Bel-cable.ru

Блог инженера Электрика
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Частотник или как регулировать скорость вращения электродвигателя

Частотник или как регулировать скорость вращения электродвигателя.

При управлении различными процессами довольно часто возникает ситуация, когда необходимо управлять скоростью вращения электродвигателя. Например, необходимо уменьшить расход воды в системе водоснабжения за счёт снижения оборотов насоса, или отрегулировать уровень воздухообмена в системе вентиляции, меняя скорость вращения приточного вентилятора.

частотный преобразователь danfos

Регулировка скорости вращения электродвигателя может производиться за счёт изменения частоты и (или) величины управляющего напряжения, а также за счёт управления сдвигом фаз (для трёхфазных двигателей). Это может быть реализовано с использованием различных устройств, наиболее универсальным и многофункциональным из которых является частотный преобразователь. О нём и пойдёт речь в этой статье.

Настройки и схемы подключения частотного преобразователя VFD-CP

Delta VFD-CP — корейский специальный преобразователь частоты, предназначенный для управления насосом (группой насосов) или вентилятором (группой вентиляторов).

Это достаточно качественный частотник. Его стоимость на самую маленькую мощность 2,2 кВт составляет примерно 24000 рублей.

У Дельты я хочу выделить следующие достойные качества:

  1. Удобочитаемый и большой дисплей на несколько строк, то есть вам не требуется инструкция под рукой. Всё будет видно на экране. Поддерживает несколько языков.
  2. Очень много различных настроек, что придаёт гибкость системе управления.
  3. Доступны различные схемные решения с применением Дельты
  4. Он почти не ломается. (естественно при грамотной эксплуатации)

А теперь перейдём к схемным решениям:

Система поддержания давления

В первую очередь вносятся параметры двигателя (с шильдика или паспорта) в параметры 05-01…05-5.
Также проверяется уставки защиты в параметрах группы 06-хх. Затем настраиваются параметры под
технологическую задачу.

Настройка VFD-СP в системах поддержания давления (ПИД-регулирование) для датчика давления
с выходным сигналом 4…20 мА и диапазоном измерения 0…10 бар.
Подключаем датчик давления в соответствии со схемой приведенной в паспорте на ПЧ.

Чередование насосов по времени

В данном режиме в один момент времени работает только один насос в режиме поддержания давления. Переключение насосов производится по времени для равномерного износа.

Настройка VFD-СP в системах поддержания давления (ПИД-регулирование + чередование по времени
двух насосов) для датчика давления с выходным сигналом 4…20 мА и диапазоном измерения 0…10 бар.
Подключаем датчик давления в соответствии со схемой приведенной в паспорте на ПЧ.

Каскадное управление насосами

В данном режиме частотный преобразователь регулирует обороты одного насоса с целью поддержания
давления. В случае нехватки производительности одного насоса ПЧ подключает основной насос
напрямую от сети и начинает регулировать обороты дополнительного насоса.

Настройка VFD-СP в системах поддержания давления (каскадный режим с двумя насосами с ПИД-
регулированием). Для датчика давления с выходным сигналом 4…20ма и диапазоном измерения
0…10 бар.

Читайте так же:
Автоматический выключатель tmax прайс

Эти схемы подключения подойдут и для частотников от других производителей. Меняться будут настройки и небольшие нюансы в схеме подключения.

К вышеописанному преобразователю частоты можно подобрать отечественный аналог ОВЕН ПЧВ3 .

На самом деле, трудно писать статьи о преобразователях, потому их делают миллион производителей. Каждый со своими функциями, характеристиками и особенностями настроек.

Так что я представил вам общую информацию о схемных решениях для насосов и вентиляторов. На самом деле не многие о них знают.

Классификация частотных преобразователей

По своим конструктивным различиям модели частотного преобразователя делятся на:

Индукционные.

Сюда относятся электрические двигатели имеющие асинхронный принцип работы. Данные устройства не отличаются высоким уровнем КПД и значительной эффективностью. Ввиду этих качеств они не имеют большой доли в общем числе преобразователей и редко применяются.

Электронные.

Пригодны для осуществления плавного управления оборотами в машинах асинхронного и синхронного типа. Управление в электронных моделях может производиться двумя способами:

Скалярный (согласно предварительно введённым параметрам взаимозависимости вращательной V и частоты).

Наиболее простой подход к управлению, довольно неточный.

Векторный.

Отличительной характеристикой является точность управления.

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:

кВт0,060,090,120,180,250,370,550,751,101,502,203,00
кВт4,005,507,5011,015,018,522,030,037,045,055,075,0

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.

Читайте так же:
Автоматический выключатель moeller plht c80 3

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.

1.jpg

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.

Читайте так же:
Выключатель вровень со стеной

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.

Метод управления электродвигателемДиапазон регулирования скоростиПогрешность скорости, %Время нарастания момента, мсПусковой моментЦенаСтандартные применения
Скалярный1:105-10Не доступноНизкийОчень низкаяНизкопроизводительные: насосы, вентиляторы, компрессоры, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование)
ВекторныйЛинейныйПолеориентированное управление>1:200<1-2ВысокийВысокаяВысокопроизводительные: краны, лифты, транспорт и т.д.
Прямое управление моментом с ПВМ>1:200<1-2ВысокийВысокая
НелинейныйПрямое управление моментом с таблицей включения>1:200<1ВысокийВысокая
Прямое самоуправление>1:200<1-2ВысокийВысокаяВысокопроизводительные: электрическая тяга, быстрое ослабление поля

4. Дополнительные опции частотного преобразователя для электродвигателя.

Чтобы понять, какие дополнительные возможности могут понадобиться, необходимо ориентироваться на круг задач (для чего предполагается использовать ЧП), эксплуатационные нагрузки (сколько приводов будет контролировать и в каком режиме), условия, в которых прибор будет работать (нужна ли спецзащита корпуса и др.).

  • Для управления приводами с лёгкой нагрузкой и стабильными оборотами (вентиляторы и насосы) выбирают недорогую простую модель с ограниченным набором регулировок и минимальными опциями.
  • Для управления приводами с переменными нагрузками, быстрыми стартами и остановками (лифтовые или конвейерные двигатели) нужен ЧП с модулем отвода излишков энергии, возникающих при торможении.
  • Для высокоточных задач (в станках различного назначения) может понадобиться прибор с тонкой настройкой в широком диапазоне режимов и сохранением заданного крутящего момента на сверхмалых оборотах.

Дополнительных опций много, как и задач, которые решают частотники. Поэтому при выборе модели частотного преобразователя для электродвигателя полезно написать свой список с теми опциями, которые необходимы.

Мы составили перечень наиболее востребованных опций:

  • Дистанционное управление.
  • Централизованное управление в составе кластера.
  • Контроль работы только одного привода.
  • Контроль сразу нескольких двигателей.
  • С прямой связью.
  • Защищенный корпус (степень по классу IP).
  • Модульность.
  • Встроенный дисплей и различные индикаторы.
  • Программирование с помощью встроенного пульта управления или компьютера.
  • Поддержка обратной связи.
  • Наличие дискретных, аналоговых, цифровых выходов.
  • Метод модуляции и диапазон значений частоты ШИМ).
  • Тормозной модуль и способ отвода излишков энергии при торможении (рекуперация, перевод в тепло).
  • Автонастройка.
  • Возможность пуска (с поиском скорости) свободно вращающегося двигателя.

Если в комплектации не будет всех нужных опций из списка, можно заказать дооснащение. Компания «Веспер» предоставляет такую возможность.

Читайте так же:
Концевой выключатель мазда 626

Также полезно знать, что ведущие производители выпускают специальные серии преобразователей, настроенные и оптимизированные для решения конкретных задач. В них уже учтены все нюансы и включены необходимые опции.

Серия частотных преобразователей «Веспер» EI-P7012 ориентирована на работу с насосами. Серия E3-8100В идеально подходит для вентиляторов.

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 преобразователь

На что следует обратить внимание при подборе частотных преобразователей на свой насос:

Блок управления насосами с частотным преобразователем

  1. Мощность оборудования – от этого зависит частота вращения насоса, регулируемая преобразователем.
  2. Диапазон входного напряжения – уровень напряжения в сети, при котором частотник сохраняет свою функциональность. В этом случае стоит произвести расчет, какое напряжение может возникнуть в сети. Этот показатель позволит «пережить» преобразователю колебания напряжения в сети, полностью сохранив свою работоспособность.
  3. Диапазон изменений частоты – убедитесь, что выбираемое оборудование выдает именно ту частоту, которую смогут поддерживать механизм насоса и его двигатель.
  4. Количество управляющих входов – для ввода различных команд, которые могут потребоваться при управлении насосом (старт, реверс, стоп, аварийная остановка и др.). Входы устанавливаются самим пользователем. Если вы стремитесь построить сложную систему, в таком случае, чем больше входов, тем лучше, для бытого применения подойдет частотник с небольшим количеством входов.
  5. Количество выходных сигналов – потребуются для аналогового управления преобразователем.
  6. Метод управления – как осуществляется оперативное управление преобразователем (через входы управления с автономного или локального пульта, от ПК или контролера, переключаемое или комбинированное управление).

Учитывая представленные характеристики, вы сможете подобрать такое оборудование, которое подойдет именно для вашего насоса и для ваших нужд.

Разновидности частотных преобразователей

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

  1. Высоковольтные двухтрансформаторные
Читайте так же:
Выключатели с индикатором погас индикатор

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

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.

Особенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателей

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей

Благодаря частотным преобразователям, работа современных асинхронных двигателей отличается высокой эффективностью, устойчивостью и безопасностью. Это особенно важно, поскольку каждый электродвигатель отличается индивидуальными особенностями режима работы. Поэтому оптимизации параметров питания агрегатов с использованием преобразователей частоты придается большое значение. Когда частотный преобразователь выбирается для каких-либо конкретных целей, в этом случае должны обязательно учитываться его рабочие параметры.

Нормальная работа устройства будет зависеть от типа электродвигателя, его мощности, диапазона, скорости и точности регулировок, а также от поддержания стабильного момента вращения вала. Эти показатели имеют первостепенное значение и должны органично сочетаться с габаритами и формой аппарата. Следует обратить особое внимание на то, как расположены элементы управления и будет ли удобно им пользоваться.

Выбирая устройство, необходимо заранее знать, в каких условиях оно будет эксплуатироваться. Если сеть однофазная, то и преобразователь должен быть таким же. То же самое касается и трехфазных аппаратов. Многое зависит от мощности асинхронных двигателей. Если при запуске на валу необходим высокий пусковой момент, то и частотный преобразователь должен быть рассчитан на большее значение тока.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector