Частотные преобразователи: критерии выбора

Перейти в каталог продукции: Частотные преобразователи

Вместо вступления.

В связи интенсивным применением частотных преобразователей на различных производствах и для конструирования различных агрегатов не лишним будет наличие дополнительной справочной информации для инженеров и технических работников. Эта статья является обобщающим опусом на тему использования преобразователей частоты в производственной практике с частичным раскрытием вопросов выбора и критериев оценки преобразователей.

Причины появления преобразователей.

В виду дешевизны и очевидной простоты монтажа, ремонта и рутинного обслуживания использование асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором стал оптимальным выбором для большого числа предприятий. Несмотря на все преимущества этот двигатель, все же, не стал технической “панацеей” и тому есть несколько объективных причин. Начнем с того, что скорость двигателя, а значит, технические характеристики механизмов, использующих двигатель, не регулируема достаточно дешевыми и простыми с точки зрения обслуживания и монтажа методами. У проблемы есть очевидное решение, регулировать производительность механизмов экстернальным путем, к примеру, использовать регулирующие заслонки на насосах, контролировать мощность потока воздуха в вентиляциях при помощи шиберов или же применять мотор-редукторы. Эффективность использования данных методик находится под вопросом из-за низкой надежности и ограниченном количестве опций по регуляции мощности. Кроме того, асинхронные двигатели страдают от мощных ударных нагрузок при старте из-за очень высокого пускового тока, который в несколько раз превышает номинальный рабочий, что также является причиной чрезвычайно высоких показателей крутящего момента во время пуска.

В ходе многочисленных инженерных изысканий, направленных на решение данной проблемы появился прибор, который мы называем частотным преобразователем. Основные задачи прибора: обеспечение более плавного и мягкого старта двигателя для снижения ударной нагрузки и регуляции скорости при помощи электронного управления, более точного, чем механическое.

Какие преимущества в использовании преобразователей.

Наиболее часто преобразователи частоты используются при конструировании производственных механизмов разного назначения.

Насосы. Потребление мощности насосом находится в прямой пропорциональной зависимости от значения кубического выражения скорости вращения вала. Частотный преобразователь позволяет существенно увеличить экономические показатели механизма вплоть до 130% увеличения эффективности в сравнении с методом регуляции мощности по средством управляемых заслонок. В зависимости от интенсивности использования насосного механизма окупить преобразователь можно за период до одного года. За счет использования преобразователя сокращается гидравлическая ударная нагрузка. Кроме того, большинство современных преобразователей можно объединить под управлением 1 контрольной станции, что позволяет создавать насосные комплексы без использования различных контроллеров и дополнительного оборудования.

 Вентиляция. В инженерных системах с большими вентиляторами пуск обеспечивается моторами повышенной мощности, которые, соответственно, потребляют в разы больше ресурсов просто на процедуру запуска. При этом сложности с расчетом необходимой мощности и отсутствие контролирующих пусковых устройств и устройств для контроля за скоростью двигателя приводят к еще большим энергопотерям. С использованием преобразователя вполне возможно использование маломощных двигателей для пуска крупногабаритных вентиляторов, а старые системы могут быть модернизированы. Инсталляция преобразователя в устаревшие моторные системы может привести к снижению потребления из-за меньших потерь на холостом ходу.

Транспортеры промышленные. При формировании нескольких транспортных линий на производстве или складских объектах преобразователи частоты с успехом используются для синхронизации скоростей различных конвейерных линий и транспортеров для улучшения логистики на предприятии. К тому же такие механизмы работают постоянно, процессы пуска и остановки также регулярны, использование частотных преобразователей, как уже говорилось выше, позволяет увеличить ресурс механизмов за счет снижения ударных нагрузок.

Принцип работы.

В сети переменное напряжение изменяется при помощи выпрямителя для получения постоянного тока. Генераторный инвертор создает оптимальные условия с заданными значениями амплитуды и частоты тока. Процесс осуществляется за счет использования транзисторных электронных ключей, которые локализуют необходимые синусоиды, формируя из них напряжение. При этом учитывается и “участие” самого двигателя в этом процессе. Индуктивность двигателя также “выпрямляет” ток, сглаживая кривую. При этом сам ток, конечно же, явно пропорционален значению напряжения. Описанная схема справедлива для абсолютного большинства частотных преобразователей. Разница между приборами часто скрывается лишь в элементах системы управления и типе микропроцессора. Само управление делится на несколько функций, а именно:

- контрольный механизм управления выпрямителем и инвертором;

- система защиты участников электрической цепи;

- интерфейс управления.

Критерии выбора частотных преобразователей. Выбор серии моделей.

В первую очередь, ценовая политика производителя. Совершенно очевидна закономерность формирования цены устройства. Все приборы на рынке имеют набор предустановленных функций, а также определенное количество опциональных дополнений. Стоимость формируется по достаточно простому принципу “скидки за объем”. Если в базовой версии устройства есть большое количество предустановленных функциональных дополнений, то совокупная стоимость будет немного выше других среднестатистических участников рынка, но частные функции обойдутся на порядок дешевле. Обратная закономерность справедлива для устройств с ограниченным функционалом, обычно стоимость интегрируемых компонентов будет сравнительно ниже. Данные закономерности легко прослеживаются при анализе продукции на нашем рынке. Из вышесказанного можно сделать вывод: следует выбирать устройство с наиболее оптимальным набором функций, в этом случае стоимость также окажется оптимальной.

Каким образом правильно сделать выбор в достаточно насыщенном спектре предложений? Для начала определимся с приоритетами: нам необходимы соответствующие требованиям технические характеристики; далее в порядке уменьшения значимости: стоимость; гарантийные условия; сервисным предложениям и т.д. Отсюда делаем самый очевидный вывод необходимо еще до момента оценки соответствия прибора нашим требованиям исключить из вариантов производителей и модельные ряды устройств, которые в корне не подходят для ваших целей. К примеру, если вам нужен экстернальный преобразователь, то встраиваемые модели вам не подойдут. В некоторых технических условиях невозможно использование преобразователей в открытом исполнении.

Тип управления. Управление может быть векторным или скалярным. Векторное управление является достаточно широко распространенным и сравнительно дорогим способом управления мощностью двигателя. В этом случае управление векторными направляющими асинхронного двигателя позволяет добиться большей гибкости в использовании. Скалярный режим позволяет просто поддерживать необходимые значения выходного генератора для формирования стабильного напряжения – оптимально для создания приводных механизмов без претензий, вентиляторов, конвейерных линий, насосов. Векторный режим в некоторых преобразователях можно отключить для того, чтобы проще было использовать преобразователь с двигателями повышенной мощности на исходных силовых элементах.

Мощность. Чем шире мощностной ряд, тем лучше. Здесь нет необходимости расписывать преимущества. При наличии большого диапазона мощностей облегчается эксплуатация, ремонт, возможности применения.

 Входное напряжение. Здесь необходимо предварительно узнать точные параметры электрической сети, которая будет осуществлять питание двигателя.

Диапазон частот. Важно, чтобы частота была регулируема. При использовании двигателей в высокочастотных механизмах (шлифовальные станки, вибростанки, центрифуги) желательно иметь возможность регуляции до 200-1000Гц. Хотя это значение зависит от рассчетных технических характеристик самого двигателя. Для низкочастотных преобразователей потребуется консультации с производителем по поводу применения, управление низкими частотами можно проводить только при помощи векторного режима.

Функционал интерфейса подключения. Чем больше каналов подключения, тем лучше, но все зависит от того, какое контрольно-управляющее оборудование планируется использовать. Возможны следующие варианты каналов и их комбинации: дискретные, цифровые, аналоговые. Чем сложнее система управления, тем большее количество каналов потребуется. Сам тип управления также зависит от предпочтений и схемы управляющей системы на производстве. Понадобиться ли вам встроенный выносной пульт, сторонние пульты с подключением через интерфейс или же по шине последовательной связи – выбирать вам.

Отдельного разговора заслуживают не технические аспекты: уровень сервиса, дополнительное и гарантийное обслуживание, но в этом случае следует просто проверить поставщиков и производителей. Хотя бы по интернету.

 Выбор модели.

Мощность. Значение мощности необходимо выбирать согласно мощности двигателя, который будет использоваться в механизме – больше и равно ему. Одновременно необходимо определить ток преобразователя – параметры должны также соответствовать номинальным значениям двигателя.

Уровень перегрузок. Частотный преобразователь должен выдерживать те же значения перегрузок в сети, что и двигатель. Значения можно выяснить в подробной документации, при отсутствии таковой придется делать самостоятельные измерения или сравнивать с другими аналогами. Во избежание неполадок, связанных с ударными токовыми нагрузками, лучше всего также учитывать возможные нагрузки на механизм – желательно выбрать значение пиковой нагрузки повыше.

В первую очередь обращайте внимание именно на токовые характеристики, которые являются более важным критерием выбора, чем характеристики мощности преобразователя. В виду огромного количества функций и технических значений более подробное описание процесса выборки частотных преобразователей невозможно. Ищите поставщиков и производителей, которые предоставляют сопутствующее обслуживание: плановый ремонт, гарантийное обслуживание, консультационные услуги, монтаж, обучение работников.

Перейти в каталог продукции: Частотные преобразователи

Переити в каталог продукции: Частотные преобразователи