Частотным преобразователем называется электроприбор, который корректирует параметры частоты в сети питания переменного тока. Они широко применяются для управления работой синхронных и асинхронных двигателей в различных сферах промышленности.
Рассмотрим подробнее, что такое частотный преобразователь, каким он может быть, где применяется и как подключается в работу.
Назначение частотных преобразователей
Что такое частотник и что он собой представляет? Это специальное устройство, предназначенное для изменения параметров частоты переменного тока. Это происходит за счет регулирования величины напряжения на выходе. Дело в том, что стандартной частотой сети питания в РФ является 50 Гц, а в ряде других стран — 60 Гц. При помощи частотного преобразователя эта величина изменяется до требуемого уровня.
Зачем это нужно? Изменив частоту тока, поступающего на статор, можно управлять скоростью вращения приводного ротора, добиваясь оптимальных параметров работы двигателя. Управление скоростью вращения актуально для электродвигателей, используемых для насосов, вентиляторов, транспортерных устройств, подъемников и сервомоторов промышленного оборудования.
Виды преобразователей частоты и их особенности
Частотники классифицируются по сфере применения и по принципу действия. По назначению различают следующие типы.
- Универсальные. Это устройства с лабильными параметрами работы, которые могут взаимодействовать с разными категориями электродвигателей.
- Индивидуальные. Так называются частотники, изготовленные для конкретного оборудования с учетом его типа и характеристик.
- Интеллектуальные. Высокотехнологичные модели с интегрированным компьютером, которые сами контролируют параметры работы и собственное состояние, оповещая оператора о возникших неполадках.
- Узкоспециализированные. Серийные приборы, разработанные для отдельных категорий двигателей. Например, линейка частотников для насосов и вентиляционного оборудования Мицубиси FR-F740.
Наиболее простыми и недорогими являются индивидуальные, но их применение ограничено конкретной моделью электродвигателя. Примерно то же можно сказать об узкоспециализированных модификациях. Интеллектуальные относятся к самой дорогой и продуктивной категории. Они проще в управлении и гораздо удобнее с точки зрения обслуживания. Оптимальным выбором считаются универсальные частотные преобразователи, которые могут использоваться с большинством электродвигателей для насосов, вентиляторов.
По конструктивному построению и принципу работы частотные преобразователи могут быть двух типов.
- Индукционные. По сути они представляют собой моторы переменного тока, функционирующие в режиме генератора. Они применяются довольно редко, отличаются невысоким КПД и низкой эффективностью. Их использование целесообразно только там, где нет возможности пользоваться электронными частотниками.
- Электронные. Это современные устройства, построенные на транзисторных или тиристорных полупроводниковых схемах, управляемые контроллерными микросхемами. Они универсально подходят для одно- и трехфазных электродвигателей.
По принципу связи с электродвигателем электронные частотники бывают:
- непосредственные (прямые);
- с промежуточным звеном.
Что такое частотный преобразователь с непосредственной связью? Это тиристорный частотник высокого быстродействия, который подключается напрямую в сеть питания двигателя. К его преимуществам относятся:
- высокий КПД и быстродействие благодаря однократному изменению частотных характеристик;
- возможность повышения мощности путем подключения дополнительных частотников;
- широкий диапазон параметров нижнего уровня, эффективное обеспечение вращений на низких скоростях;
- возможность двухстороннего обмена энергией с электродвигателем.
В число недостатков входят возможность повышения температуры мотора, появление помех и снижение момента силы, а также работа исключительно на понижение частоты от номинальных значений сети.
Частотник с промежуточным звеном отличается наличием выпрямителя в конструкции. Этот выпрямитель обеспечивает преобразование переменного питания в постоянное, которое после сглаживания при помощи фильтра снова преобразуется в переменное в инверторе.
Такой подход позволяет управлять частотой в широком диапазоне, как на понижение, так и на повышение. Кроме того, снижается количество помех, повышается чистота выходного сигнала, увеличиваются адаптационные возможности и количество применяемых управляющих алгоритмов.
Недостатками можно назвать увеличенный вес и габариты частотного преобразователя, а также относительные потери мощности и снижение КПД.
Кроме того, различают:
- скалярный и векторный принципы управления;
- ручной, внешний и автоматизированный типы управления.
Выбор модификации, принципиальной схемы и способа управления зависят от технических параметров и характеристик оборудования.
Преимущество использования частотников
Резюмируя, что такое частотный преобразователь и в чем преимущества его применения, следует отметить такие плюсы.
- Экономичное потребление энергии. Управление мощностью электродвигателя позволяет снизить энергетические затраты.
- Увеличение ресурса службы двигателей и технологического оборудования. Плавная регулировка и отсутствие необходимости использовать дополнительные устройства увеличивает надежность и долговечность агрегатов.
- Снижение потребности в профилактическом техобслуживании.
- Увеличение диапазона мощности моторов.
- Защита мотора от аварийных ситуаций и возникновения поломок, связанных с перегревом, перегрузкой, замыканием, скачками напряжения.
- Уменьшение рабочего шума.
- Возможность удаленно управлять параметрами работы.
В зависимости от модификации, управление может также осуществляться в автоматизированном режиме.
Для каких сфер подходят частотные преобразователи?
Наиболее верным ответом на вопрос, что такое частотник и где он применяется, будет широкий перечень сфер использования. К ним относятся электродвигатели:
- подъемных механизмов и систем;
- транспортеров, прокатных установок и конвейерных лент;
- станочного оборудования и технологических производственных линий;
- вентиляторов, нагнетательных и вытяжных систем;
- насосов и насосного оборудования.
Сфера применения частотных преобразователей обусловлена экономической необходимостью, а именно потребностью снижения расходов на ресурсы, профилактическое техобслуживание, ремонт и замену комплектующих.
Как подключить и настроить преобразователь частоты
Подключение частотного преобразователя производится в соответствии с инструкцией производителя. Способ и технология подключения зависит от типа электродвигателя. Перед подключением следует убедиться, что характеристики ЧП соответствуют требованиям оборудования.
- Однофазные электродвигатели подключают проводами к выходным клеммам частотника с соблюдением фазы и нуля.
- Трехфазные электродвигатели могут подключаться к клеммам по схемам «Треугольник» (при однофазной сети питания) или «Звезда» (при трехфазной сети питания).
- Обязательно следует использовать защитные устройства, отключающие оборудование при превышении параметров и в аварийных ситуациях, а также заземление.
Настройка параметров работы должна производиться квалифицированным специалистом, который не только досконально знает, что такое частотный преобразователь и как он должен работать с конкретным оборудованием.
