0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое преобразователь частоты для трехфазного двигателя

Преобразователи частоты

Отображение единичного результата.

220В ± 15% 50/60Гц

220В ± 15% 50/60Гц

380В ± 15% 50/60Гц

220В ± 15% 50/60Гц

380В ± 15% 50/60Гц

220В ± 15% 50/60Гц

380В ± 15% 50/60Гц

380В ± 15% 50/60Гц

220В ± 15% 50/60Гц

220В ± 15% 50/60Гц

220В ± 15% 50/60Гц

380В ± 15% 50/60Гц

Категории

Преимущества ВПЧ по сравнению с другими решениями, предлагаемыми на рынке:

  • Прямое подключение ВПЧ к питающей высоковольтной сети за счет использования специальной конструкции (с расщепленными вторичными обмотками) входного сухого трансформатора шкафного исполнения.
  • В комплект ВПЧ не входит выходной трансформатор — высокое напряжение на выходе ВПЧ получается путем сложения напряжений инверторных ячеек.
  • Отличная форма выходного тока и напряжения — синусоидальная, с коэффициентом гармоник не выше 3,5. 5%, что позволяет без ограничений использовать ВПЧ со старыми электродвигателями с изношенными статорными обмотками. ВПЧ полностью совместим с любым новым или старым синхронным или асинхронным электродвигателем (стандартная опция для управления возбуждением синхронного электродвигателя).
    Отсутствие высших гармоник и низкий уровень радиопомех позволяют нормально работать с питающим ВПЧ фидером и другим токоприемникам (электродвигателям, контроллерному оборудованию).
  • Высокий коэффициент мощности по входу во всем диапазоне частот (cos фи > 0,96), при этом из сети практически не потребляется реактивная мощность.
  • Высокий общий (с учетом трансформатора) к.п.д. электропривода (0,95-0.97), достигаемый за счет применения инженерных решений на базе IGBT-ключей.
  • Высокая надежность ВПЧ обусловлена примененными схемными и конструкторскими решениями, а также выбором элементной базы (кроме того, IGВТ-транзисторы имеют многократно более высокую надежность по сравнению с тиристорами);
  • Одним из основных схемотехнических преимуществ электроприводов ВПЧ является надежность электроснабжения приводного электродвигателя, многократно увеличиченная благодаря следующим решениям:
    — допускается кратковременный обрыв электроснабжения преобразователя при 100%-ной нагрузке без аварийного останова ВПЧ (до 0,1 сек.);
    — допускается существенное понижение питающего напряжения без аварийного останова ВПЧ (до 40%);
    — при выходе из строя одного из силовых инверторных модулей отключение всего ВПЧ не происходит — силовой модуль шунтируется (этим исключаются возможные потери от внезапной остановки двигателя — например, на дымососах конверторов и других ответственных механизмах, где не допускается остановка во время технологического цикла).
  • Векторное управление приводным электродвигателем позволяет реализовать глубину регулирования 1:20…1:100. Высокие динамические показатели электропривода, обусловленные высоким быстродействием ШИМ-управления.
  • Не предъявляет никаких требований к нагрузке — работает в диапазоне нагрузок от холостого хода до 110% номинальной мощности. Регулируемое время плавного разгона двигателя от долей секунды до 3200 сек без бросков пускового тока.
  • Практически отсутствует ограничение по длине кабеля от преобразователя до приводного двигателя (длина может достигать многих километров, что немаловажно, к примеру, в нефте- и горнодобывающей промышленности).
  • Не требует установки бетонных реакторов и фильтров со стороны питающей сети для повышения входного коэффициента мощности и предотвращения попадания гармонических составляющих в питающую сеть; не требует дополнительных цепей для искусственной коммутации тиристоров (соответственно, нет потерь мощности в силовой части).

Частотный преобразователь, он же преобразователь частоты (частотник) — это высокотехнологичные устройства, которые состоят из элементов на основе полупроводников.

Преобразователь частоты служит для преобразования сетевого трёхфазного или однофазного переменного тока частотой 50 (60) Гц в трёхфазный или однофазный ток, частотой от 1 Гц до 800 Гц. В простейших случаях регулирование частоты и напряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой V/f, в наиболее совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление.

Кроме того, имеется электронная система управления, построенная на микроконтроллере. С ее помощью производится управление всеми важнейшими параметрами электродвигателя. В частности при помощи преобразователя частоты можно изменять скорость вращения электрического двигателя, а следовательно всех узлов и механизмов которые он вращает.

Любой преобразователь частоты состоит из четырех основных модулей:

  • Блока выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный;
  • Устройства фильтрации постоянного напряжения;
  • Инверторного узла (Преобразователя);
  • Выходные транзисторы (IGBT модули) обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя;
  • Микропроцессорная системы управления. (с программируемым логическим контроллером).

Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда ставят дроссель (особенно, когда расстояние от частотного преобразователя до электродвигателя, более 25м). А для уменьшения электромагнитных помех используют EMC-фильтр.

Стоит отметить, что в состав устройства входит несколько степеней защиты, которые также управляются микроконтроллерным устройством. В частности производится контроль температуры силовых полупроводниковых элементов. Кроме того, имеется функция защиты от короткого замыкания и превышения тока. Частотный преобразователь необходимо подключать к питающей сети посредством защитных устройств. Необходимость в магнитном пускателе отпадает.

Выпрямитель преобразователя частоты

Это самый первый модуль, через который протекает ток. С его помощью производится выпрямление переменного тока – преобразование в постоянный. Происходит это благодаря использованию таких элементов, как полупроводниковые диоды.

Устройства фильтрации постоянного напряжения

На выходе выпрямителя вы имеете постоянное напряжение, но оно обладает большими пульсациями, все еще проскакивает переменная составляющая. Чтобы сгладить все эти «неровности» тока, требуется применять как минимум два элемента – катушку индуктивности и электролитический конденсатор.

Читать еще:  Эндоскопия двигателей что покажет

Инверторный узел (преобразователь)

Инверторный узел, наиболее важный во всей конструкции. С его помощью производится изменение параметров выходного тока. В частности его частоты, напряжения и т. д. Состоит инвертор из шести управляемых транзисторов. Для каждой фазы два полупроводниковых элемента. Стоит отметить, что в инверторном каскаде используются современные сборки из IGBT-транзисторов.

IGBT транзисторы (insulated gate bipolar transistor), произносящимся на слух как «ай-джи-би-ти». Используется igbt транзистор в системах управления электрическими приводами в сетях свыше 500в, до 10 Кв, и токами до 1200 ампер.

Ведущие мировые производители IGBT модулей: Fuji electric, Hitachi, Toshiba, Mitsubishi Electric, SEMIKRON(Siemens AG), Infineon Technologies.

Из-за особенностей частотных преобразователей, их выходное напряжение и ток имеют искаженную, несинусоидальную форму с большим количеством гармоник (помех). Инвертор преобразователя частоты генерирует широкий спектр высших гармоник с частотой 150 кГц-30 МГц. Питание обмоток двигателя таким искаженным несинусоидальным током приводит к появлению таких негативных последствий как тепловой и электрический пробой изоляции обмоток двигателя, увеличение скорости старения изоляции, увеличение уровня акустических шумов работающего двигателя, эрозии подшипников. Кроме того, чатотники могут являться мощным источником помех в электрической сети питания, оказывая негативное влияние на другое электрическое оборудование, подключенное к этой сети. Для ослабления отрицательного воздействия гармонических искажений, генерируемых в частотном преобразователе в процессе работы, на электрическую сеть, электродвигатель и собственно сам преобразователь частоты применяют различные фильтры, такие как сетевой (входной) и моторный (выходной) дросселя, а так же ЭМИ-фильтры.

Сетевые (входные) дроссели

Сетевой дроссель является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты и защищает сеть от высших гармоник 5, 7, 11 порядка с частотой 250Гц, 350 Гц, 550 Гц и т.д. Кроме того, сетевые дроссели позволяют защитить преобразователь частоты от повышенного напряжения сети питания и бросков тока при переходных процессах в питающей сети и нагрузке ПЧ, особенно при резком скачке сетевого напряжения, который бывает, например, при отключении мощных асинхронных двигателей.

Сетевые (входные) дроссели рекомендуют применять:

  • при наличии в сети электропитания значительных помех от другого оборудования;
  • при асимметрии напряжения питания между фазами более 1,8 % от номинальной величины напряжения;
  • при присоединении преобразователя частоты к питающей сети с очень низким полным сопротивлением (например, при запитке ПЧ от рядом расположенного трансформатора, мощность которого более чем в 6-10 раз больше мощности ПЧ);
  • при присоединении большого количества преобразователей частоты к одной линии электропитания;
  • при питании от сети, к которой подключены другие нелинейные элементы, создающие существенные искажения;
  • при наличии в схеме электроснабжения батарей конденсаторов (компенсаторов реактивной мощности), повышающих коэффициент мощности сети.

Преимущества применения входных (сетевых) дросселей:

  • Защищают преобразователь частоты от импульсных всплесков напряжения в сети;
  • Защищают преобразователь частоты от перекосов фаз питающего напряжения;
  • Уменьшают скорость нарастания токов короткого замыкания в выходных цепях преобразователя частоты;
  • Повышают срок службы конденсатора в звене постоянного тока ПЧ.

Выходные (моторные) дроссели

Выходные дроссели должны обязательно использоваться в случаях, если длина силового кабеля, соединяющего преобразователь и двигатель, превышает 30 м.

Так же, выходные моторные дроссели снижают скорость нарастания аварийных токов короткого замыкания и задерживают момент достижения максимума тока короткого замыкания, тем самым обеспечивают необходимое время для срабатывания цепей электронной защиты ПЧ;

Моторные дроссели компенсируют емкостные токи длинных моторных кабелей, то есть не дают развиваться большим емкостным токам и соответственно препятствуют ложным срабатываниям защиты ПЧ от сверхтоков;

Снижают выбросы напряжения на обмотках двигателя. При питании асинхронного двигателя от преобразователя частоты к обмоткам двигателя прикладывается импульсное напряжение со значительными пиками перенапряжений, суммарная величина которых, превышает амплитуду номинального напряжения питания асинхронного двигателя. Это может вызвать пробой изоляции обмоток двигателя, особенно при его длительной эксплуатации, когда изоляция обмоточных проводов и обмоток теряет свои первоначальные изоляционные свойства. Ниже приведена таблица рекомендуемых моторных дросселей для различных типономиналов преобразователей.

В качестве моторных дросселей, можно использовать дроссели, применяющиеся с другими моделями ПЧ, выпускаемыми другими изготовителями, не обязательно, чтобы они совпадали с производителем частотного преобразователя.

Вообще применение частотных преобразователей в настоящее время дает, только плюсы.

Частотный преобразователь с широтно–импульсным управлением (ЧП с ШИМ) снижает пусковые токи в 4-5 раз. Он обеспечивает плавный пуск асинхронного двигателя и осуществляет управление приводом по заданной формуле соотношения напряжение / частота. Защищает двигатель от перегрузок, потери фаз, перегрева и пр.

Дает экономию по потреблению энергии до 50%. Появляется возможность включения обратных связей между смежными приводами, т.е. самонастройки оборудования под поставленную задачу и изменение условий работы всей системы.

В комплекте с асинхронным электродвигателем позволяет заменить электропривод постоянного тока.

На современных устройствах плавного пуска встроенный контроллер позволяет запрограммировать до 25 различных программ управления.

Читать еще:  Асинхронный двигатель силовая схема

Различают частотные преобразователи по типу управления: скалярное или векторное управление.

Скалярный тип управления. При скалярном управлении формируются гармонические токи фаз двигателя это означает что управление чаще всего поддерживается постоянным отношение максимального момента двигателя к моменту сопротивления на валу. То есть при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность двигателя. При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и к.п.д. двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вращения практически не изменяются.

Важным достоинством скалярного метода является возможность одновременного управления группой электродвигателей.

Скалярный способ управления позволяет осуществлять легкую регулировку, даже при использовании заводских настроек.

Векторный тип управления. Векторное управление — метод управления синхронными и асинхронными двигателями, не только формирующим гармонические токи (напряжения) фаз, но и обеспечивающим управление магнитным потоком ротора (моментом на валу двигателя). Векторное управление применяется в случае, когда в процессе эксплуатации нагрузка может меняться на одной и той же частоте, т.е. нет четкой зависимости между моментом нагрузки и скоростью вращения, а также в случаях, когда необходимо получить расширенный диапазон регулирования частоты при номинальных моментах, например, 0…50 Гц для момента 100% или даже кратковременно 150-200% от Мном, это позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Этот метод обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя. Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле.

На базе частотного преобразователя могут быть реализованы системы регулирования скорости и автоматизации следующих объектов:

  1. Насосов горячей и холодной воды в системах водо- и теплоснабжения, вспомогательного оборудования котельных, ТЭС, ТЭЦ и котлоагрегатов;
  2. Песковые и пульповые насосы в технологических линиях обогатительных фабрик;
  3. Рольганги, конвейеры, транспортеры и другие транспортные средства;
  4. Дозаторы и питатели;
  5. Лифтовое оборудование;
  6. Дробилки, мельницы, мешалки, экструдеры;
  7. Центрифуги различных типов;
  8. Линии производства пленки, картона и других ленточных материалов;
  9. Оборудование прокатных станов и других металлургических агрегатов;
  10. Приводы буровых станков, электробуров, бурового оборудования;
  11. Высокооборотные механизмы (шпиндели шлифовальных станков и т.д.);
  12. Экскаваторное оборудование;
  13. Крановое оборудование;
  14. Механизмы силовых манипуляторов.

Немного теории: Что такое преобразователь частоты?

Частотные преобразователи (инверторы от англ. frequency inverter) служат для плавного, бесступенчатого регулирования скорости трехфазного асинхронного электродвигателя. Регулирование происходит за счет создания на выходе трехфазного тока переменной частоты. Ниже приведена структурная схема частотного преобразователя:

Частотный преобразователь состоит из системы управления, выпрямителя, шины постоянного тока и выходного генератора. Выходное напряжение создается методом высокочастотной широтно-импульсной модуляции.

В выходном каскаде преобразователей OMRON используются IGBT транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, более качественно воспроизводят синусоиду и меньше шумят.

Для обеспечения достаточного момента при изменении частоты частотный преобразователь изменяет выходное напряжение согласно выбранной вольт-частотной характеристике.

В наиболее совершенных преобразователях реализовано векторное управление.

Его смысл состоит в том, что система управления отслеживает напряжение на обмотках, ток двигателя и сдвиг фаз между ними, создает модели двигателя, рассчитывает скольжение и положение ротора. На основании этих данных в каждый момент времени рассчитывается оптимальное положение поля и генерируются соответствующие выходные сигналы.

Векторное управление позволяет работать с полным моментом в области нулевых частот, точно поддерживать скорость при переменной нагрузке без датчика обратной связи, точно контролировать момент на валу двигателя. Плавная регулировка скорости вращения электродвигателя позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры. Что значительно упрощает механическую систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные расходы.

При подключении через частотный преобразователь пуск двигателя происходит плавно, без пусковых токов и ударов, что снижает нагрузку на двигатель и механику и увеличивает их срок жизни.

Применение частотных преобразователей с обратной связью обеспечивает точное поддержание скорости вращения при переменной нагрузке, что во многих задачах позволяет значительно улучшить качество технологического процесса.

Для питающей сети преобразователь является чисто активной нагрузкой и потребляет ровно столько энергии, сколько требуется для выполнения механической работы (с учетом КПД преобразователя и двигателя).

Частотный преобразователь в комплекте с асинхронным электродвигателем может применяться для замены приводов постоянного тока. В этом случае значительно снижаются эксплуатационные затраты, повышается перегрузочная способность, а соответственно и надежность системы.

Применение регулируемого частотного электропривода позволяет сберегать энергию путем устранения непроизводительных затрат энергии в дроссельных заслонках, механических муфтах и других регулирующих устройствах. При этом экономия прямо пропорциональна непроизводительным затратам и может достигать 80%.

  • Инверторы Omron 3G3MX2 (60)

Старый кодовый номер: MX2 Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В, 1 фаза 220 В Диапазон мощностей: 0,1. 15 кВт Управление: векторное

Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В Диапазон мощностей: 0,4. 132 кВт Управление: векторное управление

Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В,3 фазы 220 В Диапазон мощностей: 0,4. 110 кВт Управление: векторное

Читать еще:  Шевроле авео двигатель 1 2 схема двигателя

Старый кодовый номер: 3G3JV Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В, 1 или 3 фазы 220 В Диапазон мощностей: 0,1. 4 кВт Управление: вольт-частотное

Старый кодовый номер: 3G3MV Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В, 1 или 3 фазы 220В Диапазон мощностей: 0,1. 7,5 кВт Управление: векторное

Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В, 1 фаза 220 В Диапазон мощностей: 0,18. 8,5 кВт Управление: векторное

Старый кодовый номер: 3G3PV Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В, 1 или 3 фазы 220В Диапазон мощностей: 0,1. 300 кВт Управление: вольт-частотное

Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В, 1 фаза 220 В Диапазон мощностей: 0,1. 4,0 кВт Управление: вольт-частотное

Старый кодовый номер: 3G3RV Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В Диапазон мощностей: 0,1. 300 кВт Управление: векторное

Диапазон мощностей: 0,4. 300 кВт Управление: векторное

Входное напряжение: 3 фазы, 380 В — 460 В, 1 фаза 220 В Диапазон мощностей: 0,1. 15 кВт Управление: векторное управление

Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В Диапазон мощностей: 5,5. 22 кВт Управление: V/f-,разомкн. или замкн. векторное

Входное напряжение: 230 — 480 В или 500 — 690 В Диапазон мощностей: 90. 1000 кВт Управление: векторное управление

Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В Диапазон мощностей: 0,75. 75 кВт Управление: векторное

  • Инверторы Omron SX-AFE (94)
  • Инверторы Omron L1000A (7)
  • Инверторы Omron LX (7)

    Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В, 3 фазы 220 В Диапазон мощностей: 3,7. 18,5 кВт Управление: векторное

    Входное напряжение: 3 фазы, 380 В-460 В, 1 фаза 220 В Диапазон мощностей: 0.25. 7 кВт Управление: V/f управление

  • Аксессуары для инверторов Omron серии X (193)
  • Аксессуары для инверторов Omron серии SX (40)
  • Аксессуары для инверторов Omron серий E7/F7/G7/L7/V7 (59)
  • Аксессуары для преобразователей частоты Omron (92)
  • Преобразователи частоты(ПЧ) SINAMICS G120 мощностью до 250 кВт, с 3-фазным напряжением 380…480 В AC стандартного применения

    Частотные преобразователи (ПЧ, инверторы) Siemens SINAMICS G120 мощностью до 250 кВт, 3-фазным 380. 480 В AC напряжением, семи типоразмеров, для точного и экономичного управления трехфазными электродвигателями по скорости/моменту при решении самых разных задач привода в промышленной и межотраслевой областях.

    Основные особенности и характеристики преобразователей частоты SINAMICS G120:

    Управляющие модули CU240B-2

    Управляющие модули CU240B-2 с базовым набором I/O предназначены для управления силовыми модулями, для контроля их работы и оптимальны для большинства приложений с U/f или векторным регулированием. Модули управления CU240B-2 поддерживают связь с локальной или централизованной системой управления, а также с устройствами управления(IOP, BOP-2), обеспечивают подключение всех релевантных процессу вспомогательных компонентов(датчики, вентили, контакторы. )

    Варианты исполнения и основные характеристики модулей управления CU240B-2:

    Выбор силовой части зависит от требуемой мощности и приложения. Для высоконадежного и гибкого моторного режима в силовых модулях PM240/PM250 используется самая современная технология IGBT с широтно-импульсной модуляцией(ШИМ). Различные защитные функции обеспечивают надежную защиту для силового модуля и двигателя.

    Силовые модули PM240

    Силовые модули PM250

    Подключение

    Подключение частотного преобразователя проводят с обязательной установкой автомата защиты. Автоматический выключатель монтируют перед частотником. На трехфазную сеть – трехфазный автомат, на однофазную – однофазный. Это позволит быстро отключить питание при коротком замыкании или перегрузке хотя бы одной фазы. Фазовые выходы инвертора подключают к контактам двигателя по принципу «треугольник» или «звезда». Тип подбирают по напряжению инвертора – все данные есть в инструкции.

    Многие модели частотников идут в комплекте с выносными пультами управления. Пульт устанавливается в любом месте, где с ним удобно работать, и позволяет регулировать обороты без походов к шкафу управления. На наших складах в Москве есть частотные преобразователи с ДУ – за консультацией по наличию обращайтесь к менеджерам.

    Рекомендации по обслуживанию электрооборудования

    Для продления срока эксплуатации преобразователя необходимо соблюдать следующие правила:

    1. Регулярно очищать внутренности устройства от пыли (лучше выдувать её небольшим компрессором, так как пылесос с загрязнением не всегда справится – пыль уплотняется).
    2. Своевременно заменять узлы. Электролитические конденсаторы рассчитаны на пять лет, предохранители на десять лет эксплуатации. А вентиляторы охлаждения на два-три года использования. Внутренние шлейфы следует заменять раз в шесть лет.
    3. Контролировать внутреннюю температуру и напряжение на шине постоянного тока. Повышение температур приводит к засыханию термопроводящей пасты и разрушению конденсаторов. На силовых компонентах привода её следует менять ни реже одного раза в три года.
    4. Придерживаться условий эксплуатации. Температура окружающей среды не должна превышать +40 градусов. Недопустима высокая влажность и запылённость воздуха.

    Управление асинхронным мотором (например, как подключить трёхфазный электродвигатель в сеть 220в) – довольно сложный процесс. Преобразователи, изготовленные кустарно, дешевле промышленных аналогов и вполне подходят для использования в бытовых целях. Однако для применения на производстве предпочтительнее установить инверторы, собранные в заводских условиях. Обслуживание таких дорогих моделей под силу только хорошо обученному техническому персоналу.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector