Как подобрать частотный преобразователь

12 важных вопросов о выборе преобразователя частоты

Преобразователи частоты (ПЧ) – один из основных элементов комплексных решений для энергетических и промышленных проектов. Современные частотные преобразователи – это продукт высоких технологий, они выпускаются с применением новейших разработок и способны не только управлять скоростью вращения электродвигателя, но и защищать электропривод от преждевременного выхода из строя, обеспечивать контроль множества параметров во время его работы. Грамотно выбрать преобразователь частоты, сориентировавшись в многообразии предложений – задача сложная и ответственная, ведь от принятого решения зависит стабильность производственных процессов. Разобраться со всеми тонкостями выбора поможет наша статья. Статья состоит из трех частей. Здесь вы можете прочитать часть 2 и часть 3.

Часть 1. Зачем нужен преобразователь частоты?

Частотный преобразователь – незаменимое оборудование в любой сфере, где используются электродвигатели. Он обеспечивает плавный пуск, непрерывное автоматическое регулирование скорости и момента во время работы и множество других параметров работы электродвигателя. В ряде применений преобразователи обеспечивают снижение потребления электроэнергии до 50%. Современные ПЧ с широтно–импульсной модуляцией (ШИМ) способны снижать пусковые токи в среднем в 4-5 раз и выдерживать перегрузки до 200%. На сегодняшний день в Интернете можно найти большое количество рекомендаций и советов по подбору ПЧ, однако в большинстве случаев они являются общими, неконкретными и никак не применимы на практике. Как же сориентироваться в огромном количестве критериев и выбрать «свое» оборудование? Рекомендации дают специалисты IEK GROUP, одного из ведущих российских производителей и поставщиков электротехнического оборудования: Артем Мошечков (ведущий инженер) и Петр Ивлев (специалист по техническому обучению Академии IEK GROUP).
Зачем устанавливать и использовать преобразователь частоты?
Артем Мошечков: – Данное оборудование решает сразу несколько задач: управляет скоростью вращения электродвигателя, защищает его и в определенных режимах обеспечивает энергосбережение. ПЧ снижает слишком большой пусковой ток и момент, исключая удары, рывки и повышенные механические нагрузки на привод. Также преобразователь частоты позволяет защищать электродвигатель при коротком замыкании, страхует при отклонениях от номинального напряжения сети, контролирует температуру механизма, не допускает перегрева. Таким образом ПЧ обеспечивает более длительную и надежную работу привода, минимизирует затраты на обслуживание и ремонт. Кроме того, в определенных сферах применения и режимах работы преобразователь частоты снижает потребление электроэнергии на 30-50%.
Есть задача: выбрать и купить преобразователь частоты. С чего начать?
Петр Ивлев: – Модельный и функциональный ряд современных преобразователей частоты предлагает множество вариантов для решения широкого спектра задач. От самых простых до обеспечивающих управление сложнейшими автоматизированными электроприводами. Существует несколько основных критериев, основываясь на которых следует принимать решение о выборе той или иной модели частотного преобразователя. Чтобы подобрать нужный вариант ПЧ, необходимо прежде всего определиться: для каких именно целей выбирается оборудование, какие конкретные задачи оно должно выполнять. Разумеется, необходимо знать основные характеристики электродвигателя, для управления которым необходим ПЧ, и условия эксплуатации. Современные серии преобразователей частоты включают до нескольких десятков моделей. Например, в линейке CONTROL-L620 IEK ® , выведенной на рынок нашей компанией в 2017 году, представлено оборудование от 0,75 до 560 киловатт. В «семействе» CONTROL-А310 IEK ® диапазон мощностей — до 22 киловатт, при этом уже с 11 киловатт есть возможность изготовить преобразователь со встроенным дросселем постоянного тока, что продлевает срок службы преобразователя. Номинальные напряжения – 220 и 380 В.

ПЧ CONTROL-L620 IEK ®

ПЧ CONTROL-A310 IEK ®

Такой бренд как ONI ® предлагает сразу четыре марки частотных преобразователей: ONI-А400, ONI-М680, ONI-A650 и ONI-К800 – в диапазоне мощностей от 0,4 до 132 кВт.

A400 ONI ® «Компактный»

M680 ONI ® «Универсальный»

A650 ONI ® «Специализированный»

K800 ONI ® «Мощный»

Мощность, номинальный ток, напряжение питающей сети: как сориентироваться в этих параметрах?
Петр Ивлев: – Указанные критерии очень важны для оптимальной работы оборудования. Мощность ПЧ должна быть либо равна мощности двигателя, либо превышать ее. В случаях «тяжелого» применения, с высокими пусковыми нагрузками, допускается, чтобы мощность преобразователя была выше на одну, реже – на две ступени. Современные преобразователи частоты имеют большой диапазон мощности. Опять же обратимся к конкретным примерам оборудования: в линейке серии CONTROL-A310 представлены модели с мощностью от 0,4 до 22 кВт в режиме HD и от 0,75 до 22 кВт в режиме ND. Преобразователи частоты CONTROL-L620 поддерживают мощность в режиме HD от 0,75 до 500 кВт, в режиме ND — от 1,5 до 560 кВт. Есть более «узкий» разбег: например, ПЧ линейки ONI-А400 работают в пределах мощности от 0,2 до 3,7 кВт. Следующий критерий – номинальный ток. Электропривод не работает в идеальном режиме, всегда есть вероятность изменений динамических нагрузок на валу или превышения значений номинального тока. Поэтому наряду с мощностью при выборе ПЧ обращают внимание на номинальный ток электродвигателя и преобразователя частоты – рабочее значение данного параметра у ПЧ берется либо с запасом относительно номинального тока двигателя, либо номинал в номинал. Это делается для того, чтобы обезопасить электропривод от возможных перегрузок. Если говорить о напряжении питающей сети, то самыми распространенными моделями, которые используются на производстве, в ЖКХ и прочих сферах народного хозяйства, являются преобразователи напряжения 220 и 380 В. Напомню: значение данного параметра питающей сети и электродвигателя должно быть одинаковым.
Какой преобразователь частоты лучше – однофазный или трехфазный?
Артем Мошечков: – В Интернете можно прочитать, что однофазный преобразователь частоты обладает менее широким спектром возможностей, но это не так. Он способен решать все поставленные задачи. На вход инвертора такого ПЧ подается однофазное напряжение соответствующей сети, которое на выходе формируется в трехфазное с частотой от 0 до 400 и выше Гц. Таким образом, при помощи однофазного ПЧ можно подключить обычный асинхронный трехфазный двигатель к однофазной сети. Для этого требуется подключить двигатель к преобразователю, правильно скоммутировав обмотки двигателя (на напряжение 220 В). Такие преобразователи частоты есть в «семействе» ONI – это серия А400, которая предназначена для управления асинхронными двигателями в системах небольшой мощности, но с большими перегрузками. Трехфазные преобразователи частоты более распространены, они преобразуют напряжение трехфазной промышленной сети и регулируют большое количество параметров электродвигателя. Примеры оборудования: CONTROL-A310 IEK ® , CONTROL-L620 IEK ® , ONI-А400, ONI-М680, ONI-A650 и ONI-К800. Если у вас остались вопросы, всегда можно обратиться за консультацией к специалистам Академии IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 22 или электронной почте sdo@iek.ru, а также в техническую поддержку IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 27 (с 9-00 до 17-30 мск, кроме выходных) или по электронной почте helptd@iek.ru.

• Telegram
• Вконтакте
• YouTube
• Яндекс.Дзен

Как подобрать частотный преобразователь

Использование частотных преобразователей для управления электродвигателями в различных системах – эффективное и современное решение, позволяющее получить стабильность работы и простой способ управления. Конечно, это возможно только в том случае, если подбор частотного преобразователя

Что нужно сделать вначале

Очевидно, что перед тем, как подобрать преобразователь частоты, у вас должна быть полностью разработана система, которой он будет управлять. То есть, перед выбором вы должны знать:

• Какой двигатель будет установлен в системе;
• Мощность двигателя;
• Особенности пуска и торможения;
• Характер нагрузки на двигатель;
• Необходимость подключения дополнительных датчиков и цепей дистанционного управления.

По большому счету, когда известно назначение системы, например, управление лифтами, насосом или вентиляцией, можно значительно сузить круг выбора, рассматривая модели преобразователей, которые оптимизированы для работы с таким характером нагрузки. Однако даже в этом случае выбор будет достаточно велик.

Критерии выбора частотника

Чтобы подобрать оптимальный частотный преобразователь для решения определенной технической задачи, следует рассмотреть такие параметры:

• Питающее входное напряжение и число фаз. Они должны соответствовать значениям, указанным в паспорте частотника.
• Мощность двигателя и его номинальный ток. У частотника эти характеристики должны быть примерно на 10% выше. Больший запас по мощности делать не желательно, если не планируется модернизация. Во-первых, такой запас обойдется значительно дороже, во-вторых, может быть ухудшена точность управления двигателем.
• Характер нагрузки. Если нагрузка предполагает постоянную работу двигателя на пиковых мощностях, например, подъемники, прессовое оборудование, следует обратить внимание на длительность пиковой нагрузки и ее допустимое значение.
• Возможность поддерживать работу в требуемом диапазоне частот.
• Желаемый принцип работы системы торможения двигателя. Например, в системах большой мощности с частыми циклами запуска-остановки имеет смысл рассмотреть покупку более дорого частотника с рекуперативным торможением. Первичные затраты на оборудование окупятся экономией электроэнергии.
• Необходимость подключения дополнительных датчиков. Например, в насосных системах наличие обратной связи от датчика давления позволит увеличить точность и экономичность работы.
• Поддержка протоколов и наличия портов удаленного управления и мониторинга. Соблюдение этих требований важно при централизованном или автоматизированном управлении.
• Условия монтажа и эксплуатации должны быть учтены с учетом параметров окружающей среды помещения, в котором будет установлен частотный преобразователь.

Пользуясь этими правилами, которые рекомендуют, как правильно выбрать частотный преобразователь, вы сможете подобрать оптимальную модель преобразователя по критериям стоимости и функциональности. Также вы можете обратиться за помощью в выборе к специалистам нашей компании.

• Преобразователи частоты
• Устройства плавного пуска
• Мотор-редукторы
• Насосы
• Модульная автоматика
• Сенсорные панели
• Тормозные модули
• Программируемые логические контроллеры
• Тепловая автоматика
• КИПиА

10 наиболее часто задаваемых вопросов о преобразователях частоты переменного тока

Применение частотных преобразователей совместно с асинхронными двигателями значительно расширяет их возможности, делает более экономичными, повышает управляемость и расширяет возможности автоматизации. Поэтому в последние несколько лет с появлением на рынке достаточно мощных и надежных частотников их внедрение ведется все более активно.

Но, поскольку это оборудование для российского рынка является еще достаточно новым и мало распространенным, у большинства потенциальных покупателей возникают вопросы, связанные с выбором оборудования, его внедрением, обслуживанием и эксплуатацией. Специалисты нашей компании подготовили наиболее частые вопросы, с которыми сталкиваются покупатели при выборе такого оборудования, поэтому ознакомление с ними поможет вам быстрее принять правильное, взвешенное и оптимальное решение.

1. Как работает частотник

Принцип работы частотного преобразователя прост. Его несложно реализовать с помощью современной электроники. Большинство частотников построены по схеме с двойным преобразованием частоты, что подразумевает:

• выпрямление напряжения питающей сети;
• его стабилизацию;
• генерация выходного напряжения с заданной частотой и амплитудой, которое подается на контакты питания электродвигателя.

Кроме электроники преобразования, устройство снабжено модулем управления, индикации, системой защиты от перегрузок и других аварийных ситуаций.

Некоторые модели имеют возможность удаленного управления, а также управления по сигналу обратной связи от одного или нескольких датчиков.

2. Как подобрать частотный преобразователь

Частотный преобразователь выбирают по таким ключевым характеристикам как:

• мощность двигателя;
• диапазон регулировки скорости вращения;
• число фаз сети;
• возможность подключения внешних датчиков;
• тип системы управления работой оборудования.

Оптимальным вариантом, если вы не хотите разбираться досконально с тем, как выбрать частотный преобразователь, будет сообщить поставщику такого оборудования перечисленные параметры, а также особенности системы, для которой он приобретается. Например, это может быть насосное оборудование, система вентиляции или двигатель станка.

3. Как подключить частотный преобразователь

Подробная схема того, как подключить двигатель к частотнику, прилагается в документации к устройству и не представляет большой сложности для специалиста. Если речь идет об однофазных частотниках для использования в домашнем хозяйстве, подключить его вполне сможет домашний мастер с опытом работы с электропроводкой. Для однофазной сети подключение предполагает два ввода и два вывода на двигатель, для трехфазной – четыре силовых ввода и три или четыре вывода питания двигателя в зависимости от того, по какой схеме включается мотор.

Также может потребоваться подключение выносного пульта, если он предполагается конструкцией, а также датчиков, если частотник управляется по обратной связи. Обращаем ваше внимание, что включение такого оборудования в системы промышленного типа может делать только специалист с необходимым допуском и к выполнению таких электромонтажных работ.

4. Как настроить частотный преобразователь

Технология настройки частотника зависит от его типа, возможностей и может выполняться:

• для простых частотников выбором режима работы меню с помощью органов управления;
• для управления мощными устройствами в сложных системах с обратной связью – через компьютер и специальное программное обеспечение;
• для частотников, работающих в системах обратной связи, может потребоваться дополнительное оборудование для точной настройки дифференциальной и интегральной составляющих обратной связи.

Любое оборудование поставляется с инструкцией, где описано, как настроить частотник под конкретный режим работы, однако в некоторых случаях может потребоваться помощь квалифицированного специалиста с опытом наладки таких устройств.

5. Как запустить частотник

После того, как система собрана и настроена, проблем с тем, как включить частотник или выключить его, не возникает. Как правило, режимы пуска и стопа таких систем задаются при первичной настройке оборудования, а их включение в штатном режиме ничем не сложнее запуска электромотора с помощью обычного пускателя.

6. Как проверить частотный преобразователь

Проверять работу частотника следует после его покупки, причем сделать это можно только после сборки системы и его настройки. В сложных промышленных системах проверяется минимальная и максимальная заявленная частота вращения, измеряется вращающий момент двигателя на разной частоте, оцениваются температура оборудования и точность индикации параметров работы.

Ответ на вопрос, как проверить частотник в маломощных системах бытового назначения, значительно проще. Проверяются пределы регулировки частоты, функция реверса, работа датчика обратной связи, если он подключен. Большинство частотных преобразователей имеют встроенную систему самодиагностики и контроля режимов работы, поэтому в случае отклонения питающего напряжения, короткого замыкания, заклинивания двигателя и других нештатных ситуаций на табло оборудования выводится соответствующий код ошибки.

7. Сколько лет служит преобразователь частоты

Основой частотных преобразователей является современная электронная база, срок службы которой, как правило, не меньше 10-15 лет при соблюдении условий эксплуатации и своевременном обслуживании. Также большинство частотников, особенно высокой мощности, полностью ремонтопригодны, причем ремонт может осуществляться как заменой модулей, так и заменой отдельных компонентов, вышедших из строя.

Кроме того, такое оборудование поставляется с длительным гарантийным сроком, в течение которого выявляется весь заводской брак. С учетом такого длительного срока службы потребность в замене этого оборудования возникает только при модернизации системы, включающей замену двигателя или необходимость увеличения степени автоматизации.

8. Как обслуживать частотник

В общем случае особых требований к обслуживанию частотного преобразователя не предъявляется, и его проводят по регламенту, утвержденному на предприятии. Обычно обслуживание частотного преобразователя проводится с установленной периодичностью, например, раз в полгода или год. В ходе такого обслуживания проводится:

• визуальный осмотр компонентов, например, для обнаружения отсутствия вздутия конденсаторов, потемнения или обугливания проводников на печатных платах;
• проверяется плотность прилегания мощных электронных ключей к радиаторам, если используется термопаста, производится ее замена по мере ухудшения теплопроводности;
• корпус очищается от пыли;
• проводится самодиагностика при наличии такой функции.

По результатам осмотра принимается решение о продолжении эксплуатации или необходимости проведения ремонта.

9. Какие требования к монтажу ПЧ

Требования к монтажу такого оборудования указаны в документации. Как правило, регламентируются температура окружающего воздуха, запыленность помещения, влажность и отсутствие агрессивных газов. Частотник может быть смонтирован в шкафу для электрооборудования или в отдельном корпусе, часто его устанавливает рядом с исполнительным механизмом, например, в корпусе станка при его модернизации. Для мощных устройств дополнительным требованием может выступать необходимость организации принудительной вентиляции или свободного доступа воздуха в шкаф, где установлено оборудование.

В качестве еще одного требования, которые необходимо выполнять, может указываться максимальная длина кабеля для подключения нагрузки. Обычно условия монтажа преобразователя частоты мало отличаются от требований к установке любого электрооборудования подобного типа.

10. Какие преимущества дает использование частотника

Преимуществ и дополнительных возможностей, которые дает установка частотного преобразователя в систему управления двигателем, достаточно много. Приведем здесь только основные:

• максимальная управляемость работой системы;
• возможность простого реверса электромотора;
• настройка режимов пуска и остановки мотора;
• значительная экономия электроэнергии при работе на неполной мощности;
• простая возможность автоматизации работы оборудования;
• защита электромотора от аварийных ситуаций.

При этом перечень ключевых преимуществ может изменяться в зависимости от назначения системы, режима работы, мощности оборудования, а экономический эффект определяется для каждого конкретного решения.

Если у вас остались дополнительные вопросы, на которые вы хотите получить ответ до покупки такого оборудования, вы всегда можете задать их нашим специалистам, а также воспользоваться их помощью в выборе и настройке оптимальной модели частотного преобразователя для решения вашей задачи.

• Преобразователи частоты
• Устройства плавного пуска
• Мотор-редукторы
• Насосы
• Модульная автоматика
• Сенсорные панели
• Тормозные модули
• Программируемые логические контроллеры
• Тепловая автоматика
• КИПиА

Как подобрать частотный преобразователь

Изменение скорости и направления вращения асинхронного двигателя – проблема, которую приходится решать в ряде задач. Для этого можно использовать преобразователь частоты. Это силовой преобразователь, к которому подключают асинхронные двигатели, в результате изменения частоты выходного напряжения изменяется и скорость вращения ротора двигателя. Правильное управление электроприводом позволяет повысить эффективность его применения. В этой статье мы расскажем, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя по мощности, току и другим параметрам.

На какие параметры обратить внимание

Сразу стоит отметить, что с помощью частотного преобразователя вы можете подключить асинхронный трёхфазный двигатель к однофазной сети без конденсаторов, соответственно и без потери мощности.

Чтобы понять, как правильно выбрать частотный преобразователь, давайте рассмотрим ряд основных параметров:

1. Мощность. Подбирают большую, чем полная мощность двигателя, который будет к нему подключен. Для двигателя на 2.5 кВт, если он работает с редкими незначительными перегрузками или в номинале, частотный преобразователь выбирают ближайший в сторону увеличения из модельного ряда, допустим на 3 кВт.
2. Количество питающих фаз и напряжение – однофазные и трёхфазные. К однофазным на вход подключается на 220В, а на выходе мы получаем 3 фазы с линейным напряжением 220В или на 380В (уточняйте какое выходное напряжение при покупке, это важно для правильного соединения обмоток двигателя). К мощным трёхфазным приборам подключается три фазы соответственно.
3. Тип управления – векторное и скалярное. Частотные преобразователи со скалярным управлением не обеспечивают точной регулировки в широких пределах, при слишком низких или слишком высоких частотах могут изменяться параметры двигателя (падает момент). Сам же момент поддерживается так называемой ВЧХ (функция U/f=const), где напряжение на выходе зависит от частоты. Для частотников с векторным управлением применяются цепи обратной связи, с их помощью поддерживается стабильность работы в широком диапазоне частот. А также, когда при постоянной частоте изменяется нагрузка на двигатель, такие преобразователи частоты более точно поддерживают момент на валу таким образом снижая реактивную мощность двигателя. На практике чаще встречаются частотные преобразователи со скалярным управлением, например, для насосов, вентиляторов, компрессоров и прочего. Однако при повышении частоты выше чем в сети (50 Гц) момент начинает снижаться, говоря простым языком – некуда повышать напряжение с увеличением оборотов. Модели с векторным управлением стоят дороже, их основная задача – поддержание высокого момента на валу, независимо от нагрузки, что может быть полезным для токарного или фрезерного станка, для поддержания стабильных оборотов шпинделя.
4. Диапазон регулирования. Этот параметр важен, когда вам нужно регулировать электропривод в широком диапазоне. Если вам, например, нужно подстраивать производительность насоса – регулировка будет происходить в пределах 10% от номинала.
5. Функциональным особенности. Например, для управления насосом будет хорошо, если в частотном преобразователе будет функция отслеживания режима «сухого хода».
6. Исполнение и влагозащищенность. Этот параметр определяет, где может быть установлен частотник. Чтобы сделать правильный выбор определитесь где вы его установите, если это будет сырое помещение – подвал, например, то лучше поместить прибор в щит с классом защиты IP55 или близкий к нему.
7. Способ торможения вала. Инерционное торможение происходит при простом отключении питания от двигателя. Для резкого разгона и торможения применяется рекуперативное или динамическое торможение, за счет обратного вращения электромагнитного поля в статоре, или быстрое понижение частоты с помощью преобразователя.
8. Способ отвода тепла. При работе полупроводниковые ключи выделяют достаточно большое количество тепла. В связи с этим их устанавливают на радиаторы для охлаждения. В мощных моделях используется активная система охлаждения (с помощью кулеров), что позволяет снизить габариты и вес радиаторов. Это нужно учесть еще до покупки, перед тем как вы решите выбрать ту или иную модель. Сперва определите где и как будет проведен монтаж. Если он будет установлен в шкафу, то следует учесть и то, что при малом объеме пространства вокруг прибора охлаждение будет затруднено.

Часто преобразователи частоты подбирают для глубинного насоса. Он нужен для регулирования производительности насоса и поддерживания постоянного давления, плавного пуска, контроля работы «на сухую» и экономии электроэнергии. Для этого есть специальные приборы, которые отличаются от частотников общего назначения.

Как рассчитать частотник под двигатель

Есть несколько способов расчета для выбора частотного преобразователя. Рассмотрим их.

Подбор по току:

Ток преобразователя частоты должен быть равен или большим чем ток для трёхфазного электродвигателя, потребляемый при полной нагрузке.

Допустим есть асинхронный двигатель с характеристиками:

• P = 7,5 кВт;
• U = 3х400 В;
• I = 14,73 А.

Значит длительный выходной ток частотного должен быть равен или больше чем 14.73А. Расчет показывает, что это равняется 9.6 кВА при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента. Таким требованиям с небольшим запасом соответствует модель: Danfoss VLT Micro Drive FC 51 11 кВт/3ф, которую будет вполне разумно выбрать.

Выбор по полной мощности:

Допустим есть двигатель АИР 80А2, на табличке которого указано (для треугольника):

S=3*220*(6/1,73)=2283 Вт =2,3 кВт

Выбираем преобразователь частоты с хорошим запасом, при том что мы его будем подключать к однофазной сети и использовать для управления вращением шпинделя токарного станка. Ближайшая модель, которая для этого подойдет: CFM210 3,3 кВт.

Стоит отметить, что модельный ряд большинства производителей соответствует стандартному ряду мощностей асинхронных двигателей, что позволит сделать выбор частотника с соответствующей мощностью (не превышающей). Если вы используете заведомо более мощный двигатель и не нагружаете его полностью, можно измерить фактический ток потребления и подобрать преобразователь частоты исходя из этих данных. В общем при расчёте частотника для двигателя учитывайте:

1. Максимальный потребляемый ток.
2. Перегрузочную способность преобразователя.
3. Тип нагрузки.
4. Как часто и насколько долго могут возникать перегрузки.

Теперь вы знаете, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя и на что обратить внимание при выборе данного типа устройств. Надеемся, предоставленные советы помогли вам подобрать подходящую модель под собственные условия!

Материалы по теме:

• Как выбрать тепловое реле для электродвигателя
• Что такое автоматическая частотная разгрузка
• Измерение частоты переменного тока

Опубликовано 23.01.2019 Обновлено 10.04.2019 Пользователем Александр (администратор)