Как выбрать частотный преобразователь по шильде электродвигателя

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]

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.​

Зачем двигателю переменного тока нужен преобразователь частоты?

Что такое преобразователь частоты?

Проще говоря, преобразователь частоты — это устройство преобразования энергии. Преобразователь частоты преобразует базовую синусоидальную мощность с фиксированной частотой и фиксированным напряжением (сетевую мощность) в выходное напряжение с переменной частотой и переменным напряжением, используемое для управления скоростью асинхронных двигателей.

Зачем использовать преобразователь частоты?

Основной функцией преобразователя частоты в водных установках является обеспечение энергосбережения. Контролируя скорость насоса, а не контролируя поток с помощью дроссельных клапанов, экономия энергии может быть существенной. Например, снижение скорости на 20 % может привести к экономии энергии на 50 %. Далее описывается снижение скорости и соответствующая экономия энергии. В дополнение к экономии энергии значительно увеличивается срок службы рабочего колеса, подшипников и уплотнений.

Преобразователи частоты

Преобразователи частоты, доступные во многих различных типах, предлагают оптимальный метод согласования производительности насоса и вентилятора с требованиями системы. Чаще всего используется преобразователь частоты. Он преобразует стандартную мощность электростанции (220 В или 380 В, 50 Гц) в регулируемое напряжение и частоту для питания двигателя переменного тока. Частота, подаваемая на двигатель переменного тока, определяет скорость двигателя. Двигатели переменного тока обычно представляют собой стандартные двигатели, которые можно подключать к сети переменного тока. Включение байпасных пускателей позволяет поддерживать работу даже в случае отказа инвертора.

Преобразователи частоты также обладают дополнительным преимуществом — увеличенным сроком службы подшипников и уплотнений насоса. Поддерживая только давление, необходимое в насосе для удовлетворения требований системы, насос не подвергается воздействию более высокого давления, чем необходимо. Поэтому компоненты служат дольше.
Те же преимущества, но в меньшей степени, применимы и к вентиляторам, работающим от преобразователей частоты.

Для достижения оптимальной эффективности и надежности многие разработчики спецификаций получают от производителей подробную информацию об эффективности преобразователя частоты, необходимом техническом обслуживании, диагностических возможностях преобразователя частоты и общих эксплуатационных характеристиках. Затем они проводят подробный анализ, чтобы определить, какая система даст наибольшую отдачу от инвестиций.

Дополнительные преимущества преобразователей частоты

Помимо экономии энергии и лучшего управления технологическим процессом, преобразователи частоты обладают и другими преимуществами:

• Преобразователь частоты можно использовать для управления температурой, давлением или расходом технологического процесса без использования отдельного контроллера. Подходящие датчики и электроника используются для сопряжения приводного оборудования с преобразователем частоты.
• Затраты на техническое обслуживание могут быть снижены, поскольку более низкие рабочие скорости приводят к увеличению срока службы подшипников и двигателей.
• Устранение дроссельных клапанов и демпферов также избавляет от обслуживания этих устройств и всех связанных с ними элементов управления.
• Устройство плавного пуска двигателя больше не требуется.
• Контролируемая скорость разгона в жидкостной системе может устранить проблемы с гидравлическим ударом.
• Способность преобразователя частоты ограничивать крутящий момент до уровня, выбранного пользователем, может защитить приводимое в движение оборудование, которое не выдерживает чрезмерный крутящий момент.

Анализ системы в целом
Поскольку процесс преобразования поступающей мощности с одной частоты на другую приводит к некоторым потерям, экономия энергии всегда должна происходить за счет оптимизации производительности всей системы. Первым шагом в определении потенциала энергосбережения системы является тщательный анализ работы всей системы. Для обеспечения энергосбережения требуется детальное знание работы оборудования и технологических требований. Кроме того, следует учитывать тип преобразователя частоты, предлагаемые функции и общую пригодность для применения.

Внутренняя конфигурация преобразователя частоты
Преобразователи частоты состоят из трех основных частей:

• Схема выпрямителя — состоит из диодов, тринисторов или биполярных транзисторов с изолированным затвором. Эти устройства преобразуют сетевую мощность переменного тока в постоянный ток.
• Шина постоянного тока — состоит из конденсаторов, которые фильтруют и накапливают заряд постоянного тока.
• Инвертор — состоит из высоковольтных мощных транзисторов, которые преобразуют мощность постоянного тока в выходной сигнал переменного тока с переменной частотой и переменным напряжением, подаваемый на нагрузку.

Преобразователи частоты также содержат мощный микропроцессор, который управляет схемой инвертора для получения почти чистого синусоидального напряжения переменной частоты, подаваемого на нагрузку. Микропроцессор также управляет конфигурациями ввода/вывода, настройками преобразователя частоты, условиями отказа и протоколами связи.

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.

п _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 Ом).

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 адаптирована 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 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 подшипников из строя этого типа. 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.