Что такое частотно-регулируемый привод?

Что такое частотно-регулируемый привод?Частотно-регулируемый привод (частотно-управляемый привод, ЧУП, Variable requency Drive, VFD) — система управления частотой вращения ротора асинхронного (синхронного) электродвигателя. Состоит из фактически электродвигателя и частотного преобразователя.

Преобразователь частоты (частотный преобразователь) — это устройство состоящее из выпрямителя (моста неизменного тока), модифицирующего переменный ток промышленной частоты в неизменный и инвертора (преобразователя) (время от времени с ШИМ), модифицирующего неизменный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) либо IGBT обеспечивают нужный ток для питания электродвигателя. Для исключения перегрузки преобразователя при большой длине фидера меж преобразователем и фидером ставят дроссели, а для уменьшения электрических помех — EMC-фильтр. При скалярном управлении формируются гармонические токи фаз мотора. Векторное управление — способ управления синхронными и асинхронными движками, не только лишь формирующим гармонические токи (напряжения) фаз, да и обеспечивающим управление магнитным потоком ротора (моментом на валу мотора).

Применение частотного привода

Преобразователи частоты используются в:

  • судовом электроприводе большой мощности
  • прокатных станах (синхронная работа клетей)
  • высокооборотном приводе вакуумных турбомолекулярных насосов (до 100.000 об/мин.)
  • конвейерных системах
  • резательных автоматах
  • станках с ЧПУ — синхронизация движения сходу нескольких осей (до 32 — к примеру в полиграфическом либо упаковывающем оборудовании) (сервоприводы)
  • автоматом открывающихся дверцах
  • мешалках, насосах, вентиляторах, компрессорах
  • бытовых кондюках
  • стиральных машинах
  • городском электротранспорте, в особенности в троллейбусах.

Больший экономический эффект даёт применение ЧРП в системах вентиляции, кондиционирования и водоснабжения, где применение ЧРП стало практически эталоном.

Достоинства внедрения ЧРП

  • Высочайшая точность регулирования
  • Экономия электроэнергии в случае переменной нагрузки (другими словами работы эл. мотора с неполной нагрузкой).
  • Равный наибольшему пусковой момент.
  • Возможность удалённой диагностики привода по промышленной сети
    • определение выпадения фазы для входной и выходной цепей
    • учёт моточасов
    • старение конденсаторов главной цепи
    • неисправность вентилятора
  • Завышенный ресурс оборудования
  • Уменьшение гидравлического сопротивления трубопровода из-за отсутствия регулирующего клапана
  • Плавный запуск мотора, что существенно уменьшает его износ
  • ЧРП обычно содержит внутри себя ПИД-регулятор и может подключатся впрямую к датчику регулируемой величины (к примеру, давления).
  • Управляемое торможение и автоматический перезапуск при пропадании сетевого напряжения
  • Подхват вращающегося электродвигателя
  • Стабилизация скорости вращения при изменении нагрузки
  • Существенное понижение акустического шума электродвигателя, (при использовании функции «Мягенькая ШИМ»)
  • Дополнительная экономия электроэнергии от оптимизации возбуждения эл. мотора
  • Позволяют поменять собой автоматический выключатель

Недочеты внедрения частотного привода

  • Большая часть моделей ЧРП являются источником помех (требуется установка Фильтров высокочастотных помех)
  • Сравнимо высочайшая цена для ЧРП большой мощности (окупаемость минимум 1-2 года)

Применение частотных преобразователей на насосных станциях

Традиционный способ управления подачей насосных установок подразумевает дросселирование напорных линий и регулирование количества работающих агрегатов по какому-либо техническому параметру (к примеру, давлению в трубопроводе). Насосные агрегаты в данном случае выбираются исходя из некоторых расчётных черт (обычно, с припасом по производительности) и повсевременно работают с неизменной частотой вращения, без учета изменяющихся расходов, вызванных переменным водопотреблением. При наименьшем расходе насосы продолжают работу с неизменной частотой вращения, создавая лишнее давление в сети (причина аварий), при всем этом никчемно расходуется существенное количество электроэнергии. Так, например, происходит в ночное время суток, когда потребление воды резко падает. Основной эффект достигается не за счет экономии электроэнергии, а благодаря существенному уменьшению расходов на ремонт водопроводных сетей.

Возникновение регулируемого электропривода позволило поддерживать неизменное давление конкретно у потребителя. Обширное применение в мировой практике получил частотно регулируемый электропривод с асинхронным электродвигателем общепромышленного предназначения. В итоге адаптации общепромышленных асинхронных движков к их условиям эксплуатации в управляемых электроприводах создаются особые регулируемые асинхронные движки с более высочайшими энергетическими и массогабаритностоимостными показателями по сопоставлению с неадаптированными. Частотное регулирование скорости вращения вала асинхронного мотора осуществляется при помощи электрического устройства, которое принято именовать частотным преобразователем. Вышеуказанный эффект достигается оковём конфигурации частоты и амплитуды трёхфазного напряжения, поступающего на электродвигатель. Таким макаром, меняя характеристики питающего напряжения (частотное управление), можно делать скорость вращения мотора как ниже, так и выше номинальной. Во 2-ой зоне (частота выше номинальной) наибольший момент на валу назад пропорционален скорости вращения.

Способ преобразования частоты основывается на последующем принципе. Обычно, частота промышленной сети составляет 50 Гц. Для примера возьмём насос с двухполюсным электродвигателем. С учетом скольжения скорость вращения мотора составляет около 2800 (находится в зависимости от мощности) об/мин и даёт на выходе насосного агрегата номинальный напор и производительность (потому что это его номинальные характеристики, согласно паспорту). Если при помощи частотного преобразователя снизить частоту и амплитуду подаваемого на него переменного напряжения, то соответственно понизятся скорость вращения мотора, и, как следует, поменяется производительность насосного агрегата. Информация о давлении в сети поступает в блок частотного преобразователя от специального датчика давления, установленного у потребителя, на основании этих данных преобразователь подходящим образом меняет частоту, подаваемую на движок.

Современный преобразователь частоты имеет малогабаритное выполнение, пыле и влагозащищённый корпус, удачный интерфейс, что позволяет использовать его в самых сложных критериях и проблемных средах. Спектр мощности очень широкий и составляет от 0,18 до 630 кВт и поболее при стандартном питании 220/380 В и 50-60 Гц. Практика указывает, что применение частотных преобразователей на насосных станциях позволяет:

  • сберегать электроэнергию (при существенных конфигурациях расхода), регулируя мощность электропривода зависимо от реального водопотребления (эффект экономии 20-50 %);
  • понизить расход воды, за счёт сокращения утечек при превышении давления в магистрали, когда расход водопотребления в реальности мал (в среднем на 5 %);
  • уменьшить расходы (основной экономический эффект) на аварийные ремонты оборудования (всей инфраструктуры подачи воды за счет резкого уменьшения числа аварийных ситуаций, вызванных а именно гидравлическим ударом, который часто случается в случае использования нерегулируемого электропривода (подтверждено, что ресурс службы оборудования увеличивается минимум в 1,5 раза);
  • достигнуть определённой теплоэкономии в системах жаркого водоснабжения за счёт понижения утрат воды, несущей тепло;
  • прирастить напор выше обыденного в случае необходимости;
  • комплексно заавтоматизировать систему водоснабжения, тем снижая фонд зарплаты обслуживающего и дежурного персонала, и исключить воздействие «человеческого фактора» на работу системы, что тоже важно.

По имеющимся данным срок окупаемости проекта по внедрению преобразователей частоты составляет от 3 месяцев до 2 лет.

Утраты мощности при торможении электродвигателя

В почти всех установках на регулируемый электропривод возлагаются задачки не только лишь плавного регулирования момента и скорости вращения электродвигателя, да и задачки замедления и торможения частей установки. Традиционным решением таковой задачки является система привода с асинхронным движком с преобразователем частоты, оснащённым тормозным тумблером с тормозным резистором.

При всем этом в режиме замедления/торможения электродвигатель работает как генератор, преобразуя механическую энергию в электронную, которая в конечном итоге рассеивается на тормозном резисторе. Обычными установками, в каких циклы разгона чередуются с циклами замедления являются тяговый привод электротранспорта, подъёмники, лифты, центрифуги, намоточные машины и т. п. Функция электронного торможения сначала появилась на приводе неизменного тока (к примеру, троллейбус). В конце ХХ века появились преобразователи частоты со интегрированным рекуператором, которые позволяют возвращать энергию, полученную от мотора, работающего в режиме торможения, назад в сеть. В данном случае, установка начинает «приносить деньги» практически сходу после ввода в эксплуатацию.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *