Частотный преобразователь - виды, принцип действия, схемы подключения

Асинхронные электродвигатели получили широкое распространение в качестве приводных агрегатов промышленных и бытовых механизмов благодаря несложной конструкции, низкой стоимости производства, эксплуатационной надежности.

Существенными недостатками асинхронных машин являются высокий уровень пусковых токов, определенные трудности регулировки частоты вращения. Используемые для регулирования гидравлические и механические устройства (вариаторы, гидромуфты) имеют небольшой диапазон, сложны в использовании. Практически полностью избавиться от указанных недостатков позволяет применение частотных преобразователей.

Принцип работы и устройство преобразователей частоты

Вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой цилиндр ротора, создается переменным электрическим током, протекающим по обмоткам статора электродвигателя. Частота вращения поля в минуту (n) легко определяется по формуле:

n = (f×60)/p,

где р – число пар полюсов обмоток статора, неизменная величина для серийного электродвигателя (1,2 или 3), а f – частота переменного тока (промышленный стандарт в нашей стране 50 Гц).

Включая в цепи питания асинхронной машины устройство, изменяющее частоту тока, удается добиться плавной регулировки скорости вращения ротора электродвигателя. Электромашинные преобразователи частоты (индукционного типа) не пользуются особой популярностью из-за низких технических и экономических характеристик.

Гораздо рентабельнее выглядит применение электронных преобразователей. В состав таких устройств входит:

• выпрямитель на мощных диодах для преобразования переменного тока в постоянный ток (с сохранением пульсации сигнала),
• емкостный фильтр,
• преобразователь (инвертор) на основе мостовой схемы из силовых транзисторных ключей,
• микропроцессорное управление.

С выходного каскада инвертора на статорные обмотки двигателя поступает переменная электрическая величина необходимой частоты и амплитуды.

Ниже на фото - один из вариантов популярного частотного преобразователя марки Intek, который предлагает к продаже наша компания «Станкопривод». Более подробную информацию - см. на сайте компании.

Основные способы управления и схемы подключения

Управление по вольт - частотному (скалярному) алгоритму применяют для регулирования частоты вращения стабилизированных электроприводов (двигатели насосов, вентиляторов), нагрузочный момент которых в установившихся режимах изменяется незначительно и при подключении нескольких асинхронных машин к одному «частотнику» (конвейерные линии).

Наилучших динамических характеристик позволяет добиться векторное (амплитудно-фазовое) управление. В этом случае обеспечивается высокий пусковой момент электропривода, оптимальная скорость вращения при мгновенном изменении нагрузки, снижение энергопотребления (до 50%). Применение в качестве обратной связи сигналов оптического энкодера (датчика скорости вала двигателя) повышает качество регулирования.

При подключении потребителей к частотному преобразователю следует учитывать соотношение мощностей работающего электропривода в различных режимах с возможностями устройства.