Частотные преобразователи: как выбрать

Преобразователи рассматриваемого класса – особый тип электронных устройств, используемых для изменения частоты питающего напряжения. Они содержат несколько модулей, включая управляющий узел, выпрямитель, инвертор и исполнительный блок. Частотные преобразователи (ЧП) востребованы на производстве, где их используют для управления работой электрических машин, входящих в состав промышленного оборудования. С их помощью удается облегчить режим запуска и управлять работой асинхронных устройств самого различного класса.

Что послужило причиной появления преобразовательных устройств

Основная причина появления и широкого распространения ЧП – необходимость облегчить режим запуска и создать "щадящие" условия для работы асинхронных двигателей. Последние широко применяются на производстве, что объясняется их очевидными преимуществами (они просты в настройке и обслуживании).

Раньше скорость вращения ротора и другие рабочие параметры двигателей из-за особенностей их конструкции не удавалось регулировать механическими способами. Для решения этой проблемы применялись дополнительные механизмы, позволяющие управлять выходными параметрами электромашин. Эту функцию выполняли вентиляционные шиберы, редукторы, насосные заслонки и т. п.

Эти устройства не отличались надежностью и позволяли управлять параметрами электрических машин лишь в узком диапазоне. К тому же они не защищали двигатели от ударных нагрузок, возникающих при запуске. Со временем необходимость в универсальном электронном приборе, решающем задачу управления работой асинхронных устройств становится очевидной. Результатом усилий ученых и инженеров и явился частотный преобразователь. Он позволял решать следующие задачи:

Возможность «легкого» (плавного) запуска.
Снижение величины ударной нагрузки на сам двигатель, а также на вспомогательные узлы и механизмы.
Надежное управление скоростью вращения ротора.

Благодаря использованию частотного преобразователя сроки эксплуатации асинхронных машин существенно возросли.

Преимущества использования ПЧ для различных устройств

Двигатели, установленные в различных приводных механизмах, благодаря использованию ЧП, получили ощутимые преимущества. Так, их применение в насосной технике позволило:

- увеличивать эффективность эксплуатации оборудования почти на 130% (в сравнении с вариантом использования управляемых заслонок);

существенно снизить затраты на электроэнергию;

- обеспечить окупаемость оборудования в течение примерно года.

При эксплуатации насосных комплексов значительной экономии удалось добиться за счет объединения нескольких приборов, управляемых одной контрольной станцией.

ЧП в системах вентиляции и транспортерах

В вентиляционных комплексах установка ЧП позволяет экономить электроэнергию за счет применения двигателей меньшей мощности и смягчения режима запуска. Использование этих преобразователей в промышленных транспортерах способствует повышению скорости обработки деталей в границах крупных производственных подразделений. Достичь этого удается за счет эффективного управления движением заводских транспортеров и конвейеров.

Как выбрать подходящий ЧП

Стоимость приобретаемого устройства – один из основных показателей, определяющих его привлекательность для клиента. Она напрямую зависит от следующих факторов:

Число предустановленных функций.
Возможности по их расширению.
Текущая ценовой политика производителя.

С увеличением количества функций, поддерживаемых прибором, цена ЧП, естественно, возрастает. Однако это увеличение вполне оправдано с экономической точки зрения. Постепенное добавление к базовому комплекту отдельных модулей, расширяющих его функциональные возможности, в итоге обойдется дороже.

Отсюда следует основное правило выбора ЧП по стоимости. Прежде, чем принять окончательное решение – следует четко представлять себе, какие задачи должно решать устройство. Это позволит заранее определиться с необходимым и достаточным набором технических параметров. Кроме того, внимание обращается и на предлагаемые производителем условия гарантийного обслуживания (включая ремонт и стоимость запчастей).

Специалисты советуют выбирать частотные преобразователи с гарантией дополнительных услуг. К их числу относятся профессиональные консультации при выборе подходящего по характеристикам прибора, а также монтаж самого устройства и его гарантийное обслуживание.

Основные характеристики и показатели, влияющие на выбор преобразователя

К числу основных характеристик ЧП относят:

Способ и тип управления работой двигателя (генератора).
Диапазон регулируемой мощности.
Питающее напряжение.
Частотный диапазон и вид выходного интерфейса.
Величина допустимых перегрузок.

По типу регулировки параметров электродвигателя ЧП делятся на системы с векторным и скалярным управлением. Первый из этих способов, несмотря на свою дороговизну, очень надежен и удобен на практике. При его применении удается достичь максимальной гибкости в управлении устройством. В некоторых моделях преобразователей возможно отключение векторного режима (оно используется при работе с мощными асинхронными машинами).

При скалярном управлении удается поддерживать заданные показатели генератора, позволяющие получить на выходе стабильное напряжение. Оно также используется при работе приводов насосов, конвейеров и вентиляторов, но нуждается в более квалифицированном подходе. По типу управления устройства подразделяются на системы с переносным ПДУ и со встроенным электронным модулем.

Величина мощности ЧП должна соответствовать тому же показателю асинхронной машины или несколько превышать ее. При заданном питающем напряжении его рабочий ток должен совпадать с номинальным показателем для двигателя или генератора. С увеличением диапазона мощностей расширяются функциональные возможности машин, а также облегчается их обслуживание и ремонт.

Питающее напряжение соответствует действующей электросети, а управляющие частоты задаются производителями устройства (они могут располагаться в диапазоне от 200 Гц до 1 кГц). Выбор интерфейса подключения управляющего сигнала (аналоговый или цифровой) зависит от типа контрольного оборудования. Для управления сложными асинхронными системами нужно больше каналов, что удается реализовать только при цифровом режиме.

Значения допустимых перегрузок приобретаемого ЧП должны соответствовать тому же показателю для двигателя или быть немного больше. Запас по этому параметру позволяет уберечь двигатель от "ударных" пусковых нагрузок.