Sales & Rental of Construction | Industrial Equipment & Supplies
You are here:

Какие бывают серии преобразователей частоты?

Серии преобразователей частоты измеряются не только мощностью и габаритами. Они рассчитаны на различную нагрузку, способы управления и условия эксплуатации. Некоторые модели работают с насосами и вентиляторами. Другие управляют конвейерами, станками, компрессорами и подъёмными механизмами. Важен диапазон частоты, возможность перегрузки, точность регулировки и тип двигателя. Имеют значение пыль, влажность, температура и качество электросети.

Бимал К. Бозе, признанный специалист по силовой электронике и электроприводу, писал: «Силовая электроника — это технология преобразования, управления и формирования электрической энергии». Эта мысль помогает правильно оценить серии преобразователей частоты. Устройство нельзя выбрать только по номинальному току. Неудачная мощность приводит к перегреву. Слишком высокий преобразователь повышает стоимость и иногда усложняет ситуацию.

В материале будут рассмотрены основные серии: универсальные, насосные, промышленные, высокоточные и специализированные модели. Особое внимание уделите скалярному и векторному управлению. Будут рассмотрены различия между клеммой и тормозным резистором, методами охлаждения и интерфейсами связи. При установке маркировка производителя также запутывается. Даже похожие изделия могут иметь разную перегрузочную способность. Поэтому технический паспорт важен рекламного описания. Ошибки возможны. Но внимательное сравнение параметров помогает выбрать решение для конкретного двигателя, режима работы и производственных задач.

Какие бывают серии преобразователей частоты?
Содержание [Скрыть]
1 Основные классы преобразователей частоты и их назначение
2 Классификация по принципу работы и способу формирования выходного сигнала
3 Разновидности преобразователей по фазам и диапазону мощности
4 Серии для разных типов электродвигателей и условия эксплуатации
5 Критерии выбора серии преобразователей частоты для конкретной задачи

Основные классы преобразователей частоты и их назначение

Какие бывают серии преобразователей частоты?

Основные классы преобразователей частоты и их назначение

Преобразователи частоты повышаются по алгоритму управления, производительности и рабочей нагрузки. Скалярные модели применяются по закону U/f и предназначены для вентиляторов, насосов и простых конвейеров. Их настройка обычно занимает некоторое время. Точность скорости здесь ограничена, особенно при резком превышении нагрузки.

Векторные преобразования рассчитывают момент двигателя точнее. Бессенсорные версии на станках, транспортёрах и подъёмных механизмах, где важны плавный пуск и устойчивые обороты. Основное управление с энкодером используется при малой скорости и строгом контроле. Например, вал может сохранять заданные обороты даже при заметном сопротивлении. Это главное преимущество.

Для сервоприводов выпускают специализированные серии с быстрым откликом и позиционированием. Имеются также устройства для однофазных и трехфазных сетей, а также решения среднего напряжения для мощных электродвигателей. Частотники с рекуперацией возвращают часть энергии в сеть при торможении. В родственной границе между классами иногда размыты: одна серия включает несколько режимов. Поэтому выбор только по мощности двигателя ошибочен. Следует учитывать пусковой момент, диапазон скоростей, влияние на торможение, пыль, влажность и длину кабеля. Иногда инженеры переоценивают мощность и скорость. Это не всегда полезно.

Классификация по принципу работы и способу формирования выходного сигнала

Какие бывают серии преобразователей частоты?

Преобразователи частоты классифицируют по принципу работы и способу формирования выходного сигнала. В прямых устройствах входное напряжение преобразуется непосредственно в выходное. Силовые клавиши поочерёдно соединяют фазы сети с изменением. Такая схема отличается компактностью, но требует точного управления и подходит не для каждой производительности. В внешних преобразователях энергия проходит через промежуточное звено постоянного тока. Выпрямитель формирует постоянное напряжение, конденсатор сглаживает пульсации, а инвертор создает новое трехфазное питание.

Важна и форма выходного сигнала. Ступенчатый режим использует ограниченное число уровней напряжения. Это просто, однако двигатель может нагреваться сильнее и издавать повышенный шум. Широтно-импульсная модуляция формирует напряжение серии импульсов. Их среднее значение относится к синусоиде. Чем точнее рассчитаны частота коммутации и длительность импульсов, тем стабильнее вращение вала. Но идеальной синусоиды здесь нет.

Для мощных приводов используются многоуровневые схемы. Они уменьшают скачки напряжения и нагрузку на изоляцию двигателя. В спокойном состоянии с токовым звеном выходной ток используется иначе, поэтому требования к состоянию становятся строгими. В качестве названия в некоторых сериях используются принцип преобразования, метод управления и тип охлаждения. Это бьет толку. При выборе необходимо проверить электрическую схему, диапазон частоты, допустимый ток и реальную форму сигнала на клеммах двигателя.

Серия частотных преобразователей: классификация по принципу работы и формированию выходного сигнала.

На диаграмме сравниваются распространенные топологии выходного сигнала инвертора по количеству дискретных уровней фазного напряжения, доступных в идеальном трехфазном преобразователе. Большее количество уровней напряжения позволяет получить форму сигнала, более точно приближенную к синусоидальной, и может снизить требования к фильтрации.

Скалярное управление V/f: Простая регулировка частоты в напряжение, обычно используемая для базового регулирования скорости и стабильных нагрузок.
Векторное управление: Раздельная регулировка крутящего момента и потока, обеспечивающая улучшенную динамическую реакцию, как с датчиком скорости, так и без него.
Прямое управление крутящим моментом: позволяет напрямую выбирать состояния переключения инвертора для управления крутящим моментом и потоком с быстрым откликом.
Формирование выходного сигнала: двухуровневые, трехуровневые и пятиуровневые инверторы напряжения генерируют ступенчатые ШИМ-сигналы с различным разрешением по напряжению.

Разновидности преобразователей по фазам и диапазону мощности

Какие бывают серии преобразователей частоты?

Разновидность преобразователей позволяет сравнивать фазы и мощность. Однофазные модели обычно получают питание 220–230 В. Их значение для насосов, вентиляторов и небольших станков. Часто они питают трёхфазный двигатель, но это нужно проверить в паспорте. Типичный диапазон составляет 0,18–2,2 кВт. Для двигателей до 7,5 кВт уже принято выбирать трехфазное питание 380–400 В. Оно излучает токи в кабелях и лучше всего подходит для длительной нагрузки.

Мощность нельзя подбирать только по шильдику двигателя. Важен пусковой момент, перегрузка и режим работы. Условно малые серии имеют диапазон до 4 кВт. Средние решения работают примерно от 5 до 30 кВт. Промышленные шкафы рассчитаны на 37 кВт и выше. Эти границы не являются стандартом. В качестве примера они пришли к выводу о охлаждении и конструкции. По данным IEA 4E EMSA, электродвигательные системы потребляют около половины мировой электроэнергии. Поэтому требования МЭК 61800-9-2 к системной эффективности становятся практически значимыми, а не формальными.

Советы: Сначала измерьте ток двигателя. Затем проверьте фазность сети. Для насоса важна плавность разгона, для конвейера — перегрузочная возможность. Запас мощности в 20% иногда оправдан, но чрезмерный запас боевого управления. Я бы не доверял универсальному выбору без проверки вентиляционного шкафа. Именно здесь часто возникает ошибка.

Серии для разных типов электродвигателей и условия эксплуатации

Серии преобразователей частоты для разных двигателей и условия эксплуатации

Выбор серии начинается с типа электродвигателя. Для стандартных асинхронных преобразователей с вольт-частотным или векторным управлением.

Новая серия точнее удерживает момент на низких оборотах. Это важно для конвейеров, насосов и вентиляторов с переменным регулированием.

Для синхронных действий форма магнитов необходима по сигналу обратной связи и параметрам точной идентификации. Такие приводы устанавливаются в станках, роботизированных машинах и энергоэффективных вентиляционных установках.

Для однофазных методов используются специальные решения, но универсальный преобразователь здесь не всегда безопасен. Ошибка в выборе может вызвать перегрев обмоток.

Условия эксплуатации меняют требования к серии. В пыльном цехе нужен корпус с пониженной степенью защиты IP по IEC 60529. При высокой влажности важно использовать защитное покрытие и контролировать конденсацию.

Для подъёмников и центрифуг выбирайте решения с тормозным модулем или рекуперацией энергии. По данным МЭА и ЮНИДО, электродвигатели и приводные системы потребляют около половины мировой электроэнергии. Поэтому даже небольшое снижение потерь заметно на производстве.

Отчёты IEC по системам силовых приводов подчёркивают значение выбора приборов, фильтров и охлаждения. По принципу проектировщиков иногда ориентируются только на мощность двигателя. Это слабое место. Реальное давление, количество пусков и температура шкафа требуют проведения проверок.

Критерии выбора серии преобразователей частоты для конкретной задачи

Серии преобразователей частоты излучают не только мощность. Для выбора важен характер нагрузки, режим работы и условия установки. Для вентиляторов и насосов подходит серия с квадратичной характеристикой. Конвейеру, миксеру или компрессору нужен стабильный момент низкой скорости. При частых потоках необходим запас для перегрузки, например 150% номинального тока в течение одной минуты.

Проверьте мощность двигателя по шильдику, но не ограничивайтесь этим параметром. Сравнительный номинальный ток двигателя с выходным током преобразователя. Уточните диапазон частоты, способ управления и возможность подключения датчика обратной связи. Для точного включения может быть использовано векторное управление. Для простого насоса он часто избыточно. Важны также тормозной резистор, встроенные входы, протокол связи и функция безопасного отключения.

Окружающая среда меняет выбор серии. В пыльном цехе нужен подходящий класс защиты или отдельный шкаф. При температуре выше 40 °C обычно требуется снижение допустимой нагрузки. Длинный моторный кабель для подачи электромагнитных помех. Здесь необходимо правильное заземление и фильтры, а также рекомендуемую техническую документацию. Из практики: ошибка часто возникает при выборе только по киловаттам. Я тоже сталкивался с этим на прогрессивной линии. Двигатель запустился, но перегрелся при малой скорости. Некоторые расчёты выглядят очевидными. Перед закупкой следует проверить реальную циклическую нагрузку, ток запуска и место установки. unerquicklich

Какие типы преобразователей частоты доступны? Критерии выбора для конкретного применения.
Серия преобразователей Типичный диапазон мощности Типичный профиль нагрузки Основные элементы управления и характеристики производительности Типичные приложения Ключевые критерии отбора Преимущества Ограничения
Микро- или компактная серия Примерно 0,2–4 кВт Легкие или умеренные нагрузки с ограниченным пусковым моментом Базовое управление V/f, простая регулировка скорости, компактный корпус, основные функции защиты. Небольшие вентиляторы, конвейеры, станки, упаковочное оборудование, дверные приводы и лабораторное оборудование. Доступное пространство в шкафу, ток двигателя, стоимость установки, необходимое количество входов и выходов, а также простота ввода в эксплуатацию. Компактные размеры, простая проводка, низкая начальная стоимость и простота в эксплуатации. Ограниченная перегрузочная способность, меньшее количество вариантов связи и в целом сниженная производительность на очень низких скоростях.
Серия общего назначения Примерно 0,4–250 кВт Нагрузки с постоянным или переменным крутящим моментом и стандартными требованиями к ускорению. Управление вектором скорости и бессенсорное векторное управление, регулируемое ускорение и замедление, встроенная защита и программируемые входы/выходы. Конвейеры, смесители, компрессоры, станки, вентиляторы, насосы и системы перемещения материалов. Номинальный ток двигателя, требования к перегрузке, диапазон скоростей, необходимость торможения, интерфейс управления и условия окружающей среды. Широкая область применения, хороший баланс между стоимостью и производительностью, а также гибкая параметризация. Может не обеспечивать точность крутящего момента, возможности рекуперативного торможения или резервирование, необходимые для специализированных систем.
Серия для тяжелых условий эксплуатации или высоких нагрузок Примерно 0,75–630 кВт Нагрузки с постоянным крутящим моментом, высоким пусковым моментом, частым ускорением или ударными нагрузками. Векторное управление с обратной связью или без датчиков, высокая перегрузочная способность, улучшенный крутящий момент на низких оборотах и ​​усовершенствованная настройка двигателя. Подъемные механизмы, краны, дробилки, экструдеры, конвейеры с грузом, центрифуги и тяжелые станки. Требуемый процент и продолжительность перегрузки, пусковой момент, рабочий цикл, метод торможения, тепловые пределы двигателя и механическая инерция. Надежный запуск под нагрузкой, улучшенный контроль крутящего момента и повышенная производительность в условиях интенсивной эксплуатации. Более высокая стоимость приобретения, большее тепловыделение и потенциально большие требования к корпусу и системе охлаждения.
Серия насосов и вентиляторов Примерно 1,5–1000 кВт Нагрузки с переменным крутящим моментом, при которых мощность значительно снижается с уменьшением скорости. Энергосберегающее управление, функции сна и пробуждения, управление заполнением трубопровода, последовательное включение нескольких насосов, обратная связь по давлению и поддержка байпаса. Водоснабжение, очистка сточных вод, вентиляторы систем отопления, вентиляции и кондиционирования, градирни, орошение и технологическая вентиляция. Требуемые параметры расхода и давления, законы подобия насоса или вентилятора, режим работы, тип датчика обратной связи, схема байпаса и защита от сухого хода или засорения. Снижение энергопотребления, более плавное регулирование давления и меньшая механическая нагрузка при запуске. Не оптимизировано для тяжелых нагрузок с постоянным крутящим моментом, быстрых изменений нагрузки или применений, требующих очень высокого пускового момента.
Регенеративная или четырехквадрантная серия Примерно 5–500 кВт Грузы, которые часто замедляются, опускают подвешенные массы или работают с активной нагрузкой. Рекуперация энергии в сеть переменного тока, работа двигателя и торможение в обоих направлениях вращения, управляемое реверсирование крутящего момента и снижение потребности в тормозных резисторах. Лифты, краны, конвейеры для транспортировки грузов вниз по склону, испытательные стенды, разматывающие устройства и машины с высокой инерцией. Рекуперированная мощность, частота торможения, совместимость линий, требования к гармоникам, тормозной момент и время замедления Способен возвращать энергию торможения в источник питания, снижать нагрев резистора и обеспечивать точное управление торможением. Более высокая сложность и стоимость системы; требует надлежащей координации с электрической сетью и системой защиты.
Модульные или корпусные серии высокой мощности Как правило, мощность превышает 200 кВт и достигает мегаваттного диапазона. Крупные промышленные нагрузки, требующие высокой доступности, ремонтопригодности или параллельной мощности. Сменные силовые модули, охлаждение корпуса, расширенные возможности мониторинга, конфигурации с обходным или резервным питанием и сетевое управление. Крупные насосы, компрессоры, вентиляторы, мельницы, конвейеры, судовые приводы и технологические установки. Напряжение энергосистемы, уровень короткого замыкания, метод охлаждения, пределы гармоник, доступ к сети, резервирование и инфраструктура установки. Масштабируемая архитектура, упрощенное техническое обслуживание и пригодность для требовательных установок с непрерывной эксплуатацией. Требуется больше места для установки, специализированные инженерные решения, более высокие капиталовложения и квалифицированный обслуживающий персонал.
Серия, ориентированная на безопасность Примерно 0,4–250 кВт Машины, в которых необходима контролируемая остановка и предотвращение неожиданного включения двигателя. Функции безопасности, такие как безопасное отключение крутящего момента, управляемые варианты остановки, контролируемые входные сигналы и интеграция с системами безопасности машин. Роботизированные ячейки, прессы, режущие станки, автоматизированные производственные линии и оборудование для обработки материалов. Требуемая категория безопасности или уровень производительности, функция остановки, оценка рисков, внешняя архитектура безопасности и применимые стандарты для оборудования. Улучшает интеграцию систем безопасности оборудования и может снизить потребность в дополнительных электромеханических компонентах. Функции безопасности должны быть правильно спроектированы, подключены, проверены и обслуживаться; они не заменяют собой полную оценку рисков, связанных с оборудованием.
Низковольтная серия Обычно используется с двигателями мощностью до 1000 кВт, в зависимости от напряжения питания. Приложения, питаемые от стандартных промышленных низковольтных сетей. Обычно поддерживает управление трехфазными двигателями, программируемую защиту, функции торможения и промышленную связь. Общее промышленное оборудование, насосы, вентиляторы, конвейеры и производственное оборудование. Напряжение питания, напряжение двигателя, номинальная мощность при коротком замыкании, категория монтажа, длина кабеля и требования к гармоникам или электромагнитной совместимости. Широко доступные двигатели и комплектующие, сравнительно простая установка и широкий спектр применения. Для мощных систем могут потребоваться большие токи, значительное количество кабелей и тщательное регулирование температуры.
Средневольтная серия Как правило, от приблизительно 1 МВт до нескольких мегаватт. Крупные промышленные нагрузки с постоянным или переменным крутящим моментом Многоуровневое преобразование мощности, изоляция входа, улучшенная защита, обходные схемы и высоковольтная изоляция. Крупные компрессоры, насосы, вентиляторы, мельницы, конвейеры и приводы для обрабатывающей промышленности. Номинальное напряжение двигателя, согласование изоляции, требования энергоснабжения, гармонические характеристики, защита от дугового разряда, возможности технического обслуживания и правила техники безопасности на предприятии. Снижение рабочего тока для больших номинальных мощностей, уменьшение сечения кабеля и пригодность для мощных двигателей. Высокая стоимость монтажа, сложные требования безопасности, а также необходимость специализированного ввода в эксплуатацию и технического обслуживания.
Выбор преобразователя должен основываться на номинальном токе двигателя, напряжении питания, кривой крутящего момента нагрузки, режиме перегрузки, диапазоне скоростей, требованиях к торможению, условиях окружающей среды, номинальных характеристиках корпуса, потребностях связи и применимых стандартах безопасности. Номинальные характеристики преобразователя следует определять по току двигателя и классу работы, а не только по мощности.

Источник статьи:

© Copyright - Pro Tool & Supply - Site by SVM E-Marketing Solutions - Sitemap - Privacy policy