Выбор частотного преобразователя по току, мощности и другим параметрам

Как правильно подобрать частотный преобразователь, преимущества использования частотников

0 commentsПрименение 29 октября, 2016

Нюансы выбора частотного преобразователя:

В том случае, если при выборе пользователь ошибся с мощностью, и она оказалась завышена, преобразователь не сможет защитить двигатель от возможного перегруза, скачков напряжения и прочих факторов.
Меньшая мощность не создаст условия для хорошей эффективности машины. Преобразователь с небольшой мощностью не сможет обеспечить высокую динамику рабочего режима насосной установки. Возникающие периодически перегрузки могут послужить причиной неисправности.

Факторы, на которые обращают внимание при выборе

Условия эксплуатации устройства являются существенным фактором, влияющим на сроки эксплуатации электродвигателя. Поэтому, выбирая преобразователь частоты, нужно обратить внимание на такие факторы:

границы рабочих скоростей электрического двигателя;
рабочие границы моментов вращения;
характер нагрузки;
циклограмму работы.

Все характеристики взаимосвязаны между собой. Так, нагрузка имеет несколько типов и связана с такими характеристиками, как скорость, момент и пусковой момент. Она бывает:

функциональной или служит для подъема грузов, например, мостовой кран, электродвигатель может быть подключен от ПЧ;
вязкая нагрузка;
нагрузка с высокой силой инерции;
нагрузка с передачей и накоплением энергии.

Скорости вращения и момента связаны со скоростью, моментом и параметрами времени, они зависят от следующих характеристик:

величина постоянного момента;
постоянная величина скорости;
уменьшающееся число крутящего момента;
уменьшающаяся скорость.

Характер нагрузки зависит от таких показателей, как:

ударная нагрузка;
постоянная нагрузка;
изменяющаяся периодами нагрузка;
высокий начальный момент;
низкий начальный момент.

Особенности при расчете ПЧ для электродвигателя

Прежде, чем выбрать преобразователь частоты выполняют выбор и расчет преобразователя частоты для электродвигателя. Обязательно обращают внимание на продолжительность скоростных режимов, в том числе и на повторно-кратковременный режим. Необходимо принимать во внимание мгновенную величину максимального тока и на длительность постоянного тока на выходе с преобразователя.

Важно учитывать максимальную и номинальную частоту. Принимается во внимание мощность или импендас силового распределительного трансформатора вместе с проводами линии электропередач или кабельной линией. Источник питания влияет на работу частотника и насосной установки, длина питающей линии оказывает влияние на потери напряжения. Учитываются возможные скачки напряжения, возможный перекос фаз при неравномерной нагрузке, влияющий на фазный дисбаланс.

Учитываются такие факторы, как механическое трение, потери в проводнике и изменение рабочего цикла.

Выбор частотных преобразователей на насосы

Важно произвести правильный расчет преобразователя частоты и совмещение его с насосной установкой. Расчет будет влиять на правильный выбор преобразователя. От этого зависит его эффективность и долговечность использования, как самого преобразователя, так и электропривода (насосной установки) полностью.

Как выбрать ПЧ перед тем, как его купить

Перед тем, как выбрать частотный преобразователь,проверяют электрическую совместимость с двигателем и нагрузочной способностью (мощностью).

При работе преобразователя частоты с одним двигателем выбор проводят в зависимости от паспортных характеристик. При выборе учитываются такие показатели, как:

Мощности по паспорту ПЧ и электродвигателя должны быть равными. Этот параметр действует в случае использования двигателей с двумя парами полюсов (2p=4), со скоростью вращения до 1500 об/мин, с постоянным моментом. Он же действует и для ПЧ, которые могут справиться с перегрузом в 150% (конвейеры, транспортерные ленты) и для преобразователей, работающих с перегрузом 120% (вентиляторы, центробежные насосы).
Величина номинального тока должна быть равной и быть больше продолжительного фактического тока, который потребляется двигателем (тока нагрузки).

Важно: потребляемый двигателем ток должен быть меньше номинального тока преобразователя частоты, приведенного в спецификации.

Время разгона двигателя при пусковом токе 150% составляет 120% для преобразователей, специализирующихся в насосных агрегатах, от номинального ПЧ обычно не должно превышать 60сек.

Входное напряжение сети должно удовлетворять преобразователь, он должен сохранять свою работоспособность при любых отклонениях напряжения от нормы.
Диапазон регулирования частот, который может поддерживать преобразователь должен удовлетворять высокоскоростному режиму двигателя.
Наличие дискретных входов управления необходимо для ввода различного рода команд, запрограммированных пользователем. Нужны и аналоговые, служат для ввода сигналов задания и для обратной связи. Необходимы и цифровые входы, служащие для высокочастотных сигналов, поступающих от энкордеров или цифровых датчиков скорости и положения.
Число выходных сигналов служат для создания сложных схем для системы насосных станций.
Возможность оперативного управления в рабочем режиме, это могут быть входы управления с помощью пульта. Или управление с помощью шины последовательной связи посредством контроллера или компьютера. Может быть это будет комбинированное управление.
Выбор преобразователя зависит от предпочтения способа управления электродвигателем, скалярное или векторное управление. Зависит раздельного векторного управления двигателями или скалярное управление – поддержание одного постоянного отношения выходного напряжения к выходной частоте. Для насосных агрегатов более свойственен способ векторного управления.
К более точным критериям выбора частотника принадлежит параметр, определяющий работу двигателя на установившейся скорости. При работе преобразователя с одним двигателем необходимая мощность для запуска рассчитывается по формуле:

Рис. №2. Формула расчета полной пусковой мощности.

Ток потребления двигателем от преобразователя при сетевом напряжении 220/380В рассчитывают по формуле:

Рис. №3. Расчет механических характеристик двигателя.

Важно: Руководствуясь требованием, как правильно выбрать преобразователь частоты по токовым характеристикам, требуется соответствие ПЧ всем нормам и требованиям, но нормами по мощности разрешается пренебречь.

Рис. №4. Таблица неравенств, которые необходимо соблюдать при выборе ПЧ для работы одного частотника с несколькими двигателями.

Преимущества применения частотного преобразователя

Рис.№5. Преимущества выбора частотного преобразователя

К достоинствам частотного преобразователя относятся несколько важных качеств:

Снижение пускового тока до фактической рабочей величины. Условия питания электрического двигателя напрямую от сети и питание от преобразователя отличаются. В первом случае, пусковой ток увеличивается не менее, чем в семь раз от номинального значения тока двигателя. Плавный пуск с постепенным плавным нарастанием частоты сетевого напряжения питания двигателя может быть понижен до фактического, потребляемого двигателем в установившемся рабочем режиме. Достигается это установкой времени разгона, если необходимо разогнать инерционную нагрузку преобразователь может обеспечить большую мощность, чем мощность двигателя.
Существуют модели преобразователей, максимально ориентированных для работы на нагрузку с переменным моментом, а именно, для насосных станций, укомплектованных центробежными насосами. Номинальный ток преобразователя может быть более, чем на две ступени выше паспортных показателей двигателя.
Использование частотного преобразователя для запуска насосных агрегатов дает экономию электроэнергии минимум 30%.

Недостатки векторных частотных преобразователей:

Сложность настройки векторного преобразователя, необходима консультация специалиста. Производится учет параметров электродвигателя, в том числе и индуктивности.
Технология использования электропривода должна подразумевать 100% точность, только в этом случае оправдан выбор ПЧ.
Выбирая векторный преобразователь, нужно не забыть перейти со скалярного режима.
Высокие требования к точности измерительных приборов и датчиков тока, что сказывается на стоимости.
Векторный ПЧ желательно использовать для конкретного электродвигателя.

Выбор частотного преобразователя по току, мощности и другим параметрам

На какие параметры обратить внимание

Сразу стоит отметить, что с помощью частотного преобразователя вы можете подключить асинхронный трёхфазный двигатель к однофазной сети без конденсаторов, соответственно и без потери мощности.

Чтобы понять, как правильно выбрать частотный преобразователь, давайте рассмотрим ряд основных параметров:

Мощность. Подбирают большую, чем полная мощность двигателя, который будет к нему подключен. Для двигателя на 2.5 кВт, если он работает с редкими незначительными перегрузками или в номинале, частотный преобразователь выбирают ближайший в сторону увеличения из модельного ряда, допустим на 3 кВт.
Количество питающих фаз и напряжение – однофазные и трёхфазные. К однофазным на вход подключается на 220В, а на выходе мы получаем 3 фазы с линейным напряжением 220В или на 380В (уточняйте какое выходное напряжение при покупке, это важно для правильного соединения обмоток двигателя). К мощным трёхфазным приборам подключается три фазы соответственно.
Тип управления – векторное и скалярное. Частотные преобразователи со скалярным управлением не обеспечивают точной регулировки в широких пределах, при слишком низких или слишком высоких частотах могут изменяться параметры двигателя (падает момент). Сам же момент поддерживается так называемой ВЧХ (функция U/f=const), где напряжение на выходе зависит от частоты. Для частотников с векторным управлением применяются цепи обратной связи, с их помощью поддерживается стабильность работы в широком диапазоне частот. А также, когда при постоянной частоте изменяется нагрузка на двигатель, такие преобразователи частоты более точно поддерживают момент на валу таким образом снижая реактивную мощность двигателя. На практике чаще встречаются частотные преобразователи со скалярным управлением, например, для насосов, вентиляторов, компрессоров и прочего. Однако при повышении частоты выше чем в сети (50 Гц) момент начинает снижаться, говоря простым языком – некуда повышать напряжение с увеличением оборотов. Модели с векторным управлением стоят дороже, их основная задача – поддержание высокого момента на валу, независимо от нагрузки, что может быть полезным для токарного или фрезерного станка, для поддержания стабильных оборотов шпинделя.
Диапазон регулирования. Этот параметр важен, когда вам нужно регулировать электропривод в широком диапазоне. Если вам, например, нужно подстраивать производительность насоса – регулировка будет происходить в пределах 10% от номинала.
Функциональным особенности. Например, для управления насосом будет хорошо, если в частотном преобразователе будет функция отслеживания режима «сухого хода».
Исполнение и влагозащищенность. Этот параметр определяет, где может быть установлен частотник. Чтобы сделать правильный выбор определитесь где вы его установите, если это будет сырое помещение – подвал, например, то лучше поместить прибор в щит с классом защиты IP55 или близкий к нему.
Способ торможения вала. Инерционное торможение происходит при простом отключении питания от двигателя. Для резкого разгона и торможения применяется рекуперативное или динамическое торможение, за счет обратного вращения электромагнитного поля в статоре, или быстрое понижение частоты с помощью преобразователя.
Способ отвода тепла. При работе полупроводниковые ключи выделяют достаточно большое количество тепла. В связи с этим их устанавливают на радиаторы для охлаждения. В мощных моделях используется активная система охлаждения (с помощью кулеров), что позволяет снизить габариты и вес радиаторов. Это нужно учесть еще до покупки, перед тем как вы решите выбрать ту или иную модель. Сперва определите где и как будет проведен монтаж. Если он будет установлен в шкафу, то следует учесть и то, что при малом объеме пространства вокруг прибора охлаждение будет затруднено.

Часто преобразователи частоты подбирают для глубинного насоса. Он нужен для регулирования производительности насоса и поддерживания постоянного давления, плавного пуска, контроля работы «на сухую» и экономии электроэнергии. Для этого есть специальные приборы, которые отличаются от частотников общего назначения.

Как рассчитать частотник под двигатель

Есть несколько способов расчета для выбора частотного преобразователя. Рассмотрим их.

Подбор по току:

Ток преобразователя частоты должен быть равен или большим чем ток для трёхфазного электродвигателя, потребляемый при полной нагрузке.

Допустим есть асинхронный двигатель с характеристиками:

P = 7,5 кВт;
U = 3х400 В;
I = 14,73 А.

Значит длительный выходной ток частотного должен быть равен или больше чем 14.73А. Расчет показывает, что это равняется 9.6 кВА при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента. Таким требованиям с небольшим запасом соответствует модель: Danfoss VLT Micro Drive FC 51 11 кВт/3ф, которую будет вполне разумно выбрать.

Выбор по полной мощности:

Допустим есть двигатель АИР 80А2, на табличке которого указано (для треугольника):

P= 1,5 кВт;
U=220 В;
I=6 А.

S=3*220*(6/1,73)=2283 Вт =2,3 кВт

Выбираем преобразователь частоты с хорошим запасом, при том что мы его будем подключать к однофазной сети и использовать для управления вращением шпинделя токарного станка. Ближайшая модель, которая для этого подойдет: CFM210 3,3 кВт.

Стоит отметить, что модельный ряд большинства производителей соответствует стандартному ряду мощностей асинхронных двигателей, что позволит сделать выбор частотника с соответствующей мощностью (не превышающей). Если вы используете заведомо более мощный двигатель и не нагружаете его полностью, можно измерить фактический ток потребления и подобрать преобразователь частоты исходя из этих данных. В общем при расчёте частотника для двигателя учитывайте:

Максимальный потребляемый ток.
Перегрузочную способность преобразователя.
Тип нагрузки.
Как часто и насколько долго могут возникать перегрузки.

Теперь вы знаете, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя и на что обратить внимание при выборе данного типа устройств. Надеемся, предоставленные советы помогли вам подобрать подходящую модель под собственные условия!

На что следует обратить внимание при выборе частотного преобразователя для электродвигателя

Содержание:

Самостоятельный подбор ЧП
- Выбор общепромышленной модели
- Выбор по стандартному ряду мощностей электродвигателей
- Выбор по характеристикам
Как выбрать частотный преобразователь с помощью специалистов «Веспер»
Вебинары

Внедрение частотных преобразователей везде, где используются электродвигатели, — верное решение на пути увеличения доходности предприятия. Благодаря гибкой настройке параметров управления и широкому диапазону регулировок современные частотные преобразователи позволяют ощутимо поднять производительность технологического оборудования различного назначения и снизить издержки даже для устаревшего оборудования.

В этой статье мы расскажем, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя самостоятельно или при помощи специалистов.

Самостоятельный подбор ЧП

У вас есть три пути: выбрать общепромышленную модель, выбрать модель для конкретного применения или по характеристикам.

Выбор общепромышленной модели

Это наиболее быстрый и простой вариант. Например, универсальный общепромышленный векторный ЧП большой мощности «Веспер» из линейки EI -9011 в защищенном корпусе класса IP54 подходит для большинства задач и может использоваться для управления приводами практически всех промышленных механизмов в сложных условиях эксплуатации. Минус такого решения — высокая цена универсального ЧП.

Выбор по стандартному ряду мощностей электродвигателей

Это тоже быстрый и удобный вариант. Как правило, номинальная мощность большинства преобразователей соответствует стандартной серии.

Стандартные серии электродвигателей имеют следующие уровни (номинальной) мощности:

кВт кВт

0,06	0,09	0,12	0,18	0,25	0,37	0,55	0,75	1,10	1,50	2,20	3,00
4,00	5,50	7,50	11,0	15,0	18,5	22,0	30,0	37,0	45,0	55,0	75,0

Преобразователь частоты подбирается такой же мощности, что и двигатель, или чуть большей. Например, если мощность привода 1,5 кВт, то преобразователь может быть 1,5-2 кВт.

Недостаток этого решения — можно переплатить за избыточную мощность частотника, если электродвигатель не нагружается полностью. Или наоборот: если привод часто работает с пиковыми нагрузками, то приобретенный по стандартной серии ЧП может не справляться с обеспечением работоспособности.

Выбор по характеристикам

1. Электропитание и диапазон выходной частоты.

Количество питающих фаз и номинальное напряжение (В) — первое, на что нужно обращать внимание при выборе. Если это не учесть и неправильно подключить оборудование, возникнут аварийные ситуации и, как следствие, техника выйдет из строя. Выпускаются одно- и трехфазные модели с напряжением на 220 В и 380 В соответственно. Однофазная модель ЧП имеет трёх фазный выход для подключения трёхфазного электродвигателя. Есть также высоковольтные мегаваттные установки для особо мощных агрегатов.

Напряжение местных электросетей, а вернее его качество, также необходимо учитывать при выборе ЧП. Несмотря на то, что Российский стандарт предусматривает для однофазной сети 220 В, а для трехфазной 380 В, на деле бывают существенные провалы и скачки. Если произойдет падение входного напряжения, электропривод аварийно остановится, но если будет скачок вверх, он может сгореть. Поэтому чем шире диапазон допустимых значений напряжения прибора, тем лучше (смотреть их нужно в техническом описании). Модели с широким диапазоном стоят дороже.

Частота (Гц) — следующая по важности характеристика, так как непосредственное управление скоростью вращения вала осуществляется с помощью изменения частоты выходного напряжения. Нужно обратить внимание на диапазон значений выходной частоты ПЧ (например, от 0 до 400 Гц). Чем шире диапазон, тем больше возможностей. У преобразователей частоты, на основе инвертора напряжения, выходная частота не зависит от значения частоты напряжения питания. Все ПЧ ООО «Компании Веспер» выполнены по схеме инвертора напряжения с промежуточным звеном постоянного тока.

2. Мощность и номинальный ток.

Выбор частотного преобразователя по мощности и номинальному току применяемого электродвигателя можно осуществить следующими способами:

по значению номинального тока электродвигателя по формуле: Iпч = (1.05…1.1) х Iдв ;
на основе полной мощности (кВА), рассчитывается по формуле: Рпч = Uдв х Iдв х √3 / 1000.

Важно, чтобы выходной ток/мощность частотника был равен или превышал номинальный ток/мощность двигателя. Поэтому для правильного выбора необходимо знать номинальные характеристики электродвигателя.

Получить нужные сведения можно из технической документации, по надписям на корпусе (шильдикам) либо провести замеры.

Если двигатель периодически работает с пиковой нагрузкой (значительный пусковой момент на валу, быстрый разгон, резкое торможение), это нужно учитывать. Следует выбирать модель, которая в состоянии обеспечить перегрузочную способность.

3. Методы управления.

Есть два основных метода управления:

векторный;
скалярный.

Приборы со скалярным управлением стоят дешевле и проще в настройке, но они имеют малый диапазон (1:10) и низкую точность регулировки (погрешность скорости может быть 5-10 %). Такие частотно регулируемые электроприводы целесообразно использовать, когда параметры нагрузки заранее известны и не «плавают» при постоянной частоте. Это могут быть различные механизмы с фиксированным режимом работы, отвечающие за поддержание определенного состояния техпроцесса. К примеру: насосы, вентиляторы, компрессоры.

Векторные приборы более технологичны, имеют широкий диапазон режимов и регулировок (>1:200) с практически нулевой погрешностью, могут поддерживать заданный момент при меняющейся скорости и на сверхмалых оборотах, а также постоянную скорость при резко меняющейся нагрузке. Но они стоят дороже и требуют тонкой индивидуальной настройки специалистом. Такие векторные ЧП подходят для конвейеров, лифтов, транспортеров, кранов, прессов, токарных станков.

5. Гарантийные условия и сервисное сопровождение.

Технические характеристики при выборе преобразователя частоты важны, но нужно еще учитывать качество сборки и возможность сервисного сопровождения. Обращайте внимание на:

гарантийные условия;
продуманность компоновки и конструкционных решений;
использование надёжных комплектующих;
контроль качества и отсутствие брака в готовых изделиях;
репутацию производителя и множество успешно выполненных проектов;
профессиональное гарантийное и послегарантийное сервисное обслуживание;
доступность специалистов для консультаций;
скорость поставки необходимых комплектующих;
наличие сети сервисных центров.

Обеспечить все это на должном уровне могут компании с мощным интеллектуальным и экономическим потенциалом, отлаженным высокотехнологичным производством и многоступенчатым контролем качества.

Среди российских производителей компания «Веспер» соответствует этим критериям в полной мере. Высокое качество продукции подтверждают сертификаты. Оборудование «Веспер» успешно работает на сотнях объектах электроэнергетики, металлургии, машиностроения, нефтегазового комплекса и других отраслей промышленности.

Как выбрать частотный преобразователь с помощью специалистов «Веспер»

Крупные производители выпускают огромный ассортимент ЧП. Если при покупке вам нужно учесть множество критериев, то хорошим вариантом будет обратиться за консультацией к специалистам. Компания «Веспер» имеет большой опыт в проведении работ по подбору преобразователей частоты для различных промышленных и бытовых машин и механизмов.

Если вам нужен преобразователь частоты с дополнительными опциями для решения конкретных задач, то это еще один повод обратиться в крупную компанию. В «Веспере», например, эту задачу решает инженерно-технический отдел, который порекомендует и подберёт дополнительную комплектацию оборудования по персональным пожеланиям заказчика:

установит ПЧ в корпус с требуемой степенью защиты IP и системой приточно – вытяжной вентиляции;
дооснастит датчиками, счетчиками, таймерами, фильтрами, дросселями, внутренними источниками питания, устройствами динамического торможения;

КАК ВЫБРАТЬ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ? СТОИТ ЛИ ПЕРЕПЛАЧИВАТЬ ЗА БРЕНДЫ?

В данной статье мы рассмотрим частотные преобразователи: для каких целей они применяются, как правильно их выбирать и на что следует обращать внимание, а также разберемся стоит ли переплачивать за БРЕНДОВЫЕ частотные преобразователи?

Прежде всего начнём с базового, частотные преобразователи – это электронные устройства, которые обеспечивают управление скоростью вращения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью изменения выходной частоты. Современные частотные преобразователи чаще всего применяются в следующих случаях :

· поддержания и изменение скорости вращения электродвигателя

· поддержания определенного значения (параметра) с периодическим изменением скорости вращения электродвигателя; такими параметрами могут являться: давление, расход жидкости, температура и т.п.

· для плавного пуска и торможения двигателя, тем самым обеспечивая рабочие токи при старте двигателя и увеличение срока службы электродвигателя

· для экономии энергоресурсов, обеспечивая экономию до 50%

· для точной регулировки движущих машин: краны, конвейеры и т.п.

Частотные преобразователи относятся к промышленному сегменту и чаще всего встречаются на различных производствах, таких как: энергетика, нефтяная сфера, котельные, очистные сооружения, металлургия, конвейерные линии, а также часто встречаются в бытовых сферах: погружные насосы, системы отопления в коттеджах, домах и многое другое. Частотные преобразователи бывают с входным напряжением на 220В и 380В, а выходное напряжение как правило составляет на 380В (220В крайне редко встречается).

Прежде всего частотные преобразователи устанавливают из расчёта экономии энергоресурсов или технологической необходимости. К технологической необходимости можно отнести поддержания определенного расхода на различные установки, например, очистные установки ОСМОС требуют определенного расхода воды при котором они показывают максимальную эффективность очистки жидкости. Если расход на установку будет маленький, то соответственно КПД установки будет низкое, а если расход будет высокий, то соответственно очистка жидкости будет некачественная. Для таких целей необходим частотный преобразователь, который и будет обеспечивать заданный расход жидкости. Данные примеры применения преобразователей частоты встречаются очень часто в различных отраслях.

КАК ВЫБРАТЬ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ?

Частотные преобразователи прежде всего выбираются по мощности и току подключаемого двигателя, но мы советуем по возможности выбирать на один порядок выше, так как при этом нагрузка на частотный преобразователь будет меньше, соответственно он будет меньше греться и прослужит более длительное время. Но часто бывает, что частотный преобразователь более высокого номинала стоит на порядок дороже и это становится экономически неоправданно. Для примера рассмотрим подбор частотного преобразователя M — DRIVER M 0075 G 3 с характеристиками: мощность 7.5кВт, ток 16А, напряжение 380В и скважинного насоса Grundfos SP 14-27 с характеристиками: мощность 7.5кВт, ток 17,8А, напряжение 380В. В данном примере мы видим, что максимальная мощность работы насоса совпадает с номинальной мощность частотного привода M — Driver M 0075 G 3, но номинальный ток на насосе (17,8А) больше, чем на частотном преобразователе (16А), соответственно частотный преобразователь нужно брать следующий по номиналу. Им является частотный преобразователь M — Driver M 0110 G 3 c характеристиками: мощность 11кВт, ток 25А, напряжение 380В. Мы видим, что данный частотный преобразователь M — Driver M 0110 G 3 подходит к нашему насосу Grundfos SP 14-27 по мощности и току. Таким образом подбирать частотные преобразователи по характеристикам двигателя можно без особого труда и глубоких знаний.

Основные требования которым должны отвечать современные частотные преобразователи:

· обладать перегрузочной способностью от номинального значения – это крайне важно при больших перегрузках

· поддержания скалярного и векторного управления

· различные защиты: контроль по току, напряжению, перекос фаз, отсутствие фазы, КЗ и т.п.

· плавный разгон и плавное торможение по заданному времени

· функции управления: плавное повышение и понижение оборотов, поддержания определенных оборотов, аналоговые и дискретные входа и выхода для подключения внешних датчиков и управляющих сигналов, протокол Modbus для связи с периферийным оборудованием и передачей данных на верхний уровень АСУТП

· поддержка ПИД регулятора

· встроенные тормозной резистор; актуально для быстрого торможения двигателя, при отключении двигателя вал по инерции продолжает вращаться (если нет естественного сопротивления — воды в трубе или потока обратного воздуха) и данный резистор создает искусственное торможение двигателя

Также в некоторых случаях может потребоваться применение дополнительного оборудования для частотных преобразователей:

· моторный дроссель устанавливается, когда расстояние между двигателем и частотным преобразователем превышает 30 метров, таким образом защищает двигатель от импульсных токов, уменьшает амплитуду КЗ

· сетевой дроссель устанавливается на входе частотного преобразователя и по сути является сетевым фильтром, который защищает от пиковых скачков напряжения в сети и подавлением высоких гармоник, проникающих в питающую сеть от преобразователя частоты. Если используются экранированные кабеля на низковольтное оборудование, то чаще всего данным сетевым дросселем можно пренебречь. Из нашего опыта можем сказать, что в 75% процентах случаях данные сетевые дроссели не используются.

· тормозные резисторы применяются для компенсации (рассеивания) генерируемой энергии двигателем при торможении. Чаще всего используется для быстрого торможения двигателя, в подъёмно-транспортных механизмах, где необходима точность позиционирования. Для насосов чаще всего тормозные резисторы не применяются, потому что двигатель и так быстро затормозится об проточную воду.

СТОИТ ЛИ ПЕРЕПЛАЧИВАТЬ ЗА БРЕНДОВЫЕ ЧАСТОТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ?

В настоящее время на рынке огромный выбор частотных преобразователей и не всегда понятно – платить за брендовый частотный преобразователь 50 000 рублей или можно использовать Китайский за 15 000 рублей с аналогичными характеристиками? Давайте разберемся с данным вопросом. Так уж сложился стереотип, что мы к китайской продукции относимся с неким скепсисом, что мол данный товар плохого качество, быстро сломается и т.п. Но это совершенно не так! Конечно, китайская продукция бывает разная, но мы прежде всего говорим только о фабричной качественной продукцией. Множество брендовых частотных преобразователей собирается в Китае, и китайские производители хорошо научились копировать Европейские бренды и порой встречаются даже похожие прошивки частотных преобразователей, только корпуса разные. Из личного опыта можем сказать, какие китайские частотные преобразователи сами устанавливали и испытывали в различных условиях и на разных объектах, а также по отзывам наших покупателей. Частотные преобразователи китайских брендов M — DRIVER , INOVANCE были смонтированы нами на насосных станциях в более чем 10 котельных 7 лет назад и до сих пор работают и нет никаких нареканий по ним. В настоящее время в своих проектах мы не используем частотные преобразовали Danfoss , Siemens и т.п., так как не видим смысла в больших переплатах по данной продукции (если на этом не настаивает Заказчик). Ниже представлена сравнительная таблица нескольких аналогичных моделей частотных преобразователей M — Driver и Danfoss . Выбор за Вами!

Как выбрать преобразователь частоты

Установка преобразователя частоты решает главную проблему синхронных или асинхронных двигателей переменного тока – регулирование скорости вращения без ухудшения механических характеристик. ПЧ также с успехом применяют в электроприводах на базе электрических машин с постоянными магнитами.

Современные преобразователи частоты позволяют снизить броски тока при запуске, уменьшить потребление электроэнергии, реализовать автоматическое управление по любым законам регулирования. Устройства также обеспечивают защиту от перегрузок, коротких замыканий, ассиметричной нагрузки, аномальных режимов работы и аварий. Рассмотрим нюансы выбора частотных преобразователей.

Параметры и последовательность выбора частотных преобразователей

Тип двигателя

Первое, что учитывают при выборе ПЧ – тип электродвигателя привода. Выпускают одно- и трехфазные преобразователи, устройства для синхронных двигателей с постоянными магнитами, асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором, электрических машин других типов. В инструкции устройства указаны виды двигателей, с которыми может работать преобразователь.

Назначение

Существуют общепромышленные и специализированные преобразователи частоты. Первые – универсальные устройства, такие ПЧ широко применяют в приводе станков, другого оборудования без особых требований к параметрам пуска, торможения и другим характеристикам.

Выпускают также преобразователи для децентрализованного электропривода автономно работающего оборудования, ПЧ для централизованных автоматизированных систем контроля и управления технологических параметров. При выборе устройств для АСУТП необходимо учитывать поддерживаемый интерфейс связи с датчиками и первичными преобразователями, оборудованием верхнего уровня (панели управления, ПК). Протоколы обмена данными системы автоматизации и ПЧ должны совпадать.

Специализированные преобразователи имеют встроенный наор функций, разработанных под специфику электропривода. Выпускают устройства:

Для грузоподъемного оборудования с высокой перегрузочной способностью, возможностью рекуперативного торможения, высоким моментом при пуске и другими специальными опциями.
Для вентиляционных систем и насосных станций с функциями группового управления, пропуска резонансных частот и т.д.

Существуют также специальные устройства для лифтов, тягодутьевых систем котельных и теплоэнергетических предприятий, противопожарного оборудования. Применение таких частотных преобразователей существенно упрощает настройку и программирование, а также удешевляет стоимость частотно-регулируемого привода.

Мощность

От правильного выбора мощности преобразователя частоты зависит эксплуатационный ресурс и корректная работа электропривода. ПЧ с завышенной мощностью не может обеспечить аварийную остановку двигателя при перегрузке. Устройство с заниженной мощностью будет постоянно отключаться при работе в высокодинамичном режиме.

Для двигателей с нормальными условиями пуска и работы на нагрузку с постоянным моментом выбирают преобразователь мощностью равной электрической мощности силового агрегата. При этом важно не перепутать электрическую характеристику и механическую мощность на валу.

Также учитывают особенности оборудования, определяющие характер нагрузки. Для приводов насосов, вентиляторов и других устройств с небольшой инерцией выбирают преобразователи с перегрузочной способностью 120-150% или ПЧ на номинальный ток ≥1.25 тока двигателя.

Для центрифуг, грузоподъемных устройств, другого высокоинерционного оборудования выбирают ПЧ с перегрузочной способностью от 200% или устройство с 2-х кратным запасом мощности. Многие производители указывают допустимые токи при переменной и постоянной нагрузке, что существенно упрощает выбор.

При ограниченном времени разгона, ток, потребляемый электродвигателем, не должен быть больше пускового тока, указанного в паспорте преобразователя частоты. Его величина рассчитывается при проектировании двигателя.

При подключении преобразователя частоты к электродвигателю специального исполнения или групповой работе одного ПЧ на несколько силовых агрегатов, также выбирают устройство на ток в 1,25 больше, чем суммарный ток двигателей или специальной электрической машины. При мощности используют данные следующей таблицы:

При выборе частотного преобразователя для синхронного двигателя нужно учесть, что такие электрические машины не изменяют скорости при номинальной нагрузке, величина потребляемого тока таких машин постоянна. Однако при быстром пуске, многократной перегрузке на валу, ток многократно возрастает, двигатель может потерять управления. Для синхронных двигателей необходим специализированный ПЧ.

Условия эксплуатации

Исполнение преобразователя должно соответствовать условиям окружающей среды. Производители выпускают ПЧ для любых условий со степенью защиты от IP00 для размещения в шкафу до IP66 для открытых площадок.

Так же учитывают температуру окружающей среды, степень нагрева ПЧ при всех режимах работы. В ряде случаем могут потребываться дополнительные вентиляторы для отвода тепла. Для металлургических цехов и других помещений с высокой температурой выпускают частотные преобразователи с жидкостным охлаждением.

Электромагнитная совместимость

Частотный преобразователь – нелинейная нагрузка. Устройства генерируют паразитные гармоники и помехи в радиодиапазоне. Кроме того, не все ПЧ выдают синусоидальное напряжение на выход. Электромагнитные помехи отрицательно влияют на работу оборудования, снижают качество электроэнергии, искажают радиосигнал.

Уровень гармонических искажений и помех в радиодиапазоне регламентирует ГОСТ 32144-2013 и ГОСТ Р 55055-2012. Для медицинских, жилых, общественных объектов применяют преобразователи частоты со встроенными или внешними RFI-фильтрами.

Гармонические искажения подавляют при помощи входных дросселей или других пассивных внешних устройств. Также используют фильтры, встроенные в звено постоянного тока. При высоких требованиях к ЭМС, применяют активные фильтры, построенные по принципу следящего устройства. При возникновении паразитных гармоник, такие фильтры генерируют равные по амплитуде и противоположные фазе колебания, в результате при сложении составляющих, искажения равны нулю.

Для снижения помех также используют многопульсные схемы, совершенствуют алгоритмы ШИМ-модулятора, генерирующего управляющие сигналы на транзисторные модули.

Для уменьшения искажений на выходе ПЧ применяют синусовые и du/dt фильтры.

Тип управления

По способу управления различают векторные, скалярные и универсальные ПЧ.

Принцип скалярного управления – поддержание постоянной величины U/f (отношение напряжение/частота). Главные достоинства такого метода – проста и дешевизна реализации. Скалярные преобразователи применяются в приводах оборудования с относительно постоянной нагрузкой, а также там, где не требуется управление моментом на валу. Такие устройства устанавливают в электроприводах:

Насосных агрегатов.
Вентиляторов.
Конвейеров и транспортеров.
Станков.

Принцип векторного управления – контроль фазы, величины и частоты напряжения питания. Такой способ позволяет управлять моментом, поддерживать жесткие механические характеристики на малых оборотах. Такие ПЧ ставят на приводы оборудования с переменной нагрузкой, а также установок и устройств, требующих высокой скорости отклика и точного регулирования скорости. Векторные преобразователи частоты устанавливают в электроприводах:

Точных металлообрабатывающих станков.
Грузоподъемных механизмов.
Дозаторов и экструдеров.
Другого оборудования.

ПЧ такого типа лишены недостатков скалярных преобразователей, однако, стоимость таких устройств выше.

Заключение

Выбор преобразователя частоты делается при проектировании или реконструкции привода. Подобрать устройство для станка в гараже или другого домашнего оборудование просто, главный критерий при этом мощность и диапазон регулирования скоростей. При выборе промышленного преобразователя решается несколько технических задач: задачи обеспечения ЭМС, необходимых механических характеристик во всем интервале регулирования, рассчитывается техническая и экономическая эффективность и т.д. Многие производители предоставляют специализированные программы для подбора, а также оказывают консультационные услуги.

12 важных вопросов о выборе преобразователя частоты

Преобразователи частоты (ПЧ) – один из основных элементов комплексных решений для энергетических и промышленных проектов. Современные частотные преобразователи – это продукт высоких технологий, они выпускаются с применением новейших разработок и способны не только управлять скоростью вращения электродвигателя, но и защищать электропривод от преждевременного выхода из строя, обеспечивать контроль множества параметров во время его работы. Грамотно выбрать преобразователь частоты, сориентировавшись в многообразии предложений – задача сложная и ответственная, ведь от принятого решения зависит стабильность производственных процессов. Разобраться со всеми тонкостями выбора поможет наша статья.

Статья состоит из трех частей. Здесь вы можете прочитать часть 2 и часть 3.

Часть 1. Зачем нужен преобразователь частоты?

Частотный преобразователь – незаменимое оборудование в любой сфере, где используются электродвигатели. Он обеспечивает плавный пуск, непрерывное автоматическое регулирование скорости и момента во время работы и множество других параметров работы электродвигателя. В ряде применений преобразователи обеспечивают снижение потребления электроэнергии до 50%. Современные ПЧ с широтно–импульсной модуляцией (ШИМ) способны снижать пусковые токи в среднем в 4-5 раз и выдерживать перегрузки до 200%.

На сегодняшний день в Интернете можно найти большое количество рекомендаций и советов по подбору ПЧ, однако в большинстве случаев они являются общими, неконкретными и никак не применимы на практике. Как же сориентироваться в огромном количестве критериев и выбрать «свое» оборудование? Рекомендации дают специалисты IEK GROUP, одного из ведущих российских производителей и поставщиков электротехнического оборудования: Артем Мошечков (ведущий инженер) и Петр Ивлев (специалист по техническому обучению Академии IEK GROUP).

Артем Мошечков:

– Данное оборудование решает сразу несколько задач: управляет скоростью вращения электродвигателя, защищает его и в определенных режимах обеспечивает энергосбережение. ПЧ снижает слишком большой пусковой ток и момент, исключая удары, рывки и повышенные механические нагрузки на привод. Также преобразователь частоты позволяет защищать электродвигатель при коротком замыкании, страхует при отклонениях от номинального напряжения сети, контролирует температуру механизма, не допускает перегрева. Таким образом ПЧ обеспечивает более длительную и надежную работу привода, минимизирует затраты на обслуживание и ремонт. Кроме того, в определенных сферах применения и режимах работы преобразователь частоты снижает потребление электроэнергии на 30-50%.

– Модельный и функциональный ряд современных преобразователей частоты предлагает множество вариантов для решения широкого спектра задач. От самых простых до обеспечивающих управление сложнейшими автоматизированными электроприводами. Существует несколько основных критериев, основываясь на которых следует принимать решение о выборе той или иной модели частотного преобразователя.

Чтобы подобрать нужный вариант ПЧ, необходимо прежде всего определиться: для каких именно целей выбирается оборудование, какие конкретные задачи оно должно выполнять. Разумеется, необходимо знать основные характеристики электродвигателя, для управления которым необходим ПЧ, и условия эксплуатации.

Современные серии преобразователей частоты включают до нескольких десятков моделей. Например, в линейке CONTROL-L620 IEK ® , выведенной на рынок нашей компанией в 2017 году, представлено оборудование от 0,75 до 560 киловатт. В «семействе» CONTROL-А310 IEK ® диапазон мощностей — до 22 киловатт, при этом уже с 11 киловатт есть возможность изготовить преобразователь со встроенным дросселем постоянного тока, что продлевает срок службы преобразователя. Номинальные напряжения – 220 и 380 В.

ПЧ CONTROL-L620 IEK ®

ПЧ CONTROL-A310 IEK ®

Такой бренд как ONI ® предлагает сразу четыре марки частотных преобразователей: ONI-А400, ONI-М680, ONI-A650 и ONI-К800 – в диапазоне мощностей от 0,4 до 132 кВт.

A400 ONI ® «Компактный»

M680 ONI ® «Универсальный»

A650 ONI ® «Специализированный»

K800 ONI ® «Мощный»

– Указанные критерии очень важны для оптимальной работы оборудования.

Мощность ПЧ должна быть либо равна мощности двигателя, либо превышать ее. В случаях «тяжелого» применения, с высокими пусковыми нагрузками, допускается, чтобы мощность преобразователя была выше на одну, реже – на две ступени. Современные преобразователи частоты имеют большой диапазон мощности. Опять же обратимся к конкретным примерам оборудования: в линейке серии CONTROL-A310 представлены модели с мощностью от 0,4 до 22 кВт в режиме HD и от 0,75 до 22 кВт в режиме ND. Преобразователи частоты CONTROL-L620 поддерживают мощность в режиме HD от 0,75 до 500 кВт, в режиме ND — от 1,5 до 560 кВт. Есть более «узкий» разбег: например, ПЧ линейки ONI-А400 работают в пределах мощности от 0,2 до 3,7 кВт.

Следующий критерий – номинальный ток. Электропривод не работает в идеальном режиме, всегда есть вероятность изменений динамических нагрузок на валу или превышения значений номинального тока. Поэтому наряду с мощностью при выборе ПЧ обращают внимание на номинальный ток электродвигателя и преобразователя частоты – рабочее значение данного параметра у ПЧ берется либо с запасом относительно номинального тока двигателя, либо номинал в номинал. Это делается для того, чтобы обезопасить электропривод от возможных перегрузок.

Если говорить о напряжении питающей сети, то самыми распространенными моделями, которые используются на производстве, в ЖКХ и прочих сферах народного хозяйства, являются преобразователи напряжения 220 и 380 В. Напомню: значение данного параметра питающей сети и электродвигателя должно быть одинаковым.

Артем Мошечков:

– В Интернете можно прочитать, что однофазный преобразователь частоты обладает менее широким спектром возможностей, но это не так. Он способен решать все поставленные задачи.

На вход инвертора такого ПЧ подается однофазное напряжение соответствующей сети, которое на выходе формируется в трехфазное с частотой от 0 до 400 и выше Гц. Таким образом, при помощи однофазного ПЧ можно подключить обычный асинхронный трехфазный двигатель к однофазной сети. Для этого требуется подключить двигатель к преобразователю, правильно скоммутировав обмотки двигателя (на напряжение 220 В). Такие преобразователи частоты есть в «семействе» ONI – это серия А400, которая предназначена для управления асинхронными двигателями в системах небольшой мощности, но с большими перегрузками.

Трехфазные преобразователи частоты более распространены, они преобразуют напряжение трехфазной промышленной сети и регулируют большое количество параметров электродвигателя. Примеры оборудования: CONTROL-A310 IEK ® , CONTROL-L620 IEK ® , ONI-А400, ONI-М680, ONI-A650 и ONI-К800.

Если у вас остались вопросы, всегда можно обратиться за консультацией к специалистам Академии IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 22 или электронной почте , а также в техническую поддержку IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 27 (с 9-00 до 17-30 мск, кроме выходных) или по электронной почте

instagram
Facebook
Вконтакте
YouTube
Одноклассники
Яндекс Дзен

Источник: gk-rosenergo.ru