Статьи

Как выбрать частотный привод

Введение

Одно из направлений работы специалистов в сфере оптимизации производственных процессов — повышение их энергоэффективности. В этом отношении использование преобразователей частоты (частотно-регулируемых приводов) оправдано как с экономической, так и с технической точки зрения. Они представляют собой систему, управляющую частотой вращения ротора. С применением такого преобразователя удаётся полностью устранить большинство недостатков, проявляющиеся в ходе эксплуатации асинхронных двигателей.

Преимущества использования частотных приводов

• Эффективная защита электродвигателя от перегрева, перегрузок, коротких замыканий, неисправностей в цепях питания.
• Возможность регулирования частоты вращения с высокой точностью.
• Повышение пускового момента до максимальных значений.
• Возможность использования промышленной сети для удалённой диагностики частотного привода.
• Плавная регулировка мощности при торможении или разгоне, которая позволяет существенно продлить ресурс оборудования за счёт отсутствия ударных нагрузок, рывков.
• Большинство модификаций частотных преобразователей имеют ПИД-регулятор, что позволяет подключать их к датчикам напрямую.
• В случае изменения нагрузки скорость вращения достаточно быстро стабилизируется.
• С использованием частотных приводов полностью решается проблема пусковых токов.
• Появляется возможность эффективного управления процессом торможения электродвигателя, а также выполнения автоматического перезапуска установки в с случае перебоев в питании оборудования.

Условия эксплуатации оборудования: что важно учитывать при выборе

Рабочая температура

Эксплуатационная температура оказывает непосредственное влияние на срок службы электронных компонентов любого оборудования. С её повышением существенно сокращается межремонтный интервал, возможно изменение выходных характеристик электропривода.

Длина кабеля

Допустимая длина кабеля строго регламентируется, так как при несоблюдении рекомендаций возможно:

• снижение уровня точности управления параметрами электропривода;
• увеличение воздействия на работу оборудования низко- или радиочастотных помех;
• снижение нагрузочной способности мотора.

Необходимость управления несколькими приводами

В зависимости от особенностей работы приводов возможно использование параллельной схемы управления, применение принципа, при котором один из моторов будет выполнять роль ведущего или совмещение указанных способов. Как показывает практика, первый вариант в работе небольших асинхронных электродвигателей наиболее востребован. При этом обмотки соединяются параллельно, а управление осуществляется от одного инвертора. Главным достоинством такого технического решения становится простой и быстрый монтаж.

При использовании параллельной схемы работы группы электродвигателей правильный выбор привода является определяющим фактором для нагрузочной способности системы и уровня синфазного тока. Выбор устройства выполняется с учётом следующих параметров:

• Количество и типоразмер моторов, включённых в схему.
• Суммарная длина и количество кабелей.
• Тип кабеля (в частности имеет значение емкостное сопротивление в линии).
• Параметры общего выходного дросселя.

Основным параметром для выбора является суммарная мощность электродвигателей, которые будут подключены к приводу. Кроме того, необходимо учитывать, что предельно допустимая длина всех кабельных линий не должна превышать протяжённость к одному мотору.

Качество электропитания

Стабильность параметров в сети питания — один из важных факторов для эффективной и надёжной работы привода. В противном случае возникают проблемы, связанные с дисбалансом между фазами, пульсациями напряжения на входе, просадками в сети питания, обрывами фаз, перебоями в срабатывании защиты от перегрева из-за низкой нагрузки.

Для устранения перечисленных проблем устанавливается входной дроссель. Он с достаточно высокой эффективностью снижает интенсивность пульсаций и величину входных токов. В результате система с высокой надёжностью может работать с предохранителями меньшего номинала и с кабелями меньшего сечения.

Как выбрать частотный привод

Напряжение питания

В зависимости от особенностей подключаемого оборудования возможно использование частотного привода, работающего от одно- или трёхфазной сети. В первом случае речь идёт об устройствах мощностью до 3,7 кВт напряжением 220-240 В, а во втором — об агрегатах большей производительности, подключаемых к системам 380 В.

Мощность частотного преобразователя

Для определения номинальной мощности преобразователя учитываются параметры тока и мощности электродвигателя. При этом рекомендуется закладывать определённый запас, который впоследствии позволит в случае необходимости менять конфигурацию системы при минимальных затратах. Кроме того, такое техническое решение позволяет сделать работу оборудования более надёжной и стабильной.

Скалярное или векторное управление

С применением скалярного принципа управления появляется возможность подключать к частотному приводу целую группу электродвигателей. Его отличительной чертой является наличие зависимости между выходной частотой и напряжением. При этом с изменением этих параметров относительно друг друга отношение между максимальным и текущим значением момента не меняется.

С применением векторного управления можно добиться увеличения точности в контроле скорости вращения, момента двигателя на установленном уровне. Его рекомендуется использовать в случае, когда изменения нагрузки происходят на одной частоте. Дополнительными преимуществами использования данного принципа является возможность эффективного управления моментом в случае, когда двигатель работает в режиме с частотой, близкой по своему значению к нулевой отметке.

Класс защиты корпуса

Класс защиты корпуса определяется условиями эксплуатации оборудования. В зависимости от этого выбирают устройства категории:

• IP21, защищённые от попадания внутрь небольшого количество грязи или воды;
• IP54, способные работать с высокой надёжностью, когда требуется защита от наледи, попадания мокрого снега, дождя;
• IP65 с возможностью эксплуатации вне помещений с защитой от коррозии, водяной пыли, брызг.

Диапазон регулирования

В случае когда режим эксплуатации не предполагает использование частотного привода для снижения скорости вращения в диапазоне большем, чем ±10 % от номинала, возможно использование устройства любого типа, который подходит по своим техническим характеристикам. При необходимости использования более широкого диапазона регулирования с сохранением показателя вращающего момента необходимо выбирать модель, которая способна работать при частоте близкой к нулевой.

Выходные сигналы

В зависимости от особенностей эксплуатации и количества параметров, которые планируется фиксировать в ходе работы установки, определяется количество дискретных и аналоговых выходов. Первые необходимы для получения сигнала о перегреве, ошибках, повышении выходного напряжения, вторые — для более сложных систем с использованием обратной связи.