Частотные преобразователи: виды, принцип действия, преимущества

Частотный преобразователь является электротехническим устройством, призванным регулировать частоту переменного напряжения. Ключевая область использования подобного оборудования - изменение крутящего момента и частоты вращения машин с асинхронным типом действия, функционирующих от электричества.

Такие двигатели имеют широкую сферу применения, однако при их эксплуатации выявлены серьезные недостатки - большой пусковой ток, постоянная скорость вращения. Чтобы устранить эти минусы, и используются преобразователи частоты.

Разновидности частотников

В соответствии с конструкционными особенностями оборудование подразделяется на 2 категории:

Индукционное - это двигатели переменного тока, которые включены в режим генератора. Они имеют небольшой КПД, их эффективность мала. Поэтому применяются устройства нечасто.
Электронное. Включает в себя схему управления на базе микроконтроллеров, а также силовую часть, которая выполнена на тиристорах или транзисторах. Такие частотники подходят для однофазных и трехфазных приводов, имеющих разнообразные назначения.

На чем основан принцип действия преобразователей частоты

Функционирование частотников основано на двойном изменении формы сигнала электросети. Сначала напряжение поступает на силовой выпрямительный блок, ликвидирующий синусоидальные гармоники и оставляющий пульсацию сигнала. Далее сигнал подается на вход частотника.

При прохождении диодного моста переменный ток выпрямляется. В конденсаторах происходит его фильтрация и сглаживание. Затем ток подается в транзисторы, где осуществляется его изменение в соответствии с требующимися параметрами. На обмотках импульс превращается в синусоидальное напряжение, которое имеет определенную частоту и амплитуду.

Для запуска силовых агрегатов и их торможения применяются дискретные входы. Информация о состоянии двигателей поступает посредством аналоговых входов, а через цифровые входы проходят сигналы с высокой частотой. Количество имеющихся входов напрямую влияет на стоимость частотных преобразователей.

Как управлять частотниками

Управлять современными преобразователями доступно в разных режимах:

управление по событиям;
управление по сухим контактам;
управление внешнего типа;
ручное управление.

Чем хороши частотные преобразователи

К преимуществам применения частотников относят следующие нюансы:

Существенно снижается шум функционирующего силового агрегата. Появляется возможность заменить двигатели постоянного тока более дешевым оборудованием асинхронного типа, имеющим частотное управление. Это позволяет получить значительную финансовую выгоду.
Двигатель надежно защищен от возможных аварий. Частотники имеют защиту от пропадания фаз, коротких замыканий, перегрузок. При их использовании происходит перезапуск двигателей после того, как подача электричества возобновится. Преобразователи обеспечивают точную регулировку частоты вращения, при этом мощность не теряется.
Преобразователи частоты можно установить на двигатели с широким диапазоном мощности. Частотники доступно применять как для синхронных двигателей с огромной мощностью, так и для однофазных конденсаторных силовых агрегатов, имеющих мощность меньше 1 кВт.
Частотники позволяют удаленно управлять электрическим оборудованием. Их возможно использовать в комплексе с многоуровневыми автоматизационными системами. Преобразователи позволяют подключать удаленные устройства телемеханики и телеметрии.
Устройства не нуждаются в техническом обслуживании. У частотников нет частей, которые постоянно находятся в движении, поэтому смазка и регулярная чистка не требуются.
Частотные преобразователи помогают значительно увеличить период эксплуатации промышленного оборудования. Устройства позволяют не использовать разнообразную регулирующую аппаратуру (электромагнитные тормоза, дросселирующие задвижки, редукторы), которая повышает потребление энергии, и уменьшает надежность оборудования.
Помогают существенно экономить электрическую энергию. Частотники позволяют осуществлять регулировку потребляемой мощности в соответствии с фактической нагрузкой, которую испытывают двигатели.

Использование частотных преобразователей имеет большой экономический эффект.

Уменьшение трат происходит за счет того, что снижается потребление электрической энергии, сокращаются расходы на техническое обслуживание и ремонт силовых агрегатов, появляется возможность применения недорогих двигателей асинхронного типа, имеющих короткозамкнутый ротор, уменьшаются прочие производственные издержки.

Приблизительный период окупаемости преобразователей частоты равен 3-36 месяцам.