Преобразователь частоты для трехфазного двигателя

Как выбрать частотник

Существует несколько критериев, по которым выбирают аппарат.

По мощности

Мощность преобразователя (P) должна быть немного больше, чем электрическая мощность двигателя, которым он будет управлять. Электрическая мощность, которую двигатель будет потреблять, равна произведению значений напряжения и тока (В*А). Частотник подбирают с 15-20% запасом мощности.

Шильдик на электродвигателе

Напряжение в сети

От того, какое напряжение будет являться питающим (380 В или 220 В), зависит выбор регулятора. Величина Uпит указана в техпаспорте прибора.

Частотная регулировка

Интервал регулировки частот преобразователя, заявленный производителем, должен позволять регулировать вращение вала присоединяемого электромотора в спектре его скоростных характеристик.

Дискретные входы

Наличие входов обязательно. Они нужны для подачи (ввода) команд. С их помощью можно изменять параметры преобразователя и его состояние.

Дискретные входы

Перегрузки и ШУ

Шина управления (ШУ) подбирается под конкретный инвертор. Хорошим вариантом при приобретении будет ШУ, которая имеет достаточный запас колодок (разъёмов) для подключения. Это позволит в дальнейшем подключать к аппарату дополнительную аппаратуру, устройства защиты от перегрузок. Учесть все необходимые качества поможет сборка частотного преобразователя своими руками.

Как подключить частотник к асинхронному двигателю?

Используемый для управления частотой напряжения преобразователь зачастую используется для энергоснабжения трёхфазных двигателей.  С помощью преобразователя частоты также возможно обеспечить присоединение такого устройства к однофазной сети, предотвратив снижение его рабочей мощности. Этим они значимо выигрывают у конденсаторов, которые при подключении не могут сохранить исходный уровень мощности. Подробней про применение частотника для трехфазника- смотрите здесь.

При подключении частотного преобразователя следует предварительно разместить автоматический выключатель, функционирующий от тока сети по значению равного номинальному (или наиболее близкого к таковому) уровню потребления тока в двигателе. Если используется частотник трёхфазного типа, то соответственно следует воспользоваться трёхфазным автоматом с общим рычагом. Такой вариант обеспечивает быстрое обесточивание всех фаз сразу при замыкании на одной из них.

В случае же, если для частотного преобразователя свойственно однофазное питание, то следует применить одинарный автомат, который подходит для работы с утроенным однофазным током.

Однако, при любых обстоятельствах установку частотного преобразователя нельзя осуществлять через включение автомата в месте разрыва нулевых или заземляющих проводов. В таких условиях подразумевается только прямое включение автомата.

Дальнейшую настройку преобразователя частоты осуществляют через соединение с контактами электрического двигателя. Используются при этом фазные провода. Но предварительно производится соединение обмоток электрического двигателя по схеме «звезда» или «треугольник».

Работа по той или иной схеме базируется на том, каков тип преобразователя частоты и характер производимого им напряжения.

По стандарту корпус каждого двигателя имеет отметку с двумя значениями, которым может равняться напряжение. Если частотник продуцирует напряжение соответствующее нижней границы, то соединение осуществляется по типу «треугольник». В остальных случаях для использования принцип «звезды».

Месторасположение управляющего пульта, обязательно прилагающегося при покупке частотного преобразователя, следует подбирать тщательно, чтобы обеспечить наибольшее удобство пользования.

Подключения пульта управления осуществляется по схеме обозначенной в прилагаемой к преобразователю инструкции. После рукоятка фиксируется на нулевом уровне, и автомат включается. В этот момент должно наблюдаться свечение светового индикатора.

Для использования частотного преобразователя, следует надавить кнопку «RUN» (она уже запрограммирована надлежащим образом). Далее делается лёгкий поворот рукоятки, провоцирующий старт постепенного вращения электрического двигателя. Если вращение осуществляется в направлении, противоположном необходимому, то следует нажать реверс. После при помощи рукоятки настраивается требуемая частота вращения устройства. При этом следует учитывать, что на корпусе пульта управления зачастую прописаны не уровни частоты вращения двигателя, выражаемые в оборотах в минуту, а частоты, которую имеет питающее напряжение, выражаемое в герцах.

Чтобы ограничить пусковой ток и снизить пусковой момент в момент пуска асинхронного двигателя с уровнем мощности больше 5000Вт, используется подключение типа «звезда-треугольник». До достижения номинала скорости задействуется схема подключения частотного преобразователя «звезда», а после питание осуществляется по схеме «треугольник». В момент переключения уровень пускового тока уменьшается в три раза относительно прямого пуска. При начале работы по второй схеме до момента разгона двигателей ток возрастёт до уровня прямого пуска. Такой варианты наиболее актуален для, имеющих большую маховую массу, позволяя после разгона сбросить нагрузку.

Логично, что использование такой схемы возможно только с двигателями, рассчитанными на подключения обоих типов.

Проведение работы по схеме «звезда-треугольник» всегда чревато резкими скачками уровня тока в противовес плавному нарастанию в условиях прямого пуска. В момент смены соединения скорость резко снижается и увеличить её можно только увеличив силу тока.

Частотный преобразователь.Как подключить трёхфазный электродвигатель от 220В.

Watch this video on YouTube

Использование современных инверторов

Современные преобразователи производятся с использованием микроконтроллеров. Это намного расширило функциональные возможности инверторов в области алгоритмов управления и контроля за безопасностью работы.

Преобразователи с большим успехом применяют в следующих областях:

  • в системах водоснабжения, теплоснабжения для регулирования скорости насосов горячей и холодной воды,
  • в машиностроении,
  • в текстильной промышленности,
  • в топливно-энергетической области,
  • для скважинных и канализационных насосов,
  • для автоматизации систем управления технологическими процессами.

Цены источников бесперебойного питания напрямую зависят от наличия в нем частотника. Они становятся «проводниками» в будущее. Благодаря им, малая энергетика станет наиболее развитой отраслью экономики.

Устройство и принцип работы

Рассматриваемое устройство состоит из следующих элементов:

  1. Мост постоянного тока выступает в качестве выпрямителя. Именно он проводит преобразование, к примеру, промышленного тока с генератора в постоянный.
  2. Инвертор проводит создание переменного тока. При этом, есть возможность контролировать частоту и амплитуду.
  3. Также, в конструкции есть тиристоры или транзисторы, которые обеспечивают подачу рабочего тока к электродвигателю. Они выступают в качестве электрических ключей.
  4. В управляющей части установлен микропроцессор, который проводит управление работой установленных ключей. Также, микропроцессор выполняет ряд других задач: проводит защиту системы, контролирует выходные параметры, диагностирует состояние подаваемого тока.

Многие построены на основе двойного преобразования.

Можно выделить 2 основных класса:

  1. С созданием промежуточного звена.
  2. С образованием непосредственной связи.

2 вышеприведенных класса имеют свои особенности, которые определяют возможность и целесообразность их использования тех или в иных условиях.

Непосредственная связь обуславливается тем, что преобразователь представлен выпрямителем управляемого типа. Используемая система управления проводит отпирание группы тиристоров и также проводит подвод напряжения к обмотке электродвигателя.

В данном случае, напряжение преобразуется путем вырезания синусоид из входного тока. Проведенные измерения показывают, что получаемая частота находится в приблизительном промежутке от 0 до 30 Гц. Использовать подобный вариант исполнения нельзя в регулируемых приводах.

Для того, чтобы использовать незапираемые тиристоры, нужно организовывать сложные системы управления, которые значительно повышают стоимость создаваемой цепи.

При выходе синусоида с непосредственной связью, приводит к следующему:

  1. Появляется гармоник.
  2. Происходят потери в самом электродвигателе.
  3. Происходит перегрев электродвигателя.
  4. Значительно снижается показатель момента.
  5. Создаются сильные помехи.

Кроме этого, компенсаторы значительно повышают стоимость цепи, ее габариты и вес. Включение дополнительного элемента в цепь также приводит к уменьшению показателя КПД из-за возникающих потерь.

Современные цепи питания часто создаются при использовании преобразователя, который имеет промежуточное звено.

В данном случае, проводится процедура, предусматривающая двойное преобразование электрического тока:

  1. Изначально, входное напряжение синусоидального типа с неизменной частотой и амплитудой преобразуется при помощи выпрямителя.
  2. Используются специальные фильтры, которые сглаживают показатели.
  3. Инвертор на выходе проводит преобразование энергии с изменяемым показателем амплитуды и частоты.

Как правило, процедура двойного преобразования приводит к значительному снижению показателя КПД, вследствие чего также ухудшаются показатели соотношения массы и габаритов.

К основным достоинствам преобразователей частоты, которые работают как тиристор, можно отнести следующее:

  1. Возможна работа в системе с большими показателями тока.
  2. Система может быть использована при высоких показателях напряжения.
  3. Есть устойчивость к длительному воздействию большой нагрузки и импульсного воздействия.
  4. Более высокий показатель КПД, который достигает 98%.

Данные особенности являются основными отличительными признаками работы двух типов преобразователей.

Технические характеристики

Использовать частотные преобразователи следует только с учетом эксплуатационных характеристик

К основным техническим характеристикам, на которые нужно обратить внимание, можно отнести:

  1. Диапазон напряжения подаваемого тока. Существуют различные варианты исполнения, которые могут работать при напряжении от 100 до 120 В, от 200 до 240 В. Этот показатель является определяющим при выборе наиболее подходящей модели.
  2. Номинальная мощность подключаемого в цепи электродвигателя. Как правило, показатель измеряется в кВт.
  3. Полная мощность электродвигателя.
  4. Номинальный выходной ток.
  5. Выходное напряжение зачастую не больше показателя напряжения от источника питания, но может быть и меньше.
  6. Диапазон выходной частоты.
  7. Показатель допустимой силы тока на входе.
  8. Частота электричества при входе.
  9. Максимальные отклонения от показателей, которые допустимы при тех или иных случаях.

Подобные параметры должны быть указаны в спецификации преобразователя частот. Если, к примеру, не учесть напряжение подаваемого тока, рассматриваемое устройство будет испорчено.

Блок фильтров

Этот модуль используется для фильтрации постоянного напряжения. Самый простой вариант блока – это катушка индуктивности, включенная в разрыв плюсового плеча. Между полюсами включается электролитический конденсатор. У него функция одна – избавиться от переменной составляющей. Все дело в том, что выпрямитель не способен полностью избавиться от пульсаций. Остается небольшая составляющая переменного тока, которая может выдать значительные помехи при работе.

Для рассмотрения принципа работы блока фильтров необходимо провести анализ, проведя замещение элементов. При работе в условиях постоянного тока индуктивность заменяется сопротивлением, конденсатор же замещается разрывом цепи. Но вот при питании переменным током емкость замещается сопротивлением. Следовательно, вся переменная составляющая исчезает, так как происходит короткое замыкание в этом случае. Понять это достаточно сложно, необходимо разбираться в теоретических основах электротехники. Но частотный преобразователь 3 фазы сделать без этого невозможно.

Принцип работы частотного преобразователя

Конечно, можно регулировать пусковой ток и вручную, однако в этом случае будет тратиться определенное количество энергии впустую, что негативным образом скажется на эксплуатационном ресурсе электродвигателя. Наблюдаемый в устройствах, не имеющих подобного приспособления, ток имеет величину, превышающую в 5-7 раз номинальное напряжение. В таких условиях невозможно создать нормальные условия для работы оборудования.

Действие такого устройства, как преобразователь частоты, основывается на использовании электронного механизма, который контролирует работу двигателя. Но его возможности не ограничиваются лишь мягким пуском. При помощи преобразователя частоты можно осуществлять плавную настройку работы привода, выбирая оптимальный показатель между напряжением и частотой, который рассчитывается строго по заданной формуле.

Среди достоинств такого устройства главным следует назвать то, что оно помогает уменьшить расход электроэнергии в среднем на 50%. К тому же частотный преобразователь позволяет выставлять такой режим работы, который будет в максимальной степени учитывать потребности определённого производства.

Действие подобного преобразователя основывается на принципе двойного преобразования напряжения.

  1. На начальном этапе выполняется регулировка напряжения сети путем его выпрямления и фильтрования, что достигается посредством использования системы конденсаторов.
  2. Далее настает черед электронного управления, благодаря которому для тока выставляется частота, соответствующая заранее выбранному режиму.

В результате возникают прямоугольные импульсы, которые корректируются обмоткой статора двигателя, что позволяет вывести ее на уровень синусоиды.

Методология подбора преобразователя частоты

Применение частотных преобразователей стало настоящим прорывом в области регулируемого электропривода.
Это открытие кардинально изменило подход в проектировании систем электроприводов. Если раньше при проектировании сложных механизмов, где без точного регулирования параметров (скорость, момент) не обойтись, выбирались двигатели постоянного тока — ДПТ, то с появлением преобразователей частоты, так называемые, сервоприводы переменного тока, начали активно вытеснять двигатели постоянного тока из данных систем. Даже в тяговых электроприводах, асинхронный двигатель, с коротко-замкнутым ротором, вытесняет ДПТ последовательного возбуждения. Поэтому выбор частотных преобразователей особенно актуален и востребован.

Выбор и подбор частотного преобразователя — процесс важный и не простой: необходимо учитывать множество параметров, а так же владеть информацией о специфике процессов, которыми будет управлять преобразователь частоты.
Преобразователи частоты управляют всеми режимами электродвигателей, стабилизируют работу, подают электропитание в нужных пропорциях и режимах, в результате достигается требуемая точность в работе сервоприводов, контроль и безопасность в работе.

Как правильно выбрать (подобрать) частотный преобразователь?

Перед выбором подходящего частотного преобразователя требуется уточнить:

Выбор частотного преобразователя (преобразователя частоты), в первую очередь, связан с задачей, которую необходимо выполнить клиенту, а также с типом выбранного двигателя.

Некорректно выбранный преобразователь частоты, может неэффективно управлять электродвигателем или вывести оборудование из строя или повредить его, обеспечивать перерасход электроэнергии или же наоборот, создавать недостаточную мощность электропривода.

Основные аспекты при выборе частотного преобразователя (преобразователя частоты):

1) Тип электродвигателя и его номинальные данные (номинальную мощность,

номинальный ток, напряжение питания, номинальная частота вращения и т. д.);

2) Наличие датчика обратной связи на валу двигателя;

3) Диапазон регулирования, точность поддержания скорости;

В зависимости от желаемой задачи необходимо уточнить:

1) Тип управления и функциональные возможности;

2) Поддерживаемые датчики обратной связи;

3) Поддерживаемые сетевые протоколы (Ethernet, CAN, ModBus и т.д.);

4) Эксплуатационные характеристики (диапазон рабочих температур, тип исполнения, напряжение и частота сети питания и т. д.);

5) Наличие цифровых интерфейсов;

6) Наличие и тип дискретных и аналоговых входов/выходов;

7) Пульты управления, наличие дополнительных модулей (дроссели, фильтры, тормозные резисторы)

8) Тип программного обеспечения для программирования преобразователя с компьютера и язык программирования; и т. д.

При использовании асинхронного двигателя целесообразно установить частотный преобразователь, мощность которого, будет соответствовать мощности двигателя.

Выбирайте преобразователи частоты на ступень выше, чем положено по стандарту, если может возникнуть необходимость в приложении большего крутящего момента или быстрой остановки привода.

Если установлен приспособленный для специализированных задач двигатель, то при подборе следует руководствоваться номинальными токами преобразователя, которые должны быть больше, чем у двигателя

Очень важно произвести правильную настройку устройства из конкретных условий применения в соответствии с руководством пользователя конкретного преобразователя

Настройка частотного преобразователя.

Сделаны настройки в частотном преобразователе XSY-AT1 T1-2200S

Приведены только настройки, которые необходимо сделать перед включением двигателя на 400Гц. Но для других моторов настройки будут другие. В приведённых таблицах вы можете посмотреть какие параметры возможно установить. 

Р 26-рабочая частота, не рекомендуется ставить менее 100Гц. Потому что шпиндель будет греться. Но у меня стоит 400 и разницы в работе я не увидел.Р 05-минимальная частота,если поставить скажем 100, то уже на 6000 шпиндель не будет вращаться вообще.Поэтому я поставил ноль (0)Р 21- в таблице написано «коэффициент снижения»а снижения чего не ясно. Но я пробовал этот параметр и он влияет на мощность шпинделя при низких оборотах. Этот параметр я ставил от 11 до 20.

Возможно не лишним будет и сделать настройки по входному напряжению. Р 68 и Р 69 — нижний и верхний предел входного напряжения

Читаем дальше

В скобках я указал значения, которые установили на заводе  по умолчанию. Так как без скобок это те значения, которые надо установить, будьте внимательны.

Так как я привожу только основные данные по частотному преобразователю.

Но назначение клемм частотного преобразователя XSY-AT1 T1-2200S отличается от других преобразователей.

xsy at1 2200s инструкция на русском языке

Назначение клемм частотного преобразователя.

Назначение кнопок управления частотного преобразователя XSY-AT1 T1-2200S. Как настроить частотник.

Настройка инвертора.

Надо отметить, что частотный преобразователь может управлять работой не только двигателя на 400Гц. Так как основное его назначение, как я понял это работа с трёхфазными двигателями. Потому что эти установки  стоят по умолчанию. Вот эти три фазы, напряжением 380 вольт я и подал на свой шпиндель. Но хвала всевышнему и Китайцу, за то что я ничего не попалил. Вы не повторите моих ошибок. Потому что ниже я приведу все основные настройки частотного преобразователя XSY-AT1 T1-2200S.

Так как использование кнопок управления частотного преобразователя XSY-AT1 T1-2200S требует внимания, то будьте бдительны. настройка частотника.

Использование кнопок управления

Порядок ввода параметров.

  1. Нажать клавишу PROG для перехода в режим программирования.
  2. С помощью клавиш со стрелками и клавиши сдвига (SHIFT) выбрать

(по его номеру) параметр, значение которого надо изменить.

  1. Нажать кл. Func / DATA для доступа к числовому значению параметра.
  2. С помощью клавиш со стрелками и клавиши сдвига (SHIFT) изменить.

Значение выбранного параметра.

  1. Нажать кл. Func / DATA для сохранения значения параметра.
  2. Нажать клавишу PROG для выхода из режима программирования.

Код ошибки частотного преобразователя XSY-AT1 T1-2200S. 

Err 1- Err 9

Но это не всё, ниже я приведу все параметры частотного преобразователя XSY-AT1 T1-2200S.

Таблица 1 параметры Р 00 — Р 26

Параметр р 12 — р 26Параметры Р 27- Р47Параметры Р 48 — Р 55Параметр с Р 70 — Р 85Параметр с Р 86  по Р 114Параметры с Р 117 по Р 127

Назначение и принцип работы частотного преобразователя

Стандартный частотный преобразователь является специальным электротехническим устройством. С его помощью асинхронным двигателям обеспечивается плавный пуск и остановка, а также возможность изменения скорости, крутящего момента и других производственных характеристик. Кроме этого, преобразователь контролирует показатели параметров для всех процессов, происходящих в двигателе. Одновременно контролируются и технологические процессы.

Применение преобразователей позволяет существенно увеличить время непрерывной работы асинхронных двигателей и значительно экономить электроэнергию. Операторы постоянно используют обратную связь при наблюдении за приводами во время работы. За счет этого снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций. По сравнению с механическими регулировочными приспособлениями частотный преобразователь позволяет довести КПД до 96-98%.
В некоторых видах частотных преобразователей имеются промежуточные преобразующие звенья. Поэтому вся конструкция прибора может быть одно- или двухступенчатой. Во втором случае преобразование электроэнергии производится дважды. Этот вариант получил более широкое распространение. Здесь происходит преобразование переменного тока в постоянный, после его прохождения через выпрямитель. Затем, преобразованный ток поступает в инвертор, где происходит конвертация в обратную сторону. Таким образом, скорость вращения ротора регулируется за счет изменения частоты и напряжения электрического тока на входе.
Управление электродвигателями осуществляется векторным и скалярным способом. Первый вариант отличается более высокой точностью и эффективностью. Этот способ достаточно дорогой, сложный в обслуживании, требующий от специалистов полного объема знаний и навыков. Во втором случае обслуживание управления гораздо проще, а сам частотный преобразователь значительно дешевле. Он применяется в механизмах, где выходные параметры не требуют точной регулировки. Тем не менее, плавный пуск обеспечивается также качественно, как и при векторном управлении.

Частотные преобразователи со звеном постоянного тока

Это устройства, выполненные по транзисторной или тиристорной схеме. Однако их основная отличительная особенность состоит в том, что корректная и безопасная работа частотника требует наличия звена постоянного напряжения. Поэтому для подключения их к промышленной сети требуется выпрямитель. Обычно, применяются комплектное оборудование, состоящее из частотного преобразователя и выпрямителя, регулируемые от одной системы управления.

В ПЧ этой группы применяется двухступенчатое преобразование электроэнергии: синусоидальное U вх с f = const выправляется в выпрямителе (В), отфильтровывается фильтром (Ф), разглаживается, и далее заново преобразуется инвертором (И) в U  ̴. Ввиду двухступенчатого преобразования электроэнергии снижается КПД и несколько ухудшаются массогабаритные показателив сравнении с преобразователями частоты с непосредственной связью.

Для создания синусоидального U  ̴ самоуправляющиеся преобразователи частоты. В качестве ключевой базы в них используются усовершенствованная тиристорная и транзисторная основа.

Основным преимуществом тиристорной преобразовательной аппаратуры считается возможность оперироватьс большими параметрами сети, с выдерживанием при этом продолжительной нагрузки и импульсных воздействий. Аппараты обладают более высоким КПД.

Частотные преобразователи на тиристорах на сегодня превосходят остальные высоковольтные приводы, мощность которых исчисляется десятками МВТ с U вых от 3до 10 кВ и более. Однако и цена на них соответственно наибольшая.

Преимущества:

  • наибольший КПД;
  • возможность использования в мощных приводах;
  • приемлемая стоимость, невзирая на внедрение добавочных элементов.
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий