Avtosfera76.ru

Авто Сфера №76
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Частотный преобразователь для асинхронного двигателя схемы

Зачем нужны частотные преобразователи для асинхронных двигателей и как выбрать подходящий

Все чаще используются асинхронные двигатели показатели, которых в работе значительно выше других электрических машин. Тот, кто решил работать с таким двигателем должен знать, что пусковой ток в среднем в 6 раз превышает номинальный, а также нужно контролировать частоту вращения ротора.

Для того что бы избавиться от данных проблем дополнительно устанавливают частотный преобразователь для электродвигателя. Он поможет более плавно запускать и останавливать двигатель, что поможет значительно продлить срок службы.

Особенности преобразователей на тиристорах (ТПЧ)

Преобразователь частоты типа ТПЧ – это мощнее электротехническое устройство, в состав которого входит целый набор компонентов (включая тиристоры), способный управлять работой двигателя электронным способом. Благодаря этому подвижные части механизмов самого различного класса удаётся запускать в «мягком» режиме, а также менять частоту их вращения электронным способом.

Помимо этого, классический преобразователь частоты обеспечивает:

  • Так называемый «подхват» двигателя с любого частотного вращательного режима;
  • Энергосберегающее рекуперативное торможение;
  • Большой пусковой момент при подключении к сети.

Кроме того, частотные преобразователи позволяют расширить исходный диапазон регулирования скорости вращения вала, а также обеспечивают независимость его от паразитных переходных процессов. Реализация всех перечисленных достоинств электронного (тиристорного) привода возможна лишь при условии правильного управления преобразованием сигнала. А это обеспечивается грамотным выбором соответствующей техническим требованиям схемы преобразователя.

В зависимости от количества входящих в устройство управляющих блоков, все известные преобразователи напряжение-частота на тиристорах (ПНЧ) могут выполняться по двум схемам, каждая из которых предполагает наличие 6-ти или 12-ти выпрямительных инверторов.

Выбор того или иного схемного решения, по которому предполагается изготовить преобразователь частоты, определяется потребностями текущего технологического цикла и зависит от предполагаемой загруженности оборудования.

Рассмотрим особенности каждой из упомянутых схем более подробно.

Преобразователь на 6-ти диодах

Со схемой 6-ти импульсного электронного преобразователя напряжение-частота (ПНЧ) можно ознакомиться на приводимом ниже рисунке.

Частотный преобразователь на 6-ти тиристорах

При работе такого инвертора в статорной обмотке электродвигателя протекает ток, содержащий большое количество гармоник, приводящих к дополнительному её нагреву и существенному ограничению по мощности. Поэтому частотные преобразователи этого класса допускается применять лишь с учётом следующих ограничений:

  • Они могут использоваться только в тех случаях, когда развиваемая на валу двигателя мощность при его длительной эксплуатации не превышает 80% от своего номинального значения;

Обратите внимание! В том случае, когда двигатель используется на полную мощность, допускается применение 2-х ступенчатого регулирования, на начальном этапе обеспечивающего 10-80% от максимума. И лишь на второй ступени достигается её стопроцентное значение.

  • При эксплуатации вентильных систем, допускающих наличие в обмотке статора значительного числа высших гармонических составляющих. При этом условии схема с 6-ю тиристорами позволяет развивать полную мощность;
  • В процессе пусковых испытаний не полностью загруженных синхронных машин. К ним можно отнести генераторы аккумулирующих станций (ГАЭС) или специальных газотурбинных установок (ГТУ).

В некоторых условиях эксплуатации оборудования частотные преобразователи – это единственно верный выбор, позволяющий осуществить первичный запуск и прокрутку вала мощного электрического двигателя.

Преобразователь на 12-ти тиристорах

Для длительного регулирования частоты вращения электродвигателей, работающих в предельных режимах (с мощностями от 10 до 105% от номинального значения) нужен частотный преобразователь, собранный по иной схеме.

Читать еще:  Opel vectra b x16xel схема двигателя

В этом случае потребуются ПНЧ, в состав которых входят 12 тиристоров, совместно с двумя трансформаторными обмотками образующие ключевой инвертор (смотрите рисунок ниже).

Схема инвертора на 12-ти тиристорах

Собранный по такой схеме преобразователь частоты отличается сравнительно низким содержанием гармоник в сетевом и статорном токе и нуждается в использовании сложного в исполнении трансформатора с тремя обмотками.

Дополнительная информация. Обе рассмотренные схемы рассчитаны на относительно низкий уровень питающего напряжения (от 1200 до 3000 Вольт).

Использование такого питания позволяет поднять КПД тиристоров по токовой составляющей и снизить число последовательно подключённых приборов. И в том, и в другом случае в цепях подключения ПНЧ к сетевому источнику устанавливается выключатель S1. Кроме того в выходных цепях присутствует трансформатор ТП1, который в соответствии с требованиями заказчика может иметь то или иное исполнение (без внешнего охлаждения и с масляным охладителем).

Для размещения всего комплекта аппаратуры (также по выбору заказчика) могут использоваться стандартные шкафы ШУ. Размещаемые в них системы могут управляться как с выносного пульта, так и посредством кнопок, размещённых на его лицевой панели.

Принцип работы преобразователя частоты

В основе лежит микропроцессорное управление и несколько схем для преобразования переменного и постоянного напряжений. Несколько процессов происходит с напряжением, которое подается на силовой вход устройства. Работа частотного преобразователя несложная, достаточно рассмотреть три этапа. Во-первых, происходит выпрямление. Во-вторых, фильтрация. В-третьих, инвертирование – преобразование постоянного тока в переменный.

Лишь на последнем этапе возможно изменение свойств и параметров тока. Изменяя характеристики тока, можно регулировать скорость вращения ротора асинхронного двигателя. В инверторном каскаде использованы мощные сборки из транзисторов. У этих элементов три вывода – два силовых, а один управляющий. От величины сигнала, подаваемого на последний, зависит вольт-амперная характеристика на выходе частотника.

Способы автоматического регулирования частоты с использованием датчиков

Но такое использование прибора, позволяющего самостоятельно решать, какую частоту выбрать в тот или иной момент, неразумно. Рассмотрим пример его использования для поддержания постоянного уровня воды в баке водонапорной башни.

Традиционная схема управления таким насосом подразумевает наличие двух датчиков уровня: верхнего и нижнего. При понижении уровня воды до минимума срабатывание датчика приводит к запуску насоса, при достижении верхнего – к остановке. При небольшом объеме бака и повышенном потреблении воды насос часто включается и отключается.

При использовании частотного преобразователя в бак врезается датчик давления в самой нижней его точке. Сигнал с датчика пропорционален давлению столба жидкости, то есть, уровню воды в баке. Датчик подключается к аналоговому входу частотного преобразователя, в его настройках выбирается соответствующий макрос (логическая схема работы), выбирается метод задания частоты и задаются параметры, необходимые для его реализации. В нашем случае, это диапазон скоростей вращения насоса при минимальном уровне в емкости и при максимальном. В первом случае это максимально возможная частота вращения электродвигателя насоса, во втором – минимально возможное число оборотов для самого насоса (когда он еще что-то качает, а не перемалывает воду).

Читать еще:  Что такое лепестки в двигателе

Теперь насос будет работать постоянно, но со скоростью вращения, зависящей от величины потребления воды из резервуара.

Таким же образом можно организовать работу насоса, питающего водопроводную сеть, используя датчик давления в напорной магистрали. В этом случае он будет поддерживать постоянным напор воды в ней.

Использование частотного преобразователя для поддержания напора в трубопроводе

Частотный преобразователь может управлять работой не только насосов, но и вентиляторов. Наиболее простой пример: вентиляторы охлаждения. Чем быстрее они вращаются, тем более сильный поток воздуха они создают, помещение (поверхность теплообменника) охлаждается в большей степени. Для регулирования не нужно измерять скорость потока или объем перекачиваемого воздуха. Достаточно датчика температуры, фиксирующего ее в нужной точке помещения (или на выходе теплообменника). Частотный преобразователь будет изменять скорость вращения вентилятора так, чтобы поддерживать заданное значение температуры или держать ее в допустимом диапазоне.

Инверторы

Инвертор что это такое, зачем и для чего нужен? Инвертор – используется в виде самостоятельного устройства либо являются частью конструкции различных приборов, таких как источники бесперебойного питания (ИБП).

Выбирая преобразователь необходимо учесть его специфические свойства:

  1. Обеспечение независимости работы различных видов устройства от изменения сигнала в бытовых сетях, питаемые переменным током.
  2. При использовании в схемах преобразования энергии, где инвертор является источником переменного тока, данное устройство выступает, как связующее звено между всеми элементами цепи.
  3. Применение инвертора нашло широкое распространение для солнечных батарей, ветровых генераторов, электро- и гидроэлектростанциях.

Инверторы для солнечных батарей часто применяют в бытовых целях, как инверторы для дома с целью довольно простого получения электроэнергии.

По своему принципу работы инверторные устройства делятся на:

  1. Автономные:
    1. инверторы напряжения (АИН-автономный инвертор напряжения);
    2. инверторы тока (АИТ-автономный инвертор тока).
  2. Зависящие (обусловлены параметрами сети).

Как выбрать инвертор, какой инвертор лучше?

Выбор инвертора обуславливается запросами потребители и условиями его применения. Сфера применения – самая разнообразная, от промышленного применения, до бытового личного использования. По таким критериям инвертор может быть:

  • инвертор для дома;
  • инвертор для солнечных батарей;
  • инвертор для дачи.

Еще одна разновидность такого типа устройства является инвертор полуавтомат. Он является частью большинства сварочных аппаратов состоит из следующих элементов:

  • источника тока;
  • механизма подачи сварочной проволоки;
  • сварочный рукав;
  • горелка.

Сейчас на рынке представлено большое множество сварочных аппаратов для выполнения работ различных уровней сложности.

Трехфазный инвертор применим для формирования трехфазного тока в электрических двигателях. Обмотки электродвигателя подключаются непосредственно к самому инверторному устройству. Такие разновидности инверторных устройств применимы для работы тяжелых электродвигателей (электровозы, теплоходы, буровых установки и т.п.).

Разновидности частотных преобразователей

Современные частотные преобразователи различаются многообразием схем, которые можно сгруппировать в несколько категорий:

  1. Высоковольтные двухтрансформаторные

Принцип работы такого прибора заключается в последовательном преобразовании напряжения при помощи понижающего и повышающего трансформатора, преобразования частоты низковольтным преобразователем, а также сглаживание пиковых перенапряжений на выходе с помощью синусоидального фильтра. Схема работы выглядит следующим образом: питающее напряжение 6000 В подается на понижающий трансформатор и на его выходе получают 400 (660) В, далее оно подается на низковольтный преобразователь и после изменения частоты подается на повышающий трансформатор для увеличения значения напряжения до начального.

  1. Тиристорные преобразователи
Читать еще:  Устройство и работа карбюраторного двигателя ваз

Такие устройства состоят из многоуровневых частотных преобразователей на основе тиристоров. Конструктивно они состоят из трансформатора (обеспечивающего понижение питающего напряжения), диодов (для выпрямления) и конденсаторов (для сглаживания). Также для уменьшения уровня высших гармоник применяют многопульсные схемы.

Тиристорные преобразователи имеют высокий КПД до 98 % и большой диапазон выходных частот 0-300 Гц, что для современного оборудования является положительной и востребованной характеристикой.

  1. Транзисторные частотные преобразователи

Такие частотные преобразователи являются высокотехнологичными устройствами, которые собираются на транзисторах различного типа. Конструктивно они имеют транзисторные инверторные ячейки и многообмоточный сухой трансформатор специальной конструкции. Управляют таким преобразователем с помощью микропроцессора, что позволяет тонко настраивать работу оборудования и контролировать весь процесс работы различных двигателей. Транзисторные частотные преобразователи, так же, как и тиристорные, имеют высокий КПД и широкий диапазон регулирования частоты.

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

При помощи диодов он преобразуется в постоянный. Подключить его необходимо согласно схеме, приведенной в инструкции к ПЧ.

Фотографии всего этого безобразия.

Функциональность Конкуренция на рынке жесткая, так что производители стараются наделить свои преобразователи различными функциями. ПИД-регулятор — это математическая функция, уравнение которой имеет сумму составляющих: — пропорциональная: величина ошибки влияет на величину сигнала управления; — интегральная: величина ошибки влияет на скорость изменения сигнала управления; — дифференциальная: скорость изменения значения сигнала обратной связи влияет на величину сигнала управления. Конечно самые азы я писать не буду.

Некоторые модели частотников определяют фактические характеристики электродвигателей автоматически. Пульты местного и дистанционного управления Пульты местного и дистанционного управления используются для управления одним, двумя или несколькими электроприводами. При этом определяющую роль играет возможность изменения параметров тока переменного типа.

Интернет просто кишит этой информацией. Нельзя подключать частотники по непредусмотренной производителем схеме. А вот электронный вариант может быть использован как при функционировании асинхронных движков, так и модификаций синхронного вида. При запуске мотор издаёт писк гудящих обмоток.

Заземление частотного регулятора выполняется проводом с медной жилой, сечением, указанным в паспорте преобразователя, оно должно быть не меньше сечения жил питающего силового кабеля. Асинхронные электродвигатели, выполненные по схеме с фазным ротором и запущенные в режим генератора, являются представителями первого вида. Сетевое напряжение Напряжение в отечественных подающих сетях оставляет желать лучшего. Здесь происходит изменение переменного тока.

Подключение, тестирование и программирование частотных регуляторов должно выполняться специалистами, имеющими допуск к электрооборудованию, профильное образование и прошедшими инструктаж по ТБ. Некоторые модели частотников определяют фактические характеристики электродвигателей автоматически. В этом случае учитывается пропорциональная зависимость амплитуды от частоты. Частотный преобразователь — виды, принцип действия, схемы подключения Ротор любого электродвигателя приводится в движение под действием сил, вызванных вращающимся электромагнитным полем внутри обмотки статора. Частотный преобразователь для асинхронного двигателя обеспечивает постоянный контроль над моментом вращения.

Конечно самые азы я писать не буду. Также проверяется уставки защиты в параметрах группы хх.
Подключение электродвигателя через частотный преобразователь. Плюсы и минусы

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector