Avtosfera76.ru

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

Частотный регулятор для асинхронного двигателя характеристика

Выбор частотного преобразователя

При правильном подходе к выбору частотного преобразователя для конкретного асинхронного двигателя перед проектировщиком встает задача на какие характеристики двигателя ориентироваться при выборе преобразователя, чтобы свести к минимуму ошибку выбора. Самые распространение это три варианта для выбора привода, при этом каждый способ расчета зависит от самих характеристик электродвигателя. Две наиболее часто используемые рабочие характеристики электродвигателя – это постоянная, и квадратичная. На рисунке 1 указан пример работы насоса, разбег скоростей у которого лежит в небольшом пределе 50-90%, при этом коэффициент нагрузки колеблется в пределах 30-80%.

Выбор преобразователя в данном случаем можно произвести по номинальной мощности, рекомендуемой фирмами производителями частотного преобразователя

Для примера (рисунок 2) применения преобразователя на транспортере, подъемных механизмах, момент в некоторых случаях может превышать 40-60% от номинально развиваемого момента частотным преобразователем.

Три способа управления однофазными асинхронными двигателями

Каждый день инженеры проектируют системы, в которых используются асинхронные двигатели с однофазным питанием. В свою очередь, управление скоростью однофазных двигателей желательно в большинстве применений, так как это не только обеспечивает требуемую скорость, но и уменьшает потребление электроэнергии, и снижает уровень акустического шума.

Большинство серийно выпускаемых однофазных двигателей не реверсивные, т.е. они разработаны, чтобы вращаться только в одном направлении. Изменить направление их вращения можно только с помощью дополнительных средств: добавочной обмотки, внешних реле и переключателей, механического редуктора и т.д. Так же, если позволяет конструкция двигателя, реверсировать его можно с помощью преобразователей для регулировки скорости.

Существует множество разновидностей асинхронных двигателей с однофазным питанием. Конструкция и принцип их действия подробно описаны в литературе по электромеханике. Наиболее распространенным типом является двигатель с двумя статорными обмотками, одна из которых имеет в своей цепи постоянно-включенный рабочий конденсатор, который обеспечивает сдвиг тока в обмотках на 90 электрических градусов для образования вращающегося магнитного поля. Такой двигатель называется конденсаторным. О нем и пойдет речь в данной статье.

Основным способом плавной регулировки скорости конденсаторного однофазного двигателя является частотный метод, реализуемый с помощью трехфазных или однофазных ШИМ-инверторов (преобразователей частоты), а также метод фазовой регулировки напряжения с помощью тиристорных регуляторов мощности. Рассмотрим эти методы подробнее.

Вариант 1. V/F управление с помощью однофазного ШИМ-инвертора

На выходе инвертора, состоящего из четырех IGBT-транзисторов (рис.1), формируется однофазное напряжение с переменной частотой и среднеквадратичным значением с линейной зависимостью V/F (вольт-частотная характеристика). За счет конденсатора в обмотке двигателя получается поле, близкое к круговому. Данный способ управления реализуется с помощью специализированных преобразователей частоты, которые разработаны исключительно для управления однофазными двигателями. В них, как правило реализованы специальные алгоритмы, управления двигателем, обеспечивающие устойчивый пуск и стабильную работу в заявленном диапазоне частот.

Регулировать частоту можно, как вниз, так и вверх от номинальной, но в отличие от частотно-регулируемых трехфазных приводов, диапазон регулирования однофазного двигателя меньше. Оно, как правило, не превышает 1:10, за счет того, что емкостное сопротивление напрямую зависит от частоты.

К основным достоинствам данного метода управления можно отнести: 1) простоту ввода в эксплуатацию, т.к. не требуется конструктивных изменений двигателя; 2) гарантированно надежную и устойчивую работу, так как частотный преобразователь специально разработан для таких двигателей и в нем учтены все особенности их эксплуатации; 3) хорошие характеристики управления и возможности, присущие большинству преобразователей частоты (аналоговые и дискретные входы/выходы, ПИД-регулятор, предустановленные скорости, коммуникационные интерфейсы, защитные функции, и т.д.).

К недостаткам относится: 1) только однонаправленное вращение (невозможность без внешних коммутирующих устройств реверсировать двигатель); 2) достаточно высокая стоимость частотных преобразователей для однофазных двигателей, так как в них используются IGBT-модули со значительным запасом по току (например, в однофазном частотнике мощностью 1.1кВт используется IGBT-модуль такой же как в трехфазном на 2.2кВт) и из-за ограниченности предложения на рынке.

Вариант 2. V/F управление с помощью трехфазного ШИМ-инвертора

В данном случае используется стандартный преобразователь частоты с мостовой схемой IGBT-транзисторов (рис.2), формируемый на выходе трехфазное напряжение с фазовым сдвигом на 120 градусов. Обе обмотки однофазного двигателя и их средняя точка подключаются ко трем выходным фазам инвертора. Конденсатор, при этом, из схемы должен быть исключен. Так как обмотки геометрически сдвинуты на 90 градусов , а напряжение, прикладываемое к ним – на 120 электрических градусов, то полученное поле не будет круговым, и как следствие, момент будет пульсирующим. Причем среднее его значение за период будет меньше (рис.2), чем в случае питания от напряжений со сдвигом 90 гадусов.

При схеме подключения на рис.2 действующее напряжение на главной обмотке (Vгл) будет равно разности напряжений фаз A и C, а напряжение на дополнительной обмотке (Vдоп) = Vb-Vc. Изменяя порядок коммутации IGBT-транзисторов, можно легко изменять чередование напряжение на обмотках, а следовательно и направление вращения двигателя (рис.3) без каких-либо дополнительных аппаратных средств.

Здесь стоит отметить, что не любой преобразователь частоты подойдет для управления однофазным двигателем, так как токи в фазах будут не симметричны, и в случае наличия защиты от асимметрии выходных фаз, работа преобразователя будет блокироваться. Как впрочем, и не любой конденсаторный двигатель подойдет для данного способа, так как у некоторых типов двигателей весьма затруднительно или невозможно убрать емкость из дополнительной обмотки, и дополнительная обмотка как правило выполнена более тонким проводом, что при отсутствии конденсатора может привести к её перегреву и межвитковому замыканию.

Читать еще:  Характеристики двигателя стиральной машине фея

Иногда на свой страх и риск используют подключение однофазного двигателя с конденсатором к трехфазному инвертору, что большинством производителей частотных преобразователей запрещено. В этом случае надо выбирать частотник со значительным запасом по току по отношению к двигателю, в частотнике не должно быть защиты от обрыва/перекоса выходных фаз, и надо помнить, что при определенной частоте может возникнуть электрический резонанс в контуре конденсатор-обмотка двигателя, что приведет к его повреждению.

Итак, достоинствами метода являются: 1) доступность на рынке и достаточно низкая цена преобразователей частоты с трехфазным выходом; 2) возможность реверсивной работы; 3) хороший диапазон регулирования скорости и возможности, присущие большинству преобразователей частоты (аналоговые и дискретные входы/выходы, ПИД-регулятор, предустановленные скорости, коммуникационные интерфейсы, защитные функции, и т.д.).

Недостатки метода: 1) пониженный и пульсирующий момент двигателя, повышенный его нагрев; 2) не все преобразователи частоты и конденсаторные двигатели годятся для данного метода, требуется предварительный анализ характеристик преобразователя и конструкции двигателя. К тому же, большинство производителей частотных преобразователей в своих инструкциях запрещают подключение однофазных двигателей, и в случае поломки могут снять с изделия свои гарантийные обязательства.

Вариант 3. Фазовая регулировка напряжения с помощью тиристорного регулятора

Отсутствие до недавнего времени доступного и качественного преобразователя частоты для однофазных двигателей приводило к поиску других решений, одно из которых — изменение напряжения статора при неизменной его частоте.

На выходе тиристорного регулятора, состоящего из двух, включенных встречно-параллельно тиристоров (рис.4), формируется однофазное напряжение с постоянной частотой и регулируемым среднеквадратичным значением за счет изменения угла (альфа) открывания тиристоров.

Критический момент при таком регулировании будет снижаться пропорционально напряжению, критическое скольжение в останется неизменным.

Проведём оценку метода.
1) Регулирование однозонное – только вниз от основной скорости.
2) Диапазон регулирования в разомкнутом контуре, примерно, 2:1; стабильность скорости удовлетворительная; плавность высокая.
3) Допустимая нагрузка резко снижается с уменьшением скорости.
4) Рассмотренный способ регулирования неэффективен для использования в продолжительном режиме. Даже для самой благоприятной нагрузке — вентиляторной необходимо двух-трехкратное завышение установленной мощности двигателя, интенсивный внешний обдув, так как, допустим, если двигатель вращается 750 об/мин (когда синхронная частота 1500) — скольжение 0,5, и 0,5 мощности идет в нагрузку, а 0,5 — греет ротор (не считая других потерь).
5) Тиристорный регулятор — простое устройство в 3-4 раза более дешевое, чем преобразователь частоты, и именно эта особенность системы регулировки скорости напряжением приводила в ряде случаев к её неоправданному применению.

Заключение

Все три способа имеют право на существование, только выбор одного из них нужно делать исходя из конкретной прикладной задачи.

Безусловно, наиболее универсальным и наименее трудоемким на стадии проектирования является первый метод – регулирование с помощью преобразователя частоты с однофазным выходом. Этот способ годится для большинства применений и помимо конденсаторных двигателей его можно использовать и для управления однофазными двигателями с экранированными полюсами.

Второй способ – регулирование с помощью преобразователя частоты с трехфазным выходом, — требует предварительного изучения, как преобразователя, так и двигателя на предмет возможности совместной работы. И рекомендуется всегда выбирать преобразователь с существенным запасом мощности по отношению к двигателю. Этот метод оптимален в реверсивных приложениях.

Третий способ – регулирование скорости изменением напряжения, — может в ряде случаев использоваться для кратковременного снижения скорости маломощных вентиляторов и насосов, и весьма полезен и эффективен для снижения пусковых токов, для экономии энергии при недогрузках. Этот метод является самым бюджетным, но как подчеркивалось ранее, тиристорные регуляторы не должны применяться для регулирования скорости сколько-нибудь мощных двигателей, приводящих во вращение машины, работающие в продолжительном режиме.

Малогабаритные векторные преобразователи EI-8001

Технические характеристики.

  • Диапазон мощностей 0,75 кВт — 11 кВт
  • Полная защита двигателя.
  • Векторное управление без обратной связи.
  • Встроенный ПИД-регулятор.
  • Аналоговые и цифровые входы/выходы для регулирования и дистанционного управления.
  • Питание 220/380 В, 50 Гц

Простая и недорогая модель для массового применения в компактном исполнении.

Какие же основные параметры подбора преобразователей частоты для асинхронного двигателя:

1.Номинальная мощность двигателя.

Рабочий ток электродвигателя не должен превышать номинальный ток преобразователя частоты, поэтому выбирая частотник нужно разобраться с тем, какую нагрузку он будет получать. Нужно понимать, что для электродвигателя под мощностью понимается мощность на валу двигателя, а не как у большинства других потребителей энергии по активной потребленной энергии.

Для многих механизмов можно выбирать привод с перегрузочной способностью 150% на порядок ниже мощностью, чем двигатель, это часто применимо для вентиляторов и насосов.

Читать еще:  Двигатель внутреннего сгорания как работает схема

Номинальный ток преобразователя берется больше номинального тока, который потребляет электродвигатель, иначе электропривод будет блокироваться по ошибке «превышение тока».

2. Частотный преобразователь для двигателя: входное напряжение

Вы можете выбрать частотный преобразователь 1 фазный или 3 фазный. 1 фазное питание обычно осуществляется от сети 220 В, а 3 фазное — от сети 380 В Частотный преобразователь 3 фазный может работать и от сети 220 В, но это достаточно редкий случай.

Частотный преобразователь 1 фазный чаще используется в непромышленных условиях. А вот частотный преобразователь 3 фазный имеет больше возможностей. Он позволяет выбрать оптимальный режим работы устройства, работает при маленькой амплитуде пульсаций, надежен, долговечен и при этом компактен.

3. Частотный преобразователь для асинхронного двигателя: условия работы.​

В зависимости от задачи, которую будет решать наш частотный регулятор для асинхронного двигателя, нужно выбрать закон, по которому он будет работать. Законов же всего 2 – скалярный и векторный закон управления.

— Скалярный метод управления частотным преобразователем желательно применять, когда известны значения частоты вращения на валу при неизменяющейся нагрузке.

— Векторный закон управления частотником применяют при резком изменении нагрузки с динамической реакцией скорости на это изменение. Проще говоря, скорость вращения должна оставаться той же при возрастающей нагрузке и наоборот. Частотный регулятор для асинхронного двигателя с векторным управлением помогает достичь высокой точности скорости вращения двигателя без использования датчика скорости.

4. Частотный преобразователь для асинхронного двигателя: особенности.​

Возможность беспроводного управления (Bluetooth)

Возможность сохранения в промышленную сеть (протокол MODMUS , CANIPEN ,PROFIBUS)

Возможность сохранения резервной копии настроек частотного преобразователя в панель управления.

5 . Частотные преобразователи для асинхронных двигателей: способ управления (Оперативное управление приводом в процессе работы)​

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей могут управляться как через выходы управления по шине последовательной связи (контроллер, или компьютер), так и с выносного встроенного пульта. Преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя допускает также переключаемое или комбинируемое управление. Так что у потребителя есть выбор, чем пользоваться.

Выбирая преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя, следует учитывать, что важную составляющую играет использование дросселей

Для ПЧ применяются 2 вида дросселей:

Сетевой дроссель, подключается в сеть питания преобразователя, и выполняет функцию своеобразного буфера между частотником и нестабильной сетью.

Между приводом и двигателем ставиться моторный дроссель, он используется для ограничения токов КЗ а также ограничить скорость, с которой нарастает напряжение.

При использовании одного преобразователя, к которому подключается 2 и больше двигателей нужно выбрать привод на 1,25 больше номинального тока двигателей или же суммы номинальных токов двигателей.

– Характеристики пуска и разгона (торможения) двигателя выбираются по номинальному току, а также перегрузочной способностью привода..

Задача каждого производителя — это реализация производимой им продукции. Исходя из этого, большинство производителей включают в свое оборудование только минимальный функционал, который удовлетворит бОльшее количество потребителей. Дополнительные функции устанавливаются за отдельную плату. Получается, что чем большим функционалом обладает преобразователь, тем дешевле в дальнейшем будут стоять доп. опции, но сам частотник при этом подорожает. Точно так же, но с обратным эффектом будет с примитивными преобразователями частот, стоить они будут меньше но в каждую доп. опцию производитель заложит свои доп. расходы, что приведет к удорожанию модернизации привода. Плюс такие ПЧ будут менее надежными, но весь вопрос нужны ли Вам эти опции. Надежность будет меньшей из-за усложнения системы охлаждения, наличия большего количества разъемов и т.д. У большинства производителей, число опций применяемых к одному ПЧ часто ограничены.

Выбор преобразователя частоты, не прост, он сводится к экономической целесообразности покупки и необходимости использования такого оборудования. Следует не завышать требования, тем самым переплачивая за ненужный функционал, но в тоже время не стоит отказываться от необходимых функций, в надежде сделать механизм, привод и систему работоспособными.​

Преобразователь частоты двигателей: технические характеристики

Асинхронные двигатели в наши дни достигли пика популярности. Не единожды отмеченные как недорогостоящие в производстве, простые в эксплуатации и экономичные в работе, эти производительные устройства используются повсеместно. Частотник для электродвигателя позволяет управлять работой асинхронной машины, контролируя ее обороты и момент на валу.

Частотный преобразователь челябинскими потребителями ценится за простоту и удобство эксплуатации, оптимальную стоимость и неприхотливость. Частотный преобразователь, цена на него, как и тип устройства подбираются исходя из типа оборудования, требований, предъявляемых к его мощности и производительности.

Современный преобразователь частоты двигателей представляет собой прибор контроля работы мотора, снабженный устройством вывода информации — дисплеем. Благодаря этому была значительно упрощена процедура эксплуатации техники, преобразователь частоты челябинскими компаниями и производствами используется вне зависимости от технических знаний и умений персонала.

Частотный преобразователь для электродвигателя «DHOWA TECHNOS»

«DHOWA TECHNOS» занимается разработками и производством оборудования порядка 70 лет. Техника «DHOWA» позволила тысячам предприятий по всему миру не только наладить бесперебойное производство, но также оптимизировать рабочие процессы, механизировав и тем самым упростив труд человека. Среди успешных и востребованных разработок «DHOWA TECHNOS» отмечается и частотный привод.

Благодаря разработкам специалистов компании «DHOWA TECHNOS», преобразователь частоты доступен в следующих модификациях (линейка «Yaskawa»):

  • Класс 400 В — низковольтовые устройства для управления двигателями до 745 кВт мощности;
  • Класс до 11 кВ — средневольтовые устройства для управления двигателями до 12 кВт мощности.
Читать еще:  Что такое апексы в двигателе

«Yaskawa» обладает рядом видимых преимуществ, среди которых:

  • Обеспечение слаженной и бесперебойной работы электродвигателя, полный контроль системы, плавный пуск и спокойное торможение мотора;
  • Современный интерфейс, доступный каждому, простой в использовании, понятный и эргономичный. Также для клиентов «DHOWA TECHNOS» — оригинальное программное обеспечение Drive Wizard, упрощающее процесс настройки и работы с двигателем;
  • Компактные размеры;
  • Частотник для электродвигателя значительно продлевает работу мотора, обеспечивая его щадящую эксплуатацию;
  • Экономит расход электроэнергии;
  • Прост и экономичен в техническом осмотре и обслуживании;
  • Главное преимущество, которым обладает произведенный «DHOWA TECHNOS» частотный преобразователь — цена на него. Вы получаете высочайшее японское качество, долговечность и эффективность за доступную и демократичную стоимость.

Преобразователь частоты от «DHOWA TECHNOS Rus»

Мы работаем с 2010 года. За шесть лет плодотворного сотрудничества с заказчиками из города и области, мы не единожды получали положительные отзывы, в которых нас отмечали как надежных и проверенных поставщиков.

У нас Вы можете приобрести A1000, J1000, V1000 модели из линейки «Yaskawa», которые обеспечивают полный контроль за работой электродвигателя. A1000, J1000, V1000 универсальны и оборудованы рядом современных программ, среди которых запоминание информации при отключении питания, подключение USB, продвинутая многоуровневая схема на основе IGBT-транзисторов с более низкими гармониками на выходе.

Купить преобразователь частоты двигателей

Благодаря официальному представительству, преобразователь частоты челябинским клиентам доступен по ценам производителя. Мы гарантируем высочайшее качество устройств, их эргономичность и эффективность. Обеспечим сжатые сроки оформления заказа, а также его доставки клиенту. Наш частотный преобразователь, цена на него, а также уровень качества техники приятно удивят и не оставят Вас равнодушными.

Специализируясь на реализации оригинальной японской техники, призванной оптимизировать производство, сделав его более эффективным и экономичным, наши сотрудники могут ответить на все интересующие Вас вопросы. Мы поможем определиться с выбором оборудования для Вашего производства!

Способы управления электродвигателем

Некоторые механизмы должны управляться от задающего сигнала на условиях плавного изменения оборотов двигателя, а в некоторых случаях требуется работа на фиксированных скоростях. Причем, и в том и другом случае возможно управление, как с пульта управления преобразователя, так и с использованием клемм цепей управления преобразователя, 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 преобразователем 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

Существует несколько вариантов установки компрессоров для получения экономии электроэнергии

Первый вариант — установка нескольких винтовых компрессоров, соединенных в единую сеть с общим пультом управления, позволит помимо сокращения энергопотребления обеспечить столь необходимый «резерв» сжатого воздуха в случае выхода из строя одного компрессора.

При пиковых нагрузках компрессорная станция работает полностью, а при падении потребления воздуха один или несколько компрессоров автоматически отключаются. Сделав это, уже можно получить вполне реальную экономию электроэнергии.

Второй вариант — компрессор с частотным приводом работает в паре с обычным винтовым компрессором, тем самым мы также получаем экономию электроэнергии + 50% резерв, если один из них выходит из строя.

Считается, что компрессор с частотным приводом имеет смысл использовать только при работе компрессора в режиме 20-70% нагрузки, при нагрузке свыше 80% экономия электроэнергии уже не так заметна, возможно, здесь имеет смысл ставить компрессор с постоянной производительностью. А так же важно понимать, что компрессор с частотным приводом не будет экономить Вам электроэнергию, если в Вашей сети есть утечки.

Из последнего графика мы можем наблюдать, что в среднем экономия электроэнергии составит 24%. Также необходимо учесть, что начальные инвестиции на проект установки компрессора с частотным приводом существенно выше, чем на проект установки обычного компрессора. Чтобы окупить эту разницу требуется время. В среднем при рваном графике потребления сжатого срок окупаемости проекта установки компрессора с частотным приводом может составлять от 12 до 36 месяцев.

Оборудование компрессорного цеха

Компрессор представляет собой устройство, обеспечивающее получение и дальнейшее использование энергии сжатого газа.

Винтовые компрессоры мощностью 15 кВт

Ключевой особенностью винтовых компрессоров малой мощности является низкий уровень вибраций и полное отсутствие пульсаций газа на выходе из компрессора.

Винтовые компрессоры с осушителем и ресивером

Когда на производстве есть потребность в большом количестве сжатого воздуха, прибегают к использованию винтовых компрессоров.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector