Частотный преобразователь: принцип работы, назначение

Частотные преобразователи успешно используются во всем мире для управления асинхронными электродвигателями. Интеграция преобразователей в электроприводы позволяет:

• Сократить потребление электроэнергии.
• Повысить эффективность работы промышленного оборудования.
• Снизить затраты, связанные с обслуживанием и ремонтом электродвигателей.

Назначение преобразователей

Главная задача частотных преобразователей – минимизировать недостатки асинхронных двигателей, а именно:

1. Обеспечить плавный пуск и торможение электропривода.
2. Повысить точность регулировки скорости вращения вала.
3. Обеспечить защиту от перегрузки.
4. Повысить КПД двигателя и производительность оборудования в целом.
5. Увеличить эксплуатационный ресурс оборудования.

Сферы использования преобразователей частоты

Функциональные возможности современных преобразователей позволяют использовать их в разных промышленных областях, а также для бытовых нужд. Частотники используются совместно с насосами, обслуживающими водонапорные станции, котельные и другие коммунальные предприятия, где регулируется подача воды. Также преобразователи устанавливаются на ленточные конвейеры, дробильное оборудование, центрифуги, бурильные агрегаты, промышленные станки различных типов, лифты, элеваторы, эскалаторы и другое подъемно-транспортное оборудование.

Принцип действия

Вал электродвигателя вращается с определенной скоростью, которая напрямую зависит от частоты питающего напряжения. Величина пускового тока может в 5-8 раз превышать номинальное значение. При длительном пуске или частых пусках-остановках обмотка статора перегревается, что чревато преждевременным выходом электродвигателя из строя и аварийными ситуациями на производстве.

Что делает преобразователь частоты? В момент запуска электродвигателя и дальнейшего разгона он определяет величину выходного напряжения с учетом частоты и амплитуды тока. Как следствие, частота магнитного поля меняется – меняется и скорость вращения вала.

Корректировка параметров происходит постоянно – частотный преобразователь регулирует ее с учетом рабочей нагрузки. При этом он поддерживает постоянное скольжение при разной скорости и нагрузке, благодаря чему потери энергии минимальны.

Типы управления

Управление скоростью вращения асинхронного двигателя бывает двух типов:

• Скалярное. При таком способе управления обратная связь отсутствует.
• Векторное. При таком способе обратная связь присутствует, но может и не использоваться – по желанию оператора.

Технические аспекты обоих методов управления подробно рассмотрены здесь, мы лишь остановимся на их преимуществах. Скалярный метод управления эффективен, когда нагрузка более-менее постоянная, а необходимость быстрого реагирования на изменения количества оборотов и других параметров отсутствует. При скалярном управлении одного частотного преобразователя достаточно для питания нескольких электрических приводов. Векторный метод считается более точным, так как такое управление предполагает использование датчиков позиционирования, которые точно определяют положение ротора в конкретный момент времени.

Электроприводы с датчиками стоят дороже, но при их отсутствии величина динамических погрешностей велика. Векторное управление без обратной связи – эффективный вариант для приводов, вращающихся на высокой скорости. Для небольших скоростей оно не подходит.