Как подключить частотник к 3 фазному двигателю схемы

Частотный привод 5-200 Гц (10-400 Гц)

В данной статье речь пойдет о частотном преобразователе, в простонародье, частотнике. Данный частотник, а в дальнейшем частотный привод, способен управлять 3-х фазным асинхронным двигателем. В данном частотном приводе (ЧП) я использую интеллектуальный силовой модуль компании International Rectifier, а конкретно IRAMS10UP60B (на AliExpress), единственное, что с ним сделал, это перегнул ножки, так что, по сути, модуль получился IRAMS10UP60B-2. Выбор на данный модуль пал преимущественно из-за встроенного драйвера. Главной особенностью встроенного драйвера является возможность использования 3 ШИМ вместо 6 ШИМ каналов. Кроме того цена на данный модуль на eBay около 270 рублей. В качестве управляющего контроллера использую ATmega48.

Разрабатывая данный привод я делал упор на эффективность конструкции, минимальную себестоимость, наличие необходимых защит, гибкость конструкции. В результате получился частотный привод со следующими характеристиками (функциями):

Выходная частота 5-200 Гц
Скорость набора частоты 5-50 Гц в секунду
Скорость снижения частоты 5-50 Гц в секунду
4-х фиксированная скорость (каждая из которых от 5-200 Гц)
Вольт добавка 0-20%
Две "заводских" настройки, которые всегда можно активировать
Функция намагничивания двигателя
Функция полной остановки двигателя
Вход для реверса (как без него)
Возможность менять характеристику U/F
Возможность задания частоты с помощью переменного резистора
Контроль температуры IGBT модуля (сигнализация в случае перегрева и остановки привода)
Контроль напряжения DC звена (повышенное-пониженное напряжение DC звена, сигнализация и остановка привода)
Пред заряд DC звена
Максимальная мощность с данным модулем 750 вт, но крутит и 1.1 кв на моем ЧПУ
Все это на одной плате размером 8 х 13 см .

На данный момент защита от сверх тока или кз не реализованы (считаю нет смысла, хотя, свободную ногу в МК с прерыванием по изменению оставил)

Собственно, схема данного девайса :

Схема частотника на МК IRAMS10UP60B

Печатка частотника на atmega в lay

Проект в layout

Ниже фото того, что у меня получилось

Готовая печатка на МК

Печатная плата данного девайса (доступна в lay под утюг)

Готовый частотник на МК

На данном фото полностью рабочий экземпляр, проверенный и обкатанный (не имеет панельки расположен слева). Второй для теста atmega 48 перед отправкой (расположен справа).

Готовый частотник на МК со стороны дорожек

На данном фото тот самый irams (делал с запасом, должен поместится iramx16up60b )

Алгоритм работы устройства

Изначально МК (микроконтроллер) является настроенным на работу с электродвигателем номинальным напряжением 220 В при частоте вращающего поля 50Гц (т.е. обычный асинхронник, на котором написано 220 в 50 Гц). Скорость набора частоты установлена на уровне 15 Гц/сек.(т.е. разгон до 50 гц займет чуть более 3 сек., до 150 Гц-10 сек ). Вольт добавка установлена на уровне 10 %, длительность намагничивания 1 сек. (постоянная величина неизменна ), длительность торможения постоянным током 1 сек. (постоянная величина неизменна). Следует отметить ,что напряжение при намагничивании, как и при торможении, является напряжением вольт добавки и меняется одновременно. К слову, преобразователь частоты является скалярным, т.е. с ростом выходной частоты увеличивается выходное напряжение.

После подачи питания происходит заряд емкости dc звена. Как только напряжение достигает 220В (постоянное ) с определенной задержкой включается реле предзаряда и загорается единственный у меня светодиод L1. С этого момента привод готов к запуску. Для управления частотником имеется 6 входов:

Вкл (если подать лишь этот вход, ЧП будет вращать двигатель с частотой 5 Гц)
Вкл+реверс(если подать лишь этот вход, ЧП будет вращать двигатель с частотой 5 Гц, но в другую сторону)
1 фиксированная частота (задается R1)
2 фиксированная частота (задается R2)
3 фиксированная частота (задается R3)
4 фиксированная частота (задается R4)

В этом управлении есть одно Но. Если в процессе вращения двигателя менять задание на резисторе, то оно изменится лишь после повторной подачи команды (вкл.) или (вкл+реверс.). Иначе говоря, данные с резисторов читаются пока отсутствуют эти два сигнала. Если планируется регулировать скорость с помощью резистора в процессе работы, то необходимо установить джампер J1.В этом режиме активен лишь первый резистор, причем резистор R4 ограничивает максимальную частоту, то есть если его выставить на 50% (2.5 вольта 4 "штырь". на фото ниже 5 земля), то частота R1 будет регулироваться резистором от 5 до 100 Гц.

Для задании частоты вращение нужно учитывать, что 5v на входе в МК соответствует 200 Гц., 1v-40 Гц, 1.25v-50 Гц и т.д. Для измерения напряжение предусмотрены контакты 1-5, где 1-4 соответствуют номерам резисторов, 5- общий минус(на фото ниже). Резистор R5 служит для подстройки масштабирования напряжения DC звена 1 в -100 в (на схеме R30).

Уже собранный частотник на МК

Внимание! Плата находится под напряжением опасным для жизни. Входа управления развязаны оптопарами.

Особенности настройки

Настройка привода перед первым включением сводится к проверке монтажа электронных компонентов и настройки делителя напряжения для DC звена (R2).

100 Вольтам DC звена должно соответствовать 1 вольт на 23 (ножке МК)- это ВАЖНО. На этом настройка завершена.

Перед подачей сетевого напряжения необходимо промыть плату (удалить остатки канифоли) со стороны пайки растворителем или спиртом, желательно покрыть лаком.

Привод имеет "заводские " настройки, которые подходят как для двигателя с напряжением 220 В и частотой 50 Гц), так и для двигателя с напряжением 380 в и частотой 50 гц. Данные настройки всегда можно установить если вы не решаетесь сами настраивать привод. Для того чтобы установить "заводские " настройки для двигателя (220 в 50 Гц) :

Включить привод
Дождаться готовности (если подано питание только на МК , просто подождать 2-3 секунды)
Нажать и удерживать кнопку В1 до тех пор, пока светодиод L1 не начнет мигать, отпустить кнопку В1
Подать команду выбора 1 скорости. Как только светодиод перестанет мигать, убрать команду
Привод настроен . В зависимости от того . светодиод горел (если не горел, то привод ожидает напряжения на DC звене).

При такой настройке автоматически в записываются следующие параметры:

Номинальная частота двигателя при 220 В — 50 Гц
Вольт добавка (напряжение намагничивания, торможения ) — 10%
Интенсивность разгона 15 Гц./сек
Интенсивность торможения 15 Гц./сек

Если подать сигнал выбора второй скорости, то в EEPROM запишутся следующие параметры (разница лишь в частоте):

Номинальная частота двигателя при 220 В- 30 Гц
Вольт добавка (Напряжение намагничивания, торможения ) 10%
Интенсивность разгона 15 Гц./сек
Интенсивность торможения 15 Гц./сек

Наконец, третий вариант Настройки:

Нажать на кнопку В1 и держать
Дождаться, когда светодиод начнет мигать
Отпустить кнопку В1
Не подавать напряжение на входа выбора 1-ой или 2-ой скорости
Задать параметры подстроечными резисторами
Нажать и удерживать кнопку В1 до тех пор, пока светодиод не начнет моргать

Таким образом, до тех пор, пока светодиод мигает, привод находится в режиме настройки. В этом режиме при подаче входа 1-ой или 2-ой скорости в EEPROM записываются параметры. Если не подавать напряжение на входа выбора 1-ой или 2-ой скорости, то фиксированные параметры в EEPROM не запишутся, а будут задаваться подстроечными резисторами.

Резистор задает номинальную частоту двигателя при 220 В ( Так, например, если на двигателе написано 200 Гц /220 то резистор нужно выкрутить на максимум; если написано 100 Гц/ 220 в нужно добиться 2.5 Вольта на 1-ом контакте. (1 Вольт на первом контакте соответствует 40 Гц); если на двигателе написано 50 Гц/400 В то нужно выставить 27 Гц/0,68 В (например:(50/400)*220=27 Гц )так, как нам необходимо знать частоту двигателя при 220В питания двигателя. Диапазон изменения параметра 25 Гц — 200 Гц.(1 Вольту на контакте 1-ом соответствует 40 Гц)
Резистор отвечает за вольт добавку. 1 Вольт на 2-ом контакте соответствует 4% напряжения вольт добавки (мое мнение выбрать на уровне 10% то есть 2.5 вольта повышать с осторожностью) Диапазон настройки 0-20% от напряжения сети (1 Вольту на контакте 2-ом соответствует 4%)
Интенсивность разгона 1 В соответствует 10 Гц/сек (на мой взгляд оптимально 15 -25 Гц/сек) Диапазон настройки 5 Гц/сек — 50 Гц/сек. (1 вольту на контакте 3-ом соответствует 10 Гц/сек)
Интенсивность торможения 1 В соответствует 10 Гц/сек (на мой взгляд оптимально 10 -15 Гц/сек) Диапазон настройки 5 Гц/сек — 50 Гц/сек. (1 вольту на контакте 4-ом соответствует 10 Гц/сек)

После того, как все резисторы выставлены нажимаем и держим кнопку В1 до тех пор пока светодиод не перестанет мигать. Если светодиод моргал и загорелся, то привод готов к запуску.Если светодиод моргал и НЕ загорелся, то ждем 5 секунд, и только потом отключаем питание от контроллера.

Ниже представлена вольт-частотная характеристика устройства для двигателя 220 в 50 Гц с вольт добавкой в 10 % .

вольт-частотная характеристика устройства для двигателя 220 в 50 Гц

Uмах- максимальное напряжение, которое способен выдать преобразователь
Uв.д.- напряжение вольт добавки в процентах от напряжении сети
Fн.д.- номинальная частота вращения двигателя при 220 В . ВАЖНО
Fmax- максимальная выходная частота преобразователя.

Еще один пример настройки

Предположим, у вас имеется двигатель, на котором указана номинальная частота 50 Гц , номинальное напряжение 80 В, Чтобы узнать какая будет номинальная частота при 220 В необходимо: 220 В разделить на номинальное напряжение и умножить на номинальную частоту (220/80*50=137 Гц). Таким образом, мы получим,что напряжение на 1 контакте (резисторе) нужно выставить 137/40=3,45 В.

Симуляция в протеусе разгон 0-50 Гц одной фазы (на 3-х фазах зависает комп )

Симуляция в протеусе разгон 0-50 Гц одной фазы

Как видно из скриншота с ростом частоты увеличивается амплитуда синуса. Разгон занимает примерно 3.1 сек.

По поводу питания

Рекомендую использовать трансформатор, так как это самый надежный вариант. На моих тестовых платах нет диодных мостов и стабилизатора для igbt модуля 7812. Для скачивания доступны две печатные платы. Первая та которая представлена в обзоре. Вторая имеет незначительные изменения, добавлен диодный мостик и стабилизатор. Защитный диод ставить обязательно P6KE18A или 1.5KE18A ставить обязательно.

Питание частотника на МК

Пример размещения трансформатора, как оказалось найти совсем нетрудно.

Какой двигатель можно подключить к данному преобразователю частоты?

Все зависит от модуля. В принципе можно подключить любой, главное, чтобы его сопротивление для модуля irams10up60 было более 9 Ом. Нужно учесть, что модуль irams10up60 рассчитан на маленький импульсный ток и имеет встроенную защиту на уровне 15 А Этого очень мало. Но для двигателей 50 Гц 220 В 750 Вт, этого за глаза. Если у вас высокооборотистый шпиндель, то скорее всего он имеет маленькое сопротивление обмоток. Данный модуль может пробьет импульсным током. При использовании модуля IRAMX16UP60B (ножки придется загнуть самостоятельно) мощность двигателя по даташиту возрастает с 0.75 до 2.2 кВт.

Главное у данного модуля: ток короткого замыкания 140 А против 47 А, защита настроена на уровне 25 А. Какой модуль использовать решать вам. Нужно помнить что на 1 кВт необходимо 1000 мкФ емкости dc звена.

По поводу защиты от КЗ. Если у привода сразу после выхода не ставить сглаживающий дроссель (ограничивает скорость нарастания тока) и коротнуть выход модуля, то модулю придет "хана". Если у вас модуль iramX, шансы есть. А вот с IRAMS шансов ноль, проверено.

Программа занимает 4096 кБ памяти из 4098. Все сжато и оптимизировано под размер программы по максимум. Время цикла есть фиксированная величина равная 10 мс.

На данный момент всё вышеописанное работает и испытано.

Если использовать кварц на 20 МГц, то привод получится 10-400 Гц; темп разгона 10-100 Гц/сек; частота ШИМа возрастет до 10кГц; время цикла упадет до 5мс.

Забегая вперед следующий частотный преобразователь будет реализован на ATmegа64, иметь разрядность ШИМ не 8, а 10 Бит, иметь дисплей и множество параметров.

Ниже смотрите видео настройки привода, проверки защиты перегрева, демонстрации работы (использую двигатель 380 В 50 Гц, а настройки для 220 В 50 Гц). Так сделал специально, чтобы проверить как работает ШИМ с минимальным заданием.)

Как подключить трехфазный двигатель через частотный преобразователь

Асинхронный электродвигатель: как подключить к преобразователю частоты?

Главная страница » Асинхронный электродвигатель: как подключить к преобразователю частоты?

Времена эксплуатации асинхронных электродвигателей по схеме включения через традиционный магнитный пускатель, похоже, уходят в прошлое. Появление устройств – частотных преобразователей, несколько изменило стандартную схему включения на асинхронный электродвигатель. Теперь нет надобности: периодически менять катушку индуктивности магнитного пускателя, однако есть надобность настройки частотного преобразователя под параметры электромотора.

Схема включения и работа преобразователя частоты

Схема включения ПЧ, если очень просто, выглядит так:

Простейшая схема включения преобразователя частоты

Для чего тут эта элементарная схема? – спросите вы. Тем не менее, есть инженеры-электронщики, которые нарисовать её не смогут.

Она может быть ещё проще, если убрать внешнее управление. Ведь управлять ПЧ можно непосредственно с передней панели.

Как работает преобразователь частоты. Типовая линейная зависимость напряжения от частоты

Этот график – ключевой для понимания принципа работы преобразователя частоты и его настройки. Обратите внимание – на вольт-частотной характеристике приведены названия основных точек и номера параметров.

Конечно, в таких делах очень много нюансов, но не буду вдаваться в подробности. Если нужно много теории и принципов работы ПЧ – в конце статьи будет что скачать и почитать. В том числе мою обзорную статью в журнале.

На этом введение можно закончить. Дальше будет пример подключения ПЧ, там я на практике покажу, какие параметры я настраиваю и почему.

Режимное подключение асинхронных электродвигателей

Рассмотрим, как подключить асинхронный электродвигатель к преобразователю частоты вместо магнитного пускателя. Какие нужны манипуляции для такой «инновационной» работы электрика?

Определяясь относительно выполнения схемы питания, электрик, как правило, выбирает из двух вариантов:

Кроме отмеченных вариантов существуют, конечно, схемы питания асинхронных электродвигателей другими параметрами питающих напряжений, но в базовой (хозяйственно-бытовой) стратегии обычно параметр выше 380 вольт не используется.

Отмеченная стратегия выбора по напряжению естественным образом сопровождается некоторой особенностью подключения асинхронных электродвигателей к частотному преобразователю, в зависимости от организации питания: в режиме 220 вольт (однофазное) или 380 вольт (трёхфазное).

Устройства, сочетающие в схеме электрику и электронику, позволяют питать асинхронные электродвигатели разным напряжением. Удобная техника для подключения моторов

На примере широко распространённого прибора VLT 51 серии «Micro Drive» — продукта производства , особенность соединения асинхронного электродвигателя и частотного преобразователя проста.

Если выбирается напряжение 220 вольт, используются две клеммы трёхфазного сетевого терминала, отмеченные символами «L1L» и «L3N», соответственно. В другом случае (схема 380 вольт) используются все три клеммы того же терминала.

Соединение с клеммами терминалов ПЧ

Следует отметить важный момент: опираясь на значение мощности подключаемого к частотному преобразователю асинхронного электродвигателя, на БРНО мотора применяется схема «звезда» либо «треугольник». Конечно же, модель частотного преобразователя необходимо подбирать как соответствующую мощности мотора.

Традиционно электродвигатели относительно небольших мощностей включают «звездой», тогда как под мощные асинхронные электродвигатели выполняется конфигурация «треугольником». Асинхронный электродвигатель соединяется с терминалом частотного преобразователя через клеммы, обозначенные символами: «U», «V», «W».

Терминалы частотного преобразователя для подключения асинхронного электродвигателя: 1 – однофазная сеть 220В (L1L / L3N); 2 – проводники от БРНО мотора на клеммах «U», «V», «W», соответственно; 3 – линия дистанционного управления в режиме «Авто»; 4 – заземляющие проводники на клемму «Земля» прибора

Головки затяжных винтов терминалов, как правило, имеют пазы под плоское лезвие отвёртки. В зависимости от назначения терминала могут потребоваться отвёртки разного размера лезвия. На контакты (3) устанавливается простая кнопка с фиксацией в качестве пульта дистанционного включения/отключения.

Как настроить прибор на параметры асинхронного электродвигателя?

Итак, после выполнения и проверки корректности всех соединений, частотный преобразователь VLT потребуется настроить, исходя из параметров подключенного мотора. Предварительно следует снять эксплуатационные данные с технической таблички на корпусе асинхронного электродвигателя. В частности, необходимы параметры:

Этих параметров вполне достаточно, чтобы запустить асинхронный электродвигатель в работу через ПЧ.

Ввод рабочих значений в память ПЧ

Снятые параметры заводятся в память прибора посредством некоторых манипуляций на клавиатуре панели управления. Для большинства случаев подключения достаточно функции быстрого меню «Quick Menu». Эта функция активируется однократным нажатием клавиши «Меню» панели управления, с последующим подтверждением путём нажима клавиши «ОК».

Большинство асинхронных классических электродвигателей настраиваются на работу с ПЧ через функцию быстрого меню. Операции: один нажим «Меню», затем «ОК», после чего система открывает перечень настроек

Открытый режим «Быстрого меню» стартует параметром « 1-20 », где конфигурируется уровень мощности мотора. Для справки: ПЧ серии «VLT» поддерживают диапазон мощностей 0,09 – 11 кВт. Однако, исходя из мощности ПЧ, доступна лишь определённая часть диапазона мощностей в меню выборки значений.

Нужный параметр мощности (взятый с таблички мотора) пользователь может набрать при помощи клавиш панели управления («стрелки вверх / вниз»). Но предварительно ввод требуемого параметра нужно активировать кнопкой «ОК» (строка на дисплее начинает пульсировать). Нужная мощность выбирается из списка доступных значений. Выбранное значение опять же фиксируется клавишей «ОК».

Таким же способом настраиваются другие пункты быстрого меню: 1-22 (напряжение), 1-23 (частота), 1-24 (ток), 1-25 (число оборотов). Для перехода по пунктам меню применяется клавиша «стрелка вверх» (или «стрелка вниз», если требуется обратное движение).

Адаптация (проверка) правильности ввода значений

Как только выполнен ввод пяти основных рабочих параметров асинхронного электродвигателя, на следующем этапе следует провести адаптацию мотора. Для проведения адаптации используется очередной пункт быстрого меню 1-29 (ADD). Функция адаптации активируется установкой значения «2».

Некоторые нюансы в настройке частотного преобразователя

Код преобразователя частоты проверьте с заказом.
Проверьте напряжение входа в таблице с потенциалом питания двигателя, куда будет подключение.
Контролируйте, чтобы напряжения электромотора и частотного преобразователя совпадали. Обеспечьте подключение мотора по нужной схеме.
На моторе ток не может быть выше тока преобразователя частоты. Иначе оборудование не разовьет необходимого крутящего момента.

Ревизия схемы соединения электромотора:

Наибольшая длина кабеля двигателя установки без экрана составляет до 50 метров. Для соблюдения норм ЭМС необходимо встраивать фильтры, применять кабель с экраном. Наибольшую длину кабеля определяйте по виду среды. Уточните ее из руководства. Частотники бывают с разными классами ЭМС. ГОСТ 51524-99 указывает класс А1/В, который получается при применении проводов с экраном.
В основную цепь от мотора до привода не могут включаться емкостные батареи для того, чтобы компенсировать энергию реактивную.
Электродвигатели, которые запускались по разным схемам, с фазным ротором, 2-скоростные моторы, необходимо включать по одной схеме.
При наличии оборудования контактора сигнал подается для согласования о положении. Запрещается отключать цепь с помощью контактора во время работы мотора от преобразователя частоты, когда электродвигатель намагничен. Если мотор имеет тормоза, то подается сигнал управления, который согласовывает его работу. Тормоз нельзя подключать к питанию преобразователя частоты.
Если с мотором применена вентиляция принудительного типа, то должен иметь место ее запуск.
Если мотор оснащен термистором, то лучше сигнал температуры подключить на частотник, чтобы можно было отключить двигатель аварийно в случае перегрева.

Как проверить условия установки частотного преобразователя?

Код частотника должен совпадать с заказанным.
Напряжение входа преобразователя частоты должно быть одинаковым с сетью питания, куда он подключается. Если потенциал сети меньше, то привод не выдаст при работе нужных характерстик, будет выдавать ошибки. Если потенциал сети выше, то такое соединение запрещено.
Напряжение оборудования двигателя не может быть выше потенциала выхода частотника. Это определено по схеме.
Ток номинальный мотора должен быть ниже тока частотника.

К частотнику допускается подключение кабелей или мотора сечением по характеристике.
Заземление привода должна подключаться индивидуально к каждому приводу. Расстояние заземления делается наименьшей. Толщина заземления не может быть меньше кабеля сети. Земля должна соединяется в первую очередь.
На вход устанавливаются вставки защиты быстрого действия. В таблице указаны их номинальные значения.
Использование разных кабель-каналов должно для кабелей входа, сигнального кабеля и выхода.
Чтобы исполнить параметры ЭМС применяйте провода с экраном. Этим вы должны добиться защиты кабеля сигналов от помех электромагнитных излучений.
Проконтролируйте как соединены кабели выхода и входа.
К клеммам PE частотника должны подключаться заземляющим кабелем. Нейтраль нельзя применять для подключения заземления. Нейтраль и заземление можно соединить в физическом заземлении.

Другие часто востребованные настройки

Помимо основных настроек, рассмотренных выше, нередко становятся актуальными ещё несколько функций. В частности, к примеру, требуется перевести на ПЧ управление асинхронным электродвигателем из ручного режима пуска в автоматический режим пуска или обратно. Делается это применительно к модели «VLT» уже посредством обычного меню через секции 0-40, 0-41, 0-42.

Видеоролик настройки алгоритмов включения/отключения

Видеоролик ниже демонстрирует, как секция меню из трёх (0-40, 0-41, 0-42) установочных параметров может использоваться для настройки алгоритма запуска асинхронного электродвигателя с поддержкой нескольких (разных) режимов управления пуском и остановкой мотора:

Следует отметить, что установкой определённого параметра в секциях допустимо заблокировать функцию кнопки отключения/сброса (Off Reset) на устройстве.

То есть отключить асинхронный электродвигатель, питаемый напряжением через ПЧ, можно только сигналом внешнего управления. Аналогично можно настроить пусковой режим.

Видеоролик настройки ПЧ VLT быстрым меню

Видео показывает последовательность манипуляций пользователя кнопками панели управления в момент настройки оптимальной связи электромотора с преобразователем частоты. Рассматривается работа пользователя в режиме быстрого меню (Quick Menu):

Заключительный штрих на асинхронный электродвигатель

Появление описываемых электрических (электронных) приборов под управление асинхронных электродвигателей существенно упростило эксплуатацию широко распространённого электрооборудования.

Правда, частотные преобразователи пока что остаются достаточно дорогостоящими устройствами, тем более модели, поддерживающие высокие уровни мощности. Но время показывает быстрое развитие технологий, а потому снижение цен в будущем видится неизбежным явлением.

Как подключить частотный преобразователь к электродвигателю

Преобразователь частоты переменного тока уже много лет применяются при строительстве электромеханических приборов и агрегатов. Они позволяют модулировать частоту для того, чтобы регулировать скорость вращения вола электрического двигателя.

Частотники позволили подключать трёхфазный электрический двигатель к однофазной сети питания, при этом, не теряя мощности. При старинном типе подключения, через емкий конденсатор, большая часть мощности двигателя терялась, КПД существенно снижалось, обмотки электрического двигателя сильно перегревались.

Всех этих проблем удалось избежать, применением частотного преобразователя. При этом очень важно соблюдать правильное подключение частотного преобразователя к электрическому двигателю.

Некоторые особенности подключения любого частотника в связку с электрическим двигателем.

Применение регулировочных устройств

Частотно регулировочные устройства применяются во многих сферах – в промышленности и в быту. Ими оборудуются прокатные станы, конвейеры, резательные автоматы, вентиляторы, компрессоры, мешалки, бытовые стиральные машины и кондиционеры. Приводы хорошо зарекомендовали себя в городском троллейбусном транспорте. Использование частотно регулируемых приводов в станках с числовым программным управлением позволяет синхронизировать движения сразу в направлении многих осей.

Максимальный экономический эффект эти системы дают при их использовании в различном насосном оборудовании. Стандартное управление насосами любых типов заключается в регулировке дросселей, устанавливаемых в напорных линиях и определении числа действующих агрегатов. За счет этого удается получить определенные технические параметры, такие как давление в трубопроводе и другие.

Насосы имеют постоянную частоту вращения и не учитывают изменяющийся расход в результате переменного водопотребления. Даже в случае минимального расхода насосы будут поддерживать постоянную частоту вращения, приводя к созданию избыточного давления в сети и вызывая аварийные ситуации. Все это сопровождается значительным бесполезным расходом электроэнергии. В основном это происходит в ночное время при резком падении водопотребления.

С появлением частотно регулируемого привода появилась возможность поддержки постоянного давления непосредственно у потребителей. Данные системы хорошо зарекомендовали себя в совокупности с асинхронными двигателями общего назначения. Регулировка частоты позволяет изменять скорость вращения вала, делая ее более высокой или низкой по сравнению с номинальной. Датчик давления, установленный у потребителя, передает информацию на частотно регулируемый привод, который, в свою очередь, изменяет частоту, поступающую к двигателю.

Современные регулирующие устройства отличаются компактными размерами. Они размещаются в корпусе, защищенном от пыли и влаги. Благодаря удобному интерфейсу, приборы могут эксплуатироваться даже в наиболее сложных условиях, при широком диапазоне мощности – от 0,18 до 630 киловатт и напряжении 220/380 вольт.

Схема регулируемого блока питания

Регулируемый стабилизатор тока

Частотные преобразователи: принцип работы

Схема частотного преобразователя асинхронного двигателя

Регулировка оборотов асинхронного двигателя

Принцип работы частотного преобразователя

Во-первых

Из соображений безопасности эксплуатации прибора, при подключении частотника (или любого иного прибора) к сети питания, обязательно нужно устанавливать защитный автомат. Автомат устанавливается перед частотником.

При этом если частотный преобразователь подключается в сеть с трёхфазным напряжением, то установить необходимо автомат тоже трёхфазный, но с общим рычагом отключения. Это позволит отключить питание от всех фаз одновременно, если хотя бы на одной фазе будет короткое замыкание или сильная перегрузка.

Если преобразователь частоты подключается в сеть с однофазным напряжением, то соответственно применяется автомат однофазный. Но при этом, в расчет берётся ток одной фазы, умноженный на три.

При подключении трёхфазного автомата, его рабочий ток определяется током одной фазы.

Однозначно запрещено устанавливать защитный автомат в разрыв нулевого кабеля, как при однофазном подключении, так и при трёхфазном. Такое подключение только внешне выглядит идентичным (ошибочно понимать, что цепь одна и не важно, где её разрывать). На самом деле, в случае разрыва фазовых кабелей, при срабатывании автомата, питание полностью отключается и на цепях прибора не будет фаз вовсе. Это безопасно. А при срабатывании автомата с разорванным нулём, работа прибора прекратиться. Но при этом, обмотки двигателя и цепи частотника останутся под напряжением, что является нарушением правил техники безопасности и опасно для человека.

Также, не при каких условиях не разрывается заземляющий кабель. Как и нулевой, они должны быть подключены к соответствующим шинам напрямую.

Во вторых

Следует подключить фазовые выходы частотного преобразователя к контактам электрического двигателя. При этом обмотки электрического двигателя следует подключить по принципу «треугольник» или «звезда». Тип выбирается исходя из напряжения, которое вырабатывает частотник. Как правило, к каждому инвертеру приложена инструкция, в которой подробно расписано, как соединяются обмотки двигателя для подключения конкретного частотника. Схема подключения частотного преобразователя к 3-х фазному двигателю также должна быть приведена в инструкции.

Обычно на корпусах двигателей приведены оба значения напряжения. Если частотник соответствует меньшему, то обмотки соединяются по принципу треугольника. В других случаях по принципу звезды. Схема подключения частотного преобразователя также должна быть приведена в паспорте частотника. Там же обычно приводятся и рекомендации по подключению.

В третьих

Практически к каждому преобразователю частоты в комплекте прилагается выносной пульт управления. Несмотря на то, что на самом корпусе частотника уже есть интерфейс для ввода данных управления и программирования, наличие выносного пульта управления является очень удобной опцией.

Пульт монтируется в месте, где удобнее всего с ним работать. В некоторых случаях, когда преобразователь частоты несколько уступает в пылевой защите и защите от влаги, сам частотник может быть установлен вдали от двигателя, а пульт управления рядом, для того, чтобы не бегать к шкафу управления и не регулировать обороты там.

Всё зависит от конкретных обстоятельств и требований производства.

Первый пуск и настройка преобразователя частоты

После подключения к преобразователю частоты пульта управления, следует рукоятку скорости вращения вала двигателя перевести в наименьшее положение. После этого нужно включить автомат, тем самым подать питание на частотник. Как правило, после включения питания должны загореться световые индикаторы на частотнике и, при наличии светодиодной панели, на ней должны отобразиться стартовые значения.

Принцип подключения цепей управления частотного преобразователя не является универсальным. Нужно соблюдать указания, указанные в инструкции к конкретному частотнику.

Для первого запуска двигателя потребуется нажать кратковременно клавишу пуска на частотнике. Как правило, эта кнопка запрограммирована на пуск двигателя по умолчанию на фабрике.

После пуска, вал двигателя должен начать медленно вращаться. Возможно, двигатель будет вращаться в противоположную сторону, отличную. От необходимой. Проблему можно решить программированием частотника на реверсное движение вала. Все современные модели преобразователей частоты поддерживают эту функцию. Можно воспользоваться и примитивным подключением фаз в другом порядке фаз. Хотя это долго и не рентабельно по затрате времени и сил электромонтёра.

Дальнейшая настройка предполагает выставления нужного значения оборотов двигателя. Нередко на частотника отображается не частота вращения вала двигателя, а частота питающего двигатель напряжения, выраженная в герцах. Тогда потребуется воспользоваться таблицей, для определения соответствующего значения частоты напряжения частоте вращения вала двигателя.

При монтаже и обслуживании, а также замене преобразователя частоты важно соблюдать ряд рекомендаций.

Подключение частотного преобразователя к электродвигателю осуществляется с применением кабелей, сечение которых соответствует тем характеристикам, которые указаны в паспорте частотника. Нарушение норм в меньшую сторону недопустимо. В большую сторону, может быть не целесообразно.

Прежде чем как подключить частотный преобразователь к электродвигателю, важно убедиться в соответствии условий, при которых будет работать преобразователь частоты. Фактически, условия должны соответствовать рекомендациям, приведённым в инструкции.

В каждом конкретном случае, подключение частотника может сопровождаться рядом обязательных условий. Чтобы узнать, как подключить частотник к 3 фазному двигателю схемы, которого есть в наличии. Сначала изучаются схемы. Если в них всё понятно, подключение выполняется при строго следовании инструкции. Если что-то не понятно, не следует выдумывать самостоятельно и полагаться на свою интуицию. Нужно связаться с поставщиком или производителем, для получения соответствующих указаний.

Достоинства частотных преобразователей в системе водоснабжения

Не нужен большой гидроаккумулятор. Это экономия пространства и денежных средств.
Частотный преобразователь делает водоснабжение комфортным. Вы получаете постоянное давление в системе независимо от того, сколько кранов вы открыли. Бывает так, что на первом этаже открыли душ, на втором срабатывает стиральная машина. При этом человека обдает кипятком, либо холодной водой, так как разность горячей и холодной воды обуславливается разностью давления в 0,5 атмосферы. Это чувствительно при приеме душа. В нашем случае это не зависимо, сколько человек пользуется водой, давление в системе остается постоянным.
Экономия электроэнергии. Это также очень важно. Преобразователь частоты стоит не дешево, но экономия от его использования окупается через два года.
Преобразователь защищает насос. Если в системе закончится вода, то преобразователь отключится, тем самым предотвратит сгорание насоса. Если в насосе заклинят рабочие колеса, он также выключится. Если в системе есть утечки, он будет несколько раз перезапускаться, потом отключится, так как наличие утечек может повредить насос. В частотнике предусмотрена защита от перенапряжения. Если напряжение высокое, он просто не запустится. При очень низком напряжении преобразователь тоже не запустит насос, так как двигатель может выйти из строя. Также частотник имеет защиту по току. Часто бывает, что на вал двигателя могут намотаться посторонние предметы, или попасть песок, который будет подклинивать рабочие колеса. В этом случае ток в обмотке двигателя будет расти, но тепловая защита еще не сработает, частотник также отключит насос, чтобы можно было провести чистку насоса. Обычные средства защиты не спасают от повышенного тока, потому что тепловая защита рассчитана на максимальный ток. А когда номинальный ток повышается на 20%, это незаметно, но происходит медленное убивание мотора насоса. Повышенный ток приводит к расслоению обмоток двигателя, лака на них, постепенно обмотка сгорает. Потребитель заметит этот процесс только через 2-3 месяца.

Частотник обладает большим комфортом. Его использование в частном доме позволяет получить полноценный водопровод с постоянным давлением. Занимает малые габариты, экономит электроэнергию. Это немаловажно, так как насосы обычно имеют большую мощность, 1,5 – 2 кВт. На преобразователи дается гарантия от 1 до 2-х лет заводом производителем.

Преимущества частотного преобразователя

Преобразователь частоты – это устройство, которое позволяет преобразовывать переменное напряжение частотой 50 Гц в напряжение с частотой от 0 Гц до 1 кГц, к тому же импульсное. Благодаря этому появляется возможность осуществить плавный пуск двигателя и регулировать частоту оборотов.

Также преобразователь защищает двигатель от перегрузок, которые могут возникать в сети. Но основное преимущество частотника – экономия электроэнергии. А она составляет в среднем 50%. И конечно же стоит упомянуть, что при регулировке пускового тока обычным, не удастся избежать достаточно больших потерь мощности.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что особо актуально использование преобразователя для двигателей с большой мощностью, потому что при подключении «звездой», пусковой ток может повредить изоляцию проводов.

Особенности эксплуатации двигателей с частотными преобразователями

Как уже сказано выше, используя частотный преобразователь для электродвигателя, снижаем потери мощности за счет снижения реактивной составляющей тока. Кроме того, есть некоторые моменты, которые необходимо знать:

При работе на сниженных оборотах возможен перегрев двигателя. Это происходит за счет снижения скорости естественного обдува. Особенно заметен перегрев на скоростях, близких к номинальным. Для снижения температуры в таком случае желательно использовать дополнительный обдув.
При работе стандартного электромотора (на 50 Гц) на повышенных скоростях вращения, стоит учитывать состояние подшипников. Из-за возникающей более сильной вибрации они быстрее выходят из строя. Для нивелирования этого явления можно использовать виброгасящие подкладки. Кроме того, частоту надо выбирать так, чтобы не возникало резонанса. И учтите: на повышенных скоростях шуметь вентилятор электромотора будет больше.

Надо учитывать особенности работы

Частотный преобразователь для электродвигателя расширяет возможности его использования. Это важно, но не менее важно правильно его подобрать, учитывая все особенности работы. Это гарантирует длительную эксплуатацию обоих устройств.

Подключение частотного преобразователя

Рисунок 1. Подключение по схеме «треугольник»

Однофазные частотники работают от однофазной сети 220В соответственно, а на выходе выдают уже трехфазное напряжение 220В заданной частоты. Другими словами, благодаря однофазному частотному преобразователю, обеспечивается трехфазное питание от обычной, бытовой электросети, что актуально на небольших производствах, либо в условиях отсутствия трехфазной сети.

Подключать частотный преобразователь к асинхронному двигателю нужно по схеме «треугольник» – обмотки статора соединяются последовательно, при этом начало последующей с концом предыдущей и так далее (рис.1):

Подключение происходит в два этапа:

Этап 1. Соединить клемы в клемной коробке по схеме «треугольник»

Этап 2. Согласно названиям клем, присоединить провода к частотнику (U к U1, V к V1, W к W1)

Не стоит забывать, что возможность подключить трехфазную сеть 220В бывает не у всех двигателей. И тут мы задаемся вопросом: «А как узнать, могу ли я подключить свой трехфазник в розетку?». Эту информацию можно посмотреть на шильдике своего двигателя. В поле «Напряжение» должны быть указаны данные «220/380В».

Подключение электрических цепей преобразователя частоты

Перед установкой вы должны обеспечить безопасные приемы работ. Входное напряжение питания обязательно отключить, разрядить конденсаторы, вал электромотора не двигается и поставлен на тормоз.

Сделать максимальное подключение устройства преобразователя частоты заземляющих проводов на сеть и на клеммы двигателя. Последовательное заземление запрещено.
Произвести фазовое подключение на клеммы.
Провода датчика монтажа мотора подключить их по схеме.
Если имеется резистор тормоза, то подсоедините его к частотнику, а датчик защиты резистора подключите также к частотнику.
Если мотор имеет тормоза внешнего типа, то подайте на них питание. К частотнику не рекомендуется подключать тормоз. Вал мотора растормозите при работе с частотником. Если нужно управлять тормозом инвертором, то для этого применяется реле согласующего типа.
Проверьте мультитестером напряжение питающей сети, откуда будет подаваться ток, проконтролируйте, что оно соответствующего значения, которое указано на характеристиках преобразователя.
Обесточьте напряжение питающей сети и соедините ее с контактами преобразователя 1-фазной сети.
Управляющая проводка защищается экраном и удалена от кабелей силового напряжения входа и выхода. Не делайте скрутки для соединения экранов. Для этого применяются пластины.
Датчики подсоединяются укороченным проводом с защищенной экраном.
По схеме проверьте надежно ли произведены соединения. Убедитесь, что изоляция не повреждена, хороший контакт соединения силовых кабелей.

Установка частотных преобразователей

Разновидности частотных преобразователей

Современные частотные преобразователи различаются многообразием схем, которые можно сгруппировать в несколько категорий:

Принцип работы такого прибора заключается в последовательном преобразовании напряжения при помощи понижающего и повышающего трансформатора, преобразования частоты низковольтным преобразователем, а также сглаживание пиковых перенапряжений на выходе с помощью синусоидального фильтра. Схема работы выглядит следующим образом: питающее напряжение 6000 В подается на понижающий трансформатор и на его выходе получают 400 (660) В, далее оно подается на низковольтный преобразователь и после изменения частоты подается на повышающий трансформатор для увеличения значения напряжения до начального.

Такие устройства состоят из многоуровневых частотных преобразователей на основе тиристоров. Конструктивно они состоят из трансформатора (обеспечивающего понижение питающего напряжения), диодов (для выпрямления) и конденсаторов (для сглаживания). Также для уменьшения уровня высших гармоник применяют многопульсные схемы.

Тиристорные преобразователи имеют высокий КПД до 98 % и большой диапазон выходных частот 0-300 Гц, что для современного оборудования является положительной и востребованной характеристикой.

Такие частотные преобразователи являются высокотехнологичными устройствами, которые собираются на транзисторах различного типа. Конструктивно они имеют транзисторные инверторные ячейки и многообмоточный сухой трансформатор специальной конструкции. Управляют таким преобразователем с помощью микропроцессора, что позволяет тонко настраивать работу оборудования и контролировать весь процесс работы различных двигателей. Транзисторные частотные преобразователи, так же, как и тиристорные, имеют высокий КПД и широкий диапазон регулирования частоты.

Техника безопасности. Приемы безопасной работы

К деталям под напряжением прикасаться нельзя. Это приводит к смерти, даже при обесточенном двигателе и приводе. Если проводите ремонт с токопроводящими элементами, то отключите сначала напряжение сетевого питания и цепи. Убедитесь, что кабель мотора отключен. Высокое напряжение долго сохраняется, не смотря на то, что погасли светодиоды. После отключения приводов до 7,5 киловатт нужно еще подождать 5 минут. Если мощность привода более 7,5 киловатт, то подождать нужно 15 минут.
Частотник обязательно заземляется. Сила тока на заземление должна быть выше 3,5 мА. Нельзя использовать ноль для заземления.
На панели управления клавишей OFF нельзя отключить частотник от тока, напряжение не исчезнет между двигателем и частотником.

Установка частотного преобразователя на станок 16Б16

Как подключить частотный преобразователь

Для подключения частотного преобразователя к оборудованию, прежде всего необходимо убедиться в том, что характеристики такого прибора подходят для работы с конкретным электродвигателем. Также важно, чтобы напряжение питающей сети позволяло использовать данный частотный преобразователь.

При установке и подключении ЧП необходимо, чтобы условия эксплуатации соответствовали классу защищённости от влаги и пыли, а также были выдержаны все расстояния от движущихся частей машин и механизмов, от людских проходов и электрооборудования и аппаратуры.

Схема подключения ПЧ

Частотные преобразователи бывают как для трехфазных сетей, так и для однофазных. При этом к однофазной сети также можно подключать и трехфазный частотный преобразователь по схеме «треугольник», который дополнительно оснащен специальным конденсаторным блоком (при этом значительно падает мощность и понижается КПД устройства). Подключение же трехфазного преобразователя в соответствующей сети производится по схеме «звезда».

Управление частотным преобразователем может осуществляться с использованием контакторов, встроенных в различные релейные схемы, микропроцессорных контроллеров и компьютерного оборудования, а также вручную. Поэтому при подключении автоматизированных систем требуется участие специалистов по наладке такого оборудования.

Обратите внимание! Частотный преобразователь может иметь дополнительные настройки, выполняемые с помощью DIP-переключателей, а также встроенным программным обеспечением.

Принцип подключения частотных преобразователей в целом одинаковый, но может несколько отличаться для разных моделей. Поэтому правильным решением будет перед подключением изучить инструкцию, сопоставить характеристики устройств и убедиться в том, что устройство подключается по схеме, предложенной производителем.

Для трехфазного электродвигателя

Для трехфазного электродвигателя принцип подключения следующий: к клеммным колодкам на выходе трехфазного частотного преобразователя подключаются фазные проводники к каждому выводу, а на вход подключаются фазы питающего напряжения. В данном случае всегда реализуется схема подключения «звезда» в двигателе. При подключении трехфазного двигателя через частотный преобразователь к однофазной сети применяют схему «треугольник».

Для однофазного электродвигателя

Для однофазного электродвигателя необходимо подключить фазный и нулевой проводник к преобразователю частоты, а обмотки двигателя подключаются к соответствующим клеммам на выходе частотного преобразователя. Например, обмотка L1 будет подключаться к клемме А преобразователя, обмотка L2 к клемме B, а общий провод к клемме C. Если применяется конденсаторный двигатель, то от частотного преобразователя фаза подключается к двигателю, а конденсатор обеспечивает сдвиг фаз.

Во всех случаях, при подключении частотных преобразователей и электродвигателей, всегда следует применять устройства защиты: автоматические выключатели и УЗО, рассчитанные на высокие пусковые токи, а также обязательно подключать заземляющий проводник к корпусам устройств. Также важно обратить внимание на сечение проводников электрокабеля, которым будет производится подключение – сечение должно соответствовать параметрам подключаемого частотного преобразователя и нагрузки.

Преимущества использования ЧП

Подключение частотного преобразователя позволяет значительно расширить функциональные возможности системы управления, повысить надежность и продлить срок эксплуатации крана, а также сократить расход электроэнергии.

Расширение возможностей системы управления заключается:

В плавном разгоне/торможении, исключая раскачивание груза.
В широком диапазоне регулирования скоростью от 0 до номинального значения и выше.
В возможности синхронного управления несколькими двигателями от одного преобразователя.

Надежность и безотказная работоспособность крана:

Значительно упрощается электрическая схема управления.
В пусковом/рабочем режиме ток ограничивается в пределах номинального значения.
Защита электрооборудования крана, сообщение о причинах аварийной остановки.
Плавный разгон/торможение снижают нагрузки на металлоконструкции крана и его механическое оборудование.

Возможность экономии электроэнергии, обуславливается способностью ЧП уменьшать амплитуду питающего напряжения, что позволяет поддерживать постоянный момент нагрузки на двигателе. Помимо этого, установив рекуперативные системы, можно возвращать энергию полученную от торможения обратно в сеть.

Программирование и настройка ЧП

Программирование частотных преобразователей

может осуществляться посредством компьютера, через цифровые интерфейсы, например: CAN, USB, RS485 и т.д. Также с их помощью появляется возможность управлять электроприводами удаленно и производить синхронизацию устройств.

Помимо этого, настройка частотного преобразователя выполняется с панели управления. Функциональные возможности зависят от конкретной модели. Обычно параметры управления разбиты на группы: например: нагрузка на двигатель, настройка входов/выходов, параметры сети и многое другое. Дополнительно могут предусматриваться и специальные функции, необходимые для регулирования конкретных моделей двигателей. В случае введения ошибочных или некорректных данных, есть возможность сброса до заводских настроек.

Особо следует отметить, настройка/программирование преобразователей осуществляется строго по инструкции, прилагаемой к каждой модели.

Выбирая модель частотного преобразователя, необходимо исходить из мощности и типа двигателя. Также учитываются: точность и диапазон регулирования скорости, время замедления и разгона, особенности эксплуатации. Если вы затрудняетесь и не можете определиться с выбором ЧП, специалисты «ТехКранМонтаж» всегда придут «на помощь» и посоветуют оптимальную модель для вашего крана.

Асинхронный электродвигатель как подключить к ПЧ?

Главная страница » Асинхронный электродвигатель как подключить к ПЧ?

Асинхронный электродвигатель: как подключить к преобразователю частоты?

Режимное подключение асинхронных электродвигателей

Определяясь относительно выполнения схемы питания, электрик, как правило, выбирает из двух вариантов:

Подключение по питанию 220 вольт.
Подключение по питанию 380 вольт.

Устройства питания асинхронных электродвигателей разным напряжением

На примере широко распространённого прибора VLT 51 серии «Micro Drive» — продукта производства компании «Danfoss», особенность соединения асинхронного электродвигателя и частотного преобразователя проста.