Для чего необходим преобразователь частоты

Содержание статьи:

1. Классификация преобразователей частоты
2. Принцип работы
3. Подключение и настройка
4. Преимущества преобразователей частоты
5. Сфера применения преобразователей частоты

Преобразователь частоты — это устройство, преобразующее параметры частоты электрического тока.

Он регулирует скорость вращения асинхронного двигателя с помощью изменения частоты питающего напряжения. Так коэффициент полезного действия остается стабильным.

Зачем нужен преобразователь частоты:

• оборудование плавно запускается и останавливается;
• узлы меньше изнашиваются;
• снижается энергопотребление;
• стабильный уровень КПД;
• защита агрегатов от рывков напряжения и перегрузок.

Классификация преобразователей частоты

Устройства бывают:

• низковольтные (0,4 кВ),
• средневольтные (0,69 кВ),
• высоковольтные (6 и 10 кВ).

По типу конструкции:

• с промежуточным звеном. Это циклоконвекторы с принудительной или естественной коммутацией. В ПЧ первого типа транзисторы выполняют функцию ключей. ШИМ управляет ими. С помощью конструкции подключают любую фазу ЛЭП к любой фазе двигателя. Во втором типе применяют тиристоры высокого быстродействия. Этот тип преобразователей выдерживает длительные высокие нагрузки. Они обладают повышенным коэффициентом полезного действия. Используются на мощных приводах.
• с непосредственной связью. Это выпрямитель на тиристорах высокого быстродействия. Тиристоры отпираются друг за другом, подключается обмотка статора. Диапазон частоты — 1-30 Гц. Достоинства:
  • высокий КПД;
  • большое количество режимов;
  • мощность системы можно наращивать без ограничений.

По режиму работы:

• амплитудно-частотное регулирование. Подходит для сфер, где обороты двигателя не нуждаются в стабилизации. Например, вентиляторы, насосное оборудование,
• векторное — для агрегатов, на которых допускается изменение в широком диапазоне крутящего момента на валу.

Принцип работы

Схема ПЧ включает силовую и управляющую часть. Первая состоит из транзисторов и тиристоров. Вторая — это схема на электропроцессорах, отвечающая за электрические составляющие входных параметров.

Как идет преобразование:

1. Диодный мост выпрямляет входное напряжение. Фильтр, работающий на конденсаторах, сглаживает «вырезанные» части входящего сигнала.
2. Микросхемы, управляющие входными параметрами, формируют сигнал с необходимой амплитудой и частотой. Прямоугольные импульсы поступают на двигатель. Затем они превращаются в синусоиду. За это отвечает индуктивность обмотки статора.

Подключение и настройка

На корпусе преобразователя расположены выходы для удобного подключения двигателя. Работа зависит от правильности соединения жил и проводов кабеля с выходами. Монтаж автоматического выключателя выполняют в разрыв нулевого провода. За ним в электросети устанавливают инвертор.

Способы подключения:

• для бытовых однофазных сетей — треугольник. Выводы последовательно соединяются с обмотками статора.
• для трехфазных сетей промышленных объектов — звезда. Выводы подключаются к параллельно соединенным обмоткам двигателя.

Преимущества преобразователей частоты

Асинхронные двигатели применяются практически во всех отраслях промышленности. Они мощные, высокопроизводительные, но все равно требуют особых условий эксплуатации. Оснащение агрегатов ПЧ:

• увеличивает срок службы механических и электрических узлов оборудования;
• снижает частоту проведения ТОиР;
• обеспечивает плавный пуск/остановку двигателей, снижает расход электроэнергии;
• помогает отслеживать параметры агрегатов в режиме реального времени. У частотников есть экран, на котором отображаются показатели — напряжение, мощность, ток, скорость вращения и т.д.

Структура управления оборудованием упрощается. Поскольку преобразователь частоты регулирует пуск и остановку двигателя, отпадает необходимость дросселей, вариаторов, редукторов. КПД при этом остается на высоком уровне. Узлы защищены от перегрузок, выдерживают длительную работу. А экономия электроэнергии составляет 40-50 %. Для того, чтобы модернизировать производство, не придется полностью останавливать весь процесс.

Сфера применения преобразователей частоты

ПЧ применяют там, где важен контроль за скоростью вращения двигателя.

• Насосное оборудование и система водоснабжения.

Использование преобразователей защищает электродвигатель от гидроударов. Поэтому сокращается количество аварий. Потери воды и тепла снижаются на 5-10 %. Расход электроэнергии уменьшается на 60 %. С помощью частотных преобразователей на насосных станциях можно управлять насосами без дополнительного контроллера.

• Вентиляторы.

Поскольку для запуска используются мощные двигатели, то экономия энергии будет еще более значительная. Снижаются потери холостого хода. Повышается рентабельность производства.

• Транспортеры.

За счет плавного запуска и остановки снижается отрицательное воздействие на узлы механизмов, уменьшается интенсивность ударных нагрузок.

Где еще устанавливают преобразователи:

• лифты, подъемники;
• деревообрабатывающая промышленность;
• робототехника;
• центрифуги, компрессоры, воздуходувки;
• медицинское оборудование.