Работа частотного преобразователя

     В связи с развитием индустрии, асинхронный электродвигатель приобретает все большую популярность. Его используют в большинстве электроприводов.

     Прежде, чем рассказать о работе частотного преобразователя, хочу вернуть вас на несколько столетий назад и окунуть в историю. До совершения открытия Николой Тесла человечество пользовалось двигателями постоянного тока. Но, этот великий изобретатель, благодаря своим способностям, смог показать миру, что переменное напряжение в использовании гораздо предпочтительнее постоянного. И поэтому был изобретен асинхронный двигатель переменного тока. Он имел ряд преимуществ над своим предшественником. Двигатель прост в изготовлении, дольше служил, на него требовалось меньше затрат в процессе обслуживания. Но, были у него и значительные минусы, такие как слишком высокие пусковые токи и невозможность регулировки оборотов. Вот тогда и был создан преобразователь частоты.

     Из этой истории становится понятным, что частотный преобразователь незаменим для нормализации стартового тока, плавного увеличения частоты и величины напряжения, подбора величины напряжения в зависимости от частоты. Система частотника довольно проста, она состоит из сети, выпрямителя, схемы управления и инвертора. Но, не стоит заострять внимание на изучении схемы, для нас более важен сам принцип работы. Для грамотного управления им используют инвертор с ШИМ регулированием.

Частотный преобразователь – как он работает

     Для его работы нужна сеть с выходом 220/380 вольт. Напряжение из сети первым делом идет на выпрямитель, его работа состоит в преобразовании переменных токов в постоянные. Далее, уже преобразованное напряжение приходит на инвертор. Он с участием схемы управления, в свою очередь, превращает постоянный ток снова в переменный, но уже с указанной частотой и величиной. Весь этот процесс осуществляется по методу ШИМ. Механизм широтно-импульсной модуляции простой. Происходит формирование сигналов с определенными частотами и напряжениями, которые, учитывая индуктивность двигателя, походят на синусоидальное напряжение. Двигатель благодаря ему приобретает вращательный момент.

Способы управления частотным преобразователем

      Разным механизмам для работы необходимы определенные обороты двигателя. Некоторым необходимы плавные изменения вращения двигателя, а иногда необходима работа при фиксированных оборотах. Существуют различные методы управления частотником. Но, выделено два главных: векторный и скалярный. Самым распространенным является скалярный, он имеет низкую себестоимость. Его используют там, где нужно поддержать определенный технологический параметр. Этот способ довольно прост в реализации, но у него есть существенный недостаток ‒ невозможность точной регулировки вращения вала.

     Если необходима наилучшая динамика системы, тогда лучшим выбором будет векторное управление. Он делает возможным получение высокого пускового момента. Такого, что обеспечит отличное качество регулировки скорости, даже если присутствуют скачки сопротивления. При векторном способе можно управлять магнитным током, его применяют при переменной нагрузке на одной и той же частоте, а также при необходимости регулировки частоты.

Классы частотных преобразователей

     Классифицируются они по типу напряжения, которое нужно для их работы. Существуют однофазные, трехфазные и высоковольтные преобразователи.

     Изначально существовали однофазные преобразователи. Для них используется напряжение 220 Вольт, 50 Герц, что делает возможным подключать электродвигатели от бытовой сети. Трехфазные преобразователи работают от 380 Вольт. Они способны регулировать все основные параметры двигателя. Благодаря им стало возможным, не останавливая процесс работы двигателя, настроить режим и нужные параметры процесса. Трехфазные частотники имеют возможность подключения к однофазной сети, но тут важно соблюдение величины тока на выходе, он не может превышать 50% от номинального значения.

Где используются частотные преобразователи?

     Там, где нужно экономить энергоресурсы, увеличить срок службы оборудования и уменьшать затраты на технологический процесс необходим частотник. Чаще всего их используют в насосных установках для перекачивания воды в системе обогрева, а также водоснабжения. На тепловых электростанциях, лифтах, буровых станках, мельницах.

Защита преобразователя

     На фазовом инверторе предусмотрена защита от короткого замыкания, тем не менее, иногда происходят случаи выхода из строя именно от КЗ. В связи с этим регулярно ведутся споры о работоспособности защитной системы. В процессе работы преобразователь проводит измерения тока и следит за превышением номинальных значений, таким образом, защищая систему. Если токи повышаются плавно, то срабатывает защита, но в случае КЗ нагрузка возрастает, и инвертор просто не успевает отключить модули. При данных обстоятельствах существует опасность выхода из строя преобразователя частоты. Для предохранения двигателей от короткого замыкания, существует необходимость в установке дополнительной системы предохранения, такой как предохранители и автоматические выключатели.