ЗАЧЕМ НУЖЕН ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ? ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ.
Частотный преобразователь (инвертор) представляет собой технически сложное и относительно дорогостоящее устройство, которое обеспечивает преобразование характеристик питающей силовой сети под требуемые технологические параметры для управления различными типами электроприводов.
Назначение и область применения преобразователей частоты.
По мере развития и совершенствования технологии производственных процессов стала нарастать потребность в возможности регулирования и управления работой электроприводов различных механизмов. B настоящее время наибольшее распространение в качестве приводов большинства оборудования получили трёхфазные асинхронные электродвигатели. Для оптимизации их работы в плане энергосбережения, продления срока службы и предотвращения аварийных ситуаций в паре с электродвигателем обычно используется частотный преобразователь (частотник).
Преимущества использования преобразователей частоты:
- обеспечение экономии электроэнергии при использовании привода около 40% - 50%;
- защита обмоток электродвигателя от повышенных пусковых токов;
- стабильность работы оборудования при кратковременных просадках в питающей сети;
- повышение КПД приводов;
- управление частотой вращения вала электродвигателя в автоматическом или ручном режимах;
- постоянное получение электротехнических характеристик в реальном времени от управляемого оборудования;
- пуск и остановка электроприводов реализуется плавно (функция устройства плавного пуска).
Подобный широкий спектр возможностей частотных преобразователей обеспечил их популярность практически во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, ЖКХ и многих других сферах жизнедеятельности человека.
Сферы применения частотника:
- тяжёлое машиностроение;
- лёгкая промышленность;
- строительное производство;
- сельское хозяйство;
- горно-добывающая промышленность;
- пищепром;
- обрабатывающая промышленность;
- насосное и вентиляционное оборудование;
- транспортёры и конвеерное оборудование различного назначения;
- высокотехнологичные станки и оборудование с ЧПУ.
И это далеко не полный список отраслей, где успешно применяются инверторы.
Общее устройство и принцип работы.
Конструктивно преобразователь частоты состоит из двух основных блоков: силового блока и блока управления.
Силовой блок проводит преобразование питающего напряжение сети в выходное напряжение с требуемыми параметрами. Модуль управления обеспечивает контроль над всеми процессами со стороны оператора либо по заранее установленному алгоритму в автоматическом режиме.
Выделяют два этапа преобразования:
- «Спрямление» сетевого напряжения. Задача реализуется диодной группой, затем через конденсаторный фильтр происходит так называемое «сглаживание» сигнала.
- Далее транзисторная группа на базе IGBT-транзисторов придаёт сигналу требуемую частоту и фазность. B графическом представлении от частотника на электродвигатель поступает сигнал в виде прямоугольного импульса. На статоре двигателя сигнал приобретает синусоидальную форму за счёт индуктивности обмоток.
РИС. 1. Принципиальная схема инвертора.
Работа инвертора показана очень укрупнённо и приблизительно, но наша цель не углубляться в фундаментальные основы электротехники и особенности конструкторских решений. Для понимания общего физического смысла и назначения преобразователя частоты представленного выше описания должно быть вполне достаточно.
Классификация преобразователей частоты.
По величине и типу электропитания различают инверторы следующих видов:
- трёхфазные;
- однофазные;
- повышенной мощности (высоковольтные).
Все частотные преобразователи собраны на полупроводниковых элементах и обеспечивают преобразование исходных параметров силового сетевого питания в необходимые параметры для работы обслуживаемых приводов.
По принципу функционирования частотные преобразователи делятся на классы:
- Преобразователи частоты, которые обеспечивают постоянное взаимодействие силовой сети и управляемого электродвигателя. Является реверсивным преобразователем, обеспечивающим выполнение всех функций без применения доп. оборудования.
- Инверторы с промежуточным звеном постоянного тока. При эксплуатации таких приборов нужен дополнительный источник постоянного тока для обеспечения требуемого режима работы привода.
В зависимости от сферы применения различают инверторы:
- общего назначения;
- промышленные;
- для насосных станций и вентустановок (там есть свои особенности);
- для подъёмных механизмов, кранов и кран-балок;
- скалярного либо векторного типа управления;
- с возможностью монтажа напрямую на корпус привода;
- специального исполнения (зависит от условий эксплуатации).
Способы подключения и настройка.
Подключение преобразователя частоты к электродвигателю осуществляется напрямую через клеммные разъёмы на корпусе, что значительно упрощает монтаж. B инструкции, прилагаемой к прибору, дано подробное описание назначения каждой клеммы и приведены варианты схем подключения.
При монтаже в однофазную сеть перед преобразователем устанавливается автомат отключения из расчёта тройного значения максимального тока и УЗО (устройство защитного отключения).
При трёхфазном питании, необходимо использовать специальный трёхфазный автоматический выключатель с общим рычагом. Ток срабатывания автомата в этом случае, должен ровняться рабочему току каждой из фаз двигателя. УЗО также рекомендуется установить.
Важно! Отключающий автомат устанавливается всегда в разрыв «нуля». B разрыв заземляющего провода установка автомата запрещена!
После проверки правильности подключения проводится настройка в соответствии с инструкцией. Для проведения монтажа, настройки и пуско-наладки оборудования необходимо привлекать только опытных специалистов с соответствующими допусками.
РИС. 2. Возможность подключения частотника.
Варианты подключения преобразователей частоты к электродвигателям:
Здесь всё просто. Способов подключения всего два! «Треугольник» для классической однофазной сети и «Звезда» для трёхфазной сети промпредприятий.
Остаётся только помнить o базовых правилах ПУЭ и требованиях техники безопасности при работе с электрооборудованием.