Как подобрать частотный преобразователь

Что нужно знать для правильного выбора преобразователя частоты?

1. Что такое частотный преобразователь и в каких случаях он применяется

Преобразователь частоты предназначен для управления скоростью вращения трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

частотный преобразователь Внешний вид частотных преобразователей

Частотные преобразователи применяются в следующих случаях:

при необходимости изменения скорости вращения электродвигателя;
при необходимости поддержания значения технологического параметра (например, давления) посредством изменения скорости вращения электродвигателя;
отсутствует питание 380В. Частотные преобразователи с питанием 220В поставляются на мощность до 2,2кВт включительно. Мощность двигателя при этом не теряется (Если двигатель имеет возможность переключения «звезда-треугольник» 380/220, то он может быть включен от однофазной сети 220В);
требуется подключение к промышленной сети двигателей с «нестандартным» напряжением питания и частотой.

Кроме основных функций, ПЧ обеспечивает

возможность включения реверса без дополнительного оборудования;
ограничение пускового тока двигателя;
контроль тока двигателя;
плавный разгон и торможение (настраиваемые по времени);
дополнительную защиту двигателя;
возможность пропуска резонансных частот;
стабилизацию момента двигателя даже при колебаниях входного напряжения;
возможность остановки с замедлением;
возможность экономии электроэнергии при частично загруженном двигателе (даже без датчика обратной связи);
работу со встроенным таймером и счетчиком;
переход в «спящий режим» с отключением насоса при отсутствии водопотребления;
возможность автоматического перезапуска при восстановлении питания.

Все перечисленные параметры (функционал) поддерживают преобразователи частоты ELHART серии EMD-MINI и EMD-PUMP.

2. Подбор частотного преобразователя

2.1 Преобразователь частоты для однофазного двигателя

Стоит обратить внимание, что стандартные частотные преобразователи не предназначены для работы с однофазными двигателями. Почти все представленные на рынке частотные преобразователи предназначены для управления скоростью вращения трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Чаще, когда говорят «однофазный преобразователь частоты», имеют ввиду частотный преобразователь с питанием от однофазный сети напряжением 220В. Такой преобразователь имеет на выходе 3 фазы по 220В и также предназначен для управления трехфазным асинхронным двигателем.

Тем не менее, преобразователи частоты для однофазных двигателей существуют, но встречаются крайне редко.

Рисунок 1 — ПЧ для трехфазного двигателя

2.2 Подбор частотного преобразователя по мощности

При подборе преобразователя в первую очередь нужно ориентироваться на ток и напряжение питания электродвигателя. Эта информация указывается на шильдике двигателя.

Рисунок 2 — Шильдик двигателя

1. Напряжение на обмотках. Двигатель, шильдик которого показан рисунке 2, способен работать при трехфазном напряжении 220В (обмотки должны быть соединены в схему «треугольник») и при трехфазном напряжении 380В (соединение «звезда»). Если на шильдике указано 380/660, то такой двигатель может быть подключен к ПЧ с питанием 220В, но в таком случае не будут обеспечены номинальные характеристики двигателя.

2. Номинальный линейный ток двигателя. Данный двигатель потребляет 1,44А при подключении треугольником (питание 220В) и 0,83А при подключении звездой (питание 380В).

Остальная информация, приведенная на шильдике электродвигателя, не влияет на выбор ПЧ.

Несмотря на указанный на шильдике двигателя ток, наиболее правильным методом определения рабочего тока является его непосредственное измерение при работе двигателя. Это позволит избежать проблем в случае работы двигателя при повышенном токе. Фактический длительный рабочий ток двигателя не должен превышать номинальный выходной ток преобразователя.

Купить частотный преобразователь подобрав его по мощности двигателя не правильно, так как мощность двигателя зависит от КПД и коэффициента мощности (cosφ), а указанная на электродвигателе мощность относится к механической мощности двигателя на валу, а не к потребляемой от источника питания активной мощности, как это принято для других потребителей электроэнергии.

Таблица 1 – Электрические характеристики двигателей

Двигатель	Мощность, кВт	Об/мин	Ток при Δ220/Y380 В	КПД, %	Коэф. Мощн.	I_П/I_Н
АИР 80 А2	1,5	3000	6,2 / 3,6	78,5	0,85	6,5
АИР 80 В4		1500	6,8 / 3,9	78,5	0,80	5,3
АИР 90 L6		1000	7,3 / 4,2	76	0,70	5,0

Двигатель АИР 90 L6 (1000 об/мин) при одинаковой с частотным преобразователем мощности потребляет в номинальном режиме ток 4,2 А при питании 380 В, а преобразователь имеет номинальный выходной ток 4,0 А.

При соединении этого же двигателя в «треугольник» с питанием 220 В номинальный ток составит 7,3А, а преобразователь частоты рассчитан на 7,0А. Следовательно, как при питании 380В, так и при 220В указанный двигатель необходимо подключать к частотному преобразователю мощностью на ступень выше (2,2кВт):

Благодаря частотному преобразователю есть возможность подключать двигатели с «нестандартным» питанием к промышленной сети 220 или 380В. При этом главное, чтобы номинальное напряжение питания двигателя не превышало питание ПЧ, а номинальная частота поддерживалась ПЧ.

Например, машинка для стрижки овец МСУ-200 питается от переменного напряжения 36В частотой 200Гц. Для работы с такой машинкой в настройках преобразователя частоты задается номинальное напряжение питания двигателя — 36В и номинальная частота двигателя — 200Гц.

Несмотря на мощность электродвигателя 115Вт, рабочий ток составляет около 3А. Кроме номинального тока двигателя необходимо учитывать амплитуду, частоту и длительность возможных перегрузок. В моменты перегрузок ток указанной машинки может доходить до 7А.

Частотный преобразователь ELHART EMD-MINI выдерживает перегрузку 150% от номинального тока в течение 60 секунд; EMD-PUMP – 120% в течение 60 секунд.

Следовательно, номинальный ток ПЧ должен быть не менее 7 ÷ 150% = 4,7А. Для подключения к сети 220В выбираем преобразователь частоты ELHART EMD-MINI – 007S (0,75кВт, 5А, 220В). Для подключения к сети 380В выбираем ПЧ ELHART EMD-MINI – 022T (2,2кВт, 5А, 380В).

Обратите внимание: при небольшом запасе по току в данном примере, мощности ПЧ в 6 и 20 раз больше мощности соответствующего двигателя!

2.3 Выбор между векторным и вольт-частотным режимом управления

По режиму управления частотные преобразователи можно разделить на вольт-частотные и векторные. Рассмотрим особенности работы этих режимов.

Вольт-частотный (или скалярный) режим управления ПЧ

Поддерживает постоянной величину магнитного поля статора при заданной частоте (отношение напряжения питания к частоте постоянно). Это значит, что при различных скоростях номинальный момент на валу двигателя останется неизменным. Есть особенности работы на низких частотах. Подробности расписаны в разделе «Возможный диапазон регулировки частоты вращения двигателя с помощью ПЧ»;
Скорость вращения двигателя зависит от приложенной нагрузки: при увеличении нагрузки двигатель замедляется, при уменьшении — ускоряется. При постоянной нагрузке скорость вращения не изменяется;
Позволяет работать с несколькими двигателями одновременно (для работы с несколькими двигателями необходимо обеспечить дополнительную защиту по току для каждого двигателя).

Векторный режим управления ПЧ:

поддерживает постоянную скорость вращения при изменяющихся нагрузках (за счет автоматической регулировки выходного напряжения);
более стабильно работает при низких частотах (за счет компенсации падения напряжения в обмотках двигателя).

Особенности работы векторного режима:

возможно изменение скорости вращения при постоянной нагрузке в пределах 2Гц (вследствие поиска оптимального напряжения). Это нормально и не является неисправностью;
возможна работа только с одним двигателем (не поддерживает многодвигательный режим);
работает корректно, если правильно введены паспортные данные двигателя и успешно прошло его автотестирование.

И вольт-частотный и векторный режимы управления при наличии встроенного ПИД-регулятора способны точно поддерживать технологический параметр по датчику обратной связи (скорость, давление, влажность, температуру и другие).

Как правило, для большинства применений достаточно использования вольт-частотного режима. Такими применениями являются насосы, вентиляторы, конвейеры, деревообрабатывающие станки, высокоскоростные шпиндели фрезерных станков, простые куттеры, прессы, упаковочные станки, фасовочные аппараты, дозаторы, компрессоры и другое оборудование.

Векторный режим обычно применяется при работе с подъемно-транспортными механизмами, на дробилках, буровом оборудовании и другими нагрузками, где требуется высокий момент в области низких частот и при запуске, а также нет четкой зависимости момента нагрузки от скорости вращения.

2.4 Поддерживаемые способы управления преобразователем частоты

Так как преобразователь частоты обычно устанавливается в шкаф управления, то для доступа к встроенной панели необходимо каждый раз открывать дверь шкафа (в случае работы в пыльном производстве — мука, пыль, цемент — частое открытие двери недопустимо). Кроме того, часто преобразователь устанавливается рядом с двигателем, а пульт оператора находится в стороне.

С помощью выносного пульта управления EMD-Mini — RCP (не входит в комплект поставки) можно реализовать дистанционное управление преобразователем частоты EMD-Mini на расстоянии до 2 метров. Выносной пульт имеет абсолютно те же функции и возможности, что и панель управления на самом частотном преобразователе.

В частотных преобразователях ELHART серии EMD-PUMP встроенный пульт является съемным и имеет возможность выноса с помощью входящего в комплект двухметрового кабеля.

Для дистанционного управления пуском и остановом двигателя с помощью кнопок и переключателей необходимы дискретные входы.

Наличие аналогового входа позволяет дистанционно осуществлять плавную регулировку оборотов с помощью потенциометра или аналогового сигнала 0. 10В/4. 20мА. Совместно со встроенным ПИД-регулятором аналоговый вход позволяет непрерывно поддерживать значение технологического параметра (давление, расход, температура и т. д.)

Наличие интерфейса RS-485 либо RS-232 позволяет подключиться к верхнему уровню АСУТП.

Программный режим позволяет изменять скорость и направление вращения по заранее заданной программе.

2.5 Подбор частотного преобразователя для насоса

Отдельное внимание стоит уделить частотным преобразователям насосной серии. От остальных преобразователей их отличает заложенный алгоритм работы с несколькими двигателями. А именно: чередование двигателей и каскадный режим. Режим чередования применяется для равномерного износа двигателей. Каскадный режим применяется, когда необходимо с помощью одного частотного регулятора управлять несколькими насосами. Особенность каскадного режима заключается в том, что частотный преобразователь небольшой мощности способен регулировать производительность или давление в широком диапазоне, включая в работу минимально необходимое количество насосов. Преобразователи частоты ELHART EMD-PUMP могут управлять группой от 2 до 7 насосов. Возможна работа с насосами разной мощности, в таком случае мощность ПЧ определяется наиболее мощным насосом.

2.6 Дополнительное оборудование

В некоторых случаях при использовании преобразователя частоты может потребоваться установка дополнительного оборудования:

необходим для рассеивания энергии, поступающей в ПЧ от двигателя, который работает в генераторном режиме. Тормозной резистор используется для обеспечения быстрой остановки или замедления двигателя (особенно с высокоинерционными нагрузками), при работе с подъемно-транспортными механизмами (краны, лифты, наклонные транспортеры, подъемники), высокоинерционными применениями (дымососы, центрифуги, рольганги, тягодутьевые механизмы, транспортные тележки), в применениях, где важна точность позиционирования. устанавливается при расстоянии между двигателем и преобразователем более 30м; защищает двигатель от импульсных токов, уменьшает помехи, ограничивает амплитуды тока короткого замыкания, снижает скорость нарастания тока КЗ и, как следствие, улучшает защиту преобразователя от КЗ. подключается ко входу преобразователя и является двухсторонним буфером между сетью электроснабжения и преобразователем частоты. Защищает от пиковых скачков напряжения в сети. Установка сетевого дросселя рекомендуется при нестабильных параметрах сети (пульсация, провалы напряжения), при перекосе фаз более 3%, если мощность источника питания (распределительного трансформатора) более 500 кВА и превышает в шесть и более раз мощность преобразователя или если длина кабеля между источником питания и ПЧ менее 10м. Использование сетевых дросселей значительно повышает срок службы и надежность работы частотных преобразователей.

3. Диапазон регулирования скорости вращения двигателя при использовании преобразователя частоты

3.1 Использование ПЧ для уменьшения скорости вращения двигателя

Для работы на низких частотах (ниже 10-15 Гц) необходимо особое внимание уделить охлаждению двигателя и моменту на валу.

Электродвигатель закрытого типа с вентиляторным охлаждением (TEFC) имеет охлаждение только за счет встроенного вентилятора. Производительность вентилятора охлаждения уменьшается пропорционально скорости вращения двигателя. При занижении оборотов двигателя эффективность охлаждения снижается, что приводит к перегреву двигателя и возможному выходу из строя.

Существует несколько вариантов охлаждения электродвигателя при работе на низких частотах:

сократить период непрерывной работы двигателя на низкой частоте
организовать дополнительное охлаждение;
уменьшить нагрузку на валу двигателя;
установить понижающий редуктор, что позволит повысить обороты двигателя;
использовать двигатель большего типоразмера.

Вольт-частотный метод регулирования позволяет сохранять постоянный момент на валу двигателя при различных скоростях. При работе на низких частотах (ниже 5-10 Гц) момент на валу будет зависеть от характеристики конкретного двигателя (активного сопротивления обмоток). Для сохранения момента на частотах ниже 5-10 Гц может потребоваться корректировка минимального напряжения кривой U / f. Увеличение значения напряжения вызовет увеличение пускового момента, но также приведет к увеличению потребляемого тока, а пропорционально увеличению протекающего тока усиливается нагрев. Рекомендуемый диапазон регулирования частоты при вольт-частотном управлении: 5-50 Гц. Преобразователь частоты ELHART EMD-MINI поддерживает регулировку частоты от 0,5 до 999,9 Гц.

Векторный метод регулирования способен более точно поддерживать момент при низких частотах (особенно при изменяющейся нагрузке). Диапазон возможной регулировки шире, чем у вольт-частотного режима и зависит от конкретной модели (фирмы, серии) ПЧ. Для векторного управления рекомендовано использовать преобразователи частоты Delta Electronics серии VFD-E и VFD-C.

Для увеличения пускового момента рекомендуется использовать частотный преобразователь большей мощности (так как преобразователь может обеспечить двигатель только полуторократным током (номинальный ток × перегрузочную способность ПЧ).

3.2 Использование ПЧ для увеличения скорости вращения двигателя

Преобразователь частоты можно использовать для увеличения скорости вращения двигателя выше номинальной. При этом важно учесть, что при увеличении частоты выше номинальной, момент (Т) уменьшается пропорционально квадрату отношения напряжение/частота. При частоте f = 70 Гц момент на валу уменьшается в 2 раза T = 0,5 × T_ном; при частоте f = 100 Гц момент уменьшается в 4 раза T = 0,25 × T_ном. Следовательно, увеличивается риск перегрузки двигателя. Кроме того, увеличивается нагрузка на подшипники.

На что следует обратить внимание при выборе частотного преобразователя для электродвигателя

Внедрение частотных преобразователей везде, где используются электродвигатели, — верное решение на пути увеличения доходности предприятия. Благодаря гибкой настройке параметров управления и широкому диапазону регулировок современные частотные преобразователи позволяют ощутимо поднять производительность технологического оборудования различного назначения и снизить издержки даже для устаревшего оборудования.

В этой статье мы расскажем, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя самостоятельно или при помощи специалистов.

Самостоятельный подбор ЧП

У вас есть три пути: выбрать общепромышленную модель, выбрать модель для конкретного применения или по характеристикам.

Выбор общепромышленной модели

Это наиболее быстрый и простой вариант. Например, универсальный общепромышленный векторный ЧП большой мощности «Веспер» из линейки EI -9011 в защищенном корпусе класса IP54 подходит для большинства задач и может использоваться для управления приводами практически всех промышленных механизмов в сложных условиях эксплуатации. Минус такого решения — высокая цена универсального ЧП.

Выбор по стандартному ряду мощностей электродвигателей

Это тоже быстрый и удобный вариант. Как правило, номинальная мощность большинства преобразователей соответствует стандартной серии.

Стандартные серии электродвигателей имеют следующие уровни (номинальной) мощности:

кВт	0,06	0,09	0,12	0,18	0,25	0,37	0,55	0,75	1,10	1,50	2,20	3,00
кВт	4,00	5,50	7,50	11,0	15,0	18,5	22,0	30,0	37,0	45,0	55,0	75,0

Преобразователь частоты подбирается такой же мощности, что и двигатель, или чуть большей. Например, если мощность привода 1,5 кВт, то преобразователь может быть 1,5-2 кВт.

Недостаток этого решения — можно переплатить за избыточную мощность частотника, если электродвигатель не нагружается полностью. Или наоборот: если привод часто работает с пиковыми нагрузками, то приобретенный по стандартной серии ЧП может не справляться с обеспечением работоспособности.

Выбор по характеристикам

1. Электропитание и диапазон выходной частоты.

Количество питающих фаз и номинальное напряжение (В) — первое, на что нужно обращать внимание при выборе. Если это не учесть и неправильно подключить оборудование, возникнут аварийные ситуации и, как следствие, техника выйдет из строя. Выпускаются одно- и трехфазные модели с напряжением на 220 В и 380 В соответственно. Однофазная модель ЧП имеет трёх фазный выход для подключения трёхфазного электродвигателя. Есть также высоковольтные мегаваттные установки для особо мощных агрегатов.

Напряжение местных электросетей, а вернее его качество, также необходимо учитывать при выборе ЧП. Несмотря на то, что Российский стандарт предусматривает для однофазной сети 220 В, а для трехфазной 380 В, на деле бывают существенные провалы и скачки. Если произойдет падение входного напряжения, электропривод аварийно остановится, но если будет скачок вверх, он может сгореть. Поэтому чем шире диапазон допустимых значений напряжения прибора, тем лучше (смотреть их нужно в техническом описании). Модели с широким диапазоном стоят дороже.

Частота (Гц) — следующая по важности характеристика, так как непосредственное управление скоростью вращения вала осуществляется с помощью изменения частоты выходного напряжения. Нужно обратить внимание на диапазон значений выходной частоты ПЧ (например, от 0 до 400 Гц). Чем шире диапазон, тем больше возможностей. У преобразователей частоты, на основе инвертора напряжения, выходная частота не зависит от значения частоты напряжения питания. Все ПЧ ООО «Компании Веспер» выполнены по схеме инвертора напряжения с промежуточным звеном постоянного тока.

2. Мощность и номинальный ток.

Выбор частотного преобразователя по мощности и номинальному току применяемого электродвигателя можно осуществить следующими способами:

по значению номинального тока электродвигателя по формуле: Iпч = (1.05…1.1) х Iдв ;
на основе полной мощности (кВА), рассчитывается по формуле: Рпч = Uдв х Iдв х √3 / 1000.

Важно, чтобы выходной ток/мощность частотника был равен или превышал номинальный ток/мощность двигателя. Поэтому для правильного выбора необходимо знать номинальные характеристики электродвигателя.

Получить нужные сведения можно из технической документации, по надписям на корпусе (шильдикам) либо провести замеры.

Если двигатель периодически работает с пиковой нагрузкой (значительный пусковой момент на валу, быстрый разгон, резкое торможение), это нужно учитывать. Следует выбирать модель, которая в состоянии обеспечить перегрузочную способность.

3. Методы управления.

Есть два основных метода управления:

векторный;
скалярный.

Приборы со скалярным управлением стоят дешевле и проще в настройке, но они имеют малый диапазон (1:10) и низкую точность регулировки (погрешность скорости может быть 5-10 %). Такие частотно регулируемые электроприводы целесообразно использовать, когда параметры нагрузки заранее известны и не «плавают» при постоянной частоте. Это могут быть различные механизмы с фиксированным режимом работы, отвечающие за поддержание определенного состояния техпроцесса. К примеру: насосы, вентиляторы, компрессоры.

Векторные приборы более технологичны, имеют широкий диапазон режимов и регулировок (>1:200) с практически нулевой погрешностью, могут поддерживать заданный момент при меняющейся скорости и на сверхмалых оборотах, а также постоянную скорость при резко меняющейся нагрузке. Но они стоят дороже и требуют тонкой индивидуальной настройки специалистом. Такие векторные ЧП подходят для конвейеров, лифтов, транспортеров, кранов, прессов, токарных станков.

Метод управления электродвигателем			Диапазон регулирования скорости	Погрешность скорости, %	Время нарастания момента, мс	Пусковой момент	Цена	Стандартные применения
Скалярный			1:10	5-10	Не доступно	Низкий	Очень низкая	Низкопроизводительные: насосы, вентиляторы, компрессоры, ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование)
Векторный	Линейный	Полеориентированное управление	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая	Высокопроизводительные: краны, лифты, транспорт и т.д.
	Линейный	Прямое управление моментом с ПВМ	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая
	Нелинейный	Прямое управление моментом с таблицей включения	>1:200	0	<1	Высокий	Высокая
	Нелинейный	Прямое самоуправление	>1:200	0	<1-2	Высокий	Высокая	Высокопроизводительные: электрическая тяга, быстрое ослабление поля

4. Дополнительные опции частотного преобразователя для электродвигателя.

Чтобы понять, какие дополнительные возможности могут понадобиться, необходимо ориентироваться на круг задач (для чего предполагается использовать ЧП), эксплуатационные нагрузки (сколько приводов будет контролировать и в каком режиме), условия, в которых прибор будет работать (нужна ли спецзащита корпуса и др.).

Для управления приводами с лёгкой нагрузкой и стабильными оборотами (вентиляторы и насосы) выбирают недорогую простую модель с ограниченным набором регулировок и минимальными опциями.
Для управления приводами с переменными нагрузками, быстрыми стартами и остановками (лифтовые или конвейерные двигатели) нужен ЧП с модулем отвода излишков энергии, возникающих при торможении.
Для высокоточных задач (в станках различного назначения) может понадобиться прибор с тонкой настройкой в широком диапазоне режимов и сохранением заданного крутящего момента на сверхмалых оборотах.

Дополнительных опций много, как и задач, которые решают частотники. Поэтому при выборе модели частотного преобразователя для электродвигателя полезно написать свой список с теми опциями, которые необходимы.

Мы составили перечень наиболее востребованных опций:

Дистанционное управление.
Централизованное управление в составе кластера.
Контроль работы только одного привода.
Контроль сразу нескольких двигателей.
С прямой связью.
Защищенный корпус (степень по классу IP).
Модульность.
Встроенный дисплей и различные индикаторы.
Программирование с помощью встроенного пульта управления или компьютера.
Поддержка обратной связи.
Наличие дискретных, аналоговых, цифровых выходов.
Метод модуляции и диапазон значений частоты ШИМ).
Тормозной модуль и способ отвода излишков энергии при торможении (рекуперация, перевод в тепло).
Автонастройка.
Возможность пуска (с поиском скорости) свободно вращающегося двигателя.

Если в комплектации не будет всех нужных опций из списка, можно заказать дооснащение. Компания «Веспер» предоставляет такую возможность.

Также полезно знать, что ведущие производители выпускают специальные серии преобразователей, настроенные и оптимизированные для решения конкретных задач. В них уже учтены все нюансы и включены необходимые опции.

Серия частотных преобразователей «Веспер» EI-P7012 ориентирована на работу с насосами. Серия E3-8100В идеально подходит для вентиляторов.

5. Гарантийные условия и сервисное сопровождение.

Технические характеристики при выборе преобразователя частоты важны, но нужно еще учитывать качество сборки и возможность сервисного сопровождения. Обращайте внимание на:

гарантийные условия;
продуманность компоновки и конструкционных решений;
использование надёжных комплектующих;
контроль качества и отсутствие брака в готовых изделиях;
репутацию производителя и множество успешно выполненных проектов;
профессиональное гарантийное и послегарантийное сервисное обслуживание;
доступность специалистов для консультаций;
скорость поставки необходимых комплектующих;
наличие сети сервисных центров.

Обеспечить все это на должном уровне могут компании с мощным интеллектуальным и экономическим потенциалом, отлаженным высокотехнологичным производством и многоступенчатым контролем качества.

Среди российских производителей компания «Веспер» соответствует этим критериям в полной мере. Высокое качество продукции подтверждают сертификаты. Оборудование «Веспер» успешно работает на сотнях объектах электроэнергетики, металлургии, машиностроения, нефтегазового комплекса и других отраслей промышленности.

Как выбрать частотный преобразователь с помощью специалистов «Веспер»

Крупные производители выпускают огромный ассортимент ЧП. Если при покупке вам нужно учесть множество критериев, то хорошим вариантом будет обратиться за консультацией к специалистам. Компания «Веспер» имеет большой опыт в проведении работ по подбору преобразователей частоты для различных промышленных и бытовых машин и механизмов.

Если вам нужен преобразователь частоты с дополнительными опциями для решения конкретных задач, то это еще один повод обратиться в крупную компанию. В «Веспере», например, эту задачу решает инженерно-технический отдел, который порекомендует и подберёт дополнительную комплектацию оборудования по персональным пожеланиям заказчика:

КАК ВЫБРАТЬ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ? СТОИТ ЛИ ПЕРЕПЛАЧИВАТЬ ЗА БРЕНДЫ?

В данной статье мы рассмотрим частотные преобразователи: для каких целей они применяются, как правильно их выбирать и на что следует обращать внимание, а также разберемся стоит ли переплачивать за БРЕНДОВЫЕ частотные преобразователи?

Прежде всего начнём с базового, частотные преобразователи – это электронные устройства, которые обеспечивают управление скоростью вращения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с помощью изменения выходной частоты. Современные частотные преобразователи чаще всего применяются в следующих случаях :

· поддержания и изменение скорости вращения электродвигателя

· поддержания определенного значения (параметра) с периодическим изменением скорости вращения электродвигателя; такими параметрами могут являться: давление, расход жидкости, температура и т.п.

· для плавного пуска и торможения двигателя, тем самым обеспечивая рабочие токи при старте двигателя и увеличение срока службы электродвигателя

· для экономии энергоресурсов, обеспечивая экономию до 50%

· для точной регулировки движущих машин: краны, конвейеры и т.п.

Частотные преобразователи относятся к промышленному сегменту и чаще всего встречаются на различных производствах, таких как: энергетика, нефтяная сфера, котельные, очистные сооружения, металлургия, конвейерные линии, а также часто встречаются в бытовых сферах: погружные насосы, системы отопления в коттеджах, домах и многое другое. Частотные преобразователи бывают с входным напряжением на 220В и 380В, а выходное напряжение как правило составляет на 380В (220В крайне редко встречается).

Прежде всего частотные преобразователи устанавливают из расчёта экономии энергоресурсов или технологической необходимости. К технологической необходимости можно отнести поддержания определенного расхода на различные установки, например, очистные установки ОСМОС требуют определенного расхода воды при котором они показывают максимальную эффективность очистки жидкости. Если расход на установку будет маленький, то соответственно КПД установки будет низкое, а если расход будет высокий, то соответственно очистка жидкости будет некачественная. Для таких целей необходим частотный преобразователь, который и будет обеспечивать заданный расход жидкости. Данные примеры применения преобразователей частоты встречаются очень часто в различных отраслях.

КАК ВЫБРАТЬ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ?

Частотные преобразователи прежде всего выбираются по мощности и току подключаемого двигателя, но мы советуем по возможности выбирать на один порядок выше, так как при этом нагрузка на частотный преобразователь будет меньше, соответственно он будет меньше греться и прослужит более длительное время. Но часто бывает, что частотный преобразователь более высокого номинала стоит на порядок дороже и это становится экономически неоправданно. Для примера рассмотрим подбор частотного преобразователя M — DRIVER M 0075 G 3 с характеристиками: мощность 7.5кВт, ток 16А, напряжение 380В и скважинного насоса Grundfos SP 14-27 с характеристиками: мощность 7.5кВт, ток 17,8А, напряжение 380В. В данном примере мы видим, что максимальная мощность работы насоса совпадает с номинальной мощность частотного привода M — Driver M 0075 G 3, но номинальный ток на насосе (17,8А) больше, чем на частотном преобразователе (16А), соответственно частотный преобразователь нужно брать следующий по номиналу. Им является частотный преобразователь M — Driver M 0110 G 3 c характеристиками: мощность 11кВт, ток 25А, напряжение 380В. Мы видим, что данный частотный преобразователь M — Driver M 0110 G 3 подходит к нашему насосу Grundfos SP 14-27 по мощности и току. Таким образом подбирать частотные преобразователи по характеристикам двигателя можно без особого труда и глубоких знаний.

Основные требования которым должны отвечать современные частотные преобразователи:

· обладать перегрузочной способностью от номинального значения – это крайне важно при больших перегрузках

· поддержания скалярного и векторного управления

· различные защиты: контроль по току, напряжению, перекос фаз, отсутствие фазы, КЗ и т.п.

· плавный разгон и плавное торможение по заданному времени

· функции управления: плавное повышение и понижение оборотов, поддержания определенных оборотов, аналоговые и дискретные входа и выхода для подключения внешних датчиков и управляющих сигналов, протокол Modbus для связи с периферийным оборудованием и передачей данных на верхний уровень АСУТП

· поддержка ПИД регулятора

· встроенные тормозной резистор; актуально для быстрого торможения двигателя, при отключении двигателя вал по инерции продолжает вращаться (если нет естественного сопротивления — воды в трубе или потока обратного воздуха) и данный резистор создает искусственное торможение двигателя

Также в некоторых случаях может потребоваться применение дополнительного оборудования для частотных преобразователей:

· моторный дроссель устанавливается, когда расстояние между двигателем и частотным преобразователем превышает 30 метров, таким образом защищает двигатель от импульсных токов, уменьшает амплитуду КЗ

· сетевой дроссель устанавливается на входе частотного преобразователя и по сути является сетевым фильтром, который защищает от пиковых скачков напряжения в сети и подавлением высоких гармоник, проникающих в питающую сеть от преобразователя частоты. Если используются экранированные кабеля на низковольтное оборудование, то чаще всего данным сетевым дросселем можно пренебречь. Из нашего опыта можем сказать, что в 75% процентах случаях данные сетевые дроссели не используются.

· тормозные резисторы применяются для компенсации (рассеивания) генерируемой энергии двигателем при торможении. Чаще всего используется для быстрого торможения двигателя, в подъёмно-транспортных механизмах, где необходима точность позиционирования. Для насосов чаще всего тормозные резисторы не применяются, потому что двигатель и так быстро затормозится об проточную воду.

СТОИТ ЛИ ПЕРЕПЛАЧИВАТЬ ЗА БРЕНДОВЫЕ ЧАСТОТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ?

В настоящее время на рынке огромный выбор частотных преобразователей и не всегда понятно – платить за брендовый частотный преобразователь 50 000 рублей или можно использовать Китайский за 15 000 рублей с аналогичными характеристиками? Давайте разберемся с данным вопросом. Так уж сложился стереотип, что мы к китайской продукции относимся с неким скепсисом, что мол данный товар плохого качество, быстро сломается и т.п. Но это совершенно не так! Конечно, китайская продукция бывает разная, но мы прежде всего говорим только о фабричной качественной продукцией. Множество брендовых частотных преобразователей собирается в Китае, и китайские производители хорошо научились копировать Европейские бренды и порой встречаются даже похожие прошивки частотных преобразователей, только корпуса разные. Из личного опыта можем сказать, какие китайские частотные преобразователи сами устанавливали и испытывали в различных условиях и на разных объектах, а также по отзывам наших покупателей. Частотные преобразователи китайских брендов M — DRIVER , INOVANCE были смонтированы нами на насосных станциях в более чем 10 котельных 7 лет назад и до сих пор работают и нет никаких нареканий по ним. В настоящее время в своих проектах мы не используем частотные преобразовали Danfoss , Siemens и т.п., так как не видим смысла в больших переплатах по данной продукции (если на этом не настаивает Заказчик). Ниже представлена сравнительная таблица нескольких аналогичных моделей частотных преобразователей M — Driver и Danfoss . Выбор за Вами!

Пять самых распространённых вопросов при выборе преобразователя частоты

Теперь, когда мощные IGBT-транзисторы стаи более доступны целевым потребителям, преобразователи частоты быстро получили широкое распространение. И мы отвечаем на распространённые вопросы относительно выбора ПЧ: какие, для чего, и возможна ли замена.

Говоря о приводной технике, мы в первую очередь подразумеваем такой класс приборов как преобразователи частоты (ПЧ). С момента, когда промышленность сделала доступные по цене мощные IGBT-транзисторы, считай модули, преобразователи частоты быстро получили широкое распространение, а компания РусАвтоматизация, исходя из накопленного опыта, аккумулировала большой спектр предложений от разных производителей разного уровня. В этой статье мы делимся самыми распространёнными вопросами относительно выбора преобразователя частоты.

Как правильно выбрать частотный преобразователь для двигателя

1. Как подобрать частотный преобразователь для электродвигателя по мощности?

Выбирать преобразователь частоты с запасом по мощности не имеет практического смысла, крутящий момент на валу электродвигателя не определяется мощностью преобразователя частоты, а цена двух устройств близкого номинала отличаться на 10-20%. Выбирается номинал преобразователя частоты, прежде всего, по току электродвигателя. Номинальное значение тока преобразователя частоты должно быть незначительно больше или равно номинальному току электродвигателя.

Для некоторых серий частотных преобразователей производитель указывает две мощности, что это значит?

По характеру нагрузки электродвигателя существует два режима работы:

Этот режим работы характерен для центробежных механизмов, момент нагрузки которых пропорционален квадрату скорости вращения рабочего колеса, а мощность, потребляемая центробежным механизмом, изменяется пропорционально кубу частоты вращения рабочего колеса, что позволяет подбирать частотные преобразователи меньшей мощности.

К примеру, модель частотного преобразователя Instart FCI-G3.7/P5.5-4B подходит для электродвигателя мощностью 3,7 кВт в общепромышленном режиме или 5,5 кВт в насосном режиме.

Вы можете подобрать ПЧ по мощности, используя Фильтр в каталоге товаров

2. Что выбрать: преобразователь частоты или устройство плавного пуска?

Устройство плавного пуска (УПП, софт-стартер) и преобразователь частоты два класса разных устройств, отчасти имеющие схожий функционал.

Подробно тему УПП мы разбирали в одной из прошлых статей «Устройство плавного пуска или Soft-Starter» , а вкратце скажем, что сравнивать цену двух разных устройств не имеет смысла. Подбирать прибор надо из решаемой задачи.

Основное назначение устройства плавного пуска (УПП) – снижать пусковые токи и потребляемую мощность в момент запуска электродвигателя. Устройство плавного пуска работает короткое время в момент запуска и фактически разгоняет электродвигатель до номинальной скорости, после чего коммутирует питание электродвигателя через обводной или встроенный байпас.

Основное назначение преобразователя частоты – регулировка скорости вращения выходного вала двигателя, преобразуя частоту и напряжение, подводимое к обмоткам электродвигателя, преобразователь частоты работает непрерывно все время работы электродвигателя.

3. Нужно ли переплачивать за более дорогой преобразователь частоты?

Этот вопрос сложный и ответить на него не так легко, как хотелось бы, но мы, как минимум, попробуем внести ясность.

На цену преобразователя частоты в общем случае влияет:

• Метод управления, реализованный в ПЧ, скалярный или векторный

В основе скалярного метода управления лежит принцип постоянства отношения U/f=const. Устройства, реализующие скалярный метод управления, считаются более простыми и в общем случае подходят для управления нагрузкой с низким пусковым моментом на валу электродвигателя.

В основе преобразователей частоты, реализующих векторный режим управления, лежит значительно более сложная математическая модель, с постоянным отслеживанием или расчетом положения вала электродвигателя для поддержания постоянства крутящего момента. Скалярный режим управления в таких устройствах поддерживается по умолчанию, а векторный режим требует пользовательского программирования.

• Наличие встроенных интерфейсов и функционала

Как и в любой технике, преобразователь частоты содержит кроме основного функционала, дополнительные функции, встроенные интерфейсы удаленного управления, некоторые модели содержат в себе полноценные функции ПЛК. Дополнительный функционал – это плюс, но в первую очередь необходимо оценить необходимость такового, прежде чем сравнивать цену двух устройств.

• Плата за бренд

В этом пункте мы не раскрыли ничего нового, действительно переплата за бренд существует, ничего личного, это просто маркетинг. Но мы убеждены, переплата за бренд должна быть разумной, поэтому предлагаем, в том числе, преобразователи частоты от компании Delta Electronics которая входит в тройку лидеров по количеству производимых частотных приводов. Кроме своего имени, отсчитывающего время с 1971 года, компания Delta Electronics может предложить широкую номенклатуру частотных преобразователей: экономичные, компактные, универсальные, специализированные для лифтов, для насосов и вентиляторов.

4. Можно ли сэкономить, купив один частотник на два и более электродвигателя?

Можно, но с некоторыми ограничениями:

Электродвигатели должны быть одного номинала мощности;

Управление двумя и более электродвигателями возможно реализовать только в скалярном режиме управления;

Мощность преобразователя частоты выбирается с запасом, разные производители рекомендуют разный уровень запаса, но в общем случае в районе 20% в общепромышленном режиме.
Например, для управления двумя электродвигателями правильно подбирать частотник суммарной мощности 11 кВт. Ближайший по номиналу частотник с учётом запаса Delta VFD32AMS43;

При подключении больше двух электродвигателей к одному преобразователю частоты требуется реализовать защиту по току на каждый электродвигатель, поэтому в данном случае возникает вопрос, а будет ли экономия?

5. У вас есть однофазный преобразователь частоты?

Давайте разберемся, преобразователь частоты для однофазной сети или для однофазного электродвигателя? И то и другое мы можем предложить, но вопрос не случайный.

Принцип работы асинхронного электродвигателя в упрощенном виде заключается в создании вращающегося магнитного поля обмотками статора. Для этого в обмотках статора должны протекать токи, смещенные по фазе относительно друг друга. В большинстве случаев электродвигатель питается от трехфазной сети переменного тока, но бывает и так, что сеть электрического тока однофазная, а двигатель трехфазный.

На этот случай большинство производителей имеют в номенклатуре преобразователи частоты с однофазным входом 1фх220В и трехфазным выходом 3фх220В. Например, INNOVERT ITD222U21B2.

Правильно учитывать, что обычно электрическая мощность таких преобразователей частоты ограничена в районе 2,2 кВт в силу ограниченной мощности однофазной электрической сети.

Существуют так называемые однофазные электрические двигатели, т.е. приспособленные для электропитания от однофазной цепи электрического тока и содержащие в своей конструкции фазосдвигающие конденсаторы. Такие электродвигатели, как правило, носят бытовое назначение.

Преобразователи частоты для однофазных электродвигателей довольно редкая разновидность. В силу малого спроса не многие производители содержат такие устройства в своей номенклатуре, но мы можем предложить, например, INNOVERT IDD222U21B.

В данной статье мы довольно поверхностно затронули тему частотно регулируемого привода. Не затронутыми остались вопросы дополнительного оборудования, преобразователи частоты с высоким уровнем пыле- и влагозащиты, и другие вопросы. Несмотря на кажущуюся простоту, подбор преобразователя частоты несет в себе массу нюансов.

Обратитесь к специалистам компании ООО «РусАвтоматизация» для правильного подбора оборудования.

Похожие публикации:

Wave что это

От чего зависит сопротивление тока

Как пронести энергоячейку через воду

Как сделать ворота