Для чего нужен частотный преобразователь

Для чего нужен частотный преобразователь

Для чего нужен частотный преобразователь

Последнее время на производствах наблюдается тенденция, заключающаяся в переходе с синхронных электродвигателей или двигателей с фазным ротором на асинхронные. Этот сдвиг можно объяснить различными причинами и большинство из них связано с экономией. Асинхронные двигатели более компактны и требуют меньшего обслуживания, нежели двигатели с фазным ротором или синхронные электродвигатели с щетками. Да и в целом если сравнить цену асинхронного и синхронного двигателя одинаковой мощности и напряжения, то станет очевидным почему все больше руководителей предприятий стремятся к этому переходу.

Но одним из недостатков асинхронных двигателей является меньшая точность позиционирования вала и соответственно менее точное управление скоростью его вращения. Так же оператору необходимо иметь возможность оптимизировать режим работы электродвигателя так, чтобы не было ненужной, потраченной впустую энергии. Для этого важно понимать возможности практического применения частотно-регулируемого привода (ЧРП)

Среди вопросов, которые нужно изучить:

  • Когда выгоден ЧРП?
  • При каких условиях следует использовать ЧРП?
  • В чем разница между частотным преобразователем и устройством плавного пуска?

Ответы на эти вопросы позволят понять и максимально использовать возможности преобразователя частоты и минимизировать затраты на эксплуатацию двигателя переменного тока в условиях производства.

Прямой пуск, устройства плавного пуска или частотные преобразователи

Электромагнитный пускатель

Есть несколько способов запустить и управлять электродвигателем. В основном запуск двигателя происходит прямым пуском через электромагнитный пускатель. При таком подходе на двигатель подается полное напряжение, и он максимально быстро развивает номинальную скорость.

Проблема с которой сталкиваются операторы при прямом пуске заключается в том, что импульс пускового тока может в 7 раз превышать ток полной нагрузки двигателя. В течение очень короткого периода времени на двигатель и его элементы подается очень сильный импульс тока. Если мощный двигатель будет часто запускаться и останавливаться, то он быстрее износится и выйдет из строя, а также может вывести из строя исполнительный механизм работающий от него.

Устройство плавного пуска

Напротив, устройство плавного пуска сокращает пусковые токи до 2-4 крат, уменьшая нагрузку и крутящий момент, прилагаемый к двигателю. Такой подход позволяет двигателю разгоняться со скоростью, которая определяется настройкой самого устройства плавного пуска. Оператор может установить конкретное время разгона, и с момента запуска до назначенного времени двигатель будет плавно разгоняться. Такой подход позволяет снизить пусковой ток, снизить риск преждевременного выхода из строя оборудования и сэкономить немного электроэнергии. Устройства плавного пуска идеально подходят в тех случаях, где линейное изменение скорости и управление крутящим моментом являются критически важными компонентами, а также в системах трубопроводов, чтобы избежать гидроударов при пуске и останове насосов.

Частотный преобразователь

ЧРП продвигает эту концепцию на шаг вперед, позволяя оператору всегда контролировать пусковой ток и скорость вращения электродвигателя. ЧРП может управлять двигателем как во время цикла пуска/останова, так и в течение всего времени его работы. ЧРП необходим там, где требуется полный контроль скорости, а основной проблемой является повышенное потребление энергии.

По первоначальным вложениям средств устройство плавного пуска является менее дорогим вариантом, но экономический эффект от внедрения преобразователя частоты может в разы окупить его стоимость.

variable-frequency-drives-compressor

Основные функции преобразователя частоты

Управление расходом является одним из наиболее распространенных применений ЧРП. Реальные условия часто требуют пониженной скорости потока жидкости, поэтому возможность изменять скорость работы насоса для управления расходом имеет первостепенное значение. Для уменьшения потока в подавляющем большинстве случаев используются задвижки и клапаны, но эта стратегия не способствует энергосбережению. И наоборот, ЧРП может контролировать скорость потока, одновременно оптимизируя потребление электроэнергии.

Может возникнуть ситуация, когда оператору необходимо в определенное время дня запускать двигатель с максимальной производительностью, а в другое время работать на неполной нагрузке. Это и есть реальная причина популярности ЧРП, так как при работе на сниженных оборотах можно экономить электроэнергию и уменьшать эксплуатационные расходы. Если оператору необходимо просто запустить асинхронный двигатель с постоянной скоростью, которая меньше номинальной скорости двигателя, можно использовать редуктор. Однако, если исполнительный механизм представляет собой нагрузку с переменным крутящим моментом, то лучший вариант – это частотный преобразователь.

Например, представьте, что для запуска вентилятора на градирне используется асинхронный электродвигатель. Чем быстрее нужно вращаться вентилятору, тем он больше будет потреблять энергии. Из-за изменения условий внешней среды в течение дня температура окружающего воздуха может снизиться. Из-за этого, возможно, вентилятору достаточно работать на скорости, которая меньше, чем требовалось в жаркую часть дня. Вращаясь на полной скорости вентилятор тратит дорогостоящую энергию впустую в то время, как мог бы вращаться медленнее.

Дополнительные преимущества

Помимо функции энергосбережения большинство ЧРП позволяют оператору устанавливать различные параметры для ограничения крутящего момента. Это делается путем ограничения выходного тока на двигателе. Необходимо защитить все элементы приводного механизма, так как они имеют механические ограничения. Превышение этих ограничений из-за чрезмерного затягивания пуска может привести к серьезным повреждениям или дорогостоящей неисправности.

Большинство ЧРП чрезвычайно гибки в настройке и имеют встроенные входы и выходы (I/O). Эти входы/выходы могут использоваться для настройки различных функций, включая функции пуска/останова, изменения направления вращения, выбора постоянной скорости, регулировки скорости и т.д. Кроме того, аналоговые выходы ЧРП могут быть сконфигурированы для обеспечения обратной связи с системой управления предприятия, включая энергопотребление, фактическую скорость, частоту, крутящий момент и т.д. При изменении технологического процесса, например, при необходимости изменить скорость, система управления установкой сама может передать сигнал в соответствии с назначенной уставкой.

На сегодняшний день частотные преобразователи развились до такой степени, что для управления расходом многие из них могут быть совмещены с насосом или вентилятором прямо «из коробки», используя предопределенный макрос. В этом случае расходомер будет подключаться непосредственно к аналоговому входу привода. Оператор может задать желаемый поток дистанционно, и ЧРП будет поддерживать этот поток, выполняя внутренний цикл ПИД. Некоторые приводы позволяют оператору настраивать почасовые графики расхода, а также могут подключать дополнительные насосы по мере необходимости в режиме онлайн.

Встроенный вход/выход ЧРП – не единственный способ управления приводом. Многие из них позволяют использовать различные протоколы связи, которые могут управлять ЧРП с контроллеров большинства производителей. Все стандартные протоколы доступны для большинства ЧРП, что позволяет оператору иметь двунаправленную связь одним кабелем.

Почему это важно? Благодаря использованию одного кабеля, в отличие от прокладывания нескольких проводов, затраты на установку ЧРП сводятся к минимуму, и по этому кабелю может передаваться гораздо больший объем данных. Эти данные относятся не только к расширенному управлению, но и к мониторингу. Обычно операторы следят за скоростью, крутящим моментом, током и температурой привода.

Наконец, расходы на техническое обслуживание могут быть значительно снижены из-за уменьшения износа оборудования благодаря контролируемому пуску. Кроме того, в случаях, когда применение ЧРП устраняет необходимость в использовании заслонок и клапанов, затраты на техническое обслуживание этих элементов системы также могут быть исключены.

Частотные преобразователи продолжают набирать популярность в разных отраслях промышленности по мере роста преимуществ их внедрения, большинство из которых так или иначе связаны с уменьшением затрат и экономией электроэнергии.

Следующая записьЕще статьи

Добавить комментарий

Gekoms LLC

ООО «Гекомс» - поставщик преобразователей частоты и устройств плавного пуска Телефон: +7(812) 317-00-87 Мобильный: +7-911-720-45-86 Email: info@gekoms.com Сайт: http://www.gekoms.com Магазин: http://www.gekoms.ru Блог: http://gekoms.org