Частотные преобразователи: классификация, особенности, назначение и преимущества

Частотные преобразователи являются важным элементом, обеспечивающим бесперебойное функционирование технологического оборудования. В чем же их особенность? В данной статье мы рассмотри виды устройств, принцип их действия и преимущества использования.

Содержание:

1. Основные характеристики
2. Классификация
3. Особенности конструкции
4. Принцип действия
5. Назначение и область применения
6. Преимущества

Основные характеристики

Преобразователь частоты — это устройство, в основе работы которого лежит двойное преобразование напряжения. Данное оборудование позволяет обеспечить более экономичный рабочий процесс благодаря управлению скоростями и моментом электродвигателя согласно заданным техническим параметрам и характеру нагрузки.

С помощью установленного на инвертор цифрового дисплея можно отслеживать следующие показания:

• величины I и U электромотора,
• действительные параметры мощности, скорости, частоты вращения и момента двигателя,
• продолжительность работы устройства,
• состояние дискретных входов для управления и слежения за скоростью вращения вала асинхронного двигателя, а также удаленного контроля системы.

Классификация

По типу питания инверторы делятся на 3 вида:

• однофазные,
• трехфазные,
• высоковольтные.

По области использования частотные аппараты подразделяются на:

• преобразователи промышленного назначения с векторным управлением электродвигателем,
• специализированные - для кранов и иных подъемных устройств,
• ПЧ для работы с насосно-вентиляторным типом нагрузки,
• инверторы для применения во взрывоопасных условиях,
• оборудование для установки на электродвигатели.

Особенности конструкции

Частотные преобразователи имеют следующие основные элементы:

• Выпрямитель. С помощью данного модуля переменный ток преобразовывается в постоянный. Это возможно благодаря полупроводниковым диодам. Для разных инверторов применяются разные выпрямители. Например, для однофазного частотного преобразователя используются четыре диода, установленные по мостовой схеме. Для трехфазного устройства требуется схема из шести диодов. На выходе происходит выпрямление тока и возникают два полюса — минус и плюс.
• Фильтр напряжения. Постоянный ток, получающийся после прохода через выпрямитель, имеет значительные колебания. Чтобы снизить их амплитуду, применяются электролитический конденсатор и катушка индуктивности. Благодаря большому количеству витков и реактивному сопротивлению последней импульсы тока уменьшаются. Далее к образовавшимся полюсам подключается конденсатор.
• Инверторный узел. Элемент имеет в конструкции шесть транзисторов. К каждой фазе подключается по два. С помощью данного модуля происходит изменение частоты и величины тока.
• Микропроцессорная система. Блок управления отвечает за частоту и направление вращения ротора электромотора, защищает его от перегрева и значительных нагрузок.
• Чтобы снизить влияние электропомех на при работе частотного преобразователя и мотора, в конструкцию схемы часто включается специальный фильтр, защищающий оборудование от радиопомех и электрических разрядов. Чтобы снизить влияние помех, между мотором и выходом преобразователя используются экранированные силовые проводники.

Также для повышения точности работы асинхронного двигателя в схему управления могут быть включены следующие элементы:

• шина связи с расширенными возможностями интерфейса,
• встроенный контроллер,
• карта памяти,
• программное обеспечение,
• информационный Led-дисплей, отображающий основные выходные параметры,
• тормозной прерыватель и встроенный ЭМС фильтр,
• система охлаждения схемы, основанная на обдуве вентиляторами повышенного ресурса,
• функция прогрева двигателя посредством постоянного тока,
• другие возможности.

Инвертор для установки на электромотор отличается от остальных типов агрегатов. Он имеет несколько блоков защиты, которыми можно управлять посредством микроконтроллера. Таким образом, можно проверять температуру полупроводников, функционирование защиты от превышения показателей напряжения и короткого замыкания. Инвертор также подключается к сети питания через защитные устройства.

Принцип действия

Напряжение сети сначала выпрямляется с помощью выпрямителя, а после инвертируется в переменное напряжение необходимой частоты. Таким образом, происходит преобразование энергии в две ступени. Сначала переменный ток преобразуется в постоянный, а затем постоянный преобразуется в переменный ток. Сам частотный преобразователь представляет собой комбинацию выпрямителя с промежуточным звеном постоянного тока и автономного инвертора.

Назначение и область использования

Инверторные преобразователи применяются в оборудовании, требующем регулирования работы электромотора:

• В приводах насосов снижается потеря тепла и воды на 10%. Уменьшается количество аварий благодаря надежной защите мотора.
• В вентиляционных системах происходит значительное снижение потерь на холостом ходу.
• В транспортерах скорость двигателя адаптируется к изменчивой скорости системы. Более сглаженный запуск увеличивает ресурс электропривода благодаря отсутствию ударных нагрузок, наносящих вред технологическим устройствам.

Также инверторы широко используются в компрессорах, центрифугах, лифтовом оборудовании, дымососах, робототехнике и деревообрабатывающих станках.

Преимущества

Частотные преобразователи имеют массу достоинств:

• Делают работу двигателя более плавной при запуске и остановке.
• Дают возможность управлять скоростью электромоторов без применения редукторов. Благодаря этому контроль работы упрощается, становится дешевле и надежнее.
• Могут применяться совместно с асинхронными двигателями при замене электроприводов постоянного тока.
• Образуют многофункциональную систему управления приводами на базе инвертора с контроллером.
• Позволяют менять настройки во время работы без остановок производства.

Таким образом, использование частотных преобразователей позволяет значительно сэкономить на техническом обслуживании и обеспечивают бесперебойную работу электродвигателей даже при предельных нагрузках.