Калькулятор подбора частотный преобразователь по мощности насоса. Как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя

Правильный выбор преобразователя частоты позволит сократить текущие производственные расходы и, одновременно, повысить производительность технологического оборудования.

Преимущества использования частотных преобразователей

• экономичное потребление энергоресурсов;
• минимальные затраты на техническое обслуживание при соблюдении требований, установленных производителем;
• повышение качества оперативного управления действующими мощностями;
• постоянный контроль за важными технологическими процессами;
• увеличение эксплуатационного ресурса электроприводов и другой сложной техники, в среднем, на 35%.

Критерии выбора

К сожалению, четкого перечня критериев, позволяющих выбрать преобразователь частоты , не существует. Это объясняется спецификой разных типов промышленного оборудования. Для каждой единицы техники, эксплуатируемой на заводах, фабриках, предприятиях малого бизнеса, действуют свои условия и ограничения. Поэтому выбор технических параметров преобразователя частоты в каждом случае индивидуален.

Ключевой критерий – тип исполнительного механизма. Сориентироваться в остальных параметрах помогут универсальные рекомендации, приведенные ниже.

Мощность

Важнейшим параметром электропривода является его мощность. Именно поэтому перед тем, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя, следует определиться с нагрузочной способностью оборудования. Мощностные показатели ПЧ должны соответствовать значению номинальной мощности двигателя. При этом нагрузка на валу не должна подвергаться динамическим изменениям. Другими словами, частотник подбирается, исходя из следующих параметров:

• максимального значения тока, потребляемого электроприводом от частотника;
• перегрузочной способности преобразователя;
• планируемого типа нагрузки;
• уровня, длительности и частоты появления перегрузок.

Питающее напряжение

Не менее важным является и такой показатель, как питающее напряжение. Как правило, оборудование запитывается от трехфазной промышленной электросети напряжением 380 В. Также встречаются приводы, адаптированные для работы от однофазной сети 220/240 В.

Кроме того, на данный момент в каталогах производителей имеются модернизированные серии приводов, предназначенные для эксплуатации в высоковольтных сетях. Мощность такого оборудования измеряется в мегаваттах.

Диапазон регулирования

В случае, когда показатели скорости вращения электродвигателя не опускаются ниже 10% от номинала, подбор преобразователя частоты не предусматривает соблюдения каких-либо специальных условий. Однако в ситуации, требующей дальнейшего снижения скорости при соблюдении номинального крутящего момента на валу, важно убедиться в том, что ПЧ сможет обеспечить работу на частотах, приближенных к нулю.

Режим торможения

Инерционное торможение по своим характеристикам схоже с отключением электродвигателя от питающей сети. Оба процесса могут занять немало времени, но, правильно подобрав преобразователь частоты и опции к нему, можно выполнить останов или торможение двигателя с переходом на более низкую скорость за короткий промежуток времени.

Способы управления электродвигателем

Ряд механизмов предусматривают эксплуатацию с управлением от задающего сигнала при условии плавного изменения оборотов электрического двигателя. Иногда необходима работа на фиксированных скоростях. Оба этих момента предусматривают управление как с пульта управления преобразователя частоты, так и с применением клемм цепей управления ПЧ, кнопок, потенциометров, переключателей, устройств автоматики.

Все вышеперечисленные аспекты выбора частотника не являются исчерпывающими. При подборе также важно учитывать наличие функции индикации параметров, полноту защитных функций, особенности монтажа и установки ПЧ, возможность автоматической настройки, условия использования устройства, наличие различных интерфейсов связи.

Другие полезные материалы:

Выбор преобразователя частоты

При определении характеристик преобразователя частоты для заданной нагрузки первым шагом является рассмотрение нагрузочных характеристик. Существуют четыре различных способа расчета требуемых выходных параметров, при этом выбор способа зависит от характеристик электродвигателя.

Нагрузочные характеристики

Прежде чем определить типоразмер преобразователя частоты, необходимо провести различие между двумя наиболее широко используемыми нагрузочными характеристиками. Нагрузочные характеристики различаются между собой следующим образом:

Рис. 1. Постоянный и квадратичный нагрузочный момент

Когда скорость центробежных насосов и вентиляторов увеличивается, потребляемая мощность возрастает в третьей степени (Р = n 3).

Обычный рабочий диапазон центробежных насосов и вентиляторов лежит в пределах скоростей от 50 до 90 %. Коэффициент нагрузки возрастает пропорционально квадрату скорости, т. е. приблизительно от 30 до 80 %.

Оба эти фактора проявляются в характеристиках крутящего момента электродвигателя, управляемого преобразователем частоты.

На рис 2 и 3 показаны характеристики крутящего момента для двух типоразмеров преобразователей частоты, один из них (рис. 3) имеет меньший диапазон мощности, чем другой. Для обеих характеристик крутящего момента были заданы одинаковые нагрузочные характеристики центробежного насоса.

На рис. 2 весь рабочий диапазон насоса (0-100 %) находится в пределах номинальных значений параметров двигателя. Поскольку обычный рабочий диапазон насоса находится в пределах 30-80 %, можно выбрать преобразователь частоты с меньшей выходной мощностью.

Рис. 2. Преобразователь частоты большой мощности

Рис. 3. Преобразователь частоты малой мощности

Если нагрузочный момент постоянен, электродвигатель должен быть способен развивать крутящий момент, превышающий нагрузочный момент, поскольку избыточный крутящий момент используется для разгона.

Для разгона и обеспечения высокого начального момента, например в случае привода ленточных транспортеров, достаточен кратковременный перегрузочный момент, составляющий 60 % от момента, развиваемого преобразователем частоты. Перегрузочный крутящий момент также обеспечивает системе способность преодолевать внезапные увеличения нагрузки. Преобразователь частоты, который не допускает никакого перегрузочного момента, должен выбираться таким образом, чтобы ускоряющий крутящий момент (T B) находился в пределах номинального крутящего момента.

Рис. 4. Перегрузочный крутящий момент используется для разгона

При определении нагрузочных характеристик рассматриваются четыре разных набора технических характеристик электродвигателя, позволяющие принять решения относительно выбора типоразмера преобразователя частоты по мощности.

1. Преобразователь частоты можно выбрать быстро и точно на основе значения тока l M , который потребляет электродвигатель. Если электродвигатель загружается не полностью, его ток может быть измерен при работе аналогичной системы с полной нагрузкой.

Рис. 5.

Электродвигатель 7,5 kW, 3 х 400 В потребляет ток 14,73 А.

Что касается технических данных преобразователя частоты, то выбирается такой преобразователь, у которого длительный максимальный выходной ток больше или равен 14,73 А при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента.

Примечание:

Если преобразователь частоты выбирается на основе мощности (способы 2-4), необходимо сравнить расчетную мощность и мощность, указанную в технических данных преобразователя частоты, при одном и том же напряжении. Если преобразователь частоты рассчитывается на основе тока (способ 1), этого не требуется, поскольку выходной ток преобразователя частоты влияет на другие данные.

2. Преобразователь частоты можно выбирать на основе полной мощности S M , потребляемой электродвигателем и полной мощности, подаваемой преобразователем частоты.

Рис. 6.

Пример расчета и выбора преобразователя частоты:

Электродвигатель 7,5 kW, 3x400 В потребляет ток 14,73 А. Sm =U х I х √3 / 1000 = 400 х 14.73 √3 / 1000= 10,2 кВА

Что касается технических данных преобразователя частоты, то выбирается такой преобразователь частоты, у которого длительная максимальная выходная мощность больше или равна 10,2 кВА при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента.

3. Преобразователь частоты можно также выбирать по мощности Р м, вырабатываемой электродвигателем. Однако данный способ является неточным, поскольку cos φ и коэффициент полезного действия η изменяются с нагрузкой.

Рис. 7.

Пример расчета мощности электродвигателя

Электродвигатель мощностью 3 кВт, имеющий cos φ = 0,80 и η = 0,81, потребляет мощность S M = P M /(η х cos φ) = 3,0 / (0,80 х 0,81)=4,6 кВА

Что касается технических данных преобразователя частоты, то выбирается такой преобразователь, у которого длительная максимальная выходная мощность больше или равна 4,6 кВА при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента.

4. На практике номинальная мощность большинства преобразователей частоты соответствует стандартной серии асинхронных электродвигателей. Поэтому преобразователи частоты часто выбирают исходя именно из этого соображения, что, однако, может привести к неточному определению их характеристик, особенно если электродвигатель не нагружается полностью.

Рис. 8.

Распределение тока в преобразователе частоты (cos φ (фи) электродвигателя)

Ток для намагничивания электродвигателя подается конденсатором, находящимся в промежуточной цепи преобразователя частоты. Ток намагничивания представляет собой реактивный ток, который протекает между конденсатором и электродвигателем (рис. 9).

Рис. 9. Токи в преобразователе частоты

Из сети поступает только активный ток (l W). Именно поэтому выходной ток преобразователя частоты всегда больше входного тока. Кроме активного тока из сети потребляется ток I loss , (ток потерь).

Пример расчета

При отсутствии нагрузки ток 4-полюсного электродвигателя мощностью 1,1 кВт равен 1,6 А. Выходной ток подключенного преобразователя частоты составляет около 1,6 А, а входной ток при работе без нагрузки почти равен нулю.

Изготовители электродвигателей обычно указывают cos φ электродвигателя при номинальном токе. При меньшем значении cos φ (например, в случае реактивного синхронного электродвигателя) номинальный ток электродвигателя при одинаковых значениях мощности и напряжения будет больше, как видно из следующего уравнения:

I S = I W / cos φ

Если преобразователь частоты выбирается по номинальному току электродвигателя (способ 1), то снижения номинального крутящего момента электродвигателя не происходит.

Конденсатор, подключенный к клеммам электродвигателя для компенсации реактивного тока, необходимо удалить. Ввиду высокой частоты коммутации преобразователя частоты конденсатор ведет себя как короткозамкнутая цепь и вызывает существенное увеличение тока электродвигателя. Преобразователь воспримет это как замыкание на землю или короткое замыкание и отключится.

Управление скоростью электродвигателя

Выходная частота преобразователя частоты и, следовательно, скорость электродвигателя управляются одним или несколькими сигналами (0-10 В, 4-20 мА или импульсами напряжения). Когда подается сигнал на увеличение скорости, скорость электродвигателя возрастает, и вертикальная часть характеристик крутящего момента электродвигателя сдвигается вправо (рис. 10).

Рис. 10. Зависимость между управляющим сигналом и характеристиками крутящего момента электродвигателя

Если нагрузочный момент меньше, чем номинальный крутящий момент электродвигателя, скорость достигнет требуемого значения. Как показано на рис. 11, нагрузочные характеристики пересекаются с характеристиками крутящего момента электродвигателя в вертикальной части (в точке А). Если пересечение происходит в горизонтальной части (точка В), скорость электродвигателя не может длительное время превышать соответствующее значение, Преобразователь частоты допускает превышение предельного тока короткого замыкания без отключения (точка С), но продолжительность превышения обязательно должна быть ограничена по времени.

Рис. 11. Ток электродвигателя может в течение короткого времени превышать предел по току

Рампы разгона и торможения

Характеристика (рампа) разгона показывает темп, с которым происходит увеличение скорости вращения, и задается в виде времени разгона t acc . Эти рампы базируются, главным образом, на номинальной частоте электродвигателя, например, рампа разгона 5 с означает, что преобразователю частоты потребуется 5 секунд для перехода от нулевой до номинальной частоты электродвигателя (f = 50 Гц).

Рис. 12. Время разгона и торможения

Рампа торможения показывает, насколько быстро снижается скорость. Она задается в виде времени торможения t dec .

Возможен непосредственный переход от разгона к торможению, поскольку электродвигатель всегда отслеживает выходную частоту инвертора.

Если известен момент инерции вала электродвигателя, можно вычислить оптимальные значения времени разгона и торможения.

t acc = J x (n 2 -n 1)/[(T acc – T fric) x 9,55]

tdec = J x (n 2 -n 1)/[(T acc + T fric) x 9,55]

J - момент инерции вала электродвигателя.

T fric – момент трения системы.

Т асс - избыточный (перегрузочный) момент, используемый для разгона.

T dec - тормозящий момент (момент торможения), который возникает при уменьшении задания скорости.

n 1 и n 2 - скорости вращения на частотах f 1 и f 2 .

Если преобразователь частоты допускает кратковременный перегрузочный момент, то моменты разгона и торможения устанавливаются равными номинальному крутящему моменту электродвигателя Т. На практике время разгона и время торможения обычно одинаковы.

Пример расчета

J = 0,042 кгм 2 , T fric = 0,05 x M N , n 1 = 500 об/мин, n 2 = 1000 об/мин, Т N = 27 Нм

tacc = J х (n 2 – n 1)/ [(Т асс - T fric) х 9,55] = 0,042 х (1000 - 500)/ [(27,0 - (0,05 х 27,0)) х 9,55] = 0,1 [с]

Динамическое торможение

Когда сигнал задания скорости снижается, электродвигатель ведет себя как генератор и тормозит. Замедление при торможении зависит от величины нагрузки электродвигателя.

Электродвигатели, подключенные непосредственно к сети, отдают мощность торможения обратно в сеть.

Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, энергия торможения сохраняется в промежуточной цепи преобразователя частоты. Если мощность, выделяемая при торможении, велика и преобразователь частоты не может рассеять ее за счет собственной конструкции, напряжение промежуточной цепи возрастает.

Напряжение промежуточной цепи может расти до тех пор, пока преобразователь частоты не будет отключен средствами защиты, и иногда к промежуточной цепи приходится подключать нагрузку в виде тормозного модуля и внешнего резистора для поглощения мощности торможения.?

Использование тормозного модуля и тормозного резистора позволяет осуществлять быстрое торможение при больших нагрузках. Однако, при этом возникают проблемы, связанные с нагревом. Другим решением является использование блока рекуперативного торможения. Такие блоки применяются для преобразователей частоты с неуправляемым выпрямителем и возвращают энергию торможения в питающую сеть.

В преобразователях частоты с управляемыми выпрямителями мощность торможения может возвращаться в сеть (см. рис. 13) с помощью, например, инвертора, подключенного к выпрямителю встречно-параллельно.

Рис. 13. Включение тормозного модуля и тормозного резистора

Рис. 14. Инвертор, включенный встречно-параллельно

Другой способ торможения электродвигателя - торможение постоянным током. Для создания магнитного поля в статоре используется напряжение постоянного тока, подаваемое между двумя фазами электродвигателя. Поскольку энергия торможения остается в электродвигателе и возможен перегрев, торможение постоянным током рекомендуется использовать в диапазоне низких скоростей, чтобы не превышать номинальный ток электродвигателя. Обычно торможение постоянным током ограничивается во времени.?

Реверс

Направление вращения асинхронных электродвигателей определяется порядком следования фаз питающего напряжения.

Если поменять местами две фазы, направление вращения электродвигателя изменится, и он будет вращаться в противоположном направлении.

Большинство электродвигателей сконструировано таким образом, чтобы заставить вал двигателя вращаться по часовой стрелке, если соединение выполнено следующим образом:

Рис. 15. Направление вращения электродвигателя изменяется путем изменения порядка следования фаз

Этому же правилу отвечает и порядок следования фаз на выходных клеммах большинства преобразователей частоты.

Преобразователь частоты может осуществлять реверс электродвигателя путем изменения порядка следования фаз с помощью электроники. Реверс производится либо путем задания отрицательной скорости, либо цифровым входным сигналом. Если при первоначальном вводе в эксплуатацию требуется, чтобы электродвигатель имел определенное направление вращения, необходимо знать заводскую настройку преобразователя частоты по умолчанию.

Поскольку преобразователь частоты ограничивает ток электродвигателя номинальным значением, двигатель, управляемый преобразователем частоты, можно реверсировать чаще, чем двигатель, подключенный непосредственно к сети.

Рис. 16. Тормозной момент преобразователя частоты во время реверса

Рампы

Все преобразователи частоты имеют функции изменения скорости (рампы) для обеспечения плавной работы. Эти рампы можно изменять, и благодаря им задание скорости можно увеличивать или уменьшать в определенном интервале.

Рис. 17. Регулируемое время разгона и торможения

Угол наклона характеристики разгона/торможения (длительность разгона/торможения) можно установить таким малым, что в некоторых ситуациях электродвигатель не сможет отработать задание (не сможет разогнать/затормозить двигатель за заданное время).

Это приводит к увеличению тока электродвигателя до тех пор, пока не будет достигнут предел по току. В случае малого времени замедления (t -а) напряжение промежуточной цепи способно возрасти до такого уровня, что схема защиты преобразователя частоты остановит преобразователь.

Оптимальное время изменения скорости можно вычислить по приведенным ниже формулам.

t a = J x n/[(T N -T fric)x9,55]

t -a = J x n/[(T N +T fric)x9,55]

t a - время увеличения скорости

t -a - время уменьшения скорости

n - число оборотов

T N - номинальный крутящий момент электродвигателя

T fric - момент трения

Рис. 18. Установка времени изменения скорости

Время разгона/торможения обычно выбирается исходя из номинальной скорости электродвигателя.

Текущий контроль

Преобразователи частоты могут контролировать регулируемый процесс и вмешиваться в него при неисправности.

Такой контроль может быть разделен на три вида в зависимости от объекта: контроль технологической установки, контроль электродвигателя и контроль преобразователя частоты.

Контроль установки основан на контроле выходной частоты, выходного тока и крутящего момента электродвигателя. На основании этих параметров можно устанавливать несколько пределов, превышение которых воздействует на функцию управления. Этими пределами могут быть допустимая наименьшая скорость электродвигателя (минимальная частота), допустимый наибольший ток (предел по току) или допустимый наибольший крутящий момент электродвигателя (предельный крутящий момент).

Преобразователь частоты может быть запрограммирован, например, на подачу предупреждающего сигнала, уменьшение скорости электродвигателя или останов последнего в случае выхода его скорости за установленные пределы.

Пример

В установках, использующих для соединения электродвигателя с остальной частью системы клиновой ремень, преобразователь частоты может программироваться на контроль состояния этого ремня.

Поскольку в случае разрыва ремня выходная частота будет увеличиваться быстрее, чем определяется заданной рампой, в таких ситуациях можно использовать эту частоту для подачи предупреждения или останова электродвигателя.

Контроль электродвигателя можно производить с помощью преобразователя частоты путем мониторинга тепловой модели электродвигателя или путем подключения к электродвигателю термистора. Преобразователь частоты может предотвращать перегрузку электродвигателя, действуя подобно термореле. В вычислениях, производимых преобразователем частоты, участвует и выходная частота. Это гарантирует, что электродвигатель не будет перегружаться на малых скоростях из-за ухудшения внутренней вентиляции. Современные преобразователи частоты также способны защищать электродвигатели с принудительной вентиляцией, если ток становится слишком большим.

Контроль преобразователя частоты традиционно производится таким образом, что в случае перегрузки по току преобразователь отключается. Некоторые преобразователи допускают кратковременную перегрузку по току. Микропроцессор в преобразователе частоты способен одновременно учитывать значение тока электродвигателя и время его приложения, что обеспечивает возможность оптимального использования преобразователя частоты без перегрузки.

По материалам Danfoss

Сегодня купить преобразователь частоты достаточно просто. Зачастую, мы это делаем с помощью поисковых систем или звоним уже проверенным поставщикам. При этом нужно помнить, что правильный выбор оборудования - одна из самых важных задач для любого хозяйственного объекта! Учитывая все важные критерии и характеристики, вы приобретаете привод, будет работать с максимальной эффективностью.

1. Мощность преобразователя частоты. Выбор необходимо делать с учетом номинального значения приводного электродвигателя с учетом перегрузочной способности. Для этого, необходимо знать тип перегрузок управляемого механизма: величину перегрузок, их длительность и частоту возникновения.
2. Напряжение сети . Наиболее часто мы используем низковольтную трехфазную питающую сеть 380 В. Но бывают случаи, когда электротехническое оборудование используют на 660, 690 В, 3 кВ, 6 кВ и 10 кВ.
3. Регулирование частоты. Может быть установлен практически любой частотник, в случаях, если скорость снижается до 50 % от номинальной. Но если, необходимо обеспечить надежный рабочий процесс при близких к нулю частотах, тогда нужен специальный электродвигатель с возможностью работы при таких параметрах. Здесь, также важно отметить, способ охлаждения двигателя. В этих случаях важна защита электродвигателя по температуре.
4. Способ управления двигателем. Управление рабочим процессом возможно как через местный пульт, так и дистанционный. Также, здесь должны учитываться передача данных по различным протоколам, которые позволят внедрить систему АСУ.
5. Функциональные возможности. Частотный преобразователь должен иметь тот набор функций, который необходим для сочетания оптимальной цены и выполнения поставленных задач. Здесь важна ориентация для работы частотника: управление стандартными узлами (насосами, вентиляторами) или специальными (краны, рольганы, многодвигательные системы).
6. Конструктивное исполнение. Исполнение частотного преобразователя должно соответствовать эксплуатируемым условиям. В этих случаях возможны исполнения для работы в агрессивных средах, влажных, пыльных и др.

Выбирая частотный преобразователь для потребностей предприятия, вы можете знать точную модель нужного оборудования и без каких-либо сложностей заказать его через интернет. Но мы, как надежный производитель частотных преобразователей частоты, рекомендуем обращаться за подбором частотников к профессионалам. Широкий модельный ряд преобразователей частоты «Триол» позволяет подобрать модель необходимой мощности с широким набором функциональных возможностей. На складе компании есть приводы стандартной комплектации, а также изготавливается оборудование под ваши индивидуальные требования. Эксперты в области электротехнического оборудования от Корпорации «Триол» помогут подобрать, доставить, установить и в дальнейшем обслуживать частотные преобразователи.

Создание трёхфазного асинхронного электродвигателя пришлось на конец XIX века. С тех пор, никакие промышленные работы не являются возможными без его использования. Наиболее значимый момент в рабочем процессе — плавный пуск и торможение двигателя. Это требование в полной мере выполняется при помощи частотного преобразователя.

Существует несколько вариантов названий частотника для трёхфазного электродвигателя. В том числе, он может называться:

• Инвертором;
• Преобразователем частоты переменного тока;
• Частотным преобразователем;
• Частотно регулируемым приводом.

С помощью инвертора осуществляется , предназначенного для преобразования электрической энергии в механическую. Осуществляемое при этом движение можно трансформировать в движение другого типа.

1. «Треугольник».

Схема актуальна, если требуется управлять однофазным приводом. Уровень мощности преобразователя в схеме при этом составляет до трёх киловатт, а мощность не теряется.

1. «Звезда».

Способ, подходящий для подключения клемм трёхфазных частотников, питаемых промышленными трёхфазными сетями.

На рисунке схема подключения частотника 8400 Vector

Для ограничения пускового тока и снижения пускового момента при запуске электрического двигателя по мощности превосходящего 5 кВт, применяется переключение «звезда-треугольник».

Когда на статор пускается напряжение, то фигурирует подключение устройства по типу «звезда». Как только значение скорости двигателя начинает соответствовать номинальному, поступление питания осуществляется по схеме «треугольник». Но этот приём используется, только когда технические возможности позволяют подключаться по двум схемам.

В объединённой схеме «звезды» и «треугольника» наблюдаются резкие скачки токов. При переходе на второй тип подключения показания по вращательной скорости значительно уменьшаются. Для восстановления прежнего режима работы и частоты оборотов следует осуществить увеличение силы тока.

Наиболее активно применяются частотники в конструкции электрического двигателя с уровнем мощности 0,4 — 7,5 кВт.

Сборка преобразователя частот своими руками

Одновременно с промышленным производством частотных преобразователей, остаётся актуальной сборка подобного устройства своими руками. Особенно этому способствует относительная простота процесса. В результате работы инвертора производится преобразование одной фазы в три.

Применение в бытовых условиях электрических двигателей, имеющих в комплектации подобное устройство, не вызывает никаких дополнительных затруднений. Поэтому можно смело браться за дело.

На рисунке структурная схема частотных преобразователей со звеном постоянного тока.

Схемы частотного преобразователя, используемые при сборке, состоят из выпрямительного блока, фильтрующих элементов (отвечающих за отсечение переменной составляющей тока и конструируемых из IGBT-транзисторов). По стоимости покупка отдельных компонентов преобразователя и выполнение сборки своими руками обходится дешевле, чем приобретение готового устройства.

Применять самосборные частотные преобразователи можно в электродвигателях имеющих мощность 0,1 — 0,75 кВт.

В то же время, современные заводские частотники имеют расширенную функциональность, усовершенствованные алгоритмы и улучшенный контроль безопасности рабочего процесса ввиду того, что при их производстве используются микроконтроллеры.

Сферы применения преобразователей:

• Машиностроение;
• Текстильная промышленность;
• Топливно-энергетические комплексы;
• Скважинные и канализационные насосы;
• Автоматизация управления технологическим процессом.

Стоимость электродвигателей находится в прямой зависимости от того, есть ли в его комплектации преобразователей.

Производим и продаем преобразователи частоты для преобразования бытовой сети 220В в три фазы, для управления оборотами электродвигателей и плавного пуска-стопа.
Модель Мощность Цена
CFM110 0.25кВт 90 дол.США
CFM110 0.37кВт 95 дол.США
CFM110 0.55кВт 100 дол.США
CFM210 1,0 кВт 130 дол.США
CFM210 1,5 кВт 140 дол.США
CFM210 2,2 кВт 155 дол.США
CFM210 3,3 кВт 170 дол.США
АФМ 210/310 7,5кВт 400дол.США


Возможно подключение радиопульта к частотнику как на видео:

Фото радиопульта и частотника CFM110:

Цена радиопульта - 30 дол.США
Доставка частотников по всему миру службой ЕМС за счет потребителя
Контакты для заказов частотных преобразователей:
+38 050 4571330
chastotnik@сайт

Как выбирать частотник

Автору этих строк много раз приходилось помогать клиентам в выборе различных устройств, так или иначе связанных с управлением асинхронными двигателями, запускать эти приборы в эксплуатацию, а также, по возможности, исправлять ошибки, допущенные на этапе выбора. Данная статья обобщает некоторый опыт в этом деле и призвана помочь конечному потребителю выбрать нужное оборудование.

Вы когда-нибудь бывали на промышленном предприятии? Ну да, вы же там работаете… Заходишь в цех, а там все грохочет, ухает, поднимается, опускается, режется, крутится – одним словом, движется. Если это не про вас, то можете дальше эту статью не читать – все, что в ней написано, так или иначе связано с движением. Часто от того, как происходит это движение, зависит качество и стоимость конечного продукта, будь то автомобиль или горячая вода из котельной. А движение зависит от двигателя. Какой двигатель сегодня самый дешевый и надежный, а потому и самый распространенный? Правильно, асинхронный. Асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором, если уж быть точным и оказать нашему двигателю почет и уважение. А то ведь обидится и сгорит ненароком, и будет простой оборудования и недовыпуск продукции. Капризный он парень, да и упрямый временами. Семикратный пусковой ток ему обеспечь, тепловую защиту настрой… И он согласится быстро крутиться. А если нам быстро не надо? Если нам не нужны его 2950 оборотов в минуту? Правильно, можно найти двигатель помедленнее, тогда будет 1480 или что-то вроде этого. Или 950. А если надо 2300? Или надо менять скорость, подбирая оптимальную именно для этого бревна или этой партии досок? Придется ставить редуктор или вариатор. Но редуктор переключает скорости ступенчато, да и останавливать все для этого надо, а вариатор уж больно капризен… Вот и придумали люди – прибор, способный договориться с асинхронным двигателем и в обмен на облегчение его жизни получить возможность плавного регулирования скорости и при этом еще и снизить потребление электроэнергии. Говоря сухим техническим языком, преобразователь частоты дает нам следующие основные преимущества:

оперативное автоматическое или ручное управление скоростью или параметром, который от этой скорости зависит;

экономию электроэнергии при замене других способов регулирования;

снижение пусковых токов до минимально необходимых для реализации пуска;

снижение ударных нагрузок на механизм при пуске;

комплексную защиту двигателя и механизма.

Это далеко не полный перечень функций преобразователя частоты, но даже перечисленные свойства позволяют обеспечить на порядок лучшую управляемость оборудования и существенное увеличение срока его эксплуатации. Однако за все эти заманчивые возможности придется заплатить немаленькую сумму, и уж очень не хочется ошибиться в выборе модели, которая будет решать именно ваши проблемы. Попробуем с этим выбором разобраться. Собственно, покупка преобразователя не сложнее покупки автомобиля, то есть, скорее всего, ваш новый автомобиль будет ездить, но как быстро, комфортно и долго – это вопрос.

Итак, предположим, что двигатель у нас уже есть. При выборе преобразователя большинство пользователей опираются на мощность двигателя. Как правило, мощности двигателя и преобразователя совпадают, однако существуют двигатели (например, серия ВАСО), номинальный ток которых существенно превосходит стандартное для данной мощности значение. Не вдаваясь в подробности конструкции асинхронных машин, отметим лишь, что необходимая мощность преобразователя может оказаться существенно выше номинальной мощности двигателя, а поскольку ограничивающим фактором при работе преобразователя является его номинальный ток, нужно выбирать модель, номинальный ток которой не ниже номинального тока вашего двигателя.

Второй вопрос – характер нагрузки. Если нагрузкой двигателя служит циркуляционный насос или вентилятор, то момент нагрузки пропорционален квадрату скорости. Такая нагрузка даже носит название «насосной» и является самым легким вариантом для двигателя. Всякую нагрузку, отличающуюся от этой, в первом приближении можно считать не зависящей от скорости. Многие производители выпускают серии преобразователей специально для насосов, и они, как правило, дешевле. Другие фирмы допускают использование стандартных моделей с насосами большей мощности, что также оказывается выгоднее.

Еще один существенный момент – перегрузки двигателя (продолжая аналогию с выбором автомобиля вы предпочитаете спокойный или спортивный тип вождения?). У насосов и вентиляторов перегрузок практически нет, но для других механизмов этот вопрос очень важен. Перегрузочная способность различных моделей преобразователей частоты может сильно различаться. Поэтому для выбора преобразователя нужно знать характер перегрузок именно вашего механизма, в частности: каков уровень перегрузок, какова их длительность и как часто они появляются.

Теперь решим, в каком диапазоне мы будем регулировать скорость. Если скорость не будет падать ниже 10% от номинальной, то подойдет практически любой преобразователь, но если нужно снижать скорость и далее, обеспечивая при этом номинальный момент на валу, нужно получить от производителя подтверждение способности преобразователя обеспечить работу двигателя на частотах, близких к нулю. Кроме того, с диапазоном регулирования скорости связан еще один вопрос, который требует решения, – охлаждение двигателя. Дело в том, что обычно асинхронный двигатель охлаждается вентилятором, закрепленным на его валу, поэтому при снижении скорости эффективность охлаждения резко падает. Если двигатель будет долго работать на низких частотах, то нужно обеспечить независимое охлаждение, другими словами, установить вентилятор с независимым питанием. Точный рецепт, когда такой вентилятор нужен, а когда нет, без специальных расчетов дать невозможно, все зависит от времени работы на пониженной скорости, величины этой скорости и величины нагрузки. При нагрузке с «насосной» характеристикой вентилятор, как правило, не нужен, а на двигатель конвейера или пилы проще сначала не устанавливать его, а при работе просто измерять температуру двигателя. Грубо говоря, если руку на двигателе удержать не удается – вентилятор нужно ставить. Кстати, проблема охлаждения – это проблема пользователя, а не производителя, поэтому продавец может вам ничего и не сказать. Однако в серьезных компаниях об этой проблеме предупреждают.

Третий вопрос, который мы должны рассмотреть, – торможение. При снижении скорости кинетическую энергию двигателя и механизма нужно куда-то деть. Преобразователи, способные вернуть эту энергию в сеть, обычно существенно дороже, и без особой необходимости их приобретение вряд ли оправданно. Если использовать торможение выбегом, аналогичное обычному отключению двигателя от сети, то энергия перейдет в трение, но останов может быть достаточно долгим. Преобразователь может остановить двигатель быстрее, активно выделяя тепло через свои радиаторы охлаждения и двигатель (торможение двигателем – знакомо?). Если и этого недостаточно, то понадобится специальный узел торможения, состоящий из тормозного модуля (иногда называемого «тормозным ключом» или «чоппером») и внешнего тормозного резистора для рассеяния тепла. Тормозной модуль может быть встроен в преобразователь как стандартный элемент, и тогда за него не нужно будет платить отдельно, может встраиваться при заказе за дополнительные деньги или докупаться и подключаться позже при необходимости. Последний вариант предпочтительнее, если неизвестно, понадобится ли этот модуль вообще. В отличие от тормозного модуля, тормозной резистор – это унифицированное изделие, и купить его можно как у поставщика преобразователя, так и у сторонних производителей. Если покупать в той же фирме, что и преобразователь, то можно быть уверенным, что резистор будет выбран правильно. А если покупать у третьих фирм, то можно найти более дешевый вариант. С точки зрения автора, при покупке двух-трех преобразователей экономия не оправдает затрат времени на поиск и риска неправильного выбора, а вот при закупке больших количеств стоит потратить немного времени на расчеты и поиск, чтобы получить существенное суммарное снижение цены.

Ответив на эти вопросы, мы практически определили требования к силовой части преобразователя (тип кузова, мощность двигателя, количество дверей и ведущих мостов выбраны, теперь займемся коробкой передач).

Сначала решим, как мы будем управлять скоростью двигателя. Самый простой вариант аналогичен регулированию громкости радиоприемника: крутим ручку потенциометра в одну сторону – скорость растет, в другую – уменьшается. Иногда этот потенциометр даже присутствует на преобразователе. Другой вариант – две кнопки: одна для увеличения скорости, другая для ее снижения. Этот тип управления получил название «автоматического потенциометра», он удобнее тем, что невозможно случайно резко изменить скорость привода, кроме того, кнопки в условиях производства обычно намного надежнее переменного резистора. Схема «автоматического потенциометра» реализуется практически на любом преобразователе.

Если электроприводом будет управлять контроллер или другое внешнее устройство, необходимо обратить внимание на то, согласуются ли управляющие сигналы контроллера и преобразователя. В современной технике этих сигналов осталось фактически только два – 0-10 В и 4-20 мА. Если сигнал в вашей системе отличается от указанных вариантов, то нужно уточнить у продавца, может ли предлагаемый вам преобразователь с ним работать.

Иногда удобно в разных режимах поддерживать разные, но заранее известные значения скорости, выбирая требуемое значение из памяти преобразователя (своего рода круиз-контроль). В этом случае нужные скорости определяются и записываются в память на этапе наладки, а в процессе работы оператор лишь выбирает нужное значение внешним переключателем.

Наиболее «умный» вариант управления – заставить преобразователь самостоятельно изменять скорость, поддерживая на заданном уровне определенный параметр (давление на выходе насоса, загрузку механизма и т.п.). В этом случае потребуется наличие в преобразователе так называемого ПИД-регулятора и возможности подключения датчика обратной связи, измеряющего текущее значение контролируемого параметра. Как правило, современные преобразователи позволяют реализовать все эти режимы, нужно только точно представлять себе нужный вариант и узнать у продавца возможность его реализации.

Кроме функций управления на преобразователь обычно возлагаются функции защиты двигателя (ремни безопасности, воздушные подушки). Практически все преобразователи имеют целый набор функций ограничения тока – при пуске, при продолжительной работе, при останове и даже при коротком замыкании. Это спасает двигатель от выхода из строя при неполадках механизма, заклинивании ротора или недопустимом износе подшипников. Дополнительно многие преобразователи имеют в своей программе управления тепловую модель двигателя и способны по результатам ее работы защитить двигатель от перегрева. Другими словами, преобразователь «знает», какова температура двигателя и не позволит ему перегреться. Если же в двигатель вмонтирован датчик температуры, то желательно иметь в преобразователе частоты соответствующий вход для дополнительной защиты двигателя по показаниям этого датчика.

Взглянем теперь на пульт управления. Обычно он состоит из дисплея и клавиатуры (руля там нет…). В простейшем случае на дисплей выводятся только цифры, показывающие номер параметра и его значение. Если пульт управления нужен только на этапе пусконаладочных работ, то этого достаточно, хотя работать с таким дисплеем довольно неудобно. Большинство современных преобразователей имеют алфавитно-цифровой дисплей, состоящий из нескольких строк. Это позволяет лучше ориентироваться в меню преобразователя, а при некотором навыке – обходиться без шпаргалки в виде руководства по эксплуатации. Особенно это важно, если в случае аварии необходимо быстро принимать меры: в этой ситуации важно знать причину аварии, а времени на "расшифровку" показаний нет. Некоторые преобразователи имеют графический дисплей, на который можно выводить не только значения параметров, но и график их изменений. Большинство приборов зарубежного производства не имеют возможности отображения русского языка, однако, как показывает практика, это неудобство быстро становится преимуществом: лексикон сообщений не очень большой, и запомнить его несложно, особенно вспомнив школьный курс иностранного языка, а вот от чрезмерного любопытства персонала это защищает. Кстати, о защите от несанкционированного вмешательства в работу преобразователя (вспомните ключи от двери и зажигания). Большинство приборов имеет парольную защиту, иногда раздельную для управления и изменения параметров. Кроме того, у некоторых преобразователей пульт управления после настройки можно просто снять и унести. Если же предполагается использовать пульт для оперативного управления и отображения текущей информации, то стоит выяснить у продавца, можно ли вынести пульт управления на переднюю панель шкафа или в другое удобное место.

В процессе работы нам понадобятся и средства сигнализации (что-то вроде лампочек «низкий уровень масла», «открытая дверь» на приборной панели автомобиля и нудного писка при движении задним ходом). У всех преобразователей есть несколько дискретных выходов, обычно это реле или выходы с открытым коллектором, которые могут сообщить вам о самых разных событиях внутри привода: об аварии, о достижении заданной скорости, о готовности преобразователя к работе и т.д. Часто каждый из этих выходов снабжен таймером, задерживающим момент включения или выключения соответствующего реле, что также можно использовать при построении системы управления. У многих преобразователей есть еще и аналоговые выходы, к которым можно подключить обычные амперметры или вольтметры, чтобы они показывали скорость, ток, напряжение, момент нагрузки и т.д. Эти же выходы могут использоваться для передачи значений параметров на внешний контроллер или другое управляющее или регистрирующее устройство.

Теперь подумаем, где и как мы будем устанавливать преобразователь (это уже похоже на поиск гаража). Если предполагаемое место установки - электрошкаф, то кроме размеров нас будет интересовать наличие свободного пространства вокруг прибора и объем необходимого для охлаждения воздуха. Кроме того, нужно подумать, как будет отводиться выделяемое преобразователем тепло, потери которого могут составлять до 5% от мощности преобразователя. Если же предполагается установить преобразователь отдельно (на полу или на стене), то надо уточнить степень его защиты. Исполнение IP00 приемлемо только для установки в шкафу или специальном помещении, поскольку нет защиты от поражения электрическим током. Исполнение IP20 допускает установку в помещениях общего доступа, а при установке в помещениях с высокой влажностью или большим количеством пыли в воздухе необходимо использовать исполнение IP54 или другое в соответствии с требованиями стандартов. И еще один важный аспект, связанный с местом установки прибора: если выходной кабель между преобразователем и двигателем превышает определенную длину, то необходимо устанавливать специальный дроссель. Эта длина различна для разных кабелей, разных токов и разных преобразователей, поэтому назовите продавцу расстояние от места предполагаемой установки преобразователя до двигателя, и он скажет вам, понадобится ли выходной дроссель в вашем случае.

Основные параметры мы оговорили. Однако у современных преобразователей частоты есть ряд дополнительных функций, которые могут быть вам полезны. Перечислим наиболее часто встречающиеся по мере их важности (с точки зрения автора).

Работа при нестабильном питании. Очень актуальный параметр для России (дороги наши помните?). Какой диапазон питающего напряжения допустим? Как ведет себя преобразователь при изменении напряжения питания? В хороших моделях допустимо напряжение сети от 380 до 460 В с колебаниями +/- 10%. А вот при просадках питания или полном его отключении на короткое (и не очень) время поведение преобразователей очень различно. Возможно сохранение работоспособности с пропорциональным просадке снижением скорости, автоматический перезапуск при восстановлении питания, определение скорости двигателя при повторном запуске (чтобы не начинать разгон с нуля), и даже функция контролируемого плавного останова двигателя при полном (!) отсутствии питания. Все эти функции имеют большое количество программируемых параметров, позволяющих задать именно тот алгоритм работы, который приведет к наименьшим потерям при неполадках в сети.

Средства последовательной связи. Все чаще требуется либо сразу включить электропривод в систему автоматизированного управления, либо предусмотреть такую возможность на будущее. Для этой цели служит порт последовательной связи, обычно стандарта RS485. Стандарт и протокол обмена необходимо уточнить при покупке, равно как и возможность приобретения блока последовательной связи или замены его на блок другого стандарта в дальнейшем. Эти согласования лучше отдать на откуп тем специалистам, которые занимаются автоматизацией технологических процессов. Но даже если централизованной системы управления на вашем предприятии нет, через такой порт можно связать преобразователь с компьютером, что существенно упростит наладку. Сейчас есть производители, оборудование которых при таком подключении позволяет обеспечить дистанционную настройку, управление и контроль через Интернет из любой точки планеты: будь то соседний кабинет или сервисная служба производителя.

Возможность запрета работы на определенных частотах. Эта функция актуальна, если при некоторых скоростях наблюдаются резонансные явления в механизме, другими словами, если при этом установка начинает ходить ходуном и грозит вот-вот развалиться. Правда, пока у вас нет преобразователя, невозможно и выяснить, будут ли такие проблемы, а когда он появится, поздно будет что-либо менять. Поэтому лучше, чтобы возможность блокировки работы на определенных частотах была.

Автоматическая процедура согласования с двигателем. В простейших преобразователях никакого согласования нет: преобразователь выдает на выходе напряжение определенной частоты и амплитуды, а параметры обмоток двигателя его не очень-то интересуют. Более современные модели требуют ввода ряда дополнительных параметров, которые нужно искать в справочниках. Преобразователи последних поколений либо используют так называемый идентификационный пуск, при котором преобразователь сам измеряет все параметры, либо проводят измерения непосредственно во время работы. В последнем случае это происходит незаметно для пользователя. На данную функцию стоит обращать внимание только в том случае, если ваш привод является очень сложным и ответственным.

Принцип управления. Можно выделить три типа управления – управление U/F (регулирование отношения напряжения к частоте), векторное управление полем и прямое управление моментом (указано в порядке возрастания «умности» и цены). Четкую границу провести между ними сейчас трудно, часто производитель использует в своем преобразователе элементы управления различных типов. В подавляющем большинстве применений достаточно первых двух типов управления, но при очень разной нагрузке и больших перегрузках может появиться необходимость прямого управления моментом. Если в вашем штате нет инженера по электроприводу, то в решении данного вопроса лучше проконсультироваться с продавцом.

Возможность использования нескольких наборов параметров. Такая функция позволяет настроить преобразователь на два или более режимов работы и переключаться между ними с помощью тумблера или другого внешнего сигнала. Это может помочь, если вы планируете использовать прибор с различными двигателями, при разных нагрузках, в разных условиях и т.д.

Здесь не перечислено и половины возможных дополнительных функций. Если у вас есть какие-то экзотические пожелания (просмотр телепрограмм во время работы, подогрев чайника на тормозном резисторе и т.п.), не стесняйтесь спрашивать – вдруг у кого-то эти функции предусмотрены!

Несмотря на несколько шутливый тон этой статьи, к вопросу выбора стоит отнестись очень серьезно. Не стоит завышать свои требования, но и отказываться от нужных функций не нужно. Помните, что за все возможности нужно будет заплатить. Мы намеренно не коснулись здесь вопросов надежности оборудования, поскольку этот вопрос обычно каждый решает для себя сам, а спорить о надежности продукции того или иного производителя можно до бесконечности… Автору остается только пожелать вам успехов в выборе, а выбранному преобразователю – долгих лет жизни.

Руслан ХУСАИНОВ, технический директор ЗАО «Сантерно»