Рекомендации по выбору частотного преобразователя

Преобразователи частоты INTEK являются универсальными преобразователями и предназначены для регулирования скорости вращения электрических машин переменного тока, как общепромышленного исполнения, так и специальных высокоскоростных машин, например, шпинделей станков. Могут использоваться в вентиляционных установках, системах управления транспортерами и насосными агрегатами

Преобразователи частоты INTEK серий SPE и SPK имеют независимые каналы управления выходной частотой и напряжением. Эта особенность позволяет использовать данные преобразователи в других применениях (в транспорте, энергетике, металлургии, сельском хозяйстве).

Выбор преобразователя частоты по номинальной мощности электродвигателя

В обычных применениях номинальная мощность преобразователя и электродвигателя совпадают. Однако при этом следует помнить, что перегрузочная способность преобразователя по току при таком применении составляет, как правило, 150%. Момент, развиваемый асинхронным электродвигателем при такой перегрузке, составляет не более 164% от номинального момента двигателя.

В некоторых применениях, например, в приводе вибрационных машин, в стиральных машинах, приводах экструдеров, такого момента явно не достаточно для нормального функционирования привода. Поэтому для применений, где могут возникать значительные перегрузки, номинальную мощность преобразователя следует выбирать с запасом по сравнению с номинальной мощностью двигателя. При этом параметры преобразователя должны быть перенастроены для совместной работы с двигателем с пониженной номинальной мощностью (в любом преобразователе это можно сделать).

С другой стороны, в применениях, связанных с насосным и вентиляционным оборудованием от преобразователя не требуется работа с перегрузкой. Процессы там протекают плавно, токи не выходят за пределы номинальных значений. В преобразователях, как правило (иногда на уровне служебных параметров), предусмотрена возможность перехода на повышенную номинальную мощность с одновременным снижением перегрузочной способности преобразователя до 120%. То есть, предельные значения выходных токов остаются теми же самыми, однако повышаются пороговые значения срабатывания время-токовой защиты (ΔI²t). Преобразователи, в этом случае, способны неограниченное время (режим S1) работать с двигателями повышенной мощности.

Выбор преобразователя по напряжению сети

Напряжение на входе преобразователя — очень важная характеристика. Её нельзя изменить и использовать преобразователь с номинальным напряжением отличным от номинального напряжения сети. Более того, если преобразователь с номинальным напряжением 220В подключить к сети 380В, он неминуемо выйдет из строя и случай выхода из строя нельзя будет признать гарантийным.

Отметим здесь, что напряжение на силовом выходе преобразователя никогда не превышает напряжения на его входе. Поэтому номинальное напряжение двигателя, схему подключения его обмоток следует подбирать согласно величине сетевого напряжения. Например, преобразователь, питающийся от однофазной сети 220В и предназначенный для этого, выдает на своем выходе напряжения от 0 до 220В, а обмотки двигателя должны быть подключены по схеме «треугольник». Если электродвигатель таков, что подключение «треугольником» невозможно, и двигатель предназначен для работы только от трехфазной сети 380В, то подключив такой двигатель к преобразователю на 220В, он не перегорит, но мощность, которую он сможет отдать в нагрузку, будет в три раза меньше её номинального значения. Двигатели, имеющие возможность выбора схемы подключения обмоток («звезда-треугольник»), имеют шесть выводов в клеммной коробке.

Выбор преобразователя по максимальной частоте на его выходе

Общепромышленный асинхронный двигатель не предназначен для работы на частотах вращения выше своей синхронной скорости, то есть, при 50 Гц это 3000об/мин, 1500об/мин, 1000об/мин, 750об/мин и т.д. Разогнать такие двигатели до больших скоростей можно, но никто не гарантирует работоспособность такого двигателя в течение длительного промежутка времени. Наши рекомендации — не использовать общепромышленные двигатели на скоростях больших, чем номинальные значения на 40%. Ни балансировка роторов, ни подшипники таких двигателей не соответствуют большим скоростям. То есть, ограничение по максимальной частоте привода определяется не преобразователем частоты, а механическими характеристиками электродвигателя. Все преобразователи частоты могут обеспечить работу общепромышленных двигателей в отмеченном выше диапазоне частот.

Отдельно, имеет смысл, затронуть вопрос о выборе преобразователя для питания высокоскоростного шпинделя. При таких применениях выходная частота преобразователей может достигать значений сотен и тысяч герц. И преобразователь частоты должен эту частоту обеспечивать на своем выходе. Кроме того, несущая частота (частота ШИМ) на выходного напряжения должна быть на порядок выше максимальной частоте на выходе преобразователя. Только при таком соотношении частот выходной ток преобразователя близок к синусоидальной форме и шпиндельный двигатель отдаёт требуемую мощность в нагрузку, не перегреваясь. Следует помнить, что при повышенной частоте ШИМ нагрузочная способность преобразователя уменьшается и при частотах около 15 кГц составляет лишь половину своего номинального значения.

Выбор преобразователя по диапазону регулирования скорости вращения двигателя

Под диапазоном регулирования понимается отношение наименьшей к наибольшей скоростям вращения электродвигателя. Это отношение определяется тем технологическим процессом, для автоматизации которого используется регулируемый привод. Причем стабильность поддержания скорости в этом диапазоне должна быть приемлемой для пользователя величиной.

Вентиляционные и насосные приводы не требуют глубокого регулирования скорости. Диапазон, который здесь требуется, как правило, не превышает 1:3 ... 1:4. Для такого диапазона вполне достаточно частотного регулирования скорости (скалярного режима управления).

Если требуемый диапазон регулирования скорости больший, например, регулирование скорости шнека экструдера, скорости подачи каретки бревнопильного станка, скорости перемещения транспортного механизма и др., то следует использовать скалярный режим с учетом тока и параметров двигателя (так называемый, улучшенный скалярный режим, диапазон до 1:20) либо векторный режим работы преобразователя частоты (диапазон до 1:100). В этих случаях преобразователь частоты должен поддерживать эти режимы работы.

Следует отметить, что при низких скоростях вращения не происходит должного охлаждения электродвигателя с самовентиляцией. И для длительной работы привода на низкой скорости требуется установка дополнительного вентилятора под кожухом электродвигателя. Если дополнительная независимая вентиляция не используется, то асинхронный двигатель на низких скоростях вращения (от 0 до 40% номинальной скорости) и при полной загрузке можно использовать только в кратковременном режиме.

Выбор привода по дополнительным аксессуарам, интегрированным в состав преобразователя частоты

При решении некоторых задач автоматизации большое значение имеют дополнительные приборы, которые «бесплатно» предлагаются вместе с преобразователем частоты. Это различного рода счетчики, таймеры, источники питания. Если перед пользователем стоит задача автоматизировать несложный объект, то все эти приборы бывают весьма кстати включены в состав преобразователя и в некоторых случаях позволяют обойтись без дополнительного электрошкафа с оборудованием. Особой ценностью в этом смысле обладают преобразователи со встроенным источником питания 24В постоянного тока, которые позволяют питать датчики давления, бесконтактные выключатели или другую аппаратуру, работающую совместно с преобразователем.

Выбор преобразователя по наличию режима «авто подхват»

Режим поиска частоты при повторном автоматическом старте после кратковременного отключения питания (режим «авто подхвата») эффективен при инерционной нагрузке. Режим позволяет избежать аварийных режимов в таких ситуациях. По сравнению с режимом с предварительным торможением нагрузки постоянным током, протекающим через обмотки двигателя, режим «авто подхвата» позволяет наиболее быстро восстановить на заданном уровне вращение инерционной нагрузки. Например, такой режим целесообразно использовать в вентиляционных системах с большими центробежными вентиляторами. Если режим поиска или торможения не использовать, то возможна аварийная ситуация с перегрузкой или с коротким замыканием при автоматическом перезапуске преобразователя при вращающейся нагрузке.

Выбор преобразователя по наличию режима S-образного разгона/торможения

Незначительная, на первый взгляд, характеристика преобразователя частоты, такая как форма кривой разгона — линейная или S-образная, может повлиять на выбор той модели преобразователя, который имеет этот S-режим. В качестве примера можно привести привод для буксировки спортсмена на водных лыжах. Переход из режима разгона на режим движения на постоянной скорости здесь должен проходить с наиболее возможной плавностью, чтобы у спортсмена не возникало чувства, что разгон прекратился и «трос бросили». Да и плавное выбирание провиса фала при старте спортсмена тоже обеспечивается S-образным разгоном двигателя.

Выбор преобразователя по наличию режима PLC

Режим работы привода по программе, записанной в память преобразователя частоты, позволяет организовать движение привода по определенной программе, причем внешнее управляющее устройство не требуется. Внутреннее задание последовательности скоростей, значение которых, и время вращения на этих скоростях задается самим пользователем. Циклограмма задается исходя из требований технологического процесса. Например, это может быть суточное изменение скорости вентилятора, или изменение скорости миксера при приготовлении химического полимерного состава.

Сюда же можно отнести и режим треугольной волны (режим качания частоты, swing frequency function) — вращение привода со скоростью, изменяющейся по «пилообразному» закону, который незаменим в некоторых областях текстильной и химической промышленностях.