ наиболее распространен в случае управления преобразователем частоты от внешнего контроллера. С помощью управления по частотному входу чаще всего реализуют контроль расхода воды, для чего задействуют импульсный выход датчика расхода.
  3. Управление по последовательному интерфейсу. Этот способ используют для одновременного управления несколькими преобразователями частоты, которые расположены на значительном расстоянии. Сигналы управления по последовательному интерфейсу могут передаваться одновременно с информацией от преобразователя частоты о текущих параметрах его работы. Благодаря использованию последовательного интерфейса значительно сокращается число проводов при существенном увеличении возможностей по передаче информации. Наиболее распространенные в настоящее время последовательные интерфейсы для подключения к преобразователям частоты – это CANBus и RS485.
  4. Комплексное управление. В реальной жизни достаточно редко реализуют управление преобразователем частоты одним способом. Специалисты рекомендуют использовать комбинированный способ передачи сигналов управления и съема данных, который включает элементы управления дискретного, аналогового и цифрового типа. При этом достигается высокий уровень надежности взаимодействия всех элементов системы управления, начиная от электропривода и заканчивая автоматикой управления.

Дополнительные защитные функции

Кроме управления работой электрического двигателя, современные преобразователи частоты обладают достаточной функциональностью для его защиты от аварийных режимов работы:

  • Ограничение пускового тока при продолжительной работе, коротком замыкании и остановке.
  • Контроль за температурой электрического двигателя.
  • Защита от превышения заданного минимального и максимального значений напряжения.
  • Защита от однофазного замыкания в цепи электрического двигателя.
  • Защита от «сухого» хода при использовании преобразователей частоты для насосных устройств.
  • Защита от гидравлического удара в закрытых системах отопления и водоснабжения.
  • Защита от превышения максимально допустимого значения тока.

Гарантийный срок эксплуатации

Гарантийный срок эксплуатации преобразователей частоты различается у разных производителей и может составлять от одного до пяти лет. При этом большинство изготовителей приводят следующие условия для предоставления своих гарантийных обязательств:

  • Монтаж частотных преобразователей должна осуществлять компания, сертифицированная на проведение подобных работ.
  • В процессе эксплуатации частотный преобразователь должен проходить сервисное обслуживание, которое выполняют сертифицированные специалисты.
  • Параметры питающего напряжения и подключаемой нагрузки должны полностью соответствовать значениям, которые рекомендует производитель.

Преимущества и недостатки использования преобразователей частоты

Главные преимущества использования преобразователей частоты для регулирования параметров работы электрических двигателей:

  • Экономичный расход электрической энергии при неполном характере нагрузки электродвигателя.
  • Создание благоприятных условий для высокого пускового момента.
  • Высокая точность регулирования рабочих параметров электрических двигателей в сравнении с другими устройствами.
  • Возможность максимально автоматизировать процесс работы электропривода.
  • Высокий уровень защиты электрического мотора при аварийных режимах работы.
  • Снижение износа механической части оборудования по причине сокращения перегрузок во время запуска.
  • Простой способ реализации эффективного режима торможения электродвигателя.

Среди основных недостатков использования преобразователей частоты называют:

  • Преобразователь частоты сам по себе является источником электромагнитных помех в питающую сеть.
  • В сравнении с другими способами реализации управления работой электрического двигателя, преобразователь частоты обладает самой высокой стоимостью.

Преобразователь частоты для насоса

Расход воды в большинстве случаев может значительно колебаться на протяжении суток, в выходные и праздничные дни. Это обеспечивает возможность значительно сократить работу насосного агрегата в зависимости от текущих потребностей. Оптимальным решением подобной задачи является использование преобразователей частоты, которые эффективно снижают потребление электрической энергии до 50%. Плавное изменение частоты вращения электропривода в широком диапазоне значений позволяет потреблять ровно столько электроэнергии, сколько необходимо в данный момент времени. Кроме этого преобразователь частоты для насосных агрегатов решает множество других задач:

  • Плавный пуск, остановка и изменение скорости вращения электропривода насоса.
  • Защита от протечек воды в замкнутом гидравлическом контуре.
  • Исключение гидравлического удара в трубопроводе.
  • Продление срока службы запорной арматуры, измерительных приборов и трубопроводов.
  • Защита от «сухого» хода насоса, что предотвратит его преждевременный выход из строя.
  • Сокращение количества аварийных режимов работы электрической сети.
  • Защита электропривода от работы в аварийном режиме.

Благодаря использованию преобразователей частоты появляется возможность одновременного удаленного управления группой насосов. Это обеспечивает сохранение рабочего ресурса насосных агрегатов, предупреждение работы в предельно допустимом режиме, сокращение потребления электроэнергии, автоматическое включение резерва при недостаточной мощности насоса.

В случае установки преобразователя частоты для регулирования параметров работы насоса в системе пожаротушения он сможет в случае запуска обеспечить максимально допустимое значение давления жидкости в системе, что поможет эффективней тушить пожар. При простоях преобразователь частоты будет контролировать отсутствие протечек, и поддерживать давление в системе пожаротушения на заданном уровне.

Преобразователь частоты для транспортеров

Транспортеры и конвейеры относят к механизмам непрерывного транспорта, которые находят широкое применение во всех сферах производственной деятельности. В качестве привода этих механизмов выступают асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Наиболее распространенные направления для использования конвейеров и транспортеров:

  • Перемещение горной породы и угля.
  • Транспортировка деталей машин и механизмов.
  • Перемещение сыпучих материалов.
  • Транспортировка конечной продукции и др.

Использование преобразователя частоты в составе транспортеров и конвейеров обеспечит следующие преимущества:

  1. Плавный разгон и торможение транспортерной ленты, без пробуксовок и рывков.
  2. Поддержание постоянной скорости при движении конвейера.
  3. Высокий уровень надежности работы за счет снижения поломок механического и электрического характера.
  4. Простота автоматизации процесса запуска, остановки и регулирования скорости перемещения.
  5. Устранение токовых перегрузок электрической питающей сети во время запуска.
  6. Снижение количества тепла, которое выделяется электроприводом во время работы.
  7. Возможность создания сложных алгоритмов работы в зависимости от информации с многочисленных датчиков.
  8. Создание надежной защиты электрического двигателя от всех аварийных режимов работы.
  9. Оптимальное использование рабочего ресурса электродвигателя, механизмов и деталей исполнительного устройства.
  10. Снижение расхода электрической энергии на уровень от 10% до 30% в зависимости от основного режима работы транспортера или конвейера.
  11. Сокращение времени простоя оборудования для проведения аварийно-восстановительных работ.
  12. Снижение трудоемкости эксплуатации конвейера и транспортерной ленты, оборудованной преобразователем частоты.

Совокупность всех этих положительных характеристик преобразователя частоты в системе управления работой электропривода конвейера и транспортерной ленты делает его одной из лучших инвестиций при модернизации или реконструкции соответствующего технологического оборудования.

Преобразователь частоты для грузоподъемных механизмов

Современный крановый электропривод должен соответствовать многочисленным требованиям, которые предъявляют к нему пользователи:

  • Ограничение допустимого ускорения.
  • Регулирования скорости должно осуществляться независимо от нагрузки.
  • Высокая точность остановки.
  • Возможность плавной регулировки скорости.
  • Наличие реверса.
  • Плавный пуск.
  • Диапазон регулирования до 60:1.
  • Высокая безопасность эксплуатации.
  • Экономное потребление энергетических ресурсов.
  • Механические характеристики, которые жестко привязаны к конструкции.

Оптимальный вариант для удовлетворения всех этих требований – это сочетание асинхронного короткозамкнутого электрического двигателя с преобразователем частоты. При установке преобразователя частоты на крановый электропривод удается получить качественное управление всеми компонентами кранового механизма. Этот метод используют во многих сферах промышленности, где есть необходимость в использовании кранов и грузоподъемных механизмов. Благодаря отменным рабочим характеристикам преобразователя частоты, значительно повышается производительность и надежность работы крановых механизмов.

Одно из условий для эффективного внедрения преобразователя частоты в систему управления электроприводом крана – это наличие тормоза постоянного тока. Он обеспечивает подачу в одну из фаз двигателя постоянного тока. Благодаря взаимодействию магнитного поля в этой фазе и магнитного тока в роторе образуются значительные тормозные усилия, которые позволяют быстро остановить вращение вала двигателя. Этот способ намного эффективней, чем при торможении снижением напряжения при управляемом выбеге.

Внедрение преобразователей частоты с возможностью программирования при наличии обратной связи с исполнительным механизмом крана позволило решить целый комплекс сложных задач:

  • Быстрый обмен информацией между всеми функциональными звеньями системы.
  • Защита самого преобразователя частоты, механизмов крана и электропривода от работы в аварийном режиме.
  • Повышение стабильности работы всей системы за счет снижения количества отказов и поломок.
  • Точное управление рабочими параметрами в широком диапазоне значений.
  • Возможность рекуперации электроэнергии при работе в тормозном режиме.
  • Мониторинг и анализ всех процессов в грузоподъемном механизме.

Использование преобразователей частоты для электропривода грузоподъемных механизмов позволяет отказаться от использования других сторонних контроллеров. При этом появляется возможность осуществлять вертикальное и горизонтальное перемещение груза без сильного раскачивания при максимальной производительности работы.

 

Основное предназначение преобразователей частоты в системах грузоподъемных механизмов:

  • Плавный пуск электродвигателя.
  • Резкое торможение электропривода с нагрузкой.
  • Ограничение момента на валу электродвигателя.
  • Плавный подъем и опускание груза.
  • Исключение раскачивания и перекосов груза во время движения.
  • Работа крана в широком диапазоне скоростей подъема и опускания.

При детальном анализе работы кранового электропривода можно сделать заключение, что преобразователь частоты идеально справляется со всеми возложенными на него функциями.

Преобразователь частоты для вентиляционного электропривода

При строительстве новых станций управления электроприводом систем вентиляции необходимо учитывать, что при запуске вентилятора пусковой ток составляет до 7 крат от номинального значения. При этом запуск характеризуется продолжительным временем разгона и высокой механической нагрузкой на все детали вентилятора. Кроме электрической и механической перегрузки электрический двигатель при пуске подвергается большой тепловой перегрузке, которая возникает вследствие совокупности всех негативных факторов. Это значительно снижает надежность эксплуатации электрического двигателя и сокращает его рабочий ресурс.

В процессе эксплуатации электродвигатель вентилятора работает с одинаковой скоростью, а регулирование воздушного потока осуществляют при помощи задвижек. По этой причине независимо от расхода воздуха потребление электрической энергии сохраняется на стабильно высоком уровне за счет постоянной работы электропривода. При наличии в системе вентиляции фильтровальных установок возникнет необходимость в увеличении мощности вентилятора за счет потерь на преодоление дополнительного аэродинамического сопротивления. В случае загрязнения фильтров потребуется наличие запаса мощности вентилятора, чтобы сохранить на прежнем уровне расход воздуха. Все эти нюансы должны быть учтены во время подбора электропривода для системы вентиляции.

Хорошим решением вопроса снижения энергопотребления в системе вентиляции будет применение преобразователя частоты. Он позволяет регулировать скорость вращения вала асинхронного электрического двигателя, тем самым экономить энергоресурсы. Для полноценной работы преобразователя частоты потребуется установка дополнительного датчика давления после фильтров. Он обеспечит наличие обратной связи за счет передачи данных на вход частотного преобразователя частоты. За счет этой информации удается качественно регулировать скорость вращения электропривода вентилятора в зависимости от потребностей в воздухе. Такая схема работы обеспечивает экономию электрической энергии порядка 20% - 40% и зависит от режима работы и заданных значений расхода.

Помимо этого преобразователь частоты существенно снижает вероятность выхода из строя электрического привода вентилятора за счет плавного пуска и остановки вала двигателя. Это существенно снижает пусковые токи, сохраняет рабочий ресурс электродвигателя, сокращает потребление реактивной энергии и снижает нагрузку на питающую электрическую сеть. Благодаря этим положительным факторам значительно сокращается необходимость в аварийно-восстановительных работах, замене компонентов системы, время простоя оборудования.

Данный сайт использует файлы cookie и прочие похожие технологии. В том числе, мы обрабатываем Ваш IP-адрес для определения региона местоположения. Используя данный сайт, вы подтверждаете свое согласие с политикой конфиденциальности сайта.
ОК