Преобразователи частоты: виды, отличия, зачем нужны и где используются

139

Использование частотных преобразователей позволяет регулировать частоту напряжения переменного тока в электрической цепи. Такие устройства чаще всего используются для настройки частоты вращения и изменения крутящего момента различных машин, в которых применяются электродвигатели асинхронного типа. Принцип действия преобразователей основан на прямой зависимости между скоростью вращения магнитного поля и частоты напряжения.

Различные виды частотных преобразователей широко востребованы в промышленном производстве, так как асинхронные электродвигатели повсеместно применяются для промышленного оборудования, насосов, компрессоров и другой техники. Такие устройства работают с большими пусковыми токами и высокой скоростью вращения, что снижает стабильность работы. Применение частотных преобразователей позволяет устранить эти недостатки.

Принцип работы частотных преобразователей

Преобразователи частоты состоя из следующих основных компонентов:

  • Выпрямитель, выполненный в виде диодного моста или транзисторов. Его основная задача – подготовка и выпрямление тока еще до преобразования. Диодные модели работают практически без пульсации, они будут наиболее надёжными и недорогими в эксплуатации. Вместо диодной связки могут использоваться тиристоры – это дает возможность электротоку перемещаться в прямом и обратном направлении, а также возвращаться в сеть после прекращения работы двигателя.
  • Фильтр. Это компонент устройств, в составе которых в качестве выпрямителя используются тиристорные связки. С помощь фильтра сглаживается или полностью убирается пульсация сети.
  • Микропроцессор. Это управляющий блок, способный принимать и обрабатывать сигналы датчиков, фиксировать произошедшие события и записывать собранные данные.
  • Инвертор – компонент, отвечающий за плавную регулировку частоты тока. В результате прямоугольный импульс.

Основные виды частотных преобразователей

Чем отличаются частотные преобразователи? Такие устройства подбираются по принципу работы, по способу управления и некоторым другим параметрам. Выбор будет зависеть от условий использования.

В зависимости от принципа работы выделяют следующие виды частотных преобразователей:

  • С непосредственной связью. Такие устройства оснащаются силовой частью, выполненной в виде транзисторного выпрямителя, где по очереди открываются группы транзисторов с поочерёдным подключением к электросети обмоток статора.
  • С выраженным звеном переменного тока. Преобразователи частоты выпрямляют сетевое напряжение, фильтруют его, сглаживают, а затем передают на инвертор, где оно преобразуется в переменный ток требуемой частоты. IGBT-транзисторы в таких устройствах играют роль силовых ключей.

Понять, для чего нужен частотный преобразователь, несложно. Такое устройство обеспечивает плавную регулировку частоты вращения асинхронных электродвигателей, при этом используются следующие принципы управления:

  • Скалярный. В этом случае работает линейный закон, в соответствии с которым амплитуда и частота пропорциональны друг другу. Если их соотношение будет постоянным, обеспечивается равномерный момент нагрузки.
  • Векторный. При таком управлении асинхронным электродвигателем поддерживается постоянный момент нагрузки. Такой принцип работы обеспечивает наибольшую точность управления, возможность приспособления привода к изменениям выходной нагрузки. Преобразователь напрямую регулирует крутящий момент двигателя.

Зачем нужен преобразователь частоты? Это устройство дает возможность значительно сократить потребление электроэнергии, увеличить срок использования оборудования, уменьшить амортизационные затраты.

Где используется преобразователь частоты?

Работа многих приборов с асинхронными электродвигателями связана с частой сменой режимов и высокими нагрузками. Устройства страдают от частых пусков и отключений, они могут быстрее выходить из строя при работе с максимальными нагрузками или резких колебаниях напряжения в сети. Основные функции частотного преобразователя – обеспечение плавного пуска электродвигателя, снижение перегрева и устранение рывков. Все это продлевает срок эксплуатации электроприборов.

Где используется частотный преобразователь? Такие приборы широко востребованы в следующих направлениях:

  • При работе кранов и различного грузоподъемного оборудования. Для крановых двигателей характерна работа с частыми пусками и остановками, а также в условиях постоянных высоких нагрузок. Подключение преобразователя частоты позволяет останавливать работу крана точно в требуемой точке, при этом нагрев электродвигателя снижается.
  • При работе вентиляторов в котельных, для подключения дымососов и другого вентиляционного оборудования. Установка преобразователя частоты дает возможность обеспечить плавную работу оборудования, уменьшить рывки и замедлить износ моторов.
  • Для конвейерных лент, лифтов, транспортеров и другого промышленного оборудования, используемого при транспортировке грузов. Благодаря установке частотного преобразователя удается минимизировать рывки и удары транспортерного оборудования.
  • Для промышленных станков. Различные виды преобразователей частоты фактически выполняют функцию коробки передач: с их помощью можно плавно наращивать или снижать частоту вращения рабочего органа станка, а также запускать его в обратном направлении. Преобразователи широко применяются для оборудования, оснащенного числовым программным управлением.

Различные типы частотных преобразователей дают хороший экономический эффект после установки на предприятии. Удается значительно уменьшить эксплуатационные затраты за счет увеличения срока службы оборудования, увеличения интервалов между технически обслуживанием. В среднем подключение такого оборудования полностью окупается в течение трех месяцев.