Преобразователь частоты, именуемый также частотно-регулируемым электроприводом, представляет собой статическое преобразовательное устройство, необходимое для изменения скорости вращения асинхронных двигателей переменного тока. Подобные электродвигатели имеют большое преимущество перед двигателями постоянного тока благодаря своей эффективности, надежности, простоте конструкции и легкости обслуживания. Это и обеспечивает им значительное преобладание и применение во многих отраслях промышленности, а также в энергетике и инфраструктуре современных мегаполисов.
Известно, что успешное регулирование скорости вращения механизма исполнения можно произвести с помощью самых различных устройств. Наиболее известными и распространенными являются следующие устройства:
- статический преобразователь частоты;
- механический вариатор;
- электромеханический преобразователь частоты системы «генератор-двигатель»;
- гидравлическая муфта;
- сопротивления в статор или фазный ротор.
Большинство этих способов отличаются сложностью в использовании, обслуживании и эксплуатации, неэкономичностью, низким качеством и слабым диапазоном регулирования. Данных недостатков можно избежать при использовании современных частотных преобразователей, в которых регулирование скорости вращения электродвигателя производится путем изменения величины и частоты напряжения питания. КПД подобного преобразования составляет примерно 98%. При этом из сети потребляется только активная часть тока нагрузки, а микропроцессорная система управления позволяет максимально эффективно управлять двигателем, а также контролировать большое количество параметров. Снижается и риск аварийных ситуаций.
Таким образом, частотные преобразователи позволяют дать следующие важнейшие возможности:
- экономия энергоресурсов;
- снижение затрат на профилактические и ремонтные работы;
- увеличение рабочего ресурса технологического оборудования;
- качественное управление и контроль за технологическим процессом.
Принципиально важно, чтобы приводной механизм регулировал и поддерживал какой-либо технологический параметр. При использовании насоса регулируется расход воды, давление в сети или температура. Если применяется вентилятор, то регулируется температура, давление воздуха и разрежение газов. Если же это конвейер, то регулируется, к примеру, его производительность. В случае использования станка, регулируется скорость главного движения и подачи. Большой экономический эффект преобразователи частоты дают и при регулировании объектов транспортирующих жидкость. Это дает возможность забыть об устаревших задвижках и клапанах.
Довольно важным является и вопрос выбора конкретного преобразователя под конкретные нужды. От этого будет зависеть эффективность и ресурс работы самого частотного преобразователя, а также электропривода в целом.
Итак, при выборе модели преобразователя нужно исходить из задачи, которую решает электропривод, мощности и типа подключаемого двигателя, точности регулирования скорости и поддержания момента вращения на валу, времени для разгона и торможения, а также из продолжительности выключений и включения в час. Также важны и конструктивные особенности преобразователя (форма, размеры, возможность выноса управления и т. д.).
При работе со стандартным двигателем частотный преобразователь нужно брать с соответствующей мощностью. Если же требуется высокий пусковой момент или короткое время замедления/разгона, выбирайте преобразователь на ступень выше стандартного. При выборе же частотного преобразователя для специальных двигателей (с втяжным ротором, с тормозами, погружные двигатели, высокоскоростные и синхронные двигатели) следует ориентироваться на номинальный ток преобразователя (должен быть выше номинального тока двигателя), а также на особенности настройки параметров преобразователя. Не лишней в таком случае будет профессиональная консультация поставщика.
Вот еще несколько рекомендаций по выбору преобразователя частоты:
- Частотный алгоритм управления желательно применять в тех случаях, когда известна зависимость момента нагрузки двигателя и она не меняется при одном и том же показателе частоты. При работе с центробежным насосом, либо вентилятором диапазон регулирования частоты может составлять от 5 до 50 Гц и выше при работе с двумя и более двигателями.
- Частотный алгоритм управления с обратной связью рекомендуется применять для прецизионного регулирования с известной зависимостью момента от скорости вращения.
- Векторный алгоритм управления рекомендуется использовать в случаях, когда при эксплуатации нагрузка может меняться на одной и той же частоте, то есть, нет четкой зависимости между моментом нагрузки и скоростью вращения. Векторный алгоритм будет работать эффективно, если будут правильно введены паспортные величины двигателя и грамотно прошло его автотестирование.
- Векторный алгоритм управления с обратной связью по скорости нужно применять для прецизионного регулирования скорости, используя инкрементальный энкодер. когда нагрузка может меняться на одной и той же частоте, а также в моментах, когда необходим максимальный диапазон регулирования частоты.
Стоит отметить, что практически во всех промышленно развитых странах сегодня невозможно найти электродвигатель асинхронного типа без преобразователя частоты. Окупаемость современных преобразователей за счёт экономии энергоресурсов (до 70%) и многих других факторов эффективности не превышает полутора лет.
На базе частотных преобразователей могут быть построены системы регулирования насосов воды и в технологических линиях обогатительных фабрик, дозаторов, лифтового оборудования, мельниц, центрифуг, линий производства пленки и картона, оборудования прокатных станов, приводов буровых станков, экскаваторного оборудования, кранового оборудования и механизмов силовых манипуляторов.
Статья подготовлена на основе материалов компании «Электропроект»
www.elp.ru
