Какой частотный преобразователь выбрать. Частотный преобразователь

Выбор преобразователя частоты

При определении характеристик преобразователя частоты для заданной нагрузки первым шагом является рассмотрение нагрузочных характеристик. Существуют четыре различных способа расчета требуемых выходных параметров, при этом выбор способа зависит от характеристик электродвигателя.

Нагрузочные характеристики

Прежде чем определить типоразмер преобразователя частоты, необходимо провести различие между двумя наиболее широко используемыми нагрузочными характеристиками. Нагрузочные характеристики различаются между собой следующим образом:

Рис. 1. Постоянный и квадратичный нагрузочный момент

Когда скорость центробежных насосов и вентиляторов увеличивается, потребляемая мощность возрастает в третьей степени (Р = n 3).

Обычный рабочий диапазон центробежных насосов и вентиляторов лежит в пределах скоростей от 50 до 90 %. Коэффициент нагрузки возрастает пропорционально квадрату скорости, т. е. приблизительно от 30 до 80 %.

Оба эти фактора проявляются в характеристиках крутящего момента электродвигателя, управляемого преобразователем частоты.

На рис 2 и 3 показаны характеристики крутящего момента для двух типоразмеров преобразователей частоты, один из них (рис. 3) имеет меньший диапазон мощности, чем другой. Для обеих характеристик крутящего момента были заданы одинаковые нагрузочные характеристики центробежного насоса.

На рис. 2 весь рабочий диапазон насоса (0-100 %) находится в пределах номинальных значений параметров двигателя. Поскольку обычный рабочий диапазон насоса находится в пределах 30-80 %, можно выбрать преобразователь частоты с меньшей выходной мощностью.

Рис. 2. Преобразователь частоты большой мощности

Рис. 3. Преобразователь частоты малой мощности

Если нагрузочный момент постоянен, электродвигатель должен быть способен развивать крутящий момент, превышающий нагрузочный момент, поскольку избыточный крутящий момент используется для разгона.

Для разгона и обеспечения высокого начального момента, например в случае привода ленточных транспортеров, достаточен кратковременный перегрузочный момент, составляющий 60 % от момента, развиваемого преобразователем частоты. Перегрузочный крутящий момент также обеспечивает системе способность преодолевать внезапные увеличения нагрузки. Преобразователь частоты, который не допускает никакого перегрузочного момента, должен выбираться таким образом, чтобы ускоряющий крутящий момент (T B) находился в пределах номинального крутящего момента.

Рис. 4. Перегрузочный крутящий момент используется для разгона

При определении нагрузочных характеристик рассматриваются четыре разных набора технических характеристик электродвигателя, позволяющие принять решения относительно выбора типоразмера преобразователя частоты по мощности.

1. Преобразователь частоты можно выбрать быстро и точно на основе значения тока l M , который потребляет электродвигатель. Если электродвигатель загружается не полностью, его ток может быть измерен при работе аналогичной системы с полной нагрузкой.

Рис. 5.

Электродвигатель 7,5 kW, 3 х 400 В потребляет ток 14,73 А.

Что касается технических данных преобразователя частоты, то выбирается такой преобразователь, у которого длительный максимальный выходной ток больше или равен 14,73 А при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента.

Примечание:

Если преобразователь частоты выбирается на основе мощности (способы 2-4), необходимо сравнить расчетную мощность и мощность, указанную в технических данных преобразователя частоты, при одном и том же напряжении. Если преобразователь частоты рассчитывается на основе тока (способ 1), этого не требуется, поскольку выходной ток преобразователя частоты влияет на другие данные.

2. Преобразователь частоты можно выбирать на основе полной мощности S M , потребляемой электродвигателем и полной мощности, подаваемой преобразователем частоты.

Рис. 6.

Пример расчета и выбора преобразователя частоты:

Электродвигатель 7,5 kW, 3x400 В потребляет ток 14,73 А. Sm =U х I х √3 / 1000 = 400 х 14.73 √3 / 1000= 10,2 кВА

Что касается технических данных преобразователя частоты, то выбирается такой преобразователь частоты, у которого длительная максимальная выходная мощность больше или равна 10,2 кВА при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента.

3. Преобразователь частоты можно также выбирать по мощности Р м, вырабатываемой электродвигателем. Однако данный способ является неточным, поскольку cos φ и коэффициент полезного действия η изменяются с нагрузкой.

Рис. 7.

Пример расчета мощности электродвигателя

Электродвигатель мощностью 3 кВт, имеющий cos φ = 0,80 и η = 0,81, потребляет мощность S M = P M /(η х cos φ) = 3,0 / (0,80 х 0,81)=4,6 кВА

Что касается технических данных преобразователя частоты, то выбирается такой преобразователь, у которого длительная максимальная выходная мощность больше или равна 4,6 кВА при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента.

4. На практике номинальная мощность большинства преобразователей частоты соответствует стандартной серии асинхронных электродвигателей. Поэтому преобразователи частоты часто выбирают исходя именно из этого соображения, что, однако, может привести к неточному определению их характеристик, особенно если электродвигатель не нагружается полностью.

Рис. 8.

Распределение тока в преобразователе частоты (cos φ (фи) электродвигателя)

Ток для намагничивания электродвигателя подается конденсатором, находящимся в промежуточной цепи преобразователя частоты. Ток намагничивания представляет собой реактивный ток, который протекает между конденсатором и электродвигателем (рис. 9).

Рис. 9. Токи в преобразователе частоты

Из сети поступает только активный ток (l W). Именно поэтому выходной ток преобразователя частоты всегда больше входного тока. Кроме активного тока из сети потребляется ток I loss , (ток потерь).

Пример расчета

При отсутствии нагрузки ток 4-полюсного электродвигателя мощностью 1,1 кВт равен 1,6 А. Выходной ток подключенного преобразователя частоты составляет около 1,6 А, а входной ток при работе без нагрузки почти равен нулю.

Изготовители электродвигателей обычно указывают cos φ электродвигателя при номинальном токе. При меньшем значении cos φ (например, в случае реактивного синхронного электродвигателя) номинальный ток электродвигателя при одинаковых значениях мощности и напряжения будет больше, как видно из следующего уравнения:

I S = I W / cos φ

Если преобразователь частоты выбирается по номинальному току электродвигателя (способ 1), то снижения номинального крутящего момента электродвигателя не происходит.

Конденсатор, подключенный к клеммам электродвигателя для компенсации реактивного тока, необходимо удалить. Ввиду высокой частоты коммутации преобразователя частоты конденсатор ведет себя как короткозамкнутая цепь и вызывает существенное увеличение тока электродвигателя. Преобразователь воспримет это как замыкание на землю или короткое замыкание и отключится.

Управление скоростью электродвигателя

Выходная частота преобразователя частоты и, следовательно, скорость электродвигателя управляются одним или несколькими сигналами (0-10 В, 4-20 мА или импульсами напряжения). Когда подается сигнал на увеличение скорости, скорость электродвигателя возрастает, и вертикальная часть характеристик крутящего момента электродвигателя сдвигается вправо (рис. 10).

Рис. 10. Зависимость между управляющим сигналом и характеристиками крутящего момента электродвигателя

Если нагрузочный момент меньше, чем номинальный крутящий момент электродвигателя, скорость достигнет требуемого значения. Как показано на рис. 11, нагрузочные характеристики пересекаются с характеристиками крутящего момента электродвигателя в вертикальной части (в точке А). Если пересечение происходит в горизонтальной части (точка В), скорость электродвигателя не может длительное время превышать соответствующее значение, Преобразователь частоты допускает превышение предельного тока короткого замыкания без отключения (точка С), но продолжительность превышения обязательно должна быть ограничена по времени.

Рис. 11. Ток электродвигателя может в течение короткого времени превышать предел по току

Рампы разгона и торможения

Характеристика (рампа) разгона показывает темп, с которым происходит увеличение скорости вращения, и задается в виде времени разгона t acc . Эти рампы базируются, главным образом, на номинальной частоте электродвигателя, например, рампа разгона 5 с означает, что преобразователю частоты потребуется 5 секунд для перехода от нулевой до номинальной частоты электродвигателя (f = 50 Гц).

Рис. 12. Время разгона и торможения

Рампа торможения показывает, насколько быстро снижается скорость. Она задается в виде времени торможения t dec .

Возможен непосредственный переход от разгона к торможению, поскольку электродвигатель всегда отслеживает выходную частоту инвертора.

Если известен момент инерции вала электродвигателя, можно вычислить оптимальные значения времени разгона и торможения.

t acc = J x (n 2 -n 1)/[(T acc – T fric) x 9,55]

tdec = J x (n 2 -n 1)/[(T acc + T fric) x 9,55]

J - момент инерции вала электродвигателя.

T fric – момент трения системы.

Т асс - избыточный (перегрузочный) момент, используемый для разгона.

T dec - тормозящий момент (момент торможения), который возникает при уменьшении задания скорости.

n 1 и n 2 - скорости вращения на частотах f 1 и f 2 .

Если преобразователь частоты допускает кратковременный перегрузочный момент, то моменты разгона и торможения устанавливаются равными номинальному крутящему моменту электродвигателя Т. На практике время разгона и время торможения обычно одинаковы.

Пример расчета

J = 0,042 кгм 2 , T fric = 0,05 x M N , n 1 = 500 об/мин, n 2 = 1000 об/мин, Т N = 27 Нм

tacc = J х (n 2 – n 1)/ [(Т асс - T fric) х 9,55] = 0,042 х (1000 - 500)/ [(27,0 - (0,05 х 27,0)) х 9,55] = 0,1 [с]

Динамическое торможение

Когда сигнал задания скорости снижается, электродвигатель ведет себя как генератор и тормозит. Замедление при торможении зависит от величины нагрузки электродвигателя.

Электродвигатели, подключенные непосредственно к сети, отдают мощность торможения обратно в сеть.

Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, энергия торможения сохраняется в промежуточной цепи преобразователя частоты. Если мощность, выделяемая при торможении, велика и преобразователь частоты не может рассеять ее за счет собственной конструкции, напряжение промежуточной цепи возрастает.

Напряжение промежуточной цепи может расти до тех пор, пока преобразователь частоты не будет отключен средствами защиты, и иногда к промежуточной цепи приходится подключать нагрузку в виде тормозного модуля и внешнего резистора для поглощения мощности торможения.?

Использование тормозного модуля и тормозного резистора позволяет осуществлять быстрое торможение при больших нагрузках. Однако, при этом возникают проблемы, связанные с нагревом. Другим решением является использование блока рекуперативного торможения. Такие блоки применяются для преобразователей частоты с неуправляемым выпрямителем и возвращают энергию торможения в питающую сеть.

В преобразователях частоты с управляемыми выпрямителями мощность торможения может возвращаться в сеть (см. рис. 13) с помощью, например, инвертора, подключенного к выпрямителю встречно-параллельно.

Рис. 13. Включение тормозного модуля и тормозного резистора

Рис. 14. Инвертор, включенный встречно-параллельно

Другой способ торможения электродвигателя - торможение постоянным током. Для создания магнитного поля в статоре используется напряжение постоянного тока, подаваемое между двумя фазами электродвигателя. Поскольку энергия торможения остается в электродвигателе и возможен перегрев, торможение постоянным током рекомендуется использовать в диапазоне низких скоростей, чтобы не превышать номинальный ток электродвигателя. Обычно торможение постоянным током ограничивается во времени.?

Реверс

Направление вращения асинхронных электродвигателей определяется порядком следования фаз питающего напряжения.

Если поменять местами две фазы, направление вращения электродвигателя изменится, и он будет вращаться в противоположном направлении.

Большинство электродвигателей сконструировано таким образом, чтобы заставить вал двигателя вращаться по часовой стрелке, если соединение выполнено следующим образом:

Рис. 15. Направление вращения электродвигателя изменяется путем изменения порядка следования фаз

Этому же правилу отвечает и порядок следования фаз на выходных клеммах большинства преобразователей частоты.

Преобразователь частоты может осуществлять реверс электродвигателя путем изменения порядка следования фаз с помощью электроники. Реверс производится либо путем задания отрицательной скорости, либо цифровым входным сигналом. Если при первоначальном вводе в эксплуатацию требуется, чтобы электродвигатель имел определенное направление вращения, необходимо знать заводскую настройку преобразователя частоты по умолчанию.

Поскольку преобразователь частоты ограничивает ток электродвигателя номинальным значением, двигатель, управляемый преобразователем частоты, можно реверсировать чаще, чем двигатель, подключенный непосредственно к сети.

Рис. 16. Тормозной момент преобразователя частоты во время реверса

Рампы

Все преобразователи частоты имеют функции изменения скорости (рампы) для обеспечения плавной работы. Эти рампы можно изменять, и благодаря им задание скорости можно увеличивать или уменьшать в определенном интервале.

Рис. 17. Регулируемое время разгона и торможения

Угол наклона характеристики разгона/торможения (длительность разгона/торможения) можно установить таким малым, что в некоторых ситуациях электродвигатель не сможет отработать задание (не сможет разогнать/затормозить двигатель за заданное время).

Это приводит к увеличению тока электродвигателя до тех пор, пока не будет достигнут предел по току. В случае малого времени замедления (t -а) напряжение промежуточной цепи способно возрасти до такого уровня, что схема защиты преобразователя частоты остановит преобразователь.

Оптимальное время изменения скорости можно вычислить по приведенным ниже формулам.

t a = J x n/[(T N -T fric)x9,55]

t -a = J x n/[(T N +T fric)x9,55]

t a - время увеличения скорости

t -a - время уменьшения скорости

n - число оборотов

T N - номинальный крутящий момент электродвигателя

T fric - момент трения

Рис. 18. Установка времени изменения скорости

Время разгона/торможения обычно выбирается исходя из номинальной скорости электродвигателя.

Текущий контроль

Преобразователи частоты могут контролировать регулируемый процесс и вмешиваться в него при неисправности.

Такой контроль может быть разделен на три вида в зависимости от объекта: контроль технологической установки, контроль электродвигателя и контроль преобразователя частоты.

Контроль установки основан на контроле выходной частоты, выходного тока и крутящего момента электродвигателя. На основании этих параметров можно устанавливать несколько пределов, превышение которых воздействует на функцию управления. Этими пределами могут быть допустимая наименьшая скорость электродвигателя (минимальная частота), допустимый наибольший ток (предел по току) или допустимый наибольший крутящий момент электродвигателя (предельный крутящий момент).

Преобразователь частоты может быть запрограммирован, например, на подачу предупреждающего сигнала, уменьшение скорости электродвигателя или останов последнего в случае выхода его скорости за установленные пределы.

Пример

В установках, использующих для соединения электродвигателя с остальной частью системы клиновой ремень, преобразователь частоты может программироваться на контроль состояния этого ремня.

Поскольку в случае разрыва ремня выходная частота будет увеличиваться быстрее, чем определяется заданной рампой, в таких ситуациях можно использовать эту частоту для подачи предупреждения или останова электродвигателя.

Контроль электродвигателя можно производить с помощью преобразователя частоты путем мониторинга тепловой модели электродвигателя или путем подключения к электродвигателю термистора. Преобразователь частоты может предотвращать перегрузку электродвигателя, действуя подобно термореле. В вычислениях, производимых преобразователем частоты, участвует и выходная частота. Это гарантирует, что электродвигатель не будет перегружаться на малых скоростях из-за ухудшения внутренней вентиляции. Современные преобразователи частоты также способны защищать электродвигатели с принудительной вентиляцией, если ток становится слишком большим.

Контроль преобразователя частоты традиционно производится таким образом, что в случае перегрузки по току преобразователь отключается. Некоторые преобразователи допускают кратковременную перегрузку по току. Микропроцессор в преобразователе частоты способен одновременно учитывать значение тока электродвигателя и время его приложения, что обеспечивает возможность оптимального использования преобразователя частоты без перегрузки.

По материалам Danfoss

Оптимальный выбор преобразователя частоты сводится к соответствию его функциональности техническим характеристикам электродвигателя. Правильный подбор частотного преобразователя обеспечит надёжную и долговременную эксплуатацию вашего электрооборудования.

1. ВЫБОР ТИПА НАГРУЗКИ

Обычно способность к перегрузкам указывается в процентах от номинального тока совместно с максимально допустимым временем

действия данной перегрузки до активации непосредственной защиты. Таким образом, для правильного выбора нужно знать характер перегрузок именно вашего механизма, в частности: каков уровень перегрузок, какова их длительность и как часто они появляются. Наиболее распространены 2 типа нагрузок:

с постоянным нагрузочным моментом («ПМ») в рабочем диапазоне скоростей (конвейеры, лифты, экструдеры и т.п.). Для данного типа нагрузки характерны перегрузки до10...50%.
с квадратичным нагрузочным моментом («КМ») в рабочем диапазоне скоростей (насосы, вентиляторы, лопастные компрессоры). Для данного типа агрегатов характерны перегрузки не более 10%. Благодаря тому, что в агрегатах с квадратичным нагрузочным моментом не бывает перегрузок, на данные агрегаты допускается установка ПЧ более низкого типономинала.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОМИНАЛЬНОГО ТОКА ДВИГАТЕЛЯ И НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ

Определение номинального тока и напряжения - очень важный вопрос. Наиболее распространенный случай - это питание от трехфазной промышленной сети 380В, но есть случаи, когда привод рассчитан на работу от однофазной сети 220-240В. Как правило, такие приводы ограничиваются рядом мощностей до 3,7 кВт. Существуют варианты и высоковольтного привода с возможностью управления более мощными двигателями, с мощностями измеряющимися уже в МВт, при относительно меньших значения тока.

Необходимо определить номинальный выходной ток ПЧ. Он должен быть равен, либо превышать номинальный ток двигателя. В случае, если преобразователь частоты рассчитан для асинхронного двигателя, эксплуатируемого многие годы, мы рекомендуем выбирать частотник с заведомо завышенным выходным током.

3. ВЫБОР МОЩНОСТИ

Мощность - один из основных параметров электропривода. При выборе частотника, в первую очередь, следует определится с его нагрузочной способностью. В соответствии с имеющейся номинальной мощностью двигателя выбирается ЧП, рассчитанный на такую же мощность. И такой выбор будет являться правильным при условии, что нагрузка на валу не будет динамично изменяться, ток не будет значительно превышать номинальное установленное значение, как для данного двигателя, так и устройства распределения частоты. Поэтому более корректным было бы производить выбор по максимальному значению тока потребляемого электродвигателем от преобразователя с учетом перегрузочной способности последнего.

4. УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Наличие пыли и влажность определяют степень защиты (IP) преобразователя: IP00 / IP20 / IP21 / IP54

В случае эксплуатации преобразователей частоты в условиях повышенной влажности и агрессивной среды мы рекомендуем применять лакированные платы.

5. ТРЕБОВАНИЯ ПО ЭМС (по электромагнитной совместимости)

Преобразователи частоты могут быть изготовлены со встроенным фильтром ЭМС, либо предусматривают приобретение данного фильтра дополнительно.

6. БЫСТРОЕ ТОРМОЖЕНИЕ

Необходимость определяется наличием или отсутствием тормозного прерывателя и тормозного резистора. Для снижения скорости вращения электродвигателя до нуля используются три способа:

7. СЕТЕВОЙ ОБМЕН. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

Для совместной работы электродвигателя и системы автоматического управления используются различные протоколы передачи данных. Наибольшее распространение получил протокол связи Modbus с интерфейсом RS-485, однако в зависимости от используемого оборудования вопрос об использовании того или иного протокола уточняется для каждого конкретного случая. Способ управления преобразователем определяется типом и количеством интерфейсных плат ЧП. Современные преобразователи могут работать в режимах «внешнего управления», когда преобразователь управляется внешними сигналами, «управления с пульта», «комбинированного управления» и «управления по последовательному интерфейсу». В современной технике наиболее распространены два управляющих (задающих) сигнала: 0-10 В и 4-20 ВПреобразователь частоты сам способен управлять скоростью вращения. Для этого в ПЧ встроен ПИД-регулятор, а также существует возможность подключения датчика обратной связи какого-либо технологического параметра.

Одним из главных недостатков асинхронных двигателей является сложность регулировки частоты вращения. Изменять её можно тремя способами: изменением количества пар полюсов, изменением скольжения и изменением частоты. В последнее время для регулирования скорости вращения асинхронного короткозамкнутого двигателя частоту тока меняют с помощью частотных преобразователей для электродвигателя.

В последнее время на производстве стали широко использоваться высокочастотники, у многих неопытных новичков, встречающих их на практике, часто возникает вопрос, что такое частотный преобразователь и для чего он нужен. Достоинствами частотного привода для электродвигателя являются:

снижение электропотребления двигателем;
улучшение показателей работы: плавность запуска и регулировки скорости вращения;
исключение возможных перегрузок.

Плавность пуска обеспечивается преобразователем благодаря снижению с его помощью пускового тока, который без частотника превышает номинальный ток в 5–7 раз.

Основными частями в устройстве преобразователя являются инвертор и конденсаторы. Инвертор обычно выполнен из диодных мостов. Его задача - выпрямить напряжение на входе, которое может принимать значение 220В или 380В в зависимости от количества фаз, но сохранить при этом пульсации. Затем конденсаторы выпрямленное напряжение сглаживают и фильтруют.

Потом постоянный ток отправляется на микросхемы и выходные мостовые IGBT-ключи. Обычно мостовой IGBT-ключ - это шесть транзисторов, соединённых по мостовой схеме. Защиту от пробоя напряжения обратной полярности осуществляют диоды. В более ранних схемах вместо транзисторов были использованы тиристоры, значительными недостатками которых были некоторая замедленность в работе и помехи.

Благодаря этим устройствам возникает широтно-импульсная последовательность с необходимой частотой. На выходе частотника импульсы напряжения имеют прямоугольный вид. А после того как они проходят через обмотку статора, вследствие её индуктивности, принимают синусоидальный вид.

Чтобы понять, зачем нужен инвертор, необходимо уяснить, что ток бывает постоянным и переменным. И если преобразователи частоты используются при работе с переменным током, то для управления электромотором постоянного тока необходим электропривод постоянного тока. Он называется инвертором и его назначением в схеме является контроль тока возбуждения. И он также независимо от изменений нагрузки может поддерживать скорость вращения ротора в требуемых пределах и осуществлять его торможение.

При выборе частотника наиболее низкая стоимость определена набором минимальных функций. Рост стоимости пропорционален их увеличению.

Первоначально преобразователи классифицируют по мощности . Не менее важными параметрами являются перегрузочная способность и тип исполнения.

Мощность частотника должна быть не меньше максимальной мощности установки. Для оперативного ремонта или замены в случае поломки частотного привода для электромотора желательно, чтобы сервис-центр был расположен в непосредственной близости.

При выборе преобразователя немаловажным фактором является его напряжение. Если подобрать частотник определённого напряжения, а в сети оно окажется более низким, то он будет отключаться. Если же напряжение сети будет длительно допускать допустимое напряжение, то это приведёт к его повреждению и невозможной дальнейшей работе. С учётом этих рисков нужно выбирать частотники с большим интервалом допустимого напряжения.

Существует два типа управления преобразователей: векторное и скалярное.

При скалярном управлении удерживается постоянство между значением напряжения и частоты на выходе. Это наиболее простой тип частотников, и, вследствие этого, более дешёвый.

При векторном управлении из-за снижения статической ошибки управление осуществляется более точно. Но и стоимость асинхронного преобразователя частоты с этим видом управления более высока в сравнении со скалярным управлением.

Зона регулирования частоты тока должна быть в необходимых пределах. Для диапазонов с регулировкой по частоте более, нежели в 10 раз лучше выбрать векторное управление.

Количество вводов должно быть оптимальным, потому как при слишком большой их численности цена прибора для изменения частоты будет неоправданно завышена, а также могут возникнуть некоторые сложности при его настройке.

Необходимо учесть перегрузочные способности частотника по току и мощности. Ток частотника должен быть чуть больше, нежели номинальный ток двигателя. В случае возникновения ударных нагрузок необходим запас по пиковому току, который должен быть не менее 10% от ударного тока.

Расчёт частотника для электродвигателя

Для того чтобы преобразователь частоты имел возможность работать надёжно и соблюдать заданные значения, необходимо рассчитать его основные параметры:

тип исполнения;
мощность.

Расчёт тока преобразователя производится по формуле:

где Р – номинальная мощность двигателя, квт;

U – напряжение, В

сosφ – значение коэффициента мощности

Правильный выбор мощности прибора для изменения частоты сказывается на эффективности работы установки. При заниженной мощности частотного преобразователя производительность оборудования будет невысокой. Длительные перегрузки при работе могут привести к поломке преобразователя частоты.

При завышенной мощности частотного преобразователя и скачках напряжения или перегрузке не сработает защита электродвигателя, что приведёт к его повреждению. U

Мощность частотника должна быть больше номинальной мощности соответствующего двигателя на 15%.

Частотники для двигателя мощностью около 3 КВт являются наиболее распространёнными ввиду компактности, относительно невысокой цены, простоты установки и обслуживания

Собирать вручную частотники для двигателей мощностью 3 КВт и больше нет смысла - они будут довольно дорогими по цене и не всегда обеспечивать необходимую точность в работе.

Для двигателей мощностью 3 КВт преобразователи частоты находят применение:

в системах вентиляции для контроля скорости вращения вентилятора;
для одновременности работы принимающего и подающего конвейеров;
для подачи сырья с контролем его объёма;
для управления несколькими насосами;
для контроля работы погружным насосом;
для регулировки скорости подачи сырья в дробилках.

Частотники для двигателей большей мощности отличаются величиной максимальной выходной частоты, наличием фильтра электромагнитной совместимости (ЕМС), видом режима управления.

Например, у частотного привода для электродвигателя мощностью 15 КВт максимальная выходная частота меньше, нежели у преобразователя для двигателя мощностью 3 КВт. ЕМС фильтр для такого двигателя не предусмотрен. Режим управления только скалярный.

Частотный преобразователь применяется вкупе с асинхронным двигателем, преобразуя в автоматическом режиме частоту переменного тока к требуемым параметрам. Таким образом прибор контролирует скорость и момент электродвигателей в непрерывном процессе. Используя электротехническое устройство, можно не только полностью автоматизировать производственные процессы, но и добиться существенной экономии электроэнергии – до 50%.

Современные преобразователи частоты

Рынок электротехнического оборудования представлен частотными преобразователями широкого спектра применения. Устройства могут быть как небольшой мощности, так и высоковольтными агрегатами. Современное оборудование обеспечивает непрерывное управления процессом в системах с асинхронными и синхронными двигателями.

Устройства управления частотой нашли широкое применение практически во всех отраслях промышленности и транспорта. Основная доля всей электроэнергии, производимой в мире, используется для работы электрических двигателей, а функция управления их работой возложена на частотные преобразователи.

Современные частотники применяются в качестве средств управления в следующих системах и оборудовании:

· конвейерные механизмы;

· подъемное оборудования (краны, лифты);

· насосы и системы очистки воды;

· станки промышленного назначения;

· вентиляторы.

Правильный выбор устройства по заранее заданным критериям позволит обеспечить непрерывную и стабильную работу привода и сократить затраты на электроэнергию.

Разновидности частотных преобразователей

В зависимости от условий эксплуатации частотник должен иметь соответствующие технические характеристики и должный уровень защиты. Так, в простейшем случае прибор со степенью защиты IP 20 имеет стандартный корпус, надежно защищающий от влаги и пыли. Химическая и горнодобывающая промышленность требует использование устройств со степенью защиты IP 54 и IP 65. Модульная архитектура частотных преобразователей позволяет настроить прибор под индивидуальные условия и воспользоваться дополнительными опциями.

Для асинхронных электродвигателей

Асинхронные силовые агрегаты по степени использования в промышленности и быту занимают лидирующие позиции. Ввиду конструктивных особенностей эти приводы имеют свои недостатки, для устранения которых и было, на самом деле, создано устройство управления скоростью. Правильно подобранный контролер частоты позволяет снизить пусковой ток почти на 80% и добиться плавного регулирования процесса вращения ротора.

Для вентиляторов

Частотный преобразователь в вентиляционных системах имеет первоочередную значимость. Благодаря ему изменение скорости и частоты вращения вентилятора производится мягко и непрерывно. Стабильная и автоматическая регулировка работы оборудования настраивается на основании заранее заданных параметров, куда обычно входят температура и влажность воздуха, концентрация сторонних веществ и др. Существует опция для настройки автоматического включения/отключения системы или ее отдельных узлов.

Частотные преобразователи для насоса (оборудования)

Основным рабочим элементом современных насосов является электродвигатель, работа которого регулируется посредством рядом механических устройств. В недавнем прошлом такими механизмами выступала запорно-регулирующая арматура (вентили, задвижки, затворы). В современных насосных системах регулировка потока жидкости осуществляется с помощью частотных преобразователей. На сегодня частотные преобразователи могут работать в паре с насосом точно так же как и электродвигателями, что в свою очередь, может продлить срок эксплуатации насосного оборудования в несколько раз.

Возможности преобразователя частоты

Функциональные возможности современных частотников существенно расширены и позволяют автоматизировать работу электроприводов даже в самых сложных условиях.

Работа при нестабильном напряжении

Не все электрические сети могут обеспечить подключенное оборудование стабильным питанием. В идеале, современные преобразователи правильно выполняют свои функции в диапазоне напряжения питающей цепи 380-460 В, допустимое отклонение – 10%. Модели частотников, представленные на странице каталог позволяют сохранить работоспособность электродвигателя посредством автоматического перезапуска после кратковременного отключения (просадки) питания с плавным изменением скорости и момента мотора.

Работа на резонансных частотах

Собственная резонансная частота некоторых механизмов может вызывать недопустимые вибрации, часто являющиеся причиной выхода системы управления из строя. Благодаря функции исключения недопустимых частот работа частотника становится безопасной, а сам механизм защищен от возможной поломки.

Сетевой обмен

Оптимальный выбор преобразователя частоты сводится к соответствию его функциональности техническим характеристикам электродвигателя. На сайте компании «ЭНЕРГОПУСК» приведен огромный ассортимент электронных регулирующих устройств, где можно остановится на оптимальном выборе электротехнического прибора исходя из экономической целесообразности покупки и эксплуатации.

Мощность частотного преобразователя

Мощность является одним из наиболее основных параметров электропривода. При выборе частотника, в первую очередь, следует определится с его нагрузочной способностью. В соответствии с имеющейся номинальной мощностью двигателя выбирается ЧП, рассчитанный на такую же мощность. И такой выбор будет являться правильным при условии, что нагрузка на валу не будет динамично изменяться, ток не будет значительно превышать номинальное установленное значение, как для данного двигателя, так и устройства распределения частоты. Поэтому более корректным было бы производить выбор по максимальному значению тока потребляемого электродвигателем от ЧП с учетом перегрузочной способности последнего. Обычно способность к перегрузкам указывается в процентах от номинального тока совместно с максимально допустимым временем действия данной перегрузки до активации непосредственной защиты. Таким образом, для правильного выбора нужно знать характер перегрузок именно вашего механизма, в частности: каков уровень перегрузок, какова их длительность и как часто они появляются.

Напряжение сети для частотного преобразователя

Так же важным является вопрос о питающем напряжении. Наиболее распространенный случай - это питание от трехфазной промышленной сети 380В, но возможны варианты, когда привод рассчитан на работу от однофазной сети 220-240В. Как правило, последний ограничивается рядом мощностей до 3,7кВт. Существуют варианты и высоковольтного привода, дающие возможность управлять более мощными двигателями, с мощностями измеряющимися уже в МВт, при относительно меньших значения тока.

Каждый из вариантов применим для различного рода решений, и зависит как от возможностей электроснабжения, так и от ряда возможностей обусловленных применением соответствующего привода.

Диапазон регулирования частотного преобразователя

Если скорость не будет падать ниже 10% от номинальной, то подойдет практически любой частотник, но если нужно снижать скорость и далее, обеспечивая при этом номинальный момент на валу, нужно убедиться в способности частотного преобразователя двигателя обеспечить работу на частотах, близких к нулю. Кроме того, с диапазоном регулирования частоты вращения связан еще один вопрос, который требует решения, - охлаждение электродвигателя. Обычно асинхронный эл.двигатель (с самовентиляцией) охлаждается вентилятором, закрепленным на его валу, поэтому при снижении скорости эффективность охлаждения резко падает.

Некоторые электронные устройство для изменения частоты снабжены функцией контроля теплового режима с помощью обратной связи через датчик температуры установленного на самом двигателе. Существуют и другие варианты решения данного вопроса, но уже без использования данного устройства.

Необходимость режима торможения преобразователя частоты

Торможение выбегом (инерционное торможение), аналогично отключению двигателя от питающей сети, при этом процесс может занять продолжительное время. Особенно если это высокоинерционные механизмы. С помощью частотного распределения электроимпульса можно осуществить остановку или торможение с переходом на более низкую скорость работы за более короткий промежуток времени. Возможно несколько вариантов:

отдать в сеть электроэнергию (режим рекуперативного торможения);
выполнить остановку подачей на обмотки статора напряжения более низкой частоты или постоянного напряжения, тогда избыток запасенной кинетической энергии выделится в виде тепла через радиаторы преобразовывающие электроэнергию и сам двигатель (режим торможения постоянным током);
выполнить остановку или торможение с использованием тормозного прерывателя и комплекта тормозных резисторов

Целесообразность применения того или иного метода рассматривается в основном с точки зрения экономической выгоды. Так рекуперация в сеть более выгодна в плане экономии электроэнергии, привод с использованием тормозного сопротивления - более дешевое техническое решение, торможение двигателем вообще не требует дополнительных затрат, но в свою очередь возможно только при малых мощностях.

Преобразователи частоты как способ управления электродвигателем

Некоторые механизмы могут управляться от задающего сигнала на условиях плавного изменения оборотов, а в некоторых случаях требуется работа на фиксированных скоростях. Причем, и в том и другом случае возможно управление, как с пульта управления ЧП, так и с использования клемм цепей управления электронного устройства плавно понижая или повышая ток, кнопок, переключателей и потенциометров.

При реализации последнего варианта необходимо убедиться в достаточном количестве требуемых входов. В случае использования внешнего управляющего устройства (контроллера, логического реле и т.д.), необходимо убедиться в согласовании по техническим параметрам. Обычно это токовые или вольтовый сигналы с диапазонами 0%u202620мА, 4%u202620мА и 0%u202610В соответственно. Если управление электропривода происходит по сети, то необходимы наличие соответствующего интерфейса и поддержка соответствующего протокола передачи данных.

Управление двигателем может проходить автоматически, для этого необходимо наличие ПИД-регулятора и возможность организовать обратную связь от датчика контролируемого параметра

Индикация параметров электропривода

В основном любой преобразователь изменения частоты имеет панель с дисплеем и необходимыми органами управления для проведения пуско-наладки и управления. Этот же дисплей в процессе функционирования возможно использовать для отображения каких-либо параметров.

Дисплеи могут отличаться количеством строчек, а значит, информативностью, типом самого дисплея (семисегментный индикаторный либо жидкокристаллический). В случае невозможности во время работы наблюдать параметры на дисплее самого эл.привода, используя аналоговые и дискретные (релейные, транзисторные) выходы, можно вывести необходимую информацию на пульт дистанционного управления.

Помимо индикации параметров (состояния «работа», «авария», «режим торможения», значение тока нагрузки, обороты двигателя, частота и напряжение питающей сети и др.) некоторые устройства имеют возможность формировать сигналы управления посредством тех же аналоговых и дискретных выходов, тем самым реализовывать более сложные системы управления.

Функции защиты

Кроме функций управления на электронное устройство изменения частоты обычно возлагаются функции защиты. Как правило, основным набором являются:

ограничение тока при пуске, при продолжительной работе, при остановке и коротком замыкании;
защита от перенапряжения и пониженного напряжения;
контроль температуры двигателя;
защита от перегрева радиатора;
защита выходных IGBT.

Монтаж и установка частотного преобразователя

Важным моментом является выбор предполагаемого места установки частотного преобразователя, а отсюда условий его эксплуатации:

ограничение тока при пуске, при продолжительной работе, при остановке и коротком замыкании
диапазон рабочих температур
влажность
высотность
вибрации
степень защиты (IP)

Компактность в некоторых случаях является решающим фактором на этапе выбора. Каковы габариты устанавливаемого привода и способ установки? Возможно ли радиаторы силовой части ЧП вынести на тыльную часть, обеспечив при меньших габаритах шкафа достаточную вентиляцию?

Информация об условиях окружающей среды является неотъемлемой частью технических характеристик, при выборе частотного преобразователя, и не соблюдение их при установке может привести к выходу его из строя. В процессе установки возникает множество вопросов, но это одни из первых с которыми приходится столкнуться.

Функциональные возможности

Современные электроприводы имеют множество функциональных возможностей. Перечислим часто встречающиеся по мере их важности.

Работа при нестабильном питании .

Это актуальный параметр особенно при использовании в России. Отсюда вопрос: «каков допустимый диапазон питающего напряжения?». Хорошим диапазоном напряжения питающей сети для современных частотников является 380-460 В с отклонением ±10%. Следует уточнить каковы действия частотного преобразователя при просадке или полном отключении питания на короткое или очень короткое время?

Возможно ли сохранение работоспособности с пропорциональным изменением скорости, момента двигателя, автоматический перезапуск после восстановления питания, подхват скорости работающего двигателя при повторном пуске после пропадания питания и т.д. Если имеющиеся функциональные возможности обеспечивают допустимый режим работы механизма с сохранением его работоспособного состояния, то можно считать, что вопрос о нестабильном питании для вас снят, в противном случае стоит либо решить вопрос с электроснабжением, либо задуматься о выборе другого оборудования.

Исключение работы на резонансных частотах .

Некоторые механизмы имеют собственные резонансные частоты при работе на которых наблюдаются недопустимые вибрации, что может привести к поломке оборудования. В таких случаях функция исключения недопустимых частот в преобразователе позволит обезопасить механизм от его преждевременного выхода из строя.

Сетевой обмен .

Обычно требуется либо включить привод в систему автоматического управления, либо предусмотреть перспективу такого использования систем изменения частоты электрического тока в будущем. Для этого необходимо разобраться со стандартом и протоколом связи.

В настоящее время существует большое их разнообразие, позволяющее сделать работу в режиме САУ наиболее оптимальной. Отличаться они могут удаленностью, количеством связываемых объектов и помехозащищенностью.

Наиболее распространенный вариант %u2013 это интерфейс RS-485 и протокол передачи данных Modbus, но для согласования работы в составе системы автоматического управления этот вопрос следует более подробно уточнить у поставщика либо у производителя.

Автоматическая настройка .

На сегодняшний день выбор электроприводов довольно велик, но еще встречаются простейшие модели в которых не производится настройка под параметры двигателя, а точнее его обмотки. В более поздних моделях требуется вводить ряд дополнительных справочных данных.

Частотные преобразователи имеют возможность провести так называемый идентификационный пуск (режим автонастройки), при котором еще до пуска, либо уже у вращающегося двигателя параметры обмоток определяются автоматически. Если на выбираемом приводе предполагается реализовать прецизионную систему управления, то этот вопрос является особенно актуальным.

Принцип управления ЧП .

В наиболее распространенном частотно-регулируемом приводе на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются скалярное и векторное управление.

Скалярное управление строится на принципе постоянства отношения выходного напряжения частотного преобразователя к его выходной частоте. То есть при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента электродвигателя текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность электромотора.

Важным достоинством скалярного метода является возможность одновременного управления группой электрической машиной. Скалярное управление применимо для большинства практических случаев использования частотного электропривода с диапазоном регулирования частоты вращения до 1:40 .

Векторное управление, в свою очередь, позволяет существенно повысить точность поддержания выходной частоты, точность регулирования по скорости, а также точность поддержания момента. Так же отличительной особенностью векторного регулирования является возможность управлять моментом на валу мотора при его работе на частотах близких к нулю. Возможность использования нескольких наборов параметров. Последнее поколение преобразователей имеет функциональную возможность выбирать различные комбинации настроек для нескольких режимов работы одного и того же электромеханического преобразователя или для нескольких, имеющих различные технические параметры.

Количество функций описанных выше - малая часть из их огромного множества, исчисляемого уже сотнями в оборудовании последнего поколения. Выбирать необходимые нужно исходя из тех требований, которые диктуют предполагаемые области их применения. Вряд ли этап подбора частотного преобразователя ограничивается решением выше указанных вопросов, но это те из них с которыми приходится столкнуться на первоначальном этапе.

Выбор частотника, как высокотехнологичного оборудования, сам по себе не прост и в конечном итоге сводится к экономической целесообразности приобретения и использования. Отсюда, не стоит слишком завышать требования и тем самым переплачивать за неиспользуемые опции, и в тоже время отказываться от необходимых, в надежде сделать механизм, привод и систему в целом работоспособными.

Критерии выбора частотных преобразователей

На сегодняшний день двигатели асинхронного типа с короткозамкнутым ротором можно отнести к категории самых надежных и дешевых электродвигателей. Именно по этим причинам асинхронные электродвигатели в последнее время настолько активно стали использовать в промышленности. Но, как говорится, в нашем мире невозможно достигнуть идеала, и, к сожалению, данный электродвигатель не является исключением. Главных недостатков у асинхронного электродвигателя всего два. Первый заключается в том, что скорость электродвигателя не удается регулировать простым способом, а, как следствие, и производительность всего механизма. Конечно же, данную проблему можно решить. Например, в промышленных механизмах применяют редукторы различного рода, в вентиляторах используют заслонки и шибера, а в насосах - специальные задвижки, которые ограничивают поток жидкости. Но следует помнить, что все данные варианты имеют и свои минусы: одни ненадежны, другие не экономичны, третьи же способны обеспечить только необходимость остановки всего механизма для осуществления переключения и итоговый набор скоростей и т.п. Вторым недостатком асинхронных электродвигателей можно назвать то, что они обладают достаточно большим пусковым током, который превышает номинальный в 5-7 раз, и моментом, который при пуске приводит к ударным механическим нагрузкам. Как следствие, требуется применять коммутационную аппаратуру, которая будет более устойчивой, и приходится прибегать к помощи разнообразных демпфирующих устройств.

После того, как специалисты много лет бились над решением этой проблемы, как результат был разработан прибор, который обладает оптимальными функциями. Он обеспечивает возможность осуществления постоянного регулирования скорости электронным методом и плавного запуска. Как известно, по определению, электронный способ считается более надежным по сравнению с механическим. Прибор, о котором идет речь, получил широко известное название - "преобразователь частоты".

Ниже будут рассмотрено использование преобразователей частоты по категориям популярности их применения (от большего к меньшему):

Насосное применение преобразователей частоты

Мощность, потребляемая насосами, пропорциональна кубу скорости их вращения. С учетом этого, по сравнению с методом, когда для регулирования мощности на трубе используются заслонки, применение частотных преобразователей на насосах влечет за собой экономию по электроэнергии до 30%, а то и больше. Такой показатель экономии позволяет окупить внедрение преобразователя частоты за период около года. Помимо этого параллельно решается и проблема гидравлических ударов: когда работает преобразователь частоты, то остановка и пуск насоса происходят очень плавно. Современные преобразователи, которые предлагают ведущие фирмы, имеют собственную систему управления, которая позволяет управлять целой группой насосов. Иными словами, практически возможно построить целую насосную станцию, при этом не используя вспомогательного контроллера.

Вентиляторное применение преобразователей частоты

Все, что выше было рассмотрено для насосов, относится в полной мере и к вентиляторам. Как правило, экономия по электроэнергии в работе вентиляторов еще больше, потому что достаточно часто используются двигатели повышенной мощности для того, чтобы обеспечить прямой пуск тяжелых вентиляторов. Таким образом, при осуществлении проектирования новых установок с учетом использования частотных преобразователей можно использовать двигатели малой мощности, а при осуществлении модернизации уже используемых установок за счет уменьшения потерь холостого хода выходит дополнительная экономия.

Применение преобразователей частоты в транспортерах

На транспортерах благодаря регулированию становится возможной адаптация скорости перемещения к скорости технологического процесса в целом, даже не смотря на то, что в общем случае эта скорость не является постоянной. Ресурс механизмов значительно повышается благодаря плавному пуску. Причиной этого является то, что в момент пуска полностью отсутствуют ударные нагрузки в процессе выбора люфтов.

Принцип действия преобразователей частоты

Если обратить внимание на рис. 1, то можно увидеть, что конденсаторы сглаживают, выпрямляют переменное напряжение сети, а потом выходной генератор из постоянного полученного напряжения формирует уже напряжение требуемой и амплитуды и частоты.

Схематически это формирование отражено рис. 2 и происходит достаточно своеобразно: по факту генератор просто закрывает и открывает требуемые выходные ключи. Таким образом, формируется последовательность импульсов разнообразной ширины, при этом результат совсем не похож на синусоиду. Но так как в работе принимает участие и двигатель, то за счет его индуктивности происходит сглаживание кривой тока, который пропорционален среднему значению напряжения. Именно по этой причине без специальных мер по безопасности от преобразователя частоты не стоит запитать какие-либо другие нагрузки.

По рассматриваемой силовой схеме собрано основное количество преобразователей частоты, которые сейчас можно найти на рынке. Все основные отличия заключаются в функционале системы управления. Эти функции можно условно подразделить на три категории:

обеспечение защиты сети, двигателя и непосредственно самого преобразователя частоты;
управление силовыми ключами выходного генератора;
система обмена данными с внешним миром.

Критерии выбора преобразователей частоты

Так как мы все равно затронули тему рынка, то следует четко осознавать, что главная задача любого производителя заключается в том, чтобы успешно продать свою продукцию. Поэтому из всего имеющегося списка возможностей в свой прибор производитель включает только те функции, за которые, по мнению производителя, готов заплатить пользователь. Также некоторое количество функций могут быть реализованы в виде дополнительных опций, которые потребитель может добавить при оформлении заказа. Именно на этом этапе имеет место быть первый компромисс, который заключается в следующем: чем большим количеством функций обладает базовая версия прибора, тем меньше стоит любая из них, но тем выше стоимость всего прибора целиком. Это правило действует и в противоположном направлении, чем больше функций производитель предлагает в виде дополнительных опций, тем меньше стоимость базовой версии прибора, но тем больше придется заплатить за каждую дополнительную возможность и тем ниже надежность всего прибора в целом. На уменьшение надежности в данном случае влияет усложнение охлаждения, наличие проводов и разъемов и т.д. Также следует отметить, что число опций, которые могут быть подключены одновременно, является ограниченным. Иными словами, следует выбирать тот прибор, в базовый вариант которого уже заложено большинство требуемых функций, а пару опций вполне можно заказать и в дополнение.

Подытожим, на что же требуется в первую очередь обращать внимание для того, чтобы сделать оптимальный выбор? Сразу же оговоримся, что в данном случае выбор мы будем рассматривать, основываясь на технических соображений. Итак, следует выбрать несколько моделей, которые бы отвечали в первую очередь техническим требованиям, и только после этого из них уже выбрать ту, которая будет соответствовать и другим критериям, например, уровню сервиса, срокам поставки, надежности, цене, и т.п.

Первоначально нужно отбросить те серии преобразователей, которые явно не подходят по каким-либо параметрам, например, отсутствуют модели требуемой мощности, модели выполнены в открытом исполнении, которое предназначено для встраивания и т.д.

В соответствии с типом механизма следует определиться и с методом управления. Способ управления может быть скалярным или векторным. Основная часть преобразователей частоты, которые представлены на современном рынке, реализуют на практике тот или другой метод векторного управления двигателем (векторные переменные двигателя управляются раздельно). В случае необходимости данные преобразователи могут также работать и в скалярном режиме, который является более простым (отношение выходного напряжения к частоте поддерживается неизменным). Такого режима работы вполне хватит для каких-то не очень сложных приводов, например, конвейеров, насосов, транспортеров, вентиляторов и т.д. Зато большим преимуществом скалярного способа управления является возможность управления более мощными двигателями, используя те же силовые элементы.

Следует сказать, что на современном рынке почти не осталось таких преобразователей, которые бы не имели векторного управления, соответственно, очень большого значения наличию «не требующегося» векторного управления придавать не следует, в любом случае его можно будет просто-напросто отключить.

Мощностной ряд

Если необходимое число преобразователей уже определено, то было бы хорошо, если бы в ряду были подобраны модели для всех требуемых мощностей. В таком случае будет проще обеспечить унификацию в наиболее широком значении этого слова - от опционных компонентов и запасных частей до упрощения работы персонала по обслуживанию. В ситуации, когда процесс перехода на регулируемый привод не имеет видимых ограничений, тогда лучше выбрать ряд с наиболее широким интервалом мощностей. Это обусловлено теми же соображениями, которые уже были описаны выше.

Диапазон входного напряжения

Эта характеристика определяет уровень напряжения в сети при котором работоспособность преобразователя сохраняется. Следует узнать, какое именно напряжение может возникнуть в сети питания. Тут следует уточнить, что речь идет именно о том напряжении, которое может быть, а не о том, которое должно быть. Требуется выбирать прибор так, чтобы преобразователь смог пережить это напряжение. При этом надо помнить, что следствием пониженного напряжения будет просто остановка (а у достаточно хороших моделей вообще только пропорциональное снижение скорости), а вот повышение уровня напряжения выше допустимого может привести к неработоспособности прибора в целом.

Диапазон изменения частоты

При применении двигателей с высокими номинальными частотами 200…1000 Гц важно знать верхний предел диапазона. Как правило, к таким приборам относятся механизмы с очень высокими скоростями, например, шлифовальные машины, центрифуги и т.д. Требуется убедиться, что преобразователь выдает на выходе именно ту частоту, на которую рассчитаны механизм и двигатель. Нижним пределом определяется интервал регулирования скорости. В случае, если большой диапазон (более 1:10) не требуется, то можно и вовсе игнорировать это. Если такой диапазон требуется, тогда даже тот нижняя граница заявленного диапазона 0 Гц не сможет стопроцентно гарантировать устойчивую работу. В такой ситуации вопрос регулирования частоты нужно выяснять с производителем особо. Кстати говоря, в этом случае, как правило, требуется векторный способ управление.

Число управляющих входов

Дискретные входы требуются для ввода разнообразных команд, например, выбор фиксированной скорости, пуск, реверс, стоп, изменение задания, аварийная остановка и т.д. Входы, как правило, программируются самим пользователем. Аналоговые входы требуются для обратной связи и ввода сигналов задания (как правило 0-10 В или 4-20 мА). Цифровые входы используются для ввода сигналов высокой частоты от датчиков скорости и положения, которые носят название энкодеров. Большое число входов требуется тогда, когда разработчик планирует построение достаточно сложной системы управления, в которой будет присутствовать множество управляющих сигналов. Но, к сожалению, заранее однозначно утверждать, хватит или не хватит входов достаточно сложно, поэтому, чем большим числом входов обладает модель, тем лучше, но и полностью отказываться от приглянувшейся модели из-за маленького числа входов не нужно.

Число выходных сигналов

Дискретные выходы тоже применяются для построения достаточно сложных систем, например, насосных станций, а также для вывода сигналов о разнообразных событиях. Аналоговые же выходы требуются для осуществления питания устройств отображения и опять-таки для построения систем автоматизированного управления. Мы можем сказать, что рекомендации по выбору по этому критерию аналогичные входу.

Способ управления

Речь в данной ситуации пойдет об оперативном управлении. Иными словами о том, как будет производиться управление приводом в режиме работы. Управление может выполняться через входы управления с выносного или встроенного пульта или же по шине последовательной связи (от контроллера или компьютера). Кроме этого достаточно часто допускается переключаемое или комбинированное управление. Так что выбор того, чем пользоваться остается за потребителями.

Гарантийный срок

Этот показатель позволяет косвенно оценить надежность техники, в особенности импортной, так как организовать сервисную службу в России - это достаточно затратное в финансовом плане и, кроме того, еще и хлопотное мероприятие. Однако, следует отметить, что, как показывает опыт, в России подавляющее число выходов преобразователей частоты из работоспособного состояния происходит по двум причинам. Первая это некачественное электроснабжение, а вторая - из-за так называемого «человеческого фактора». Ясно, что данные случаи никоим образом не попадают под определение гарантийных.

Итак, в случае, если нет каких-нибудь специфических требований, то на данном этапе выбор серии можно считать завершенным. Следующим шагом будет выбор конкретной модели в линейке частотных преобразователей. Примем условно, что двигатель как таковой уже выбран, хотя чаще он уже даже и установлен. Первоначально преобразователь подбирается в соответствии с мощностью двигателя: мощность преобразователя должна быть равна или больше мощности двигателя. На этом этапе, как правило, большинство поставщиков и, к сожалению, проектировщиков останавливаются, так как подобрать прибор по одному параметру в силах любого. Но тут нужно помнить, что нельзя исключать досадные ошибки, которые приводят или к периодическим отказам прибора, или к невозможности претворения в жизнь требуемых рабочих алгоритмов, или даже к полному выходу прибора из строя. По этой причине на следующем этапе выбора стоит уделить внимание такому критерию, как токовые характеристики. Номинальный ток преобразователя должен быть больше или равен номинальному току двигателя.

Следует уточнить, что речь идет не об измеренном, а именно о номинальном токе двигателя, который указан на шильдике или в паспорте. Подавляющее большинство двигателей применяются для того, чтобы привести в действие вентиляторы и насосы и вентиляторы. Для такого применения на данном этапе выбор можно и закончить, так как перегрузки таких приводов минимальны.

Для остальных приводов требуется осуществлять выбор дальше. Следующий этап заключается в выборе по уровню перегрузок. Требуется, чтобы преобразователь допускал токи перегрузок, которые допустимы и для механизма, и для двигателя. Тут придется обратиться к документации. Как правило, при составлении описания механизма указывают токи перегрузок и длительность их протекания. В случае, если этого нет, например, документация плохая или полностью отсутствует, тогда можно просто-напросто померить ток во время всех режимов работы механизма (кроме пуска, так как это особый случай; но, к счастью, на выбор преобразователя режим пуска влияет крайне редко). Более простой способ выбора по данному критерию - это по таблицам применений, которые предоставляются серьезными поставщиками, подобрать аналогичный механизм и выяснить его уровень перегрузок. В данных, которые предоставляются на преобразователь, как правило, указывается максимальный ток, который способен выдавать преобразователь в течение некоторого времени, как правило, 1-2 минут. Данный ток должен быть выше тока перегрузок механизма, а допустимое время его протекания – время действия перегрузок.

В ситуациях, когда для проектируемого привода также возможны и ударные нагрузки, тогда следует подбирать преобразователь еще и по критерию пикового тока. Преобразователь должен допускать токи пиковых нагрузок, которые допустимы и для механизма, и для двигателя.

Пиковыми нагрузками называются те нагрузки, которые действуют в течение 2-3 секунд. Примером пиковых нагрузок может послужить ток привода ковша экскаватора, который попал на камень. Если этот режим не будет учтен, то привод в такой ситуации просто остановится, хотя двигатель и мог бы справиться с таким препятствием, но ему потребовался бы очень большой ток, но всего на мгновение. А вот преобразователь такой ток дать просто не смог. Сложность выбора преобразователей частоты состоит еще и в том, что далеко не все преобразователи могут на практике реализовать короткие броски тока выше максимального значения, а если и могут, то далеко не все производители указывают этот параметр. В такой ситуации требуется искать преобразователь, максимальный ток которого превосходит пиковый ток нагрузки.

Итак, надо четко помнить, что при подборе преобразователя по токовым характеристикам требуется, чтобы он соответствовал трём требованиям, а вот такими характеристиками, как мощностные, можно и пренебречь.