Достоинства/недостатки, принцип работы, устройство преобразователей частоты


Самой эффективной и экономичной на сегодняшний день системой электропривода является система «преобразователь частоты – асинхронный двигатель». К достоинствам привода такой системы можно отнести широкий диапазон регулирования, высокий пусковой момент, высокий КПД и максимальный коэффициент мощности.

Недостатки приводов с частотными преобразователями минимальны. Это, во-первых, относительно высокая стоимость самих частотных преобразователей и двигателей, предназначенных для работы с ними.

Вторым же недостатком является необходимость квалифицированного технического обслуживания. Последний фактор часто становится камнем преткновения не только во время эксплуатации, но и сразу после монтажа или модернизации электропривода.


Особенности частотно-регулируемого привода

Современный преобразователь частоты (производства Siemens, Mitsubishi, Danfoss) имеет в своем составе статический выпрямитель, звено постоянного тока и управляемый инвертор. Инвертор преобразует постоянное напряжение в импульсы переменной частоты (частотно-импульсное регулирование) или продолжительности (широтно-импульсное регулирование).

Именно к изменению параметров выходного напряжения и сводится, в общем, частотное регулирование работы привода. Преобразователь изменяет величину напряжения питания привода, а также его частоту, обычно в пределах от 50 до 400 Гц.

Кроме этого, во всех современных частотных преобразователях реализован целый ряд внутренних защит. Обязательно имеется максимально-токовая защита, защита от обрыва одной или нескольких фаз и защиты от перегрузок во время переходных процессов и работы с постоянной скоростью.

Поскольку при торможении двигатель, управляемый преобразователем частоты, переходит в генераторный режим, необходимо каким-то образом «сжигать» электроэнергию, которая при этом подается в цепь инвертора. Для этого к специальным клеммам преобразователя подключается балластное сопротивление, соответствующее приводу по мощности. Вместо сопротивления возможно и подключение сети для осуществления рекуперации, но практически это редко бывает выполнимо из-за различных трудностей технического плана.


Настройка частотного преобразователя для работы в составе привода

Преобразователь частоты – это программируемый элемент системы управления приводом. Часть его программы жестко зашита в ПЗУ и не подлежит изменению пользователям. Это программа, позволяющая осуществлять настройку преобразователя. Другая часть программы может быть изменена в процессе наладки – это параметры работы привода и его защит.

Настройка преобразователя может производиться с его съемной панели или при подключении ЭВМ (ноутбука) к специальному разъему. В последнем случае ноутбук должен «иметь на борту» специальное ПО от производителя преобразователя, распространяемое бесплатно.

Во время настройки вводятся все рабочие параметры привода. К ним относятся:

• величина напряжения питающей сети;

• номинальное напряжение питания двигателя;

• частота питающей сети;

• мощность электродвигателя или суммарная мощность двигателей для многодвигательного привода;

• номинальный ток электродвигателя или суммарный номинальный ток для многодвигательного привода;

• номинальный коэффициент мощности и КПД двигателя (-ей);

• способ восприятия сигналов управления приводом: со съемной панели преобразователя, посредством дискретных входов, посредством аналогового входа, по локальной сети;

• принцип регулирования скорости привода: соотношение напряжения и частоты, наличие/отсутствие векторного регулирования, необходимость обеспечения постоянного момента (зависит от характеристик и условий работы привода);

• сопротивление и мощность балластного сопротивления, при наличии такового;

• опорные значения частоты напряжения электродвигателя по нескольким ступеням, то есть, предустановленные скорости работы привода;

• время пуска и торможения привода.

Часть параметров преобразователя может быть заблокирована и иметь защиту от несанкционированного доступа и изменения. Для получения доступа к этим параметрам необходимо ввести какой-либо пароль и подтвердить свое право на произведение настройки.

В зависимости от конкретной марки преобразователя возможно дополнение этого списка еще многими параметрами. Так преобразователь может быть универсальным и предназначаться для управления также и синхронными приводами или приводами постоянного тока. При этом, конечно, количество настраиваемых параметров существенно возрастет.

Так как преобразователь частоты – это сложное устройство, то в его программе всегда предусмотрен алгоритм возврата к заводским установкам. Возможно и сохранение каких-то ваших персональных настроек в качестве предустановленных, для того, чтобы к ним всегда можно было легко вернуться.

Некоторые преобразователи, например, все модели от Siemens, предоставляют наладчику возможность определить параметры электродвигателя автоматически. Во время такой автоматической параметризации преобразователь «настраивается» без участия наладчика. Это может быть очень удобным, если номинальные параметры двигателя неизвестны, и шилдик на нем не читается.