Частотний перетворювач (Частотники) для асинхронного електродвигуна, принцип роботи, схеми своїми руками

Величезне значення для сучасної промисловості мають потужні асинхронні електродвигуни. Для здійснення їх плавного старту використовуються частотні перетворювачі – невеликі пристрої, що контролюють значення пускових струмів і іноді дозволяють змінювати швидкість обертання.

Навіщо потрібен перетворювач частоти

Асинхронний двигун істотно перевершує електричні машини інших типів в продуктивності і потужності, проте не позбавлений характерних недоліків. Так, наприклад, для контролю над швидкістю обертання ротора прилад необхідно оснащувати додатковими елементами. Те ж саме і з пуском – пусковий струм асинхронного двигуна перевищує значення номінального в 5-7 разів. Через це виникають додаткові ударні навантаження, втрати електроенергії, що в сукупності лише зменшує термін роботи агрегату.

Для вирішення цих проблем в результаті наполегливих досліджень був створений клас спеціальних пристроїв, призначених для автоматичного електронного контролю пускових струмів – частотні перетворювачі.

Частотний перетворювач для електродвигуна зменшує величину пускових струмів в 4-5 разів і не тільки здійснює плавний запуск, але і управляє ротором шляхом регулювання напруги і частоти. Використання приладу має й інші переваги:

дозволяє заощадити до 50% електроенергії при запуску;
з його допомогою забезпечується зворотний зв’язок суміжних приводів.

Фактично це не перетворювач, а генератор трифазного напруги необхідної величини і частоти.

Принцип роботи

Основу перетворювача частоти становить інвертор з подвійним перетворенням. Принцип його роботи полягає в наступному:

  • спочатку вхідний змінний струм синусоидального типу з напругою 380 або 220 вольт проходить через діодний міст і випрямляється;
  • потім подається на групу конденсаторів для згладжування і фільтрації;
  • далі ток передається на керуючі мікросхеми та мостові ключі з IGBT (біполярний транзистор з ізольованим затвором, БТІЗ) транзисторів, що формують з нього трифазну широтно-імпульсну послідовність із заданими параметрами;
  • на виході сформовані імпульси прямокутної форми під впливом індуктивності обмоток перетворюються в синусоїдальна напруга.

Наступна схема відображає принцип роботи перетворювача частоти асинхронного електричного двигуна.

як вибирати

Для виробників перетворювачів частоти та іншого електронного обладнання основним інструментом завоювання ринку є ціна. З метою її зменшення вони створюють прилади з мінімальним набором функцій. Відповідно, чим універсальніше конкретна модель, тим вище її ціна. Для нас це має велике значення з тієї причини, що для ефективної і тривалої роботи двигуна може знадобитися ПЧ з певними функціями. Давайте розглянемо основні критерії, на які слід звертати увагу.

управління

За способом управління частотні перетворювачі ділять на векторні і скалярні. Перші на сьогодні зустрічаються набагато частіше, проте мають більш високу ціну в порівнянні з другими. Перевага векторного управління полягає у високій точності регулювання. Скалярний управління дуже просто, воно може лише утримувати співвідношення вихідної напруги і частоти на заданій величині. Такий перетворювач доцільно ставити на невеликий прилад без високого навантаження на двигун, наприклад, вентилятор.

потужність

Безумовно, чим це значення вище, тим краще. До слова, в даному питанні цифри не такі важливі. Зверніть більшу увагу на фірму-виробника – чим «родственнее» ваше обладнання один до одного, тим ефективніше воно буде працювати. Крім того, використання декількох перетворювачів від одного бренду підтримує принцип взаємозамінності і простоти обслуговування. Подумайте і наявності в вашому місті відповідного сервісного центру.

Додаткові рекомендації по догляду за обладнанням

Щоб максимально продовжити термін служби частотного перетворювача намагайтеся дотримуватися наступних рекомендацій по обслуговуванню:

  • Необхідно постійно проводити внутрішню очищення приладу від накопичується пилу. Візьміть до уваги, що з-за її ущільнення пилосос не завжди може впоратися з таким завданням – набагато простіше видувати пил назовні невеликим компресором.
  • Регулярно перевіряйте компонентом схеми і своєчасну їх заміну. Пам’ятайте, що у всіх елементів різний термін експлуатації: охолоджуючі вентилятори розраховані на 2-3 роки, електролітичні конденсатори – на 5, а запобіжники – на 10. Заміни внутрішніх шлейфів пристрою повинна проводитися приблизно раз в 6 років.
  • Принцип своєчасного реагування слід застосовувати і щодо наслідків періодичного нагріву частин пристрою. Через нього висушується термопаста, що також призводить до виходу конденсаторів з ладу. Постарайтеся міняти її частіше 1 разу на 3 роки.

Увага до зовнішніх умов, в яких встановлюється частотний перетворювач, теж дозволяє істотно продовжити термін його експлуатації. Це повинно бути добре вентилюється місце, без прямих сонячних променів, без знаходження в безпосередній близькості легкозаймистих рідин і матеріалів, без сміття, металевої та дерев’яної стружки, пилу, масляних крапель, вібрацій, домашніх тварин, мишей, тарганів … Поверхня установки повинна бути рівною і стійкою. У деяких випадках слід звернути увагу на розташування перетворювача щодо рівня моря – з кожними 100 метрами підвищення температуру зовнішнього середовища дає змогу зменшити на 0,5˚C щодо норми (-10˚C – + 45˚C).

Ссылка на основную публикацию