Как выбрать преобразователь частоты для асинхронного двигателя

Петр Ивлев: «Использование ПЧ позволяет регулировать скорость электродвигателя от нуля до номинального значения и выше. При этом важно помнить, что преобразователь может обеспечить на выходе напряжение, равное напряжению питающей сети. Образно говоря, если двигателю нужно 690 В, а ПЧ рассчитан на 380 В — это в корне неправильный подбор оборудования».

О способах управления

В интернете много теоретической информации о том, какой вариант лучше. На самом деле основывать свой выбор надо не на оценках метода управления, а на области применения преобразователя частоты. В оборудовании, которое работает с кранами, подъемными механизмами или протяжными станками используется векторный способ. В насосах и вентиляторах, то есть в тех механизмах, где скорость практически не меняется, обычно используется скалярный. Оба этих метода решают одну задачу: регулировки скорости и изменения момента.

— Что такое ПИД-регулятор, управляющие входы/выходы, и насколько это важно?

Петр Ивлев: «Пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор (ПИД-регулятор) управляет внешними процессами, анализируя сигналы обратной связи, поступающие на преобразователь частоты. Этот регулятор есть в 95 % современных преобразователей частоты».

Самый простой пример его использования: требуется поддерживать постоянное давление в трубе 5 Бар. ПЧ считывает сигналы с датчиков, а ПИД-регулятор за счёт математических алгоритмов обеспечивает необходимый режим работы ПЧ.

Что касается входов и выходов

Сегодня большинство преобразователей частоты имеют в базовой комплектации аналоговые и цифровые входы/выходы, последовательный интерфейс и т.д. Такой набор функций позволяет интегрировать ПЧ в большинство автоматических систем, без ограничений в выборе способов управления преобразователем.

• Дискретное (цифровое) управление считается самым простым, данные входы используются для передачи основных команд: пуск или остановка электропривода, регулирование скорости, переключение между режимами работы ПЧ. Такие выходы сообщают о неисправностях, достижениях заданных пределов по частоте и току, дают команды на включение ведомых электроприводов и т.д. На один дискретный вход можно задать необходимую функцию, выбрав из более чем нескольких десятков.
• Аналоговое управление решает другие задачи. Например, обеспечивает плавное регулирование. Также данный способ управления позволяет проводить постоянный мониторинг и контролировать состояние необходимых параметров системы. Сигналы поступают на вход ПЧ с соответствующих датчиков.
• Управление по последовательному интерфейсу используется для построения сложной автоматизированной системы. Данный способ позволяет управлять сразу несколькими преобразователями частоты, причем они могут находиться далеко друг от друга. Такой способ значительно сокращает число проводов, одновременно увеличивая возможности передачи информации. Наиболее универсальным и, соответственно, популярным и надежным интерфейсом (протоколом) для подключения к ПЧ на сегодняшний день считается Modbus (RS485).

— На что еще стоит обратить внимание, выбирая преобразователь частоты?

Артем Мошечков: «Разумеется, на функциональность, эргономичность оборудования, наличие дополнительных возможностей, понятный интерфейс. Важный для многих вопрос — условия работы и монтажа ПЧ. Например, преобразователи частоты серии CONTROL-А310 и L620 IEK^® требуют достаточного свободного пространства для охлаждения, а ONI-А400 можно монтировать по принципу «стенка к стенке». Но все эти серии отличаются малыми габаритами и неприхотливостью в монтаже».

В некоторых линейках есть возможность использования стандартной витой пары UTP кат. 5e для выносного монтажа идущей в комплекте панели управления, что позволяет максимально упростить и до 10 раз удешевить монтаж панели управления по сравнению с преобразователями, использующими специальные коммутационные шлейфы.

Обращайте внимание на условия эксплуатации: например, если необходимо, чтобы преобразователь частоты безотказно работал при высокой влажности, стоит рассмотреть серию CONTROL-L620 IEK^® — данное оборудование без дополнительного охлаждения можно эксплуатировать при относительной влажности до 95 % и температуре от -10 до +40 °C. А специальное покрытие плат, в соответствии с промышленными стандартами, позволяет применять эти преобразователи в тяжелых условиях.

Обязательно поинтересуйтесь, какие силовые ключи используются при сборе ПЧ — одними из самых надежных являются IGBT производства компании Infineon. Они позволяют существенно повысить надёжность и отказоустойчивость оборудования.

Система управления частотным преобразователем должна быть интуитивно понятной, функциональной, вариативной. В передовых моделях, например, таких как серия ONI-M680, источником управляющего сигнала может быть кнопочная панель, промышленная сеть, цифровые входы и импульсный вход. Имеется возможность подключения исполнительных устройств, датчиков, программируемых логических контроллеров. Некоторые входы и выходы способны функционировать в различных режимах.

И, разумеется, важны сертификация, гарантия производителя. Если говорить о тех сериях, на основе которых мы разбирали принципы работы ПЧ, то у линейки CONTROL IEK^® расчетный срок службы составляет 7 лет, гарантия — два года. Все преобразователи, выпускающиеся под этой маркой, имеют сертификаты соответствия ГОСТ. Аналогичные показатели у частотных преобразователей семейства ONI^®.

Часть 3. Особенности применения ПЧ для различного оборудования

— Преобразователь частоты для насосного оборудования: что он дает?

Артем Мошечков: «В случае с насосным оборудованием чаще всего требуется защитить трубопровод от гидроударов во время запуска насоса, а сам электропривод — от преждевременного выхода из строя и работы в аварийном режиме. Немаловажное значение имеет оптимизация расхода электроэнергии и поддержание постоянного давления в системе водоснабжения».

Для решения этих задач требуется обеспечить плавный пуск насосов и плавное же изменение частоты вращения электродвигателя. Причем диапазон значений должен быть достаточно широк: во время пиковой нагрузки электропривод работает на номинальных оборотах, обеспечивая необходимый расход воды. При малом разборе поддерживается в рабочем состоянии, потребляя тот минимум электроэнергии, который необходим в данный момент. Также в сфере ЖКХ с помощью ПЧ возможно создание автоматизированной каскадной системы насосов, когда, в зависимости от разбора воды в жилых домах, работает один насос или, например, три. С помощью специальных функций преобразователь частоты позволяет экономить электроэнергию — это происходит за счет автоматической остановки работающего насоса при отсутствии расхода воды в системе.

С этой задачей справятся ПЧ следующих серий: CONTROL-A310 IEK^®, CONTROL-L620 IEK^®, ONI-А400, ONI-M680. Однако наиболее удачным выбором станет преобразователь частоты ONI-A650, разработанный специально для применения в системах вентиляции и насосных установках. Уже в базовой конфигурации он содержит специальную плату каскадного управления насосами, что позволяет объединить до 5 насосов в единый каскад.

Мнение: Преобразователь частоты ONI-К800 был применен в приводе насоса системы водоснабжения и в приводе конвейера. Зарекомендовал себя с положительной стороны. При настройке и в ходе эксплуатации легко монтировались силовые и контрольные кабели, преобразователь просто настраивался с лицевой панели. Обладает большим функционалом защит, большим количеством входов-выходов.
Начальник отдела ЭМП АО «Уралгипромез» Д.Н. Томашевский.

— Какие преобразователи частоты подойдут для грузоподъемных механизмов (крановое оборудование, лебёдки)?

Петр Ивлев: «Современный крановый механизм — очень сложная система. Поэтому преобразователь частоты для электропривода такого механизма должен соответствовать высоким требованиям: обладать высокой перегрузочной способностью (до 200 %), уметь управлять механическим тормозом электродвигателя, иметь возможность подключения тормозного резистора (встроенный тормозной модуль) и организации обратной связи для регуляции скорости вращения электродвигателя. Последняя необходима для обеспечения быстрого обмена информацией между звеньями системы, непрерывного мониторинга всех процессов и точного управления параметрами во время работы сложнейшего кранового механизма».

Преобразователи частоты для электродвигателей грузоподъемных механизмов позволяют организовать надежное управление электроприводом при подъеме и опускании груза, поворотах стрелки, обеспечивая вертикальное и горизонтальное перемещение без раскачивания, с различными скоростями, таким образом гарантируя максимальную производительность.

В зависимости от модели крана, это могут быть следующие виды частотных преобразователей:

• для обеспечения плавного перемещения крана можно порекомендовать серии CONTROL-L620 IEK^®, ONI-M680 и ONI-K800;
• для надежной работы лебёдки подъёма, в зависимости от задачи, подойдут М680 и К800.

— Как преобразователь частоты работает в случае с транспортерным и конвейерным оборудованием?

Артем Мошечков: «При запуске таких механизмов возникает пусковой ток, превышающий номинальный в 6-7 раз, а также — большая нагрузка на детали механизма и, как следствие, повышенный износ узлов или перегрев электродвигателя. Это самая частая причина отказов подобного оборудования. Далее, в процессе работы привод обычно вращается с одинаковой скоростью. Поэтому для механизмов непрерывного транспорта очень важны плавный разгон и торможение без рывков, пробуксовок, остановок, а также постоянная заданная скорость движения. Следовательно, преобразователь частоты для такого оборудования решает задачи по обеспечению постоянной скорости транспортера или конвейера, повышению уровня надежности (так как значительно снижает количество отказов как механического, так и электрического происхождения), устранению перегрузок во время запуска».

Использование преобразователей частоты с электродвигателями конвейеров и транспортеров позволяет не просто автоматизировать запуск, регулирование скорости и остановки ленты, но и создавать более сложные алгоритмы работы оборудования (зависит от выбранной модели ПЧ и подключенных датчиков).

Мнение: Преобразователь частоты CONTROL-L620 IEK^® номинальной мощностью 5.5 был установлен на подающем конвейере в установке № 2 для сушки травяной муки. Режим работы преобразователя — круглосуточный «старт-стоп». Оборудование зарекомендовало себя с положительной стороны. Во время тестирования все функции работали в заявленном штатном режиме, замечаний во время эксплуатации выявлено не было.
Заместитель генерального директора по IT ПАО «Птицефабрика Боровская» С.М. Солкин.

— Есть ли смысл использовать преобразователи частоты для вентиляторного оборудования?

Петр Ивлев: «Есть. ПЧ для вентиляторного оборудования регулирует скорость вращения вала электропривода, позволяя экономить на электричестве. В случае установки дополнительного датчика, который передает оперативные данные о текущей потребности в воздухе на преобразователь, последний изменяет скорость вращения электродвигателя. Это позволяет экономить электроэнергию на 20-40 %. Кроме того, ПЧ надежно защищает электропривод вентилятора от бросков тока и перегрузок за счет плавного пуска и такой же плавной остановки вала».

Можно порекомендовать к установке на вентиляторное оборудование преобразователи частоты следующих серий: ONI-A650, CONTROL-A310 IEK^®, CONTROL-L620 IEK^®, ONI-A400.

— «Тяжелый» или «нормальный» режим работы преобразователя частоты — какой выбрать?

Артем Мошечков: «Современные ПЧ обеспечивают пуск и работу двигателей в нормальном или тяжелом режиме. Для их обозначения используются аббревиатуры ND — нормальный и HD — тяжелый».

В режиме ND величина вращающего момента постоянна, независимо от скорости вращения двигателя. В частности, таким образом работают насосы.

Тяжелый режим (НD) характеризуется нагрузкой с переменным вращающим моментом — как в случае с экструдерами, конвейерами или компрессорами. При этом существуют частотные преобразователи, которые поддерживают сразу два указанных режима, что позволяет экономить бюджет при проектировании различных систем. Например, преобразователи частоты IEK^® серий CONTROL-A310 и L-620 могут работать как в ND-режиме, так и в режиме HD. Также оба режима поддерживают ПЧ ONI-М680.

Введение в контроллер частотно-регулируемого привода для асинхронного двигателя

Введение

Однофазные асинхронные двигатели широко используются в приборах и промышленных системах управления. Однофазный асинхронный двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC) является самым простым и наиболее широко используемым двигателем этого типа.

По своей конструкции двигатели PSC являются однонаправленными, что означает, что они рассчитаны на вращение в одном направлении. Путем добавления дополнительных обмоток, внешних реле и переключателей или использования зубчатых механизмов можно изменить направление вращения.В этой идее мы подробно обсудим, как управлять скоростью двигателя PSC в обоих направлениях с помощью микроконтроллера PIC16F72 и силовой электроники.

Микроконтроллер PIC16F72 был выбран потому, что он является одним из самых простых и недорогих универсальных микроконтроллеров, которые Microchip имеет в своем портфеле. Несмотря на то, что у него нет аппаратных ШИМ для управления дополнительными выходами ШИМ с вставленной мертвой зоной, все ШИМ генерируются во встроенном программном обеспечении с использованием таймеров и выводятся на выходные выводы общего назначения.

Что такое частотно-регулируемый привод?

частотно-регулируемый привод или частотно-регулируемый привод - это способ, позволяющий управлять скоростью асинхронного двигателя путем подачи переменной частоты переменного напряжения питания. Управляя выходной частотой переменного тока, можно управлять двигателем на разных скоростях в зависимости от требований. Это приводы с регулируемой скоростью, широко используемые в промышленных приложениях, таких как насосы, системы вентиляции, лифты, приводы станков и т. Д. По сути, это энергосберегающая система.Поэтому первое требование - генерировать синусоидальную волну с разными частотами для ЧРП.

Какая технология принята в ЧРП?

Это система, которая выдает переменный ток с переменной частотой для управления скоростью двигателя в соответствии с потребностями. Однофазные преобразователи с переменной частотой встречаются чаще, поскольку большинство устройств работают от однофазного источника переменного тока. Он состоит из двухполупериодного мостового выпрямителя для преобразования 230/110 В переменного тока в приблизительно 300/150 В постоянного тока.Выходной постоянный ток от мостового выпрямителя сглаживается с помощью сглаживающего конденсатора высокой величины, чтобы устранить пульсации переменного тока. Это постоянное напряжение постоянного тока затем подается на схему генерации частоты, образованную из полевых МОП-транзисторов (полевой транзистор на основе оксида металла) / IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором). Эта схема MOSFET / IGBT принимает постоянный ток и преобразует его в переменный ток с переменной частотой для контроля скорости устройства.

Изменение частоты может быть достигнуто с помощью электронных схем или микроконтроллера.Эта схема изменяет частоту напряжения (ШИМ), подаваемого на привод затвора схемы MOSFET / IGBT. Таким образом, на выходе появляется переменное напряжение переменной частоты. Микроконтроллер может быть запрограммирован на изменение частоты на выходе в соответствии с потребностями.

Система VFD:

Устройство с переменной частотой состоит из трех частей, таких как двигатель переменного тока, контроллер и рабочий интерфейс.

Двигатель переменного тока, используемый в ЧРП, обычно представляет собой трехфазный асинхронный двигатель, хотя в некоторых системах используется однофазный двигатель.Обычно используются двигатели, которые предназначены для работы с фиксированной скоростью, но некоторые конструкции двигателей предлагают лучшую производительность в ЧРП, чем стандартная конструкция.

Контроллер представляет собой твердотельную электронную схему преобразователя энергии для преобразования переменного тока в постоянный и затем в квазинусинусную переменную. Первая часть - это секция преобразователя переменного тока в постоянный, имеющая двухполупериодный выпрямительный мост, обычно трехфазный / однофазный двухполупериодный мост. Это промежуточное звено постоянного тока затем преобразуется в квазинусинусоидальный сигнал переменного тока с использованием схемы переключения инвертора.Здесь MOSFET / IGBT транзисторы используются для преобразования постоянного тока в переменный.

Преобразователь преобразует постоянный ток в три канала переменного тока для управления трехфазным двигателем. Секция контроллера также может быть разработана для обеспечения улучшенного коэффициента мощности, меньших гармонических искажений и низкой чувствительности к переходным процессам на входе переменного тока.

Вольт / Гц управление:

Схема контроллера регулирует частоту подаваемого переменного тока на двигатель с помощью метода управления вольт на герц. Двигатель переменного тока требует переменного приложенного напряжения, когда частота изменяется, чтобы дать указанный крутящий момент.Например, если двигатель рассчитан на работу в 440 В при частоте 50 Гц, то переменное напряжение, подаваемое на двигатель, должно быть уменьшено до половины (220 В) при изменении частоты до половины (25 Гц). Это регулирование основано на Вольт / Гц. В приведенном выше случае соотношение составляет 440/50 = 8,8 В / Гц.

Другие методы управления напряжением:

Помимо управления Вольт / Гц, для управления скоростью двигателя также используются более продвинутые методы, такие как прямое управление крутящим моментом или DTC, пространственная векторная широтно-импульсная модуляция (SVPWM) и т. Д.Управляя напряжением в двигателе, магнитный поток и крутящий момент можно точно контролировать. В ШИМ-методе инверторные переключатели создают квазинусоидальную волну через серию узких импульсов с псевдосинусоидальным изменением длительности импульса.

Рабочий интерфейс:

Этот раздел позволяет пользователю запускать / останавливать двигатель и регулировать скорость. Другие функции включают реверсирование двигателя, переключение между ручным и автоматическим регулированием скорости и т. Д. Интерфейс управления состоит из панели с дисплеем или индикаторами и счетчиками для отображения скорости двигателя, приложенного напряжения и т. Д.Набор клавишных переключателей, как правило, предоставляется для управления системой.

Встроенный-Мягкий запуск:

В обычном асинхронном двигателе, включенном с помощью выключателя переменного тока, потребляемый ток намного выше номинального значения и может увеличиваться с увеличением ускорения нагрузки для достижения полной скорости двигателя ,

С другой стороны, в двигателе, управляемом VFD, изначально низкое напряжение подается на низкую частоту. Эта частота и напряжение увеличиваются с регулируемой скоростью для ускорения нагрузки.Это развивает почти больший крутящий момент, чем номинальное значение двигателя.

VFD Motor Commutation :

Частота и приложенное напряжение сначала снижаются до контролируемого уровня, а затем продолжают снижаться до тех пор, пока не станут равными нулю, и двигатель не отключится.

Прикладная схема для управления скоростью однофазного асинхронного двигателя

Подход относительно прост в отношении силовой цепи и цепи управления. На входной стороне используются удвоители напряжения, а на выходной стороне используется H-мост или 2-фазный инвертор, как показано на рисунке 2.Один конец главной и пусковой обмоток подключен к каждому полумосту, а другие - к нейтральной точке источника переменного тока.

Для схемы управления требуется четыре ШИМ с двумя комплементарными парами с достаточной мертвой зоной между комплементарными выходами. Зоны нечувствительности ШИМ - это PWM0-PWM1 и PWM2-PWM3. PIC16F72 не имеет ШИМ, разработанных в аппаратном обеспечении для вывода так, как нам нужно. Что касается VF, то шина постоянного тока синтезируется путем изменения частоты и амплитуды.Это даст два синусоидальных напряжения в противофазе.

Если напряжение, приложенное к главной обмотке, отстает от пусковой обмотки на 90 градусов, двигатель вращается в одном (то есть вперед) направлении. Если мы хотим изменить направление вращения, то напряжение, приложенное к основной обмотке, должно провести пусковую обмотку.

Я надеюсь, что вы получили представление о преобразователе частоты для асинхронного двигателя из вышеприведенной статьи. поэтому, если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой концепции или электрического и электронного проекта, пожалуйста, оставьте раздел комментариев ниже.

Изменение частоты питания асинхронного двигателя от 50 до 60 Гц> ENGINEERING.com

Асинхронные двигатели, как однофазные, так и многофазные, предназначены для использования с определенной частотой переменного тока. Иногда мы сталкиваемся с «неправильной» частотой двигателя. В этой статье я помогу вам понять последствия.

Существует большое количество взаимодействующих отношений в конструкции двигателя. Существуют аспекты первого порядка, второго порядка и, возможно, даже третьего порядка, которые сбалансированы для создания надежного двигателя с желаемыми характеристиками.

Я буду обсуждать только аспекты Первого Порядка.

1) Скорость вращения является прямой функцией частоты мощности. Очень просто, если вы снизите частоту , двигатель замедлится . И наоборот, если вы увеличите частоту , двигатель ускорится. Изменение скорости, которое в результате будет пропорционально изменению частоты.

2) Охлаждение является прямой функцией скорости вращения. Вентилятор двигателя прикреплен к вращающемуся ротору двигателя, поэтому он будет испытывать то же ускорение или замедление, что и двигатель. Если двигатель замедляется, его охлаждение падает (и с большей скоростью, чем замедление). Если двигатель ускоряется, его охлаждение будет быстро увеличиваться.

3) Магнитная емкость магнитной (железной) цепи двигателя рассчитана на соотношение: напряжение / частота (V / f). Если частота падает, В / Гц повышается. Это означает, что двигателю требуется большая магнитная цепь.Без этого магнитная цепь может быть перегружена. Это называется насыщением и приводит к быстрому увеличению потребления тока и соответствующему значительному увеличению температуры, главного врага двигателя.

Если частота увеличивается, переменный ток / гц падает без проблем, так как магнитная цепь останется достаточно большой. [Подкрадываясь ко второму порядку, у двигателя может быть худший коэффициент мощности.]

Имея в виду вышеупомянутые аспекты, давайте рассмотрим, что все это значит, когда применяется к тому несчастному двигателю, который есть в вашей машине.

Если двигатель с частотой 50 Гц и вы собираетесь использовать его на 60 Гц, он будет вращаться на 20% быстрее.
Мощность в лошадиных силах (л.с.) пропорциональна числу оборотов в минуту. Так как крутящий момент двигателя не будет заметно изменяться при увеличении частоты, он теперь обеспечит увеличение мощности на 20%. Ваш 8-сильный мотор только что получил звание 10-сильного двигателя. Что-то почти даром!

Но подожди! Более быстрое вращение нагрузки на 20%, скорее всего, увеличит ее энергопотребление как минимум на 20%! Если нагрузка циклически ускоряется или замедляется во время работы, она будет подвергаться большим механическим воздействиям.Перебор? Если двигатель приводит в движение центробежные нагрузки, их спрос может даже возрасти на квадрат увеличения скорости. Центробежные насосы были бы примером этого. Поклонники, в зависимости от их стиля, также могут испытывать увеличение спроса в квадрате.

Ярким пятном этого является то, что охлаждающий вентилятор двигателя представляет собой центробежный вентилятор, который будет перемещать намного больше воздуха.

В / Гц двигателя понижается при повышении частоты двигателя, сообщая нам, что магнитная цепь не будет иметь проблем с переносом увеличенной нагрузки.Нам там хорошо.

Если двигатель с частотой 60 Гц и вы собираетесь использовать его на 50 Гц, он будет вращаться с частотой 20% с-1 - о-с-с-с-с.
Это также переводит на 20% меньше лошадиных сил. С другой стороны, если повернуть нагрузку медленнее, это обычно потребует меньше энергии. Это хорошо, потому что мотор был просто понижен в 20% от его мощности тоже. Все это и охлаждающий вентилятор обеспечивает меньше тоже. Но горилла за 800 фунтов здесь - отношение V / Hz.Это просто выросло на 20%! Не хорошо. Это означает, что во время частей каждого цикла линии электропередачи магнитная структура двигателя, вероятно, будет перегружена.

Когда это происходит, способность двигателя ограничивать ток через реактивное сопротивление теряется. Это приведет к чрезмерному току, протекающему при нагревании двигателя через I квадрат R потерь. Единственным выходом здесь является исправление V / Hz с помощью переменной, которую достаточно легко настроить - V напряжение. Понизьте напряжение с помощью трансформатора, чтобы скорректировать соотношение В / Гц.Я буду обсуждать это в данный момент.

Вернуться к загрузке. Будет ли он работать на более низкой скорости? Насос может больше не иметь напора, необходимого для выполнения своей задачи. Пропускная способность машины, вероятно, упадет на 20%. Будете ли вы обрабатывать достаточно продукта в данный момент времени?

Пример - у вас есть 60 Гц для 50 Гц машины.
Допустим, вы только что получили много на машине. Когда он был подключен, вы поняли, что на его шильдике 50 Гц, а у вас 60 Гц.СТОП.

Машина будет работать на 20% быстрее! Это будет проблемой? Если это так, можно ли вернуть скорость к расчетной скорости, изменив размер шкива, чтобы скорость снизилась на 20% до того уровня, на котором она была?

После того, как эта оценка была сделана, и шкивы изменены или другие изменения сделаны, чтобы помочь смягчить проблемы скорости / мощности, переходите к следующему шагу. Прочитайте паспортную табличку, чтобы получить полную амплитуду нагрузки, обычно известную как номинал FLA для двигателя при напряжении, с которым он будет работать.

Используя зажимной амперметр, запустите машину и убедитесь, что сила тока ниже FLA. Если это так, вы можете продолжить работу машины по желанию. Не забудьте проверить, что он все еще находится под FLA при полной загрузке. Если это более FLA, вы должны сделать какое-то уменьшение нагрузки.

Пример - у вас есть 50 Гц для машины 60 Гц.
Вы получаете машину, и поскольку вы находитесь на земле 50 Гц, ярлык 60 Гц беспокоит вас.Как и положено!

Опять же, понимая, что машина будет работать на 20% медленнее, она выполнит свою работу? В этом случае вы не можете изменить размеры шкива, чтобы скорректировать скорость, потому что двигатель только что потерял 20% своей номинальной мощности в лошадиных силах. Если вы поменяете шкивы, он, вероятно, будет перегружен - серьезно.

Если машина может работать на 20% медленнее, возможно, есть надежда. Несмотря на то, что он будет терять охлаждение, если его внутренний вентилятор будет работать медленнее, работа с нагрузкой будет медленнее, а двигатель с меньшей мощностью на 20%, скорее всего, выровняется.Увеличение V / Hz может все еще получить вас.

На данный момент, если ваша оценка показывает, что вы, вероятно, будете в порядке с более медленной скоростью, снова проверьте табличку с фамилией для FLA. Запустите машину и , , быстро, , проверьте рабочий ток с помощью амперметра . Если она ниже FLA, продолжайте загружать машину, внимательно следя за вещами. Если вы останетесь ниже FLA, вероятно, все будет в порядке.

Но! Работа на FLA теперь, когда охлаждающий вентилятор имеет пониженную производительность, все еще может стать проблемой.Вы должны следить за температурой двигателя и убедиться, что после продолжительного времени работы под нагрузкой он остается ниже повышения температуры на паспортной табличке.

Если даже без нагрузки вы видите FLA или более, вам нужно уменьшить напряжение, потому что двигатель, вероятно, насыщается. Прежде чем приступить к добавлению понижающих трансформаторов, серьезно подумайте о замене двигателя для правильной версии 50 Гц. Помните, что вам может потребоваться увеличить номинальную мощность, если вы собираетесь изменить передаточные числа, чтобы вернуть машину к ее первоначальной скорости.

Но подождите! А как насчет однофазных двигателей?
Последняя проблема, с которой необходимо столкнуться, - это однофазные двигатели. Все описанное выше относится к ним, но есть несколько добавок "ложка дегтя". Однофазные двигатели имеют пусковую обмотку. Поскольку однофазная мощность не имеет внутренней составляющей вращения, как у трехфазной, пусковая обмотка обеспечивает необходимый большой крутящий момент для вращения двигателя. Пусковая обмотка представляет собой очень большую нагрузку и, как правило, может работать только в течение нескольких секунд.Больше чем несколько секунд и дым начнет выходить вперед.

Центробежный выключатель обычно включается на роторе для управления питанием пусковой обмотки. Он остается закрытым, поэтому при подаче питания на двигатель обе обмотки, ход и пуск под напряжением. Когда двигатель быстро достигает скорости, центробежный аспект выключателя открывает пусковую обмотку, отключая его от дальнейшей работы.

Когда однофазный двигатель 50 Гц доводится до 60 Гц, функцию запуска можно отключить, поскольку двигатель достигает скорости центробежного переключателя на 20% раньше, чем обычно.Когда это происходит, пусковой момент двигателя внезапно уменьшается. Он может не ускориться дальше и никогда не достигнет нормальной скорости движения. Если это произойдет, дым на пути!

И наоборот, когда частота однофазного двигателя 60 Гц понижается, переключатель может не достигнуть скорости размыкания. Учитывая, что заданное значение скорости размыкания переключателя обычно составляет около 80% от скорости движения, вы можете увидеть потенциальную проблему. Помните, что двигатель будет вращаться на 20% медленнее.Если он не достигает скорости переключения, дым определенно находится на пути! Вы увидите это на мгновение.

Однофазные двигатели часто могут иметь два вида конденсаторов, связанных с ними. Первый - это рабочий конденсатор. Рабочий конденсатор увеличивает обычный вращающий момент двигателя. Второй - это пусковой конденсатор, используемый для увеличения пускового момента. Когда частота питания повышается, эти конденсаторы усиливают свои эффекты, что приводит к увеличению крутящего момента. Обычно это не проблема.Но если вы понижаете частоту, они теряют свои эффекты, и пусковые и / или вращающие моменты уменьшаются. Это может быть проблемой. Однако, если нагрузка вращается медленнее, она может выровняться.

Поскольку однофазные двигатели обычно меньше по размеру, часто эффективнее просто заменить их.

т. Теперь вы знаете, почему вы приобрели такую ​​«отличную цену» на покупку вашей машины.

Об авторе
Кит Кресс - консультант «широкого спектра», который занимается всем, от разработки встроенных контроллеров до систем питания пассажирских вагонов.С Китом можно связаться по телефону [email protected]

Кит является членом Гильдии технических писателей по адресу www.eng-tips.com . Он также MVP. Следуйте за Китом (itmoked) на http://www.eng-tips.com/userinfo.cfm?member=itsmoked

Что такое преобразователь частоты? Как это устроено?

Основываясь на обручах, через которые нам приходилось прыгать в прошлом, становится совершенно очевидно, почему появление современного преобразователя частоты произвело революцию (еще один каламбур) в среде с переменной скоростью накачки. Все, что вам нужно сделать сегодня, - это установить относительно простую электронную коробку (которая часто заменяет более сложное пусковое оборудование) на месте применения, и внезапно вы можете, вручную или автоматически, изменить скорость насоса по своему желанию.

Итак, давайте посмотрим на компоненты преобразователя частоты и посмотрим, как они на самом деле работают вместе, чтобы изменять частоту и, следовательно, скорость двигателя. Я думаю, вы будете поражены простотой этого процесса. Все, что потребовалось, это созревание твердотельного устройства, которое мы знаем как транзистор.

Компоненты преобразователя частоты

Выпрямитель
Поскольку в режиме переменного тока сложно изменить частоту синусоидальной волны переменного тока, первой задачей преобразователя частоты является преобразование волны в постоянный ток.Как вы увидите чуть позже, DC довольно легко манипулировать, чтобы он выглядел как AC. Первым компонентом всех преобразователей частоты является устройство, известное как выпрямитель или преобразователь, и оно показано слева на рисунке ниже.

Выпрямительная схема преобразует переменный ток в постоянный и делает это во многом аналогично зарядному устройству или сварочному аппарату. Он использует диодный мост, чтобы ограничить движение синусоиды переменного тока только в одном направлении. Результатом является полностью выпрямленная форма волны переменного тока, которая интерпретируется схемой постоянного тока как собственная форма волны постоянного тока.Трехфазные преобразователи частоты принимают три отдельные входные фазы переменного тока и преобразуют их в один выход постоянного тока. Большинство трехфазных преобразователей частоты также могут принимать однофазное питание (230 В или 460 В), но, поскольку имеется только два входных плеча, выход преобразователей частоты (HP) должен быть уменьшен, поскольку производимый постоянный ток уменьшается пропорционально. С другой стороны, настоящие однофазные преобразователи частоты (те, которые управляют однофазными двигателями) используют однофазный вход и создают выход постоянного тока, который пропорционален входу.

Существует две причины, по которым трехфазные двигатели более популярны, чем их однофазные счетчики, когда речь идет о работе с переменной скоростью. Во-первых, они предлагают гораздо более широкий диапазон мощности. Но не менее важна их способность самостоятельно начать вращение. С другой стороны, однофазный двигатель часто требует вмешательства извне, чтобы начать вращение. В этом случае мы ограничимся обсуждением трехфазных двигателей, используемых на трехфазных преобразователях частоты.

Шина постоянного тока
Второй компонент, известный как шина постоянного тока (показан в центре иллюстрации), не виден и во всех преобразователях частоты, поскольку он не вносит непосредственный вклад в работу с переменной частотой.Но это всегда будет в высококачественных преобразователях частоты общего назначения (изготовленных специализированными производителями преобразователей частоты). Не вдаваясь в подробности, шина постоянного тока использует конденсаторы и катушку индуктивности для фильтрации «пульсирующего» напряжения переменного тока от преобразованного постоянного тока до его входа в секцию инвертора. Он также может включать фильтры, которые препятствуют гармоническим искажениям, которые могут возвращаться в источник питания, питающий преобразователь частоты. Прежние преобразователи частоты и некоторые преобразователи частоты для конкретных насосов требуют отдельных сетевых фильтров для выполнения этой задачи.

Инвертор
Справа от иллюстрации "кишки" преобразователя частоты. Инвертор использует три набора высокоскоростных переключающих транзисторов для создания «импульсов» постоянного тока, которые эмулируют все три фазы синусоидальной волны переменного тока. Эти импульсы определяют не только напряжение волны, но и ее частоту. Термин инвертор или инверсия означает «разворот» и просто относится к движению вверх и вниз генерируемой формы волны. Современный преобразователь частоты использует технику, известную как «широтно-импульсная модуляция» (ШИМ), для регулирования напряжения и частоты.Мы рассмотрим это более подробно, когда посмотрим на выход инвертора.

Другой термин, с которым вы, вероятно, сталкивались при чтении литературы или рекламы преобразователя частоты, - «IGBT». IGBT относится к «изолированному затвору, биполярному транзистору», который является переключающим (или пульсирующим) компонентом инвертора. Транзистор (который заменил вакуумную трубку) выполняет две функции в нашем электронном мире. Он может действовать как усилитель и усиливать сигнал, как это происходит в радио или стерео, или он может действовать как переключатель и просто включать и выключать сигнал.IGBT - это просто современная версия, которая обеспечивает более высокие скорости переключения (3000 - 16000 Гц) и снижает тепловыделение. Более высокая скорость переключения приводит к повышению точности эмуляции волны переменного тока и снижению слышимого шума двигателя. Снижение генерируемого тепла означает меньшие теплоотводы и, следовательно, меньшую занимаемую площадь преобразователя частоты.

Выход инвертора
На рисунке справа показана форма волны, генерируемая инвертором ШИМ-преобразователя частоты, по сравнению с синусоидальной волной переменного тока.Выход инвертора состоит из серии прямоугольных импульсов с фиксированной высотой и регулируемой шириной. В этом конкретном случае есть три набора импульсов - широкий набор в середине и узкий набор в начале и конце как положительной, так и отрицательной частей цикла переменного тока. Сумма площадей импульсов равна эффективному напряжению настоящей волны переменного тока (мы обсудим эффективное напряжение через несколько минут). Если вы отрежете части импульсов выше (или ниже) истинной волны переменного тока и используете их для заполнения пробелов под кривой, вы обнаружите, что они почти идеально совпадают.Таким образом, преобразователь частоты контролирует напряжение, поступающее на двигатель.

Сумма ширины импульсов и пробелов между ними определяет частоту волны (следовательно, ШИМ или широтно-импульсную модуляцию), видимую двигателем. Если бы импульс был непрерывным (то есть без пробелов), частота все равно была бы правильной, но напряжение было бы намного больше, чем у истинной синусоидальной волны переменного тока. В зависимости от требуемого напряжения и частоты преобразователь частоты будет изменять высоту и ширину импульса и ширину пробелов между ними.Хотя внутренности, которые выполняют это, являются относительно сложными, результат элегантно прост!

Теперь, некоторые из вас, вероятно, задаются вопросом, как этот «поддельный» переменный ток (фактически постоянный ток) может приводить в действие асинхронный двигатель переменного тока. В конце концов, разве не требуется переменный ток, чтобы «вызвать» ток и соответствующее ему магнитное поле в роторе двигателя? Ну, переменный ток вызывает индукцию естественно, потому что он постоянно меняет направление. DC, с другой стороны, не делает этого, потому что он обычно неподвижен после активации цепи.Но DC может индуцировать ток, если он включен и выключен. Для тех из вас, кто достаточно стар, чтобы помнить, автомобильные системы зажигания (до появления твердотельного зажигания) имели набор точек в распределителе. Цель этих пунктов состояла в том, чтобы «подать» энергию от аккумулятора на катушку (трансформатор). Это вызвало заряд в катушке, который затем увеличил напряжение до уровня, который позволял бы зажигать свечи зажигания. Широкие импульсы постоянного тока, показанные на предыдущем рисунке, на самом деле состоят из сотен отдельных импульсов, и именно это включение и выключение выходного сигнала инвертора обеспечивает индукцию через постоянный ток.

Эффективное напряжение
Мощность переменного тока является довольно сложной величиной, и неудивительно, что Эдисон почти выиграл битву за то, чтобы сделать DC стандартом в США. К счастью, для нас все его сложности были объяснены, и все, что нам нужно сделать, это следовать правилам, которые были изложены до нас.

Одним из атрибутов, которые делают комплекс переменного тока, является то, что он непрерывно меняет напряжение, переходя от нуля к некоторому максимальному положительному напряжению, затем обратно к нулю, затем к некоторому максимальному отрицательному напряжению и затем снова к нулю.Как определить фактическое напряжение, приложенное к цепи? Слева изображена синусоида 60 Гц, 120 В. Обратите внимание, однако, что его пиковое напряжение составляет 170 В. Как мы можем назвать это волной 120 В, если ее фактическое напряжение составляет 170 В? В течение одного цикла он начинается с 0 В и поднимается до 170 В, затем снова падает до 0. Он продолжает падать до –170, а затем снова повышается до 0. Оказывается, что площадь зеленого прямоугольника, верхняя граница которого составляет 120 В, равна к сумме площадей под положительными и отрицательными частями кривой.Может ли 120 В быть средним? Что ж, если бы вы усреднили все значения напряжения в каждой точке цикла, результат был бы примерно 108 В, так что ответ не должен быть. Почему тогда значение, измеренное VOM, составляет 120 В? Это связано с тем, что мы называем «эффективное напряжение».

Если бы вы измеряли тепло, вырабатываемое постоянным током, протекающим через сопротивление, вы бы обнаружили, что оно больше, чем выделяемое эквивалентным переменным током. Это связано с тем, что переменный ток не поддерживает постоянное значение на протяжении всего своего цикла.Если вы сделали это в лаборатории, в контролируемых условиях, и обнаружили, что определенный постоянный ток генерирует повышение температуры на 100 градусов, его эквивалент переменного тока даст увеличение на 70,7 градуса, или всего 70,7% от значения постоянного тока. Следовательно, эффективное значение переменного тока составляет 70,7% от постоянного тока. Оказывается также, что эффективное значение напряжения переменного тока равно квадратному корню из суммы квадратов напряжения на первой половине кривой. Если пиковое напряжение равно 1, и вы должны были измерить каждое из отдельных напряжений от 0 до 180 градусов, эффективное напряжение будет равно 0.707 пикового напряжения. 0,707 раз пиковое напряжение 170, которое видно на иллюстрации, равно 120 В. Это эффективное напряжение также известно как среднеквадратичное или среднеквадратичное напряжение. Отсюда следует, что пиковое напряжение всегда будет 1,414 от действующего напряжения. 230 В переменного тока имеет пиковое напряжение 325 В, в то время как 460 имеет пиковое напряжение 650 В. Мы увидим влияние пикового напряжения чуть позже.

Ну, я, вероятно, говорил об этом дольше, чем необходимо, но я хотел, чтобы вы получили представление об эффективном напряжении, чтобы вы поняли иллюстрацию ниже.В дополнение к изменяющейся частоте преобразователь частоты также должен изменять напряжение, даже если напряжение не имеет никакого отношения к скорости, на которой работает двигатель переменного тока.

На рисунке показаны две синусоидальные волны 460 В переменного тока. Красный - это кривая 60 Гц, а синий - 50 Гц. Оба имеют пиковое напряжение 650 В, но 50 Гц намного шире. Вы можете легко увидеть, что область под первой половиной (0 - 10 мс) кривой 50 Гц больше, чем область первой половины (0 - 8,3 мс) кривой 60 Гц.И, поскольку площадь под кривой пропорциональна эффективному напряжению, его эффективное напряжение выше. Это увеличение эффективного напряжения становится еще более значительным с уменьшением частоты. Если бы двигателю 460 В разрешалось работать при этих более высоких напряжениях, его срок службы мог бы быть существенно уменьшен. Следовательно, преобразователь частоты должен постоянно варьировать «пиковое» напряжение относительно частоты, чтобы поддерживать постоянное эффективное напряжение. Чем ниже рабочая частота, тем ниже пиковое напряжение и наоборот.Именно по этой причине двигатели 50 Гц, используемые в Европе и некоторых частях Канады, рассчитаны на 380В. Видите, я говорил вам, что кондиционер может быть немного сложным!

Теперь вы должны хорошо понимать работу преобразователя частоты и то, как он управляет скоростью двигателя. Большинство преобразователей частоты предоставляют пользователю возможность устанавливать скорость двигателя вручную с помощью многопозиционного переключателя или клавиатуры или использовать датчики (давление, расход, температура, уровень и т. Д.) Для автоматизации процесса.

Смотрите также

• 
  Чем промыть систему охлаждения двигателя от герметика
• 
  Двигатель работает как дизель киа рио
• 
  Как восстановить компрессию в двигателе ваз 2114
• 
  Побелело масло в двигателе что это такое
• 
  Что такое самозапуск асинхронного двигателя
• 
  Бесколлекторный двигатель что такое
• 
  Как поменять коренные вкладыши не снимая двигатель
• 
  Что делать в двигатель попала вода
• 
  Как приготовить топливо для 2х тактного двигателя
• 
  Как снять поддон на камазе не снимая двигателя
• 
  Как подобрать коробку передач к двигателю