Статьи

Частотный преобразователь (частотный инвертор)

Введение

Частотный преобразователь (частотник, частотный инвертор) - техническое устройство, предназначеное для преобразования сетевых параметров на входе в выходные другой частоты. Производители предлагают устройства широкого частотного диапазона. Преобразователи частоты применяются при управлении асинхронными электродвигателями, регулируя скорость вращения ротора.

Частотники активно используются в системах плавного пуска и управления асинхронных электродвигателей, работающих в разных отраслях промышленности, сфере ЖКХ, топливно-энергетическом комплексе. Чаще всего это насосы, мельницы, оборудование котельных, лифты, производственные линии, краны, станки. Результатом их использования становится существенное снижение эксплуатационных затрат при неизменном уровне производительности.

Среди важнейших преимуществ использования частотных преобразователей стоит отдельно отметить:

• увеличение срока службы мотора и привода благодаря тому, что вне зависимости от величины нагрузки работа электрических машин будет оптимизирована;
• устранение проблемы динамических перегрузок и гидроударов при пуске насосного оборудования;
• экономию электроэнергии при работе в условиях переменной нагрузки в компрессорных или насосных установках;
• снижение расходов на эксплуатацию при работе систем управления центрифугами, вентиляторами, насосами.

Принцип работы частотного инвертора

По своему устройству частотный инвертор (преобразователь) представляет собой устройство, в котором происходит двухэтапное преобразование напряжения. На первом происходит выпрямление напряжения при его прохождении через выпрямитель с последующей фильтрацией и сглаживанием при пропускании через конденсаторы. В результате на выходе будет получено напряжение постоянного тока. Второй этап заключается в его преобразовании напряжения постоянного тока в переменное с применением микросхем или транзисторов.

Вне зависимости от своих конструктивных особенностей частотник состоит из следующих основных модулей:

• блок выпрямителя;
• устройство для фильтрации напряжения постоянного тока;
• инверторный узел;
• система управления на основе микропроцессоров.

Рисунок 1. Принцип работы частотного преобразователя

Процесс получения переменного тока разной частоты происходит следующим образом. В ходе работы системы управления вырабатываются сигналы, подаваемые на обмотки двигателя. Для их соединения используются силовые транзисторы. Длительность такого подключения определяется в соответствии с синусоидальной кривой с учётом периода следования импульсных сигналов.

Обеспечение широтно-импульсной модуляции в рамках системы управления основана на том, что в начальной и конечной фазе полупериода вырабатываемые импульсы имеют минимальную ширину, а в середине – максимальную. Исходя из параметров кривой и её характеристик, определяется частота напряжения на выходе и его амплитуда.

Как выбрать частотный преобразователь

При выборе оптимальной модификации оборудования необходимо принять во внимание несколько определяющих параметров. Но в первую очередь стоит учесть ток, напряжение и тип двигателя, который планируется подключить к частотному преобразователю, диапазон регулирования скорости, а также уровень точности, с которой будет поддерживаться показатель момента вращения. В дальнейшем при выборе учитывается:

• тип нагрузки, которая оказывает своё влияние на показатели момента и скорости (она может быть высокоинерционной, фрикционной, сопровождаться накоплением энергии);
• характер нагрузок (ударные, постоянные, изменяющиеся во времени, обладающая низким или высоким начальным моментом), от которого зависят такие характеристики как перегрузочная способность, временные показатели, значения скорости и момента;
• параметры момента и скорости (постоянные или уменьшающиеся);
• максимальный ток на выходе;
• режим работы инвертора (ПКР, продолжительная работа при низкой или нормальной скорости);
• частотные показатели (максимальная и номинальная);
• мощность источника питания;
• число фаз;
• допустимые скачки напряжения.

Если планируется использование частотника с асинхронным двигателем, то основным параметром выбора является потребляемый ток устройства. В случае, когда предполагается работа с большим пусковым моментом или сравнительно небольшом времени торможения/разгона, стоит выбрать агрегат с более высокой производительностью (достаточно увеличения этого параметра на одну ступень).

Виды ЧП по методу управления

Скалярный

Частотные преобразователи со скалярным управлением на сегодня получили наиболее широкое применение. Они часто используется в приводах устройств, в работе которых важно удерживать на заданном уровне какой-либо технический параметр (например, это может быть скорость вращения или давление).

Векторный

Для частотников этого типа характерно независимое регулирование практически без инерции таких параметров как скорость и момент на валу электродвигателя. Сегодня используются бездатчиковые системы управления (если скорость изменяется не превышая пропорции 1:100 при уровне точности ±1,5 %). При более высоких показателях применяются системы, имеющие обратную связь по величине скорости.

Важными преимуществами этого метода является

• снижение потерь за счёт нагрева и намагничивания, высокий КПД;
• плавное вращение двигателя при его работе на малой частоте;
• высокая точность регулирования скорости вращения вне зависимости от наличия датчика скорости.

Для консультации или заказа частотных преобразователей воспользуйтесь формой обратной связи на странице контактов.