Что такое частотный преобразователь и для чего он нужен?
Содержание
Электроприводы нельзя назвать простыми в плане регулирования скорости вращения, при этом двигатель является самым дорогим компонентом цепи и требует защиты. Решить задачу эффективного и безопасного включения режимов позволяет наличие частотного преобразователя. В данный момент схема частотного преобразователя, точнее сказать, связь между установкой и частотником, позволяет эффективно применять асинхронные двигатели.
Детальнее о преобразователях частот
Силовые установки асинхронного типа широко используются из-за своей простоты, компактности и надежности. Долгое время отсутствие возможности настроить эффективную систему регулирования скорости вращения двигателя создавало трудности. Теоретическая база для разработки частотников была заложена еще в 30-е годы прошлого века, однако отсутствие транзисторов и микропроцессоров сильно замедляло процесс. Первые версии ЧПУ появились в США и Японии, немного позже в Европе.
Что такое частотный преобразователь? Согласно техническому определению, частотный преобразователь – это устройство для изменения частоты напряжения тока. Выпускается разными производителями, посмотреть их можно, например, в каталоге Техпривод. Также бывает двух типов. Асинхронные преобразователи предназначены для трансформации сетевого трехфазного или однофазного напряжения с частотой 50 или 60 Гц в аналогичный ток, но с возможностью регулирования частоты в интервале от 1 до 800 Гц.
На заметку! Немного менее распространены частотники индукционного типа, конструктивно представляющие собой асинхронный агрегат и фазный ротор, работающий по принципу преобразователя-генератора.
Принцип работы ЧПУ
Если выражаться техническим языком, то преобразователь частоты работает по принципу двойного преобразования формы сигнала сети. Напряжение поступает на выпрямительные диоды, предназначенные для удаления гармоник синусоиды, при сохранении пульсации сигнала. Затем они устраняются с помощью батарей конденсаторов. Так обеспечивается стабильная и сглаженная форма напряжения. Но это еще не все.
После прохождения выпрямительного блока сигнал направляется на вход трехфазной мостовой схемы, состоящей из шести транзисторов, защищенных диодами от пробоя напряжением с обратной полярностью. Практически в каждом частотном преобразователе принцип работы, который мы сейчас рассматриваем, устанавливается дополнительный сверхмощный транзистор с резистором, рассеивающим энергию. Так достигается режим торможения в схеме электродвигателя за счет отмены напряжения силовой установки.
Векторное управление ЧПУ позволяет внедрять схемы с автоматическим регулированием сигнала. Для этого используются две управляющие схемы:
- амплитудная;
- широтно-импульсная (ШИМ).
Амплитудный принцип строится на изменении входного напряжения, в то время как ШИМ работает путем переключения силовых транзисторов с сохранением входного напряжения.
К сведению! Следует отметить, что принцип работы частотного преобразователя при управлении ШИМ «связан» с созданием интервала модуляции сигнала. Статорная обмотка подключается к негативным выводам, а роторная к положительным. Поскольку частота генератора высока, требуется сглаживание до показателей нормальной синусоиды. Этот процесс осуществляется за счет индуктивного сопротивления обмотки двигателя.
Управление ШИМ исключает потери энергии, сохраняя высокий КПД за счет одновременного управления амплитудой и частотой. Это стало возможным благодаря изобретению замыкающихся силовых тиристоров, обеспеченных изолированным затвором.
Чтобы нивелировать влияние внешних помех на работу схемы, к ней часто подключается помехозащитный фильтр, который позволяет ликвидировать разряды работающего оборудования и радиопомехи. Кроме того, устройство частотного преобразователя позволяет подключать ряд дополнительных узлов для повышения точности работы асинхронных двигателей:
- контроллеры;
- карты памяти;
- устройства ввода;
- LED-дисплей, отображающий параметры;
- тормозной перерыватель;
- система охлаждения.
Важная информация! Отдельного внимания заслуживает функция прогрева двигателя, реализованная за счет подачи постоянного тока.
Как работает частотный преобразователь?
Частотник состоит из схемы, в которую входит транзистор или тиристор, действующий как электронные ключи. Основу схемы составляет микропроцессор, задачей которого является управление ключами, защита, контроль и диагностика. По принципу работы привода и структуре выделяют 2 класса установок: с прямым связующим и промежуточным блоком постоянного тока.
Большое значение в регулируемых модулях преобразователей отведено промежуточному блоку постоянного тока. В устройствах такого класса применяется двойное преобразование электроэнергии: синусоидальное напряжение выпрямляется, фильтруется и сглаживается, а затем снова преобразуется в переменное напряжение с переменной частотой и амплитудными характеристиками. Из-за двойной схемы преобразования коэффициент полезного действия уменьшается.
Обратите внимание! Теперь, когда мы знаем, как работает частотный преобразователь, можно перейти к обзору популярных схем подключения.
Схемы подключения частотников
Преобразователи обеспечивают управление частотой двигателей в условиях трехфазных и однофазных сетей. Трехфазные решения работают в сетях 380 вольт, однофазные – в сетях 220 вольт.
Существует две схемы подключения частотников: звезда и треугольник. При подключении по первой схеме обмотки собираются в «звезду», питаемую от 380 вольт. Во втором варианте обмотки собираются в треугольник, который питается от 220 вольт. Идеальная схема частотника – та, в которой показатели мощности во всех режимах сбалансированы, и при этом сохраняется возможность инверторного включения.
FAQ. Ответы на часто задаваемые вопросы
Также советуем: ТОП-10 советов, как научиться программировать с нуля в домашних условиях. Помимо того, вас наверняка заинтересует статья о том, как используются нейронные сети.
