Частотный преобразователь для электродвигателя 380 вольт

В этой статье рассказывается об общих понятиях, связанных с таким устройством, как частотный преобразователь для электродвигателя. С каждым годом в мире неуклонно растет количество используемых электродвигателей (ЭД) как на производстве, так и в повседневной жизни, например, кулер в персональном компьютере или ноутбуке в своем составе так же содержат крохотные электродвигатели. В статье внимание уделено более мощным двигателям, которые применяют в основном в промышленности. Эти двигатели в большинстве своем приводят в действие насосы, вентиляторы, дымососы, компрессоры, конвейеры и т.п. Так же, часто существует необходимость в регулировке скорости вращения этих механизмов. Одним из способов уменьшать или увеличивать скорость вращения ЭД, является установка преобразователя частоты.

Частотный преобразователь: понятие

Частотный преобразователь — это электронное устройство для изменения частоты электрического тока.

Если рассматривать упрощённо, то при включении обмоток статора асинхронного двигателя в сеть трехфазного переменного напряжения образуется вращающееся магнитное поле статора, которое имеет частоту вращения n1. Частота его вращения определяется по следующей формуле:

f – частота сети (в России принят стандарт частоты = 50 Гц);

p – число пар полюсов электродвигателя.

Как видно из формулы – если изменить частоту электрического напряжения на входе, то меняется скорость вращения магнитного поля статора, а, следовательно, и скорость вращения самого электродвигателя.

Для обеспечения оптимальных условий работы асинхронного двигателя, кроме частоты, необходимо изменять и напряжение на двигателе в соответствии с законом М.П. Костенко.

Для наглядности можно сравнить преобразователь частоты с педалью газа (акселератора) в автомобиле. Увеличивая (уменьшая) частоту напряжения на входе, мы увеличиваем (уменьшаем) скорость вращения электродвигателя насоса (вентилятора и др.)

Зачем нужен частотный преобразователь

• Когда требуется регулировать скорость вращения электродвигателя
• Когда требуется исключить пусковые токи при запуске электродвигателя. В момент запуска ЭД пусковой ток при пуске от сети может достигать 10-ти кратного значения от номинального. Установка частотного преобразователя поможет исключить этот ток, при этом сохранив высокий момент.

эта особенность необходима при запуске электродвигателей от ИБП или дизель-генераторных установок (ДГУ), которые могут не иметь достаточный запас по мощности на пусковые токи.

• Для продления ресурса работы самого двигателя, приводного механизма, а также сопутствующего оборудования

например, отсутствие пусковых токов исключает рывки двигателя и насоса при пуске, бережет подшипники, убирает гидроудары в трубопроводе в результате чего трубы не лопаются, требуется меньше денег на их ремонт, жидкость не вытекает на землю. Так же, в частотный преобразователь встроена защита от перегрева и короткого замыкания в двигателе.

• Для экономии. Если не всегда нужна максимальная скорость вращения двигателя, её можно снизить. (Читать: Расчет экономического эффекта преобразователя частоты)

уменьшая скорость вращения электродвигателя, тем самым, уменьшается потребление электроэнергии.

Классы преобразователей частоты

По топологии:

• электромеханические;
• на тиристорах;
• на IGBT-транзисторах.

По типу напряжения питания:

• однофазные

1. 1. вход ~ 1ф, 220 В, выход ~ 3ф, 220 В

• трехфазные

1. 1. вход ~ 1ф, 220 В, выход ~ 3ф, 220 В
   2. вход ~ 3ф, 220 В, выход ~ 3ф, 220 В
   3. вход ~ 3ф, 380 В, выход ~ 3ф, 380 В
   4. вход ~ 3ф, 690 В, выход ~ 3ф, 690 В

• постоянное напряжение (DC)

По мощности:

• От сотен Вт до сотен кВт. Существуют промышленные преобразователи частоты мощностью в десятки МВт.

По способу регулирования:

• скалярные
  • закон изменения U(f) задается в настройках. Применяется в системах с постоянной нагрузкой, например насос или вентилятор;
• векторные
  • закон изменения U(f) вычисляется по поведению нагрузки. Применяется в системах с переменной нагрузкой – краны, лебедки, конвейеры.

По типу исполнения:

• встраиваемые в электротехнический шкаф (шасси)
• навесные
• напольные

По степени защиты:

• от IP00 до IP68

По способу торможения двигателя:

• без рекуперации, торможение «выбегом», по инерции;
• без рекуперации, торможение с помощью постоянного тока или тормозного резистора;
• с рекуперацией, возврат излишков энергии образуемых при динамическом торможении обратно в электрическую сеть;

Выбор преобразователя частоты

Подбор частотного преобразователя – это тема отдельной статьи (дополнено: Выбор частотного преобразователя), главное запомнить, что: Основной критерий выбора – чтобы номинальный ток частотного преобразователя был в пределах 13 – 100% номинального тока электродвигателя, но никак не больше его.

В настоящее время преобразователи частоты плотно вошли во все сферы производства, а высокая конкуренция на рынке производителей обеспечила достаточно гибкие варианты выбора. При подборе отталкивайтесь от конкретно вашей задачи и бюджета, при этом не забывайте изучать техническую документацию производителя. Частотные преобразователи различаются не только по току, мощности и рабочему напряжению, но и интерфейсами управления, наличием дополнительных опций управления, требованиями к кабельным линиям и т.п.

Когда применять частотный преобразователь

Частотный преобразователь необходим прежде всего там, где необходима работа электродвигателя в режиме отличном от прямого включения в сеть или есть требования к плавному пуску и останову. В этом случае, частотный преобразователь поможет сэкономить электроэнергию, увеличить ресурс механизмов, получить новое качество работы электропривода. Иногда, частотный преобразователь может окупиться за несколько месяцев или даже недель.

Вместе с преимуществами, перечисленными выше, частотные преобразователи для электродвигателей имеют свои недостатки, которые могут даже перевесить все преимущества, но это тема отдельной статьи.