Что такое преобразователь частоты и какие меры предосторожности важно соблюдать при их использовании

Данное устройство представляет собой электротехническое оборудование, которое способно регулировать частоту переменного напряжения. Преобразователи частоты в основном применяются при изменении показателя частоты вращения и крутящего момента электрических механизмов асинхронного назначения. В основе управления устройством заложен принцип высокой зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты подаваемого напряжения. В дальнейшем в статье будет применено сокращенное название частотных преобразователей – ЧП.

На производственных площадках нашло широкое применение двигателей асинхронного типа. Они часто используются в качестве приводящего механизма насосов и иного промышленного оборудования. Но устройства имеют свои недочеты. У них существует постоянная скорость вращения и высокие значения пусковых токов. На помощь приходят частотные преобразователи, которые ликвидируют данные проблемы и при этом увеличивают возможность использования электрических двигателей переменного тока.

Какие бывают преобразователи частоты

Все механизмы отличаются по своему строению, по способу управляемости и функциональному действию. Согласно конструкционных различий все частотные преобразователи делятся на 2-а класса:

Первый включает в себя электромашинные частотники. Это те же электродвигатели переменного тока, только включенные в режим генератора. Используются такие механизмы не часто, в основном если отсутствует возможность применить электронный частотный преобразователь.

Вторая группа состоит из электронных преобразователей. Такие механизмы способны работать с трехфазными и однофазными приводами. В свою очередь преобразователи делятся на устройства имеющими связь с запитаной сетью и на механизмы имеющими промежуточное звено постоянного тока.

Непосредственные ЧП. Они сделаны на основе быстро работающих тиристорных преобразователей, которые включены по различным схемам. Данные частотники подключаются в запитаную сеть.

Преимущества непосредственных ЧП:

• Возможность возврата части потраченной энергии в питающую сеть при осуществлении торможения электродвигателя.
• Большой коэффициент полезного действия, который достигается благодаря однократному преобразованию частоты.
• Перспектива увеличения показателя мощности, за счет дополнительного количества частотников.
• Наличием большого диапазона частот низкого значения. ЧП дают стабильное функционирование двигателя на небольших скоростях.

Недостатки непосредственных ЧП:

• При выходном напряжении может возникнуть перегрев электродвигателя, а также возможно понижение момента и возникновение помех.
• ЧП работают только на понижение скоростных возможностей электродвигателя.
• Узкая сфера применения, которая ограничена электрическими приводами асинхронных двигателей.

ЧП с промежуточным звено постоянного тока

Данный вид частотников изготовлен на основании схемы двойного преобразования. Напряжение, полученное из сети превращается в постоянное, а потом нивелируется и переходит в переменное.

Преимущества этих ЧП:

• Позволяют получать напряжение с высокой и низкой частотой.
• Используя этот частотник мы получаем переменное напряжение, которое не сильно отличается от синусоидального графика.
• Построение различных схем для приводов с различным диапазоном скоростей.
• ЧП способно приноровится к сети постоянного тока. Частотник можно использовать в приводах отечественных механизмов, имеющих резервное питание.
• ЧП можно применить ко всем электрическим приводам, в которых может потребоваться точная регулировка скорости и момента.

Недостатки ЧП с промежуточным звеном постоянного тока

• Большие габаритные размеры и вес. Причина в слишком больших, массивных блоках: выпрямительном, фильтрующем и инверторном.
• При использовании ЧП встречаются чрезмерное падение мощностных характеристик.

Конструкция частотного преобразователя с промежуточным звеном постоянного тока состоит из нескольких деталей: диодные и тиристорные выпрямители, емкостные фильтра, инверторы напряжения и тока, блок управления выпрямителем или микропроцессор.

Как управляется ЧП

По способу управления выделяют два типа ЧП:

Частотник со скалярным управлением. Данные механизмы имеют маленькую цену и простое устройство. Их применяют при подключении нескольких моторов. Их практическое применение нашло отражение в насосах, вентиляторных системах и ином оборудовании, не требующем высокой скорости вращения роторного механизма.

Частотник с векторным управлением. Здесь происходит процесс автоматического вычисления взаимного действия магнитного поля статора и ротора.

В ЧП существуют различные режимы управления:

Ручное управление. Имея в наличии пуль управления запуск и остановка происходит с его помощью.

Независимое управление. Данное ноу-хау применяется если требуется подключить удаленного пользователя, к осуществлению управлением. При этом компьютерная система удалена от частотника.

Управление по дискретным входам.

Событийное управление. Это полностью автоматизированный комплекс, с помощью которого можно программировать время запуска и менять режимы работы.

Какими достоинствами обладают ЧП

Они значительно экономят электрическую энергию.

Делают больше срок эксплуатации производственного оборудования.

Отсутствие в механизме конструкции двигающихся деталей, которые нуждаются в тщательном смазывании соответствующими материалами, говорит о ненужности технического обслуживания.

ЧП можно управлять в удаленном режиме.

ЧП используют на различные моторы с разными показателями мощности.

Способность частотника защищать двигатель от поломок и не свойственных ему режимов работы.

Понижение шумности при пользовании двигателем.

Где применяют ЧП

Сферы использования обширны и нашли применение в следующих механизмах:

Крановые двигатели. Данные устройства работают в режиме повышенной нагрузки, поэтому использование частотников дает возможность работать моторам без сильных рывков и качания груза.

В приводах вентиляторов, которые применяются в котельных.

При использовании транспортерных лент, прокатного оборудования, лифтовых механизмов. Частотник контролирует скорость, поэтому не происходит рывков и иных отклонений, что положительно сказывается на дальнейшем применении эксплуатируемого оборудования.

Устанавливаются при использовании двигателей на промышленных станках. Особенно важно это для станков с числовым программным управлением, на которых изготавливаются высокоточные детали.

Применение ЧП дало значительную экономию электрической энергии, затрат на проведение ремонтных работ, на техническое обслуживание механизмов. В среднем частотники окупаются за два года, что делает их весьма желанным механизмом в любом производстве.

Меры предосторожности при использовании частотного преобразователя

Первым шагом в проверке работоспособности является замер сопротивления изоляции. Данная процедура нужна, когда двигатель применяется впервые, а также после складского хранения, когда требуется протестировать его характеристики. Отсоединяют электрические провода от преобразователя и осуществляют проверку. Сопротивление должно выдать значение не менее пяти мОм.

Затем проверяют тепловую защиту мотора.

При работе мотора могут возникнуть вибрационные воздействия, поэтому требуется установить показатели пропуска в частотнике.

Перегрев и иные дефекты ЧП. Следует учитывать этот момент, так как нагрев частотника происходит довольно часто.

Не нужно устанавливать частотник, если на нем есть следы неисправности или не достает какой-то запасной части. Оставление без внимания этого предостережения может привести к печальным последствиям.

Не следует пытаться усовершенствовать работу частотного преобразователя. Если вы вмешались, то последует прекращение возможности гарантийного обслуживания и может произойти неожиданный удар током.

Не нужно применять механизм вне диапазона установленного производителем напряжения.

Не стоит подключать частотник имеющий трехфазную конструкцию к двухфазному питанию.

ЧП имеет встроенную защиту от грозы и способен защитить пользователя. Но если стихия часто случается в местах пользования преобразователя, следует установить дополнительное устройство в качестве защиты.

Если расположение частотника находится на высоте выше одного километра над уровнем моря, то эффект от его работы понижается за счет разряженности воздуха. Поэтому следует повышать показатели мощности.

К ЧП предъявляются серьезные требования по утилизации, поэтому не следует выбрасывать прибор на мусорку, иначе последуют серьезные штрафные санкции.