электропривод - преобразователи частоты

Преобразователи частоты.

До недавнего времени принципиальным недостатком трех фазных асинхронных двигателей (АД), являлись трудности, связанные с регулированием частоты вращения. В действительности, АД с невысокой стоимостью и с непревзойденными эксплуатационными свойствами (отсутствие коллекторно-щеточного механизма), позволяет создать высоконадежный электропривод при наличии соответствующей системы регулирования. В отличие от других двигателей, АД работают в запыленной и взрывоопасной средах, в вакууме и под водой.

Принципиально, существующие алгоритмы управления скоростью вращения вала АД можно было реализовать и раньше, но стоимость элементной базы, соответствующего процессора и мощных выходных каскадов, ограничивала использование таких устройств в большинстве приложений.

Сегодня, снижение цен на силовую электронику и на сигнальные процессоры с достаточной вычислительной мощностью, привело к использованию инверторов даже в бытовой электронике (стиральные машины, бытовые кондиционеры и др.). Фактически, асинхронный электропривод вытесняет другие типы управляемых приводов.

Что же такое преобразователь частоты или инвертор? Это устройство, преобразующее входное напряжение 220В/380В частотой 50Гц, в выходное импульсное напряжение (посредством ШИМ), которое формирует в обмотках двигателя синусоидальный ток частотой от 0Гц до 400Гц. Таким образом, плавно увеличивая частоту и амплитуду напряжения подаваемого на обмотки АД можно обеспечить плавное регулирование скорости вращения вала.

Алгоритм, реализующий зависимость V/F=const, так и именуют в литературе V/F или реже скалярный контроль. В большинстве случаев, такой алгоритм обеспечивает достаточное качество регулирования по скорости. Как правило, его применяют для нагрузок вентиляторного типа, для управления двигателями насосов, подъемных устройств, лифтов. Другими словами там, где момент сопротивления мало меняется в установившимся режиме. Необходимо заметить, что применение алгоритма V/F незаменимо в случае, если необходимо управлять несколькими двигателями синхронно, от одного преобразователя частоты, конвейерные линии и т.п. объекты.

Если же необходимо обеспечить наилучшую динамику системы, например быстрый реверс за минимально возможное время, хорошим выбором является, так называемый, алгоритм векторного управления , фактически обеспечивающий амплитудно-фазовое управление. Этот алгоритм позволяет получить высокий стартовый момент и сохранить его до номинальной скорости АД. Алгоритм обеспечивает высокое качество регулирования по скорости, даже при скачкообразном изменении момента сопротивления на валу. Важно и то, что векторное управление позволяет наилучшим образом обеспечить энергосбережение, т.к. преобразователь частоты передает в двигатель ровно столько мощности, сколько необходимо для вращения нагрузки с заданной скоростью, даже если входное напряжение больше чем 380В, например 440-460В, что часто встречается в промышленной сети. Экономия особенно сказывается на мощных двигателях порядка 11кВт и выше. В зависимости от сферы применения достигается экономия энергии до 30%, а в некоторых случаях даже до 60%. Иногда можно рекомендовать замену двигателя на менее мощьный.

И так, в общем случае преобразователь частоты позволяет:

• оптимизировать режим работы двигателя в зависимости от режима эксплуатации;

• обеспечить плавный пуск и остановку двигателя (по различным кривым в случае алгоритма-V/F); 

• менять направление вращения двигателя; 

• регулировать частоту выходного напряжения от 0 до 400 Гц (и выше), задавая скорость вращения вала двигателя.

• Функции защиты двигателя:

• токовая защита мгновенного действия; 

• токовая защита двигателя от перегрузки по току;

• защита двигателя от перегрева.

Практически все преобразователи частоты имеет нижеперечисленные функции самозащиты:

• от замыкания выходных фаз; 

• от замыкания выходных фаз на землю; 

• от перенапряжения;

• от недонапряжения; 

• от перегрева выходных каскадов.

Мы имеем опыт разработки и применения преобразователей частоты на различных объектах.

YOHO сайты. профессионально.