Будьте в курсе!
Новости, обзоры и акции
- |
- Обзоры и советы
- |
- Как выбрать преобразователь частоты (частотный привод)?
Как выбрать преобразователь частоты (частотный привод)?
Одним из важных направлений энергоэфективности производственных процессов является внедрение энергосберегающего оборудования, к которому в первую очередь относится частотно-регулируемый электропривод (ЧРП) или преобразователь частоты. Успешное внедрение частотных преобразователей для решения различных производственных задач, объясняется в первую очередь широким распространением асинхронных электродвигателей (до 90% рынка) отличающихся высокой степенью надежности, простотой конструкции, дешевизной, легкостью подключения и т.д. Но данным электродвигателям также присущи и некоторые недостатки, снижающие их область применения или делающих их менее эффективными, например: невозможность плавного регулирования частоты вращения ротора и как следствие неэкономичное применение при определенных задачах, существенные пусковые токи и т.д.
Для устранения вышеописанных недостатков асинхронных электродвигателей и были разработаны преобразователи частоты.
Частотно-регулируемый привод или частотный преобразователь — система управления частотой вращения ротора асинхронного (или синхронного) электродвигателя.
Основные критерии, которые необходимо учесть при выборе частотного преобразователя:
1. Питание однофазное (220-240 В) или трехфазное (380 В)?
Важным параметром преобразователя частоты является требование к величине напряжения питающей сети. Преобразователи питаются, в основном, от трехфазной сети переменного тока, имеющей напряжение в 380 В. Это, вполне соответствует белорусским стандартам качества электроснабжения. Следует также отметить, что существуют и преобразователи невысокой мощности (до 3,7 кВт), которые рассчитаны на работу от однофазной сети, имеющей напряжение 220–240 В.
2. Мощность
Ток двигателя (А) и мощность (кВт)? При выборе номинальной мощности частотного преобразователя мы рекомендуем поступать следующим образом:
- Определить номинальный ток преобразователя, который необходимо выбирать равным номинальному току электродвигателя или больше.
- Определить полную выходную мощность преобразователя, ориентируясь на номинальную мощность электродвигателя.
3. Тип управления скалярный или векторный преобразователь частоты?
Скалярное управление имеет прямую зависимость выходного напряжения преобразователя к его выходной частоте, при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность двигателя. Используя скалярный метод, имеется возможность одновременно управлять группой электродвигателей. Векторное управление позволяет увеличить точность поддержания и контроля момента и скорости на валу двигателя на заданном уровне. Векторные частотные преобразователи рекомендуется использовать, когда нагрузка меняется на одной и той же частоте, т.е. нет четкой зависимости между скоростью вращения и моментом. При уменьшении нагрузки за счет снижения напряжения на двигателе, векторные частотные преобразователи позволяют минимизировать реактивный ток электродвигателя. Так же отличительной особенностью векторного регулирования является возможность управлять моментом на валу электродвигателя при его работе на частотах близких к нулю.
4. Степень защиты
Частотные преобразователи могут быть следующих степеней защиты:
IP21 - Корпуса, предназначенные для использования в помещении и обеспечивающие достаточный уровень защиты от небольшого количества падающей воды и грязи.
IP54 - Корпуса, предназначенные для использования вне помещения и обеспечивающие достаточный уровень защиты от воздушной пыли, дождя, мокрого снега и образования наледи
IP65 - Корпуса, предназначенные для использования в помещении и вне его, и обеспечивающие достаточный уровень защиты от коррозии, воздушной и водяной пыли, брызг и струй воды
5. Способы управления заданием
Некоторые механизмы должны управляться от задания, плавно изменяя обороты электродвигателя с вращением ручки потенциометра, а в некоторых случаях требуется работа на фиксированных скоростях. Причем, и в том и другом случае может быть возможным управлак с самой панели ПЧ, так и по аналоговым входам с помощью кнопок, переключателей и потенциометров. При реализации последнего варианта необходимо убедиться в достаточном количестве требуемых входов.
В случае использования внешнего управляющего устройства (контроллера, логического реле и т.д.), необходимо убедиться в согласовании по техническим параметрам. Обычно это токовые или вольтовый сигналы с диапазонами 0…20мА, 4…20мА и 0…10В соответственно. Если управление частотного преобразователя происходит по сети, то необходимо наличие соответствующих интерфейса с протоколом передачи данных. Управление двигателем может проходить автоматически, для этого необходимо наличие ПИД-регулятора и возможность организовать обратную связь от датчика контролируемого параметра.
6. Диапазон регулировки
В том случае, если не предполагается снижать скорость вращения более чем на 10% от номинальной величины, то можно использовать любой подходящий по другим параметрам преобразователь. Однако если имеется необходимость более значительного снижения скорости вращения, а вращающий момент при этом должен поддерживаться на уровне номинального, то преобразователи частоты должны иметь способность поддерживать работу электродвигателя на частотах, приближенных к нулю. 5. Количество входов управления Дискретные входы нужны для ввода команд управления ( пуск, стоп, реверс, торможение и т.д.). Аналоговые входы необходимы для ввода сигналов обратной связи (регулировки и настройки привода в процессе работы). Цифровые входы нужны для ввода высокочастотных сигналов от цифровых датчиков скорости и положения (энкодеров). Количество входов много не бывает, но чем больше входов, тем сложнее систему можно построить, и тем она дороже.
7. Количество выходных сигналов
Дискретные выходы используются для выхода сигналов о различных событиях (авария, перегрев, входное напряжение выше или ниже уровня, сигнал ошибки ит.д.). Аналоговые выходы используются для построения сложных систем с обратными связями. Рекомендации по выбору аналогичны предыдущему пункту.
P.S. Преимущества применения частотного преобразователя:
- Высокая точность регулирования частоты вращения электродвигателя
- Экономия электроэнергии в случае переменной нагрузки (то есть работы электродвигателя с неполной нагрузкой).
- Полная защита двигателя – от перегрузки, перегрева, коротких замыканий, проблем с питанием (слипания, чередования, пропадания фаз).
- Равный максимальному пусковой момент.
- Возможность удалённой диагностики ПЧ и двигателя по промышленной сети.
- Повышение ресурса, как самого электродвигателя, так и оборудования присоединенного к нему вследствие плавного разгона и торможения ротора (нет рывков, при насосном применении отсутствуют гидравлические удары в трубопроводах)
- Уменьшение гидравлического сопротивления трубопровода из-за отсутствия регулирующего клапана
- ПЧ как правило содержит в себе ПИД-регулятор и может подключаться напрямую к датчику регулируемой величины (например, давления).
- Отсутствие пусковых токов
- Управляемое торможение и автоматический перезапуск при пропадании сетевого напряжения
- Подхват вращающегося электродвигателя
- Стабилизация скорости вращения при изменении нагрузки
- Дополнительная экономия электроэнергии от оптимизации возбуждения эл. двигателя
Для устранения вышеописанных недостатков асинхронных электродвигателей и были разработаны преобразователи частоты.
Частотно-регулируемый привод или частотный преобразователь — система управления частотой вращения ротора асинхронного (или синхронного) электродвигателя.
Основные критерии, которые необходимо учесть при выборе частотного преобразователя:
1. Питание однофазное (220-240 В) или трехфазное (380 В)?
Важным параметром преобразователя частоты является требование к величине напряжения питающей сети. Преобразователи питаются, в основном, от трехфазной сети переменного тока, имеющей напряжение в 380 В. Это, вполне соответствует белорусским стандартам качества электроснабжения. Следует также отметить, что существуют и преобразователи невысокой мощности (до 3,7 кВт), которые рассчитаны на работу от однофазной сети, имеющей напряжение 220–240 В.
2. Мощность
Ток двигателя (А) и мощность (кВт)? При выборе номинальной мощности частотного преобразователя мы рекомендуем поступать следующим образом:
- Определить номинальный ток преобразователя, который необходимо выбирать равным номинальному току электродвигателя или больше.
- Определить полную выходную мощность преобразователя, ориентируясь на номинальную мощность электродвигателя.
3. Тип управления скалярный или векторный преобразователь частоты?
Скалярное управление имеет прямую зависимость выходного напряжения преобразователя к его выходной частоте, при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность двигателя. Используя скалярный метод, имеется возможность одновременно управлять группой электродвигателей. Векторное управление позволяет увеличить точность поддержания и контроля момента и скорости на валу двигателя на заданном уровне. Векторные частотные преобразователи рекомендуется использовать, когда нагрузка меняется на одной и той же частоте, т.е. нет четкой зависимости между скоростью вращения и моментом. При уменьшении нагрузки за счет снижения напряжения на двигателе, векторные частотные преобразователи позволяют минимизировать реактивный ток электродвигателя. Так же отличительной особенностью векторного регулирования является возможность управлять моментом на валу электродвигателя при его работе на частотах близких к нулю.
4. Степень защиты
Частотные преобразователи могут быть следующих степеней защиты:
IP21 - Корпуса, предназначенные для использования в помещении и обеспечивающие достаточный уровень защиты от небольшого количества падающей воды и грязи.
IP54 - Корпуса, предназначенные для использования вне помещения и обеспечивающие достаточный уровень защиты от воздушной пыли, дождя, мокрого снега и образования наледи
IP65 - Корпуса, предназначенные для использования в помещении и вне его, и обеспечивающие достаточный уровень защиты от коррозии, воздушной и водяной пыли, брызг и струй воды
5. Способы управления заданием
Некоторые механизмы должны управляться от задания, плавно изменяя обороты электродвигателя с вращением ручки потенциометра, а в некоторых случаях требуется работа на фиксированных скоростях. Причем, и в том и другом случае может быть возможным управлак с самой панели ПЧ, так и по аналоговым входам с помощью кнопок, переключателей и потенциометров. При реализации последнего варианта необходимо убедиться в достаточном количестве требуемых входов.
В случае использования внешнего управляющего устройства (контроллера, логического реле и т.д.), необходимо убедиться в согласовании по техническим параметрам. Обычно это токовые или вольтовый сигналы с диапазонами 0…20мА, 4…20мА и 0…10В соответственно. Если управление частотного преобразователя происходит по сети, то необходимо наличие соответствующих интерфейса с протоколом передачи данных. Управление двигателем может проходить автоматически, для этого необходимо наличие ПИД-регулятора и возможность организовать обратную связь от датчика контролируемого параметра.
6. Диапазон регулировки
В том случае, если не предполагается снижать скорость вращения более чем на 10% от номинальной величины, то можно использовать любой подходящий по другим параметрам преобразователь. Однако если имеется необходимость более значительного снижения скорости вращения, а вращающий момент при этом должен поддерживаться на уровне номинального, то преобразователи частоты должны иметь способность поддерживать работу электродвигателя на частотах, приближенных к нулю. 5. Количество входов управления Дискретные входы нужны для ввода команд управления ( пуск, стоп, реверс, торможение и т.д.). Аналоговые входы необходимы для ввода сигналов обратной связи (регулировки и настройки привода в процессе работы). Цифровые входы нужны для ввода высокочастотных сигналов от цифровых датчиков скорости и положения (энкодеров). Количество входов много не бывает, но чем больше входов, тем сложнее систему можно построить, и тем она дороже.
7. Количество выходных сигналов
Дискретные выходы используются для выхода сигналов о различных событиях (авария, перегрев, входное напряжение выше или ниже уровня, сигнал ошибки ит.д.). Аналоговые выходы используются для построения сложных систем с обратными связями. Рекомендации по выбору аналогичны предыдущему пункту.
P.S. Преимущества применения частотного преобразователя:
- Высокая точность регулирования частоты вращения электродвигателя
- Экономия электроэнергии в случае переменной нагрузки (то есть работы электродвигателя с неполной нагрузкой).
- Полная защита двигателя – от перегрузки, перегрева, коротких замыканий, проблем с питанием (слипания, чередования, пропадания фаз).
- Равный максимальному пусковой момент.
- Возможность удалённой диагностики ПЧ и двигателя по промышленной сети.
- Повышение ресурса, как самого электродвигателя, так и оборудования присоединенного к нему вследствие плавного разгона и торможения ротора (нет рывков, при насосном применении отсутствуют гидравлические удары в трубопроводах)
- Уменьшение гидравлического сопротивления трубопровода из-за отсутствия регулирующего клапана
- ПЧ как правило содержит в себе ПИД-регулятор и может подключаться напрямую к датчику регулируемой величины (например, давления).
- Отсутствие пусковых токов
- Управляемое торможение и автоматический перезапуск при пропадании сетевого напряжения
- Подхват вращающегося электродвигателя
- Стабилизация скорости вращения при изменении нагрузки
- Дополнительная экономия электроэнергии от оптимизации возбуждения эл. двигателя