Частотник для трифазного електродвигуна-принцип роботи

Створення трифазного асинхронного електродвигуна припало наприкінці ХІХ століття. З того часу ніякі промислові роботи не є можливими без його використання. Найбільш значущий момент у робочому процесі - плавний пуск і гальмування двигуна. Ця вимога повною мірою виконується за допомогою частотного перетворювача.

Існує кілька варіантів назв частотника для трифазного електродвигуна. У тому числі він може називатися:

• Інвертор;
• Перетворювачем частоти змінного струму;
• частотним перетворювачем;
• Частотно регульованим приводом.

За допомогою інвертора здійснюється регулювання обертальної швидкості асинхронного електродвигуна, призначеного для перетворення електричної енергії в механічну. Здійснюваний у своїй рух можна трансформувати в рух іншого типу.

Спеціально розроблена схема частотного перетворювача дозволяє доводити ККД двигуна до рівня 98%.

Найбільш значуще використання перетворювача конструкції електричного двигуна великої потужності. Частотник дозволяє здійснювати зміни пускових струмів та задавати їм необхідну величину.

Принцип роботи частотного перетворювача

Використання ручного управління пускового струму загрожує зайвими енерговитратами та зменшенням терміну експлуатації електричного двигуна. За відсутності перетворювача також спостерігається перевищення номінального значення напруги кілька разів. Через роботу в такому режимі також спостерігається негативний вплив.

Крім того, частотний перетворювач забезпечує плавність управління функціонуванням двигуна,орієнтуючись на балансування значень напруги та частоти, та знижує енергоспоживання вдвічі.

Весь перелік позитивних моментів можливий завдяки принципу подвійного перетворення напруги. Чинить він так:

1. Мережева напруга регулюється через випрямлення та фільтрування у ланці прямого струму.
2. Виконує електронне управління, яке формує певну частоту, відповідно до попередньо позначеного режиму, і трифазну напругу.
3. Відбувається продукування прямокутних імпульсів з подальшим коригуванням амплітуди за допомогою обмотки статора.

Як правильно підібрати перетворювач частот

Найбільш значуще при купівлі частотника не шкодувати грошей. У випадку з перетворювачем, дешевий завжди означає малофункціональний, а це робить покупку марною.

Також слід звернути увагу на тип керування перетворювача:

Високоточне встановлення величини струму.

Робочий режим обмежений заданим вихідним співвідношенням частоти та напруги. Цей тип керування доречний лише для побутових приладів найпростішого типу.

Далі слід звернути увагу потужність перетворювача частоти. Тут все просто: що більше, то краще.

Мережа живлення повинна забезпечувати досить широкий діапазон напруг. Це знижує ризик поломки при різких стрибках. Надмірно висока напруга може спровокувати вибух конденсаторів.

Показники частоти мають задовольняти виробничим потребам. Їх нижній поріг визначає широту можливостей управління приводної швидкості. Максимальний частотний діапазон можливий лише за векторного керування.

Число вхідних/вихідних керуючих роз'ємів має бути трохи більшемінімально необхідного. Але це, звичайно, відбивається на підвищенні ціни та виникненні труднощів при встановленні пристрою.

Нарешті, потрібно звернути увагу на збіг характеристик шини, що управляє, і параметрів частотника. Це визначається відповідно до числа роз'ємів.

Важливо відзначити здатність переносити навантаження. Запас потужності перетворювача частоти повинен на 15% перевищувати потужність двигуна.

Комплектація регульованого приводу

Частотний перетворювач формується із трьох компонентів:

1. Керований або некерований випрямляч, що відповідає за формування напруги ПТ (постійного струму), що надходить від живлення.
2. Фільтр (у вигляді конденсатора), що здійснює додаткове згладжування напруги.
3. Інвертор, що моделює напругу потрібної частоти.

Самостійне підключення перетворювача

Перед тим, як приступати до підключення пристрою слід скористатися автоматом, що знеструмлює, він забезпечить відключення всієї системи в разі короткого замикання на будь-якій з фаз.

Схема актуальна, якщо потрібно керувати однофазним приводом. Рівень потужності перетворювача у схемі при цьому становить до трьох кіловат, а потужність не втрачається.

Спосіб, що підходить для підключення клем трифазних частотників, що живляться промисловими трифазними мережами.

На малюнку схема підключення частотника 8400 Vector

Для обмеження пускового струму та зниження пускового моменту при запуску електричного двигуна за потужністю перевищує 5 кВт, застосовується перемикання «зірка-трикутник».

Коли статор пускається напруга, то фігурує підключення пристрою типу «зірка». Як тільки значення швидкості двигуна починаєвідповідати номінальному, надходження харчування здійснюється за схемою "трикутник". Але цей прийом використовується тільки коли технічні можливості дозволяють підключатися за двома схемами.

В об'єднаній схемі «зірки» та «трикутника» спостерігаються різкі стрибки струмів. При переході на другий тип підключення показання обертальної швидкості значно зменшуються. Для відновлення колишнього режиму роботи та частоти обертів слід здійснити збільшення сили струму.

Найбільш активно застосовуються частотники у конструкції електричного двигуна з рівнем потужності 0,4 - 7,5 кВт.

Складання перетворювача частот своїми руками

Одночасно з промисловим виробництвом частотних перетворювачів залишається актуальною збірка подібного пристрою своїми руками. Особливо цьому сприяє відносна простота процесу. В результаті роботи інвертора проводиться перетворення однієї фази на три.

Застосування в побутових умовах електричних двигунів, що мають у комплектації подібний пристрій, не викликає жодних додаткових труднощів. Тому можна сміливо братися до справи.

На малюнку структурна схема частотних перетворювачів із ланкою постійного струму.

Схеми частотного перетворювача, що використовуються при складанні, складаються з випрямного блоку, фільтруючих елементів (відповідають за відсікання змінної складової струму і конструюються з IGBT-транзисторів). За вартістю купівля окремих компонентів перетворювача та виконання збирання своїми руками обходиться дешевше, ніж придбання готового пристрою.

Застосовувати самозбірні частотні перетворювачі можна в електродвигунах, що мають потужність 0,1 - 0,75 кВт.

У той же час, сучасні заводські частотники мають розширенуфункціональність, удосконалені алгоритми та покращений контроль безпеки робочого процесу через те, що при їх виробництві використовуються мікроконтролери.

Сфери застосування перетворювачів:

• Машинобудування;
• Текстильна промисловість;
• Паливно-енергетичні комплекси;
• Свердловинні та каналізаційні насоси;
• Автоматизація керування технологічним процесом.

Вартість електродвигунів знаходиться в прямій залежності від того, чи є його комплектації перетворювачів.

---