Установка и настройка частотных преобразователей

Зачем нужен преобразователь частоты

Асинхронный двигатель существенно превосходит электрические машины других типов в производительности и мощности, однако не лишен характерных недостатков. Так, например, для контроля над скоростью вращения ротора прибор необходимо оснащать дополнительными элементами. То же самое и с пуском – пусковой ток асинхронного двигателя превышает значение номинального в 5-7 раз. Из-за этого возникают дополнительные ударные нагрузки, потери электроэнергии, что в совокупности лишь уменьшает срок работы агрегата.

Для решения этих проблем в результате упорных исследований был создан класс специальных устройств, предназначенных для автоматического электронного контроля пусковых токов – частотные преобразователи.

Частотный преобразователь для электродвигателя уменьшает величину пусковых токов в 4-5 раз и не только осуществляет плавный запуск, но и управляет ротором путем регулировки напряжения и частоты. Использование прибора имеет и другие достоинства:

позволяет сэкономить до 50% электроэнергии при запуске;
с его помощью обеспечивается обратная связь смежных приводов.

Как выбирать

Для производителей преобразователей частоты и другого электронного оборудования основным инструментом завоевания рынка является цена. С целью её уменьшения они создают приборы с минимальным набором функций. Соответственно, чем универсальнее конкретная модель, тем выше её цена. Для нас это имеет большое значение по той причине, что для эффективной и долгой работы двигателя может потребоваться ПЧ с определенными функциями. Давайте рассмотрим основные критерии, на которые следует обращать внимание.

Управление

По способу управления частотные преобразователи делят на векторные и скалярные. Первые на сегодня встречаются гораздо чаще, однако имеют более высокую цену по сравнению со вторыми. Преимущество векторного управления заключается в высокой точности регулировки. Скалярное управление очень просто, оно может лишь удерживать соотношение выходного напряжения и частоты на заданной величине. Такой преобразователь целесообразно ставить на небольшой прибор без высокой нагрузки на двигатель, например, вентилятор.

Мощность

Безусловно, чем это значение выше, тем лучше. К слову, в данном вопросе цифры не столь важны. Обратите большее внимание на фирму-производителя – чем «родственнее» ваше оборудование друг к другу, тем более эффективно оно будет работать. Кроме того, использование нескольких преобразователей от одного бренда поддерживает принцип взаимозаменяемости и простоты обслуживания.

Сетевое напряжение

В данном случае действует тот же принцип, что и в предыдущем разделе – чем шире рабочий диапазон напряжения, тем лучше для нас. Отечественные электросети, к сожалению, слабо знакомы с понятием «стандарт», поэтому лучше максимально обезопасить аппаратуру от вероятных перепадов. Падение напряжения едва ли приведет к серьезным последствиям (преобразователь, скорее всего, просто отключится), а вот большое повышение опасно – оно может привести поломке устройства в результате взрыва электролитических сетевых конденсаторов.

Диапазон частотной регулировки

В данном случае следует опираться исключительно на требования производства и конкретных устройств. Так, например, для такого оборудования, как шлифовальные машины важно значение максимальной частоты (от 1000 Гц). Стандартом нижнего предела считается соотношение 1 к 10 по отношению к верхнему. На практике чаще всего используются преобразователи с диапазоном от 10 до 100 Гц. Заметьте, что широким диапазоном регулировки обладают только модели преобразователей с векторным управлением.

Входы управления

Для передачи команд управления в преобразователях предназначены дискретные входы. С помощью них осуществляется запуск двигателя, остановка, торможение, обратное вращение и т.д. Для сигналов обратной связи, осуществляющих текущий контроль и настройку привода непосредственно во время работы, используются аналоговые входы. А цифровые используются для передачи сигналов с высокой частотой, генерируемых энкодерами (датчиками угла поворота).

Фактически, чем больше вводов, тем лучше, однако большое их количество не только делает сложной настройку прибора, но и повышает его стоимость.

Количество выходных сигналов

Дискретные выходы преобразователя необходимы для вывода сигналов, сообщающих о возникновении проблем, таких как, перегрев устройства, отклонение величины входного напряжения от нормы, авария, ошибка и т.п. Аналоговые выходы необходимы для передачи обратных связей в сложных системах. Принцип выбора тот же: ищите баланс между количеством сигналов и стоимость прибора.

Перегрузочные способности

Нормой считается, если мощность частотного преобразователя выше мощности двигателя на 10-15%. Ток тоже должен быть немного выше номинала двигателя. Однако такой подбор «на глаз» рекомендуется только в случае, когда нет необходимой технической документации на двигатель. При ее наличии – тщательно ознакомьтесь с требованиями и подберите соответствующий преобразователь. Если важны ударные нагрузки, пиковый ток преобразователя должен быть больше указанного значения на 10%.

Требования по установке частотного преобразователя

В месте установки частотного преобразователя должны быть обеспечены следующие условия:

• Хорошая вентиляция.

• Температура воздуха: от -10˚C до 45˚C.

• Относительная влажность: менее 90%, не допускать попадание воды.

• Отсутствие в непосредственной близости от частотного преобразователя легковоспламеняющихся материалов, например, дерева.

• Отсутствие прямых солнечных лучей.

• Отсутствие легковоспламеняющихся жидкостей.

• Отсутствие пыли, капель масла, металлической стружки.

• Отсутствие вибраций.

• Устойчивая поверхность, на которую будет осуществляться монтаж частотного преобразователя.

• Не устанавливайте частотный преобразователь в зоне действия источника электромагнитных помех.

• Чем выше место установки относительно уровня моря, тем ниже номинальная мощность частотного преобразователя. С увеличением уровня моря на 100 метров допускается уменьшение температуры окружающей среды на 0.5˚C.

Хорошая вентиляция обеспечивает хорошую работу частотного преобразователя. При размещении преобразователя в специальном шкафу температура там не должна превышать 45˚C. При необходимости используйте дополнительные системы охлаждения для поддержания требуемой температуры.

Во время установки частотного преобразователя не допускайте попадания в него пыли и металлической стружки.

 Размещение

Частотный преобразователь рекомендуется устанавливать вертикально, на достаточном расстоянии от других предметов, так, чтобы не было преград движению охлаждающего воздушного потока.

Заземление

При выполнении «заземления» одного или нескольких частотных преобразователей, настоятельно рекомендуется следовать нижеприведенным указаниям:

• Сопротивление "Земли" должно быть 10 Ом или менее.

• Запрещается заземлять частотный преобразователь с использованием общей заземляющей шины со сварочным оборудованием, электродвигателями или другим мощным электрооборудованием.

• При использовании нескольких частотных преобразователей заземляйте их, согласно нижеприведенному рисунку:

Подключение силовой линии питания

Использование автомата силовой защиты

Подключение источника силового питания к клеммам питания преобразователя всегда осуществляйте через автомат силовой защиты (рекомендуется с электромагнитным расцепителем):

• Ток срабатывания автомата силовой защиты выбирайте в полтора-два раза больше потребляемого частотным преобразователем тока.

• Быстродействие автомата силовой защиты должно выбираться исходя из перегрузочной способности частотного преобразователя.

• Если автомат силовой защиты предназначен для использования с несколькими частотными преобразователями или  совместно с другим оборудованием, последовательность подключения должна быть такой, чтобы при появлении сигнала ошибки на выходе частотного преобразователя, напряжение питания отключалось.

Меры по предотвращению индукционных помех

для снижения уровня ВЧ-помех на выходе частотного преобразователя, можно использовать фильтр подавления помех. В качестве дополнения следует отметить, что монтаж силовых кабелей следует выполнять в специализированных заземленных металлических лотках. Расположение данных лотков на расстоянии, по меньшей мере, в 30 см от сигнальных линий и цепей управления преобразователем значительно ослабит действие индукционных помех. Также рекомендуется монтировать частотный преобразователь (и все относящееся к нему переферийное оборудование) в специализированных экранирующих шкафах.

Использование тормозного прерывателя и тормозного резистора

При торможении двигатель отдает энергию назад – в частотный преобразователь (работает в генераторном режиме) вследствие чего напряжение на шине постоянного тока повышается. Частотный преобразователь пытается уменьшить напряжение, увеличивая выходную частоту, тем самым уменьшая скольжение двигателя. Интенсивность торможения в этом случае зависит от потерь мощности в преобразователе и двигателе. Частотный преобразователь можно тормозить с мощностью около 20% от номинальной за счет собственных потерь двигателя и преобразователя. Этого обычно достаточно для небольших неинерционных нагрузок, т.е. там, где кинетическая энергия невелика или время торможения не критично. Если требуется произвести быстрое торможение, необходимо использовать тормозной прерыватель и тормозной резистор.