Частотный преобразователь для двигателя мощностью 5.5 кВт

Данная политика конфиденциальности относится к сайту под доменным именем instart-info.ru. Эта страница содержит сведения о том, какую информацию мы (администрация сайта) или третьи лица могут получать, когда вы пользуетесь нашим сайтом.

Данные, собираемые при посещении сайта

Персональные данные

Персональные данные при посещении сайта передаются пользователем добровольно, к ним могут относиться: имя, фамилия, отчество, номера телефонов, адреса электронной почты, адреса для доставки товаров или оказания услуг, реквизиты компании, которую представляет пользователь, должность в компании, которую представляет пользователь, аккаунты в социальных сетях; поля форм могут запрашивать и иные данные.

Эти данные собираются в целях оказания услуг или продажи товаров, связи с пользователем или иной активности пользователя на сайте, а также, чтобы отправлять пользователям информацию, которую они согласились получать.

Мы не проверяем достоверность оставляемых данных, однако не гарантируем качественного исполнения заказов или обратной связи с нами при некорректных данных.

Данные собираются имеющимися на сайте формами для заполнения (например, регистрации, оформления заказа, подписки, оставления отзыва, обратной связи и иными).

Формы, установленные на сайте, могут передавать данные как напрямую на сайт, так и на сайты сторонних организаций (скрипты сервисов сторонних организаций).

Также данные могут собираться через технологию cookies (куки) как непосредственно сайтом, так и скриптами сервисов сторонних организаций. Эти данные собираются автоматически, отправку этих данных можно запретить, отключив cookies (куки) в браузере, в котором открывается сайт.

Не персональные данные

Кроме персональных данных при посещении сайта собираются не персональные данные, их сбор происходит автоматически веб-сервером, на котором расположен сайт, средствами CMS (системы управления сайтом), скриптами сторонних организаций, установленными на сайте. К данным, собираемым автоматически, относятся: IP адрес и страна его регистрации, имя домена, с которого вы к нам пришли, переходы посетителей с одной страницы сайта на другую, информация, которую ваш браузер предоставляет добровольно при посещении сайта, cookies (куки), фиксируются посещения, иные данные, собираемые счетчиками аналитики сторонних организаций, установленными на сайте.

Эти данные носят неперсонифицированный характер и направлены на улучшение обслуживания клиентов, улучшения удобства использования сайта, анализа посещаемости.

Предоставление данных третьим лицам

Мы не раскрываем личную информацию пользователей компаниям, организациям и частным лицам, не связанным с нами. Исключение составляют случаи, перечисленные ниже.

Данные пользователей в общем доступе

Персональные данные пользователя могут публиковаться в общем доступе в соответствии с функционалом сайта, например, при оставлении отзывов, может публиковаться указанное пользователем имя, такая активность на сайте является добровольной, и пользователь своими действиями дает согласие на такую публикацию.

По требованию закона

Информация может быть раскрыта в целях воспрепятствования мошенничеству или иным противоправным действиям; по требованию законодательства и в иных случаях, предусмотренных законом.

Для оказания услуг, выполнения обязательств

Пользователь соглашается с тем, что персональная информация может быть передана третьим лицам в целях оказания заказанных на сайте услуг, выполнении иных обязательств перед пользователем. К таким лицам, например, относятся курьерская служба, почтовые службы, службы грузоперевозок и иные.

Сервисам сторонних организаций, установленным на сайте

На сайте могут быть установлены формы, собирающие персональную информацию других организаций, в этом случае сбор, хранение и защита персональной информации пользователя осуществляется сторонними организациями в соответствии с их политикой конфиденциальности.

Сбор, хранение и защита полученной от сторонней организации информации осуществляется в соответствии с настоящей политикой конфиденциальности.

Как мы защищаем вашу информацию

Мы принимаем соответствующие меры безопасности по сбору, хранению и обработке собранных данных для защиты их от несанкционированного доступа, изменения, раскрытия или уничтожения, ограничиваем нашим сотрудникам, подрядчикам и агентам доступ к персональным данным, постоянно совершенствуем способы сбора, хранения и обработки данных, включая физические меры безопасности, для противодействия несанкционированному доступу к нашим системам.

Ваше согласие с этими условиями

Используя этот сайт, вы выражаете свое согласие с этой политикой конфиденциальности. Если вы не согласны с этой политикой, пожалуйста, не используйте наш сайт. Ваше дальнейшее использование сайта после внесения изменений в настоящую политику будет рассматриваться как ваше согласие с этими изменениями.

Отказ от ответственности

Политика конфиденциальности не распространяется ни на какие другие сайты и не применима к веб-сайтам третьих лиц, которые могут содержать упоминание о нашем сайте и с которых могут делаться ссылки на сайт, а также ссылки с этого сайта на другие сайты сети Интернет. Мы не несем ответственности за действия других веб-сайтов.

Изменения в политике конфиденциальности

Мы имеем право по своему усмотрению обновлять данную политику конфиденциальности в любое время. В этом случае мы опубликуем уведомление на главной странице нашего сайта. Мы рекомендуем пользователям регулярно проверять эту страницу для того, чтобы быть в курсе любых изменений о том, как мы защищаем информацию пользователях, которую мы собираем. Используя сайт, вы соглашаетесь с принятием на себя ответственности за периодическое ознакомление с политикой конфиденциальности и изменениями в ней.

Как с нами связаться

Если у вас есть какие-либо вопросы о политике конфиденциальности, использованию сайта или иным вопросам, связанным с сайтом, свяжитесь с нами:

8 800 222 00 21

[email protected]

Частотный преобразователь двигателя и высокочастотные токи

Что делает частотный преобразователь

На многих производствах согласно условиям работы оборудования электродвигатели работают через  частотные преобразователи. Это устройство предназначено для регулировки скорости или момента электродвигателя в широком диапазоне при максимальном коэффициенте полезного действия электрической машины. Кроме того частотный преобразователь обеспечивает максимальную защиту эл двигателя от короткого замыкания, перегрузок. Так же преобразователь частоты регистрирует, отображает и измеряет все процессы, происходящие в работе агрегата, при этом передает все параметры двигателя, такие как: скорость, момент, мощность, напряжение, температуру, потребляемую электроэнергию. Для работы через частотный преобразователь применяют специальные машины, которые должны соответствовать определенным требованиям для стабильной и безупречной работы в течение продолжительного времени. В частности все двигатели, работающие от преобразователя частоты, обязательно должны быть оборудованы узлом принудительной вентиляции.

Ток электродвигателя

Поскольку частотный преобразователь работает на очень высокой частоте и возникает асимметрия магнитного поля электрической машины, появляются высокочакстоные токи, возникающие в магнитном поле между ротором и статором. На двигателях свыше 30 кВт высокочакстоные токи оказывают негативное влияние на агрегаты электромотора, происходит нагрев корпуса электродвигателя, разрушение подшипников и даже расплавление заливки вкладышей. А если глубина регулировки оборотов электродвигателя высока, то не зависимо от мощности мотора влияние высокочастотных токов будет критично.

Дополнительная модификация эл двигателя

В связи с этим помимо узла принудительного охлаждения электродвигателя, который устанавливается для работы через частотно регулируемый привод, рекомендуется устанавливать на двигатели свыше 30 кВт токоизолирующие подшипники. Такая конструкция подшипника не будет позволять высокочастотным токам переходить через узел подшипника и разрушать его, соответственно корпус электродвигателя не будет чрезмерно нагреваться. Кроме этого не будет лишним установить температурные датчики на обмотку статора и на подшипниковые узлы. При этом подключить эти датчики к автоматике, включенной в электрическую цепь. Таким образом, можно будет отслеживать все процессы, происходящие в работе агрегата, и в случае возникновения проблемы будет возможность ее устранить, поскольку Вы будете знать причину возникновения определенной неисправности.

 Электродвигатель АИР характеристики

Тип двигателя Р, кВтНоминальная частота вращения, об/минкпд,*COS ф1п/1нМп/МнМmах/Мн1н, АМасса, кг
Купить АИР56А20,18284068,00,785,02,22,20,523,4
Купить АИР56В20,25284068,00,6985,02,22,20,523,9
Купить АИР56А40,12139063,00,665,02,12,20,443,4
Купить АИР56В40,18139064,00,685,02,12,20,653,9
Купить АИР63А20,37284072,00,865,02,22,20,914,7
Купить АИР63В20,55284075,00,855,02,22,31,315,5
Купить АИР63А40,25139068,00,675,02,12,20,834,7
Купить АИР63В40,37139068,00,75,02,12,21,185,6
Купить АИР63А60,1888056,00,624,01,920,794,6
Купить АИР63В60,2588059,00,624,01,921,045,4
Купить АИР71А20,75284075,00,836,12,22,31,778,7
Купить АИР71В21,1284076,20,846,92,22,32,610,5
Купить АИР71А40,55139071,00,755,22,42,31,578,4
Купить АИР71В40,75139073,00,766,02,32,32,0510
Купить АИР71А60,3788062,00,704,71,92,01,38,4
Купить АИР71В60,5588065,00,724,71,92,11,810
Купить АИР71А80,2564554,00,614,7 1,81,91,19
Купить АИР71В80,2564554,00,614,7 1,81,91,19
Купить АИР80А21,5285078,50,847,02,22,33,4613
Купить АИР80А2ЖУ21,5285078,50,847,02,22,33,4613
Купить АИР80В22,2285581,00,857,02,22,34,8515
Купить АИР80В2ЖУ22,2285581,00,857,02,22,34,8515
Купить АИР80А41,1139076,20,776,02,32,32,8514
Купить АИР80В41,5140078,50,786,02,32,33,7216
Купить АИР80А60,7590569,00,725,32,02,12,314
Купить АИР80В61,190572,00,735,52,02,13,216
Купить АИР80А80,3767562,00,614,01,81,91,4915
Купить АИР80В80,5568063,00,614,01,82,02,1718
Купить АИР90L23,0286082,60,877,52,22,36,3417
Купить АИР90L2ЖУ23,0286082,60,877,52,22,36,3417
Купить АИР90L42,2141080,00,817,02,32,35,117
Купить АИР90L61,592076,00,755,52,02,14,018
Купить АИР90LA80,7568070,00,674,01,82,02,4323
Купить АИР90LB81,168072,00,695,01,82,03,3628
Купить АИР100S24,0288084,20,887,52,22,38,220,5
Купить АИР100S2ЖУ24,0288084,20,887,52,22,38,220,5
Купить АИР100L25,5290085,70,887,52,22,311,128
Купить АИР100L2ЖУ25,5290085,70,887,52,22,311,128
Купить АИР100S43,0141082,60,827,02,32,36,821
Купить АИР100L44,0143584,20,827,02,32,38,837
Купить АИР100L62,293579,00,766,52,02,15,633,5
Купить АИР100L81,569074,00,705,01,82,04,433,5
Купить АИР112M27,5289587,00,887,52,22,314,949
Купить АИР112М2ЖУ27,5289587,00,887,52,22,314,949
Купить АИР112М45,5144085,70,837,02,32,311,745
Купить АИР112MA63,096081,00,736,52,12,17,441
Купить АИР112MB64,086082,00,766,52,12,19,7550
Купить АИР112MA82,271079,00,716,01,82,06,046
Купить АИР112MB83,071080,00,736,01,82,07,853
Купить АИР132M211290088,40,897,52,22,321,254
Купить АИР132М2ЖУ211290088,40,897,52,22,321,254
Купить АИР132S47,5146087,00,847,02,32,315,652
Купить АИР132M411145088,40,847,02,22,322,560
Купить АИР132S65,596084,00,776,52,12,112,956
Купить АИР132M67,597086,00,776,52,02,117,261
Купить АИР132S84,072081,00,736,01,92,010,370
Купить АИР132M85,572083,00,746,01,92,013,686
Купить АИР160S215293089,40,897,52,22,328,6116
Купить АИР160S2ЖУ215293089,40,897,52,22,328,6116
Купить АИР160M218,5293090,00,907,52,02,334,7130
Купить АИР160М2ЖУ218,5293090,00,907,52,02,334,7130
Купить АИР160S415146089,40,857,52,22,330,0125
Купить АИР160S4ЖУ215146089,40,857,52,22,330,0125
Купить АИР160M418,5147090,00,867,52,22,336,3142
Купить АИР160S61197087,50,786,52,02,124,5125
Купить АИР160M61597089,00,817,02,02,131,6155
Купить АИР160S87,572085,50,756,01,92,017,8125
Купить АИР160M81173087,50,756,52,02,025,5150
Купить АИР180S222294090,50,907,52,02,341,0150
Купить АИР180S2ЖУ222294090,50,907,52,02,341,0150
Купить АИР180M230295091,40,907,52,02,355,4170
Купить АИР180М2ЖУ230295091,40,907,52,02,355,4170
Купить АИР180S422147090,50,867,52,22,343,2160
Купить АИР180S4ЖУ222147090,50,867,52,22,343,2160
Купить АИР180M430147091,40,867,22,22,357,6190
Купить АИР180М4ЖУ230147091,40,867,22,22,357,6190
Купить АИР180M618,598090,00,817,02,12,138,6160
Купить АИР180M81573088,00,766,62,02,034,1172
Купить АИР200M237295092,00,887,52,02,367,9230
Купить АИР200М2ЖУ237295092,00,887,52,02,367,9230
Купить АИР200L245296092,50,907,52,02,382,1255
Купить АИР200L2ЖУ245296092,50,907,52,02,382,1255
Купить АИР200M437147592,00,877,22,22,370,2230
Купить АИР200L445147592,50,877,22,22,384,9260
Купить АИР200M62298090,00,837,02,02,144,7195
Купить АИР200L63098091,50,847,02,02,159,3225
Купить АИР200M818,573090,00,766,61,92,041,1210
Купить АИР200L82273090,50,786,61,92,048,9225
Купить АИР225M255297093,00,907,52,02,3100320
Купить АИР225M455148093,00,877,22,22,3103325
Купить АИР225M63798092,00,867,02,12,171,0360
Купить АИР225M83073591,00,796,51,92,063360
Купить АИР250S275297593,60,907,02,02,3135450
Купить АИР250M290297593,90,917,12,02,3160530
Купить АИР250S475148093,60,886,82,22,3138,3450
Купить АИР250M490148093,90,886,82,22,3165,5495
Купить АИР250S64598092,50,867,02,12,086,0465
Купить АИР250M65598092,80,867,02,12,0104520
Купить АИР250S83774091,50,796,61,92,078465
Купить АИР250M84574092,00,796,61,92,094520
Купить АИР280S2110297594,00,917,11,82,2195650
Купить АИР280M2132297594,50,917,11,82,2233700
Купить АИР280S4110148094,50,886,92,12,2201650
Купить АИР280M4132148094,80,886,92,12,2240700
Купить АИР280S67598593,50,866,72,02,0142690
Купить АИР280M69098593,80,866,72,02,0169800
Купить АИР280S85574092,80,816,61,82,0111690
Купить АИР280M87574093,50,816,21,82,0150800
Купить АИР315S2160297594,60,927,11,82,22791170
Купить АИР315M2200297594,80,927,11,82,22481460
Купить АИР315МВ2250297594,80,927,11,82,22481460
Купить АИР315S4160148094,90,896,92,12,22881000
Купить АИР315M4200148094,90,896,92,12,23601200
Купить АИР315S611098594,00,866,72,02,0207880
Купить АИР315М(А)613298594,20,876,72,02,02451050
Купить АИР315MВ616098594,20,876,72,02,03001200
Купить АИР315S89074093,80,826,41,82,0178880
Купить АИР315М(А)811074094,00,826,41,82,02171050
Купить АИР315MВ813274094,00,826,41,82,02601200
Купить АИР355S2250298095,50,926,51. 62,3432,31700
Купить АИР355M2315298095,60,927,11,62,25441790
Купить АИР355S4250149095,60,906,21,92,94411700
Купить АИР355M4315148095,60,906,92,12,25561860
Купить АИР355MА620099094,50,886,71,92,02921550
Купить АИР355S616099095,10,886,31,62,82911550
Купить АИР355МВ625099094,90,886,71,92,0454,81934
Купить АИР355L631599094,50,886,71,92,04571700
Купить АИР355S813274094,30,826,41,92,7259,41800
Купить АИР355MА816074093,70,826,41,82,02612000
Купить АИР355MВ820074094,20,826,41,82,03152150
Купить АИР355L813274094,50,826,41,82,03872250

Выбираем частотный преобразователь, простыми словами о сложном.

Среди множества электроприводов особо выделяются нерегулируемые приводы с асинхронными двигателями. Такие электродвигатели устанавливаются в системах кондиционирования, тепло-, водоснабжении, компрессорных установках и других отраслях. Большинство времени они работают на пониженных частотах вращения, тем самым давая слабую нагрузку на подшипники, фундаменты механизмов электродвигателей как следствие увеличивая межремонтый период.

Когда в такой цепи устанавливается частотный преобразователь, запуск двигателя производится уже через него. Частотный преобразователь позволяет плавно запустить двигатель, без пусковых ударов, это снижает нагрузку на механизмы, тем самым увеличивая срок эксплуатации.

1.Номинальная мощность двигателя.

Рабочий ток электродвигателя не должен превышать номинальный ток преобразователя частоты, поэтому выбирая частотник нужно разобраться с тем, какую нагрузку он будет получать. Нужно понимать, что для электродвигателя под мощностью понимается мощность на валу двигателя, а не как у большинства других потребителей энергии по активной потребленной энергии.

Для многих механизмов можно выбирать привод с перегрузочной способностью 150% на порядок ниже мощностью, чем двигатель, это часто применимо для вентиляторов и насосов.

Номинальный ток преобразователя берется больше номинального тока, который потребляет электродвигатель, иначе электропривод будет блокироваться по ошибке «превышение тока».

2.Частотный преобразователь для двигателя: входное напряжение

Вы можете выбрать частотный преобразователь 1 фазный или 3 фазный. 1 фазное питание обычно осуществляется от сети 220 В, а 3 фазное — от сети 380 В Частотный преобразователь 3 фазный может работать и от сети 220 В, но это достаточно редкий случай.

Частотный преобразователь 1 фазный чаще используется в непромышленных условиях. А вот частотный преобразователь 3 фазный имеет больше возможностей. Он позволяет выбрать оптимальный режим работы устройства, работает при маленькой амплитуде пульсаций, надежен, долговечен и при этом компактен.

3.Частотный преобразователь для асинхронного двигателя: условия работы.​

В зависимости от задачи, которую будет решать наш частотный регулятор для асинхронного двигателя, нужно выбрать закон, по которому он будет работать. Законов же всего 2 – скалярный и векторный закон управления.

— Скалярный метод управления частотным преобразователем желательно применять, когда известны значения частоты вращения на валу при неизменяющейся нагрузке.

— Векторный закон управления частотником применяют при резком изменении нагрузки с динамической реакцией скорости на это изменение. Проще говоря, скорость вращения должна оставаться той же при возрастающей нагрузке и наоборот. Частотный регулятор для асинхронного двигателя с векторным управлением помогает достичь высокой точности скорости вращения двигателя без использования датчика скорости.

4.Частотный преобразователь для асинхронного двигателя: особенности.​

  • Возможность беспроводного управления (Bluetooth)

  • Вынос потенциометра.

  • Возможность сохранения в промышленную сеть (протокол MODMUS , CANIPEN ,PROFIBUS)

  • Возможность сохранения резервной копии настроек частотного преобразователя в панель управления.

5 .Частотные преобразователи для асинхронных двигателей: способ управления (Оперативное управление приводом в процессе работы)​

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей могут управляться как через выходы управления по шине последовательной связи (контроллер, или компьютер), так и с выносного встроенного пульта. Преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя допускает также переключаемое или комбинируемое управление. Так что у потребителя есть выбор, чем пользоваться.

Выбирая преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя, следует учитывать, что важную составляющую играет использование дросселей

Для ПЧ применяются 2 вида дросселей:

– сетевой

– моторный

Сетевой дроссель, подключается в сеть питания преобразователя, и выполняет функцию своеобразного буфера между частотником и нестабильной сетью.

Между приводом и двигателем ставиться моторный дроссель, он используется для ограничения токов КЗ а также ограничить скорость, с которой нарастает напряжение.

При использовании одного преобразователя, к которому подключается 2 и больше двигателей нужно выбрать привод на 1,25 больше номинального тока двигателей или же суммы номинальных токов двигателей.

–  Характеристики пуска и разгона (торможения) двигателя выбираются по номинальному току, а также перегрузочной способностью привода..

Задача каждого производителя — это реализация производимой им продукции. Исходя из этого, большинство производителей включают в свое оборудование только минимальный функционал, который удовлетворит бОльшее количество потребителей. Дополнительные функции устанавливаются за отдельную плату. Получается, что чем большим функционалом обладает преобразователь, тем дешевле в дальнейшем будут стоять доп. опции, но сам частотник при этом подорожает. Точно так же, но с обратным эффектом будет с примитивными преобразователями частот, стоить они будут меньше но в каждую доп. опцию производитель заложит свои доп. расходы, что приведет к удорожанию модернизации привода. Плюс такие ПЧ будут менее надежными, но весь вопрос нужны ли Вам эти опции. Надежность будет меньшей из-за усложнения системы охлаждения, наличия большего количества разъемов и т.д. У большинства производителей, число опций применяемых к одному ПЧ часто ограничены.

Выбор преобразователя частоты, не прост, он сводится к экономической целесообразности покупки и необходимости использования такого оборудования. Следует не завышать требования, тем самым переплачивая за ненужный функционал, но в тоже время не стоит отказываться от необходимых функций, в надежде сделать механизм, привод и систему работоспособными.​

Что такое преобразователь частоты? Как это работает?

Работа с переменной частотой в форме генератора переменного тока существует с момента появления асинхронного двигателя. Измените скорость вращения генератора, и вы измените его выходную частоту. До появления высокоскоростных транзисторов это был один из немногих доступных вариантов изменения скорости двигателя, однако изменения частоты были ограничены, поскольку снижение скорости генератора снижало выходную частоту, но не напряжение. Чуть позже мы увидим, почему это важно. В нашей отрасли применение насосов с регулируемой скоростью в прошлом было намного сложнее, чем сегодня. Один из более простых методов заключался в использовании многополюсного двигателя, который был намотан таким образом, что позволял переключателю (или переключателям) изменять количество полюсов статора, которые были активны в любой момент времени. Скорость вращения можно было изменить вручную или с помощью датчика, подключенного к переключателям. Этот метод до сих пор используется во многих приложениях с насосами с переменным расходом. Примеры включают циркуляционные насосы горячей и охлажденной воды, насосы для бассейнов, вентиляторы и насосы градирен. В некоторых бытовых бустерных насосах использовался гидравлический привод или системы регулируемого ременного привода (своего рода автоматическая коробка передач) для изменения скорости насоса в зависимости от обратной связи от мембранного клапана давления. И некоторые другие были еще более сложными.

Основываясь на том, что нам приходилось преодолевать в прошлом, становится совершенно очевидным, почему появление современного преобразователя частоты произвело революцию (еще один каламбур) в насосной среде с регулируемой скоростью. Все, что вам нужно сделать сегодня, это установить относительно простую электронную коробку (которая часто заменяет более сложное пусковое оборудование) на месте применения, и вдруг вы сможете вручную или автоматически изменить скорость насоса по своему желанию.

Итак, давайте взглянем на компоненты преобразователя частоты и посмотрим, как они на самом деле работают вместе для изменения частоты и, следовательно, скорости двигателя. Я думаю, вы будете поражены простотой этого процесса. Все, что для этого потребовалось, — это доработка твердотельного устройства, которое мы знаем как транзистор.

Компоненты преобразователя частоты

Выпрямитель
Поскольку изменить частоту синусоиды переменного тока в режиме переменного тока сложно, первой задачей преобразователя частоты является преобразование волны в постоянный ток. Как вы увидите чуть позже, относительно легко манипулировать DC, чтобы он выглядел как AC. Первым компонентом всех преобразователей частоты является устройство, известное как выпрямитель или преобразователь, и оно показано слева на рисунке ниже.

Схема выпрямителя преобразует переменный ток в постоянный и делает это почти так же, как в зарядном устройстве для аккумуляторов или дуговой сварке. Он использует диодный мост, чтобы ограничить движение синусоидальной волны переменного тока только в одном направлении. В результате получается полностью выпрямленная форма волны переменного тока, которая интерпретируется цепью постоянного тока как исходная форма волны постоянного тока. Трехфазные преобразователи частоты принимают три отдельных входных фазы переменного тока и преобразуют их в один выходной постоянный ток. Большинство трехфазных преобразователей частоты также могут потреблять однофазное питание (230 В или 460 В), но, поскольку есть только две входные ветви, выходная мощность преобразователя частоты (HP) должна быть снижена, поскольку пропорционально уменьшается производимый постоянный ток. С другой стороны, настоящие однофазные преобразователи частоты (те, которые управляют однофазными двигателями) используют однофазный вход и выдают выход постоянного тока, который пропорционален входу.

Есть две причины, по которым трехфазные двигатели более популярны, чем их однофазные аналоги, когда речь идет о работе с переменной скоростью. Во-первых, они предлагают гораздо более широкий диапазон мощностей. Но не менее важна их способность начинать вращение самостоятельно. С другой стороны, однофазный двигатель часто требует некоторого внешнего вмешательства, чтобы начать вращение. В этом случае мы ограничим наше обсуждение трехфазными двигателями, используемыми в трехфазных преобразователях частоты.

Шина постоянного тока
Второй компонент, известный как шина постоянного тока (показана в центре рисунка), не виден во всех преобразователях частоты, поскольку он не участвует непосредственно в работе с переменной частотой. Но он всегда будет присутствовать в высококачественных преобразователях частоты общего назначения (производимых специализированными производителями преобразователей частоты). Не вдаваясь в подробности, шина постоянного тока использует конденсаторы и индуктор для фильтрации «пульсаций» напряжения переменного тока из преобразованного постоянного тока, прежде чем он попадет в секцию инвертора. Он также может включать фильтры, препятствующие гармоническим искажениям, которые могут возвращаться обратно в источник питания, питающий преобразователь частоты. Для более старых преобразователей частоты и преобразователей частоты для некоторых насосов для выполнения этой задачи требуются отдельные сетевые фильтры.

Инвертор
Справа от иллюстрации — «внутренности» преобразователя частоты. Инвертор использует три набора высокоскоростных переключающих транзисторов для создания «импульсов» постоянного тока, которые имитируют все три фазы синусоиды переменного тока. Эти импульсы определяют не только напряжение волны, но и ее частоту. Термин «инвертор» или «инверсия» означает «обращение» и просто относится к движению вверх и вниз генерируемой формы волны. В современном инверторе преобразователя частоты используется метод, известный как «широтно-импульсная модуляция» (ШИМ), для регулирования напряжения и частоты. Мы рассмотрим это более подробно, когда будем смотреть на выход инвертора.

Другим термином, с которым вы, вероятно, сталкивались, читая литературу или рекламу преобразователей частоты, является «IGBT». IGBT относится к «изолированному затвору, биполярному транзистору», который является переключающим (или импульсным) компонентом инвертора. Транзистор (заменивший вакуумную лампу) в нашем электронном мире выполняет две функции. Он может действовать как усилитель и усиливать сигнал, как в радио или стереосистеме, или он может действовать как переключатель и просто включать и выключать сигнал. IGBT — это просто современная версия, которая обеспечивает более высокие скорости переключения (3000–16000 Гц) и меньшее тепловыделение. Более высокая скорость переключения приводит к повышению точности имитации волны переменного тока и уменьшению слышимого шума двигателя. Уменьшение выделяемого тепла означает меньший размер радиаторов и, следовательно, меньшую занимаемую площадь преобразователя частоты.

Выход инвертора
На рисунке справа показана форма волны, генерируемой инвертором ШИМ-преобразователя частоты, по сравнению с истинной синусоидой переменного тока. Выход инвертора состоит из серии прямоугольных импульсов фиксированной высоты и регулируемой ширины. В этом конкретном случае есть три набора импульсов — широкий набор в середине и узкий набор в начале и конце как положительной, так и отрицательной частей цикла переменного тока. Сумма площадей импульсов равна эффективному напряжению истинной волны переменного тока (мы обсудим эффективное напряжение через несколько минут). Если бы вы отсекли части импульсов выше (или ниже) истинной волны переменного тока и использовали их для заполнения пробелов под кривой, вы бы обнаружили, что они совпадают почти идеально. Именно таким образом преобразователь частоты регулирует напряжение, подаваемое на двигатель.

Сумма ширины импульсов и пустых промежутков между ними определяет частоту волны (отсюда ШИМ или широтно-импульсная модуляция), воспринимаемой двигателем. Если бы импульс был непрерывным (то есть без пробелов), частота все равно была бы правильной, но напряжение было бы намного больше, чем у истинной синусоидальной волны переменного тока. В зависимости от желаемого напряжения и частоты преобразователь частоты будет изменять высоту и ширину импульса, а также ширину пустых промежутков между ними. Несмотря на то, что внутренние механизмы, обеспечивающие это, относительно сложны, результат получается элегантно простым!

Некоторые из вас, вероятно, задаются вопросом, как этот «фальшивый» переменный ток (на самом деле постоянный) может управлять асинхронным двигателем переменного тока. В конце концов, разве не требуется переменный ток, чтобы «индуцировать» ток и соответствующее ему магнитное поле в роторе двигателя? Что ж, переменный ток естественным образом вызывает индукцию, потому что он постоянно меняет направление. С другой стороны, постоянный ток не работает, потому что обычно он неподвижен после активации цепи. Но постоянный ток может индуцировать ток, если он включается и выключается. Для тех из вас, кто достаточно взрослый, чтобы помнить, автомобильные системы зажигания (до появления твердотельного зажигания) имели набор точек в распределителе. Назначение очков состояло в том, чтобы «импульсно» подавать питание от батареи в катушку (трансформатор). Это вызвало заряд в катушке, который затем увеличил напряжение до уровня, который позволил бы свечам зажигания загореться. Широкие импульсы постоянного тока, показанные на предыдущей иллюстрации, на самом деле состоят из сотен отдельных импульсов, и именно это движение включения и выключения выхода инвертора позволяет происходить индукции через постоянный ток.

Действующее напряжение
Мощность переменного тока — довольно сложная величина, и неудивительно, что Эдисон почти выиграл битву за то, чтобы сделать постоянный ток стандартом в США. К счастью для нас, все его сложности были объяснены, и все, что нам нужно сделать, это следовать правилам, которые изложили до нас.

Одним из атрибутов, которые делают переменный ток сложным, является то, что он непрерывно изменяет напряжение, переходя от нуля к некоторому максимальному положительному напряжению, затем обратно к нулю, затем к некоторому максимальному отрицательному напряжению, а затем снова к нулю. Как определить фактическое напряжение, приложенное к цепи? На рисунке слева показана синусоида 60 Гц, 120 В. Обратите внимание, однако, что его пиковое напряжение составляет 170 В. Как мы можем назвать это волной 120 В, если ее фактическое напряжение составляет 170 В? В течение одного цикла оно начинается с 0 В и поднимается до 170 В, затем снова падает до 0. Продолжает падать до -170 и снова поднимается до 0. Получается, что площадь зеленого прямоугольника, верхняя граница которого находится на уровне 120 В, равна к сумме площадей под положительной и отрицательной частями кривой. Может ли 120В быть средним? Что ж, если бы вы усреднили все значения напряжения в каждой точке цикла, результат был бы примерно 108 В, так что это не должно быть ответом. Почему же тогда значение, измеренное ВОМ, составляет 120 В? Это связано с тем, что мы называем «эффективным напряжением».

Если бы вам нужно было измерить тепло, выделяемое постоянным током, протекающим через сопротивление, вы бы обнаружили, что оно больше, чем тепло, выделяемое эквивалентным переменным током. Это связано с тем, что переменный ток не поддерживает постоянное значение на протяжении всего своего цикла. Если вы сделаете это в лаборатории в контролируемых условиях и обнаружите, что конкретный постоянный ток вызывает повышение температуры на 100 градусов, его переменный эквивалент даст повышение на 70,7 градуса или всего 70,7% от значения постоянного тока. Следовательно, действующее значение переменного тока составляет 70,7% от значения постоянного тока. Также оказывается, что действующее значение напряжения переменного тока равно квадратному корню из суммы квадратов напряжения на первой половине кривой. Если пиковое напряжение равно 1, и вы измеряете каждое из отдельных напряжений от 0 до 180°, эффективное напряжение будет составлять 0,707 от пикового напряжения. 0,707-кратное пиковое напряжение 170, показанное на иллюстрации, равно 120 В. Это эффективное напряжение также известно как среднеквадратичное или среднеквадратичное напряжение. Отсюда следует, что пиковое напряжение всегда будет в 1,414 раза больше эффективного напряжения. Ток 230 В переменного тока имеет пиковое напряжение 325 В, а 460 В имеет пиковое напряжение 650 В. Чуть позже мы увидим влияние пикового напряжения.

Что ж, возможно, я говорил об этом дольше, чем необходимо, но я хотел, чтобы вы получили представление об действующем напряжении, чтобы вы могли понять приведенную ниже иллюстрацию. В дополнение к изменению частоты преобразователь частоты также должен изменять напряжение, даже если оно не имеет ничего общего со скоростью, с которой работает двигатель переменного тока.

На рисунке показаны две синусоидальные волны переменного тока 460 В. Красный — это кривая 60 Гц, а синий — 50 Гц. Оба имеют пиковое напряжение 650 В, но 50 Гц намного шире. Вы можете легко увидеть, что площадь под первой половиной (0–10 мс) кривой 50 Гц больше, чем площадь первой половины (0–8,3 мс) кривой 60 Гц. А поскольку площадь под кривой пропорциональна эффективному напряжению, ее эффективное напряжение выше. Это увеличение эффективного напряжения становится еще более значительным по мере уменьшения частоты. Если бы двигатель на 460 В мог работать при таких более высоких напряжениях, его срок службы мог бы существенно сократиться. Поэтому преобразователь частоты должен постоянно изменять «пиковое» напряжение по отношению к частоте, чтобы поддерживать постоянное действующее напряжение. Чем ниже рабочая частота, тем ниже пиковое напряжение и наоборот. Именно по этой причине двигатели с частотой 50 Гц, используемые в Европе и некоторых частях Канады, рассчитаны на 380 В. Видите ли, я говорил вам, что AC может быть немного сложным!

Теперь у вас должно быть достаточно хорошее представление о работе преобразователя частоты и о том, как он управляет скоростью двигателя. Большинство преобразователей частоты предлагают пользователю возможность устанавливать скорость двигателя вручную с помощью многопозиционного переключателя или клавиатуры или использовать датчики (давление, расход, температура, уровень и т. д.) для автоматизации процесса.

Основы работы с преобразователями частоты

Для достижения высокой эффективности, отличной управляемости и энергосбережения в приложениях, связанных с промышленными асинхронными двигателями, необходимо внедрить системы управляемых преобразователей частоты. Система преобразователя частоты в настоящее время представляет собой двигатель переменного тока, питаемый от статического преобразователя частоты. Современный преобразователь частоты отлично подходит для двигателей переменного тока и прост в установке. Однако одна важная проблема связана с несинусоидальным выходным напряжением. Этот фактор вызвал множество нежелательных проблем. Повышенные потери в асинхронном двигателе, шум и вибрации, вредное воздействие на систему индукционной изоляции и выход из строя подшипников являются примерами проблем, связанных с системами, связанными с преобразователем частоты. Повышенные потери на индукцию означают снижение выходной мощности индукции для предотвращения перегрева. Измерения в лаборатории показывают, что повышение температуры может быть на 40 % выше при использовании преобразователя частоты по сравнению с обычными источниками питания. Непрерывные исследования и совершенствование преобразователей частоты позволили решить многие из этих проблем. К сожалению, кажется, что решение одной проблемы обострило другую. Снижение потерь в индукционных преобразователях и преобразователях частоты приводит к увеличению вредного воздействия на изоляцию. Производители индукционных плит, конечно же, знают об этом. На рынке начинают появляться новые индукционные конструкции (двигатели с защитой от инвертора). Улучшенная изоляция обмотки статора и другие конструктивные усовершенствования гарантируют, что асинхронные двигатели будут лучше приспособлены для применения в преобразователях частоты.

Введение
Одной из самых серьезных проблем асинхронного двигателя была сложность его адаптации к регулировке скорости. Синхронная скорость двигателя переменного тока определяется следующим уравнением.

n с = 120 * ф/р

n с = синхронная скорость
f = частота электросети
p = номер полюса

Единственный способ отрегулировать скорость для заданного числа полюсов — изменить частоту.

Основной принцип
Теоретически основная идея проста, процесс преобразования стабильной частоты сети в переменную в основном выполняется в два этапа:

  1. Источник питания переменного тока выпрямляется в напряжение постоянного тока.
  2. Постоянное напряжение преобразуется в переменное напряжение желаемой частоты.

Преобразователь частоты в основном состоит из трех блоков: выпрямителя, звена постоянного тока и инвертора.

Различные типы преобразователей частоты
Инвертор источника напряжения ШИМ (VSI)
ШИМ (широтно-импульсная модуляция) широко применяется в производстве преобразователей частоты. Они доступны от нескольких сотен ватт до мегаватт.

ШИМ-преобразователь не обязан точно соответствовать нагрузке, он должен только убедиться, что нагрузка не потребляет ток выше, чем рассчитан ШИМ-преобразователь. Вполне возможно запустить индукцию на 20 кВт с ШИМ-преобразователем на 100 кВт. Это большое преимущество, которое упрощает работу с приложением.

В настоящее время преобразователь частоты ШИМ использует биполярный транслятор с изолированным затвором (IGBT). Современные ШИМ-преобразователи частоты работают очень хорошо и не сильно отстают от конструкций, использующих синусоидальный источник питания, по крайней мере, в диапазоне мощностей до 100 кВт или около того.

Инвертор источника тока (CSI)
Инвертор источника тока имеет грубую и довольно простую конструкцию по сравнению с ШИМ. В цепях питания используются простые тиристоры или тринисторы, что делает его намного дешевле. Он также имеет преимущество в том, что он очень надежен. Конструкция делает его устойчивым к короткому замыканию из-за больших катушек индуктивности в звене постоянного тока. Он более громоздкий, чем PWM.

Раньше инвертор источника тока был лучшим выбором для больших нагрузок. Недостатком инвертора с источником тока является необходимость согласования с нагрузкой. Преобразователь частоты должен быть рассчитан на используемый асинхронный двигатель. По сути, сама индукция является частью инвертированной цепи.

Инвертор источника тока подает на асинхронный двигатель ток прямоугольной формы. На низких скоростях индукция создает зубчатый крутящий момент. Этот тип преобразователя частоты будет генерировать больше шума в источнике питания по сравнению с преобразователем ШИМ. Фильтрация необходима.

Сильные переходные процессы выходного напряжения являются дополнительным недостатком инвертора источника тока. В худших случаях переходные процессы могут почти в два раза превышать номинальное напряжение. Также существует риск преждевременного износа изоляции обмотки при использовании этого преобразователя частоты. Этот эффект наиболее серьезен, когда нагрузка не соответствует преобразователю частоты должным образом. Это может произойти при работе с частичной нагрузкой. Этот вид преобразователя частоты все больше теряет свою популярность.

Векторное управление потоком (FVC)
Векторное управление потоком — это более сложный тип преобразователя частоты, который используется в приложениях с экстремальными требованиями к управлению. Например, на бумажных фабриках необходимо очень точно контролировать скорость и усилия растяжения.

Преобразователь частоты FVC всегда имеет некоторую петлю обратной связи. Этот тип преобразователя частоты, как правило, не представляет большого интереса для насосов. Это дорого, и его преимущества не могут быть использованы в своих интересах.

Влияние на двигатель
Индукция работает лучше всего, когда питается от источника чистого синусоидального напряжения. Чаще всего это происходит при подключении к надежному источнику питания.

Когда индукционный элемент подключен к преобразователю частоты, на него подается несинусоидальное напряжение, больше похожее на прямоугольное напряжение. Если мы подадим на трехфазную индукцию симметричное трехфазное прямоугольное напряжение, все гармоники, кратные трем, а также четные числа, будут устранены из-за симметрии. Но еще остались числа 5;7 и 11;13 и 17;19.и 23;25 и так далее. Для каждой пары гармоник меньший номер соответствует вращению в обратном направлении, а верхний номер — вращению в прямом направлении.

Скорость асинхронного двигателя определяется основным числом, или числом 1, из-за его сильного преобладания. Что теперь происходит с гармониками?

С точки зрения гармоник, кажется, что индукция заблокировала ротор, что означает, что скольжение для гармоник приблизительно равно 1. Они не обеспечивают никакой полезной работы. Результатом являются в основном потери ротора и дополнительный нагрев. В нашем приложении, в частности, это серьезный результат. Однако с помощью современных технологий можно устранить большую часть гармоник в индукционном токе, тем самым уменьшив дополнительные потери.

Преобразователь частоты до
Самые ранние преобразователи частоты часто использовали простое прямоугольное напряжение для питания асинхронного двигателя. Они вызывали проблемы с нагревом, а индукции работали с типичным шумом, вызванным пульсациями крутящего момента. Гораздо лучшую производительность удалось получить, просто исключив пятую и седьмую части. Это было сделано за счет дополнительного переключения сигнала напряжения.

Преобразователь частоты сегодня
В настоящее время техника стала более сложной, и большинство ее недостатков ушли в прошлое. Разработка быстродействующих полупроводников и микропроцессора позволила настроить схему переключения таким образом, чтобы исключить большую часть вредных гармоник.

Частоты коммутации до 20 кГц доступны для преобразователей частоты в диапазоне средней мощности (до нескольких десятков кВт). Индукционный ток преобразователя частоты этого типа будет иметь почти синусоидальную форму.

При высокой частоте коммутации индуктивные потери остаются низкими, но потери в преобразователе частоты увеличиваются. Общие потери станут выше при слишком высоких частотах переключения.

Некоторые основы теории двигателя
Создание крутящего момента в асинхронном двигателе может быть выражено как

T = V * τ * B [Нм]

V = Рабочий объем ротора [м 3 ]
τ = Ток на метр окружности отверстия статора
B = плотность потока в воздушном зазоре

B = пропорционально (E / ω) = E / (2 * π * f)

ω = угловая частота напряжения статора
E = индуктивное напряжение статора

Для достижения наилучших характеристик при различных скоростях становится необходимым поддерживать соответствующий уровень намагниченности для индукции для каждой скорости.

Диапазон различных характеристик крутящего момента показан на следующем рисунке. Для нагрузки с постоянным крутящим моментом отношение V/F должно быть постоянным. Для квадратичной нагрузки крутящего момента постоянное соотношение V/F приведет к чрезмерно высокому намагничиванию на более низкой скорости. Это приведет к излишне высоким потерям в стали и потерям сопротивления (I 2 R).

Лучше использовать прямоугольное отношение V/F. Таким образом, потери в стали и потери I 2 R снижаются до уровня, более приемлемого для фактического момента нагрузки.

Если мы посмотрим на рисунок, то обнаружим, что напряжение достигло своего максимума и не может быть увеличено выше базовой частоты 50 Гц. Диапазон выше базовой частоты называется диапазоном ослабления поля. Следствием этого является невозможность поддержания необходимого крутящего момента без увеличения тока. Это приведет к проблемам с нагревом того же рода, что и при нормальном пониженном напряжении, работающем от синусоидальной электросети. Номинальный ток преобразователя частоты, скорее всего, будет превышен.

Работа в диапазоне ослабления поля
Иногда возникает искушение запустить насос на частотах выше частоты промышленной электросети, чтобы достичь рабочей точки, которая в противном случае была бы невозможна. Это требует дополнительной осознанности. Мощность на валу насоса будет увеличиваться пропорционально кубу скорости. Превышение скорости на 10% потребует на 33% больше выходной мощности. Грубо говоря, можно ожидать, что повышение температуры увеличится примерно на 75%.

Тем не менее, есть предел тому, что мы можем выжать из индукции на сверхскорости. Максимальный крутящий момент индукции будет падать как функция 1/F в диапазоне ослабления поля.

Очевидно, что индукция пропадет, если преобразователь частоты не сможет поддерживать ее напряжением, соответствующим моменту.

Снижение номинальных характеристик
Во многих случаях индукция работает на максимальной мощности от синусоидальной электросети, и любой дополнительный нагрев недопустим. Если такая индукция питается от какого-либо преобразователя частоты, она, скорее всего, должна работать с более низкой выходной мощностью, чтобы избежать перегрева.

Нет ничего необычного в том, что преобразователь частоты для больших насосов мощностью более 300 кВт добавит дополнительные индукционные потери на 25–30 %. В верхнем диапазоне мощностей лишь некоторые из преобразователей частоты имеют высокую частоту коммутации: от 500 до 1000 Гц обычно для преобразователей частоты предыдущего поколения.

Для компенсации дополнительных потерь необходимо уменьшить выходную мощность. Мы рекомендуем общее снижение номинальных характеристик на 10–15 % для больших насосов.

Поскольку преобразователь частоты загрязняет питающую сеть гармониками, иногда энергокомпания предписывает входной фильтр. Этот фильтр снизит доступное напряжение, как правило, на 5–10%. Следовательно, индукция будет проходить в 90–95 % номинального напряжения. Следствием является дополнительный нагрев. Может потребоваться снижение номинальных характеристик.

Пример
Предположим, что выходная мощность фактического двигателя насоса составляет 300 кВт при частоте 50 Гц, а повышение температуры составляет 80°C при использовании синусоидальной электросети. Дополнительные потери в размере 30% приведут к тому, что индукция будет на 30% теплее. Консервативное предположение состоит в том, что повышение температуры зависит от квадрата мощности на валу.

Чтобы температура не превышала 80°C, мы должны уменьшить мощность на валу до

P уменьшенный = √(1/1,3) * 300 = 263 кВт

Уменьшение может быть достигнуто либо за счет уменьшения диаметра рабочего колеса, либо за счет снижения скорости.

Потери преобразователя частоты
При определении общего КПД системы преобразователя частоты необходимо учитывать внутренние потери преобразователей частоты. Эти потери преобразователя частоты не являются постоянными, и их нелегко определить. Они состоят из постоянной части и части, зависящей от нагрузки.

Постоянные потери:
Потери на охлаждение (охлаждающий вентилятор) — потери в электронных схемах и т.д.

Потери, зависящие от нагрузки:
Коммутационные потери и потери в выводах в силовых полупроводниках.

На следующем рисунке показана зависимость эффективности преобразователя частоты от частоты при кубической нагрузке для блоков мощностью 45, 90 и 260 кВт. Кривые репрезентативны для преобразователей частоты в диапазоне мощностей 50–300 кВт; с частотой переключения около 3 кГц и с IGBT второго поколения.

Влияние на изоляцию двигателя
Выходные напряжения современных преобразователей частоты имеют очень короткое время нарастания напряжения.

dU/dT = 5000 В/мкс является общепринятым значением.

Такие крутые наклоны напряжения вызовут чрезмерное напряжение в изоляционных материалах индукционной обмотки. При коротких временах нарастания напряжение в обмотке статора распределяется неравномерно. При синусоидальном источнике питания витковое напряжение в индукционной обмотке обычно распределяется равномерно. С другой стороны, с преобразователем частоты до 80 % напряжения будет падать на первом и втором витке. Поскольку изоляция между проводами представляет собой слабое место, это может оказаться опасным для индукции. Короткое время нарастания также вызывает отражение напряжения в индукционном кабеле. В худшем случае это явление удвоит напряжение на индукционных клеммах. Индукция питается от 69Преобразователь частоты с нулевым напряжением может подвергаться воздействию напряжения до 1900 вольт между фазами.

Амплитуда напряжения зависит от длины индукционного кабеля и времени нарастания. При очень коротких временах нарастания полное отражение происходит в кабеле длиной от 10 до 20 метров.

Для обеспечения работы и длительного срока службы двигателя абсолютно необходимо, чтобы обмотка была приспособлена для использования с преобразователем частоты. Индукции для напряжения выше 500 вольт должны иметь некоторую форму усиленной изоляции. Обмотка статора должна быть пропитана смолой, которая обеспечивает изоляцию без пузырей и полостей. Тлеющие разряды часто возникают вокруг полостей. Это явление в конечном итоге разрушит изоляцию.

Есть способы защитить двигатель. Помимо усиленной системы изоляции, может потребоваться установка фильтра между преобразователем частоты и индукцией. Такие фильтры можно приобрести у большинства известных поставщиков преобразователей частоты.

Фильтр обычно замедляет время нарастания напряжения по сравнению с

dU/dT = от 5000 В/мкс до 500–600 В/мкс

Выход из строя подшипника
Поломка вращающихся механизмов часто может быть связана с выходом из строя подшипников. В дополнение к чрезмерному нагреву, недостаточной смазке или усталости металла, электрический ток через подшипники может быть причиной многих загадочных поломок подшипников, особенно при больших индукциях. Это явление обычно вызвано несимметричностью магнитной цепи, которая индуцирует небольшое напряжение в структуре статора, или током нулевой последовательности. Если потенциал между конструкцией статора и узлом вала становится достаточно высоким, через подшипник произойдет разряд. Небольшие электрические разряды между телами качения и дорожкой качения подшипника в конечном итоге могут повредить подшипник.

Использование преобразователей частоты увеличивает вероятность выхода из строя этого типа подшипников. Метод переключения современного преобразователя частоты вызывает ток нулевой последовательности, который при определенных обстоятельствах проходит через подшипники.

Самый простой способ вылечить эту проблему — поставить препятствие для тока. Обычный метод заключается в использовании подшипника с изолирующим покрытием на наружном кольце.

Выводы
Использование преобразователя частоты не означает отсутствие проблем. Множество вопросов, на которые необходимо обратить внимание при проектировании. Нужно ли, например, ограничивать доступную мощность на валу, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев? Может оказаться необходимым работать с более низкой выходной мощностью, чтобы избежать этой проблемы.

Будет ли изоляция асинхронного двигателя выдерживать воздействие инвертора? Нужна ли фильтрация? Современные эффективные инверторы отрицательно влияют на изоляцию из-за высокой частоты коммутации и короткого времени нарастания напряжения.

Кабель какой максимальной длины можно использовать без полного отражения напряжения? Амплитуда напряжения зависит как от длины кабеля, так и от времени нарастания. При очень коротких временах нарастания полное отражение будет происходить в кабелях длиной от 10 до 20 метров.

Может быть необходимо использовать изолированные подшипники, чтобы предотвратить попадание тока нулевой последовательности в подшипники?

Только когда мы разберемся со всеми этими вопросами, мы сможем принимать правильные решения об использовании преобразователя частоты.

Преобразователи частоты делают двигатели более надежными

Системы асинхронных двигателей потребляют примерно 65 процентов из 33 миллиардов долларов, ежегодно расходуемых отечественными производителями на электроэнергию. Более половины этих асинхронных двигателей используются либо в вентиляторах, либо в насосах. Вот почему так много производителей ищут преобразователи частоты для снижения мощности, потребляемой вентиляторами и насосами. Фактически, физический размер и, что более важно, стоимость преобразователей были снижены до уровня, при котором окупаемость во многих случаях довольно часто составляет один год или меньше!

Управляете ли вы в настоящее время потоком воздуха в существующих установках кондиционирования воздуха (AHU) с помощью заслонок на входе или выходе? Вы в настоящее время контролируете поток воды или других жидкостей, регулируя положение клапана? Если вы ответили ДА на любой из этих вопросов, то ваше предприятие идеально подходит для использования преобразователей частоты. Преобразователи частоты являются одним из самых недооцененных устройств для обеспечения энергосбережения на вашем предприятии. Знаете ли вы, что электродвигатель, работающий со скоростью 50 % в системе, описанной выше, требует только примерно 12,5 % энергии, необходимой для его работы на полной скорости? Учитывая скидки, предлагаемые сейчас многими коммунальными компаниями за установку энергосберегающих устройств, окупаемость всей установки, включая трудозатраты, весьма убедительна. Во многих системах окупаемость преобразователя частоты составляет менее года!

Взгляните на таблицу ниже. Годовая окупаемость эквивалентна 100% возврату инвестиций!

Экономия энергии, которая может быть существенной, является не единственным преимуществом установки преобразователей частоты, существует также дополнительная экономия за счет снижения износа оборудования. Эта экономия, также значительная, не учитывается в сроке окупаемости, описанном выше.

Несмотря на то, что преобразователи частоты могут обеспечить вашему предприятию значительную экономию энергии, они требуют некоторых особых условий для обеспечения надежной и бесперебойной установки. Хотя преобразователи частоты по своей природе корректируют плохой коэффициент мощности, они представляют собой импульсные источники питания и могут наводить гармоники в вашей системе. Преобразователи принимают переменный ток (AC) и преобразуют его в выход постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией. Это импульсы постоянного тока различной продолжительности, которые асинхронный двигатель интерпретирует как переменный ток. Любое оборудование, которое переключается с переменного тока на постоянный, такое как блок питания вашего ноутбука, балласты в люминесцентных светильниках, системы ИБП и преобразователь частоты, может привести к возврату в источник напряжения паразитных напряжений и/или токов, называемых переходными процессами или гармониками. Эти паразитные напряжения могут привести к проблемам с другим электронным оборудованием, а также с самим преобразователем частоты. Перегрев асинхронного двигателя и проводника, а также повреждение подшипников являются некоторыми симптомами переходных процессов. Новые преобразователи частоты, в которых используются новейшие электронные компоненты, вызывают намного меньше наводок, чем их предшественники, но все же следует принимать меры предосторожности, чтобы уменьшить вероятность наведенных гармоник. Преобразователи частоты также чувствительны к существующим гармоникам, которые могут уже присутствовать в вашей электрической системе. Чтобы предотвратить создание преобразователем частоты таких переходных процессов, необходимо принять некоторые меры предосторожности. Установка сетевого дросселя соответствующего размера, установленного на входной стороне преобразователя частоты, может помочь предотвратить передачу переходных процессов, образующихся в преобразователе частоты, обратно на входную линию питания, а также заблокировать попадание любых переходных процессов на входной линии в преобразователь частоты. . Это относительно недорогие трансформаторы «один к одному», рассчитанные по нагрузке и импедансу.

На выходной стороне преобразователя частоты есть три возможных проблемы. Первый лежит внутри самого двигателя. Обмотки в старых двигателях, не предназначенных для работы с инвертором, были изолированы лаком, который может неблагоприятно реагировать на импульсы и скачки напряжения, создаваемые преобразователем частоты. Эти скачки напряжения могут иметь такую ​​величину, что в конечном итоге разрушат изоляцию обмоток внутри двигателя. Асинхронный двигатель перегревается и в конечном итоге выходит из строя. Двигатели с инверторным режимом работы с более высокой эффективностью имеют изолированные обмотки, чтобы выдерживать эти скачки напряжения без выхода из строя.

Эти переходные напряжения в двигателе должны куда-то уходить, и естественный путь лежит через вал в подшипники, а затем на землю через корпус двигателя. Здесь находится вторая возможная проблемная область асинхронного двигателя. Поскольку эти напряжения и токи проходят от вала двигателя к земле, они должны проходить через подшипники внутри обойм подшипников.

Когда эти напряжения превышают сопротивление смазки подшипников, они разряжаются через подшипники двигателей, вызывая точечную коррозию, повреждение канавок, чрезмерный шум подшипников и, в конечном итоге, отказ подшипников. Имеются заземляющие кольца для установки на вал асинхронного двигателя, которые предотвращают повреждение электрического подшипника, безопасно отводя вредное напряжение на валу от подшипника к земле. Эти кольца обеспечивают путь наименьшего сопротивления к земле и значительно продлевают срок службы двигателя.

Это подводит нас к третьей потенциальной проблемной области, большой длине кабеля между преобразователем частоты и асинхронным двигателем. Как правило, расстояние между преобразователем частоты и асинхронным двигателем не должно превышать 75–100 футов. Большое расстояние может вызвать явление отраженной или стоячей волны и емкостную связь.

Это явление приводит к удвоению напряжения на клеммах двигателя. Фактически, упомянутые ранее скачки напряжения, создаваемые преобразователем частоты, могут достигать диапазона 1300 В, что приводит к ухудшению состояния двигателя и возможному выходу его из строя.

Нарастание напряжения, вызванное емкостным эффектом этих длинных проводов, также может оказывать неблагоприятное воздействие на преобразователь частоты и вызывать ложные срабатывания преобразователя частоты и вызывать перегрев как преобразователя частоты, так и асинхронного двигателя, что значительно сокращает срок службы преобразователя частоты.