Принципы подключения преобразователей частоты в целом одинаковы, но могут несколько отличаться в зависимости от модели. Поэтому рекомендуется изучить инструкции, сравнить характеристики устройств и убедиться, что устройство подключено в соответствии со схемой подключения, предложенной производителем.
ЧАСТОТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 220 B И 380 B – B ЧЁМ РАЗНИЦА И КАКИЕ ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА
Для управления скоростью вращения вала двигателя используются специальные электрические устройства, т.е. преобразователи частоты. В зависимости от типа двигателя и характеристик питающей сети преобразователи частоты могут быть рассчитаны на однофазное или трехфазное питание. Однофазная работа соответствует номинальному напряжению сети 220 В, а трехфазная — 380 В.
Если частотный преобразователь не используется, скорость двигателя остается постоянной при любых рабочих условиях, и двигатель не подвергается воздействию, например, слишком высокого пускового тока. Пусковой ток может быть в несколько раз больше номинального, что приводит к более быстрому выходу из строя обмоток двигателя. Это может привести к необходимости перемотки двигателя (по сути, полный ремонт) или замены всего устройства.
С технической точки зрения, различные машины, приводимые в движение электродвигателем, могут требовать регулировки крутящего момента, плавного запуска и плавного торможения. Преобразователь частоты также отвечает этим требованиям. Управление функциями может осуществляться как вручную с панели управления, так и автоматически с помощью программного обеспечения.
Еще одним важным аспектом работы преобразователя частоты является его способность снижать энергопотребление двигателя, т.е. работа двигателя становится более экономичной. Современные инверторные модели могут снизить потребление энергии до двух раз!
Поэтому важность преобразователей частоты в современном производстве трудно переоценить, даже несмотря на то, что для установки и ввода оборудования в эксплуатацию требуются дополнительные инвестиции и квалифицированная рабочая сила.
Принцип работы преобразователей частоты.
Общий принцип работы всех преобразователей частоты, независимо от их модификаций, можно свести к следующей основной последовательности:
- Выпрямление тока питания (через группу диодов),
- Генерация необходимого частотного сигнала (через группу транзисторов, поддерживаемых микроконтроллером),
- характеристические фильтры для преобразования сигналов,
- окончательное формирование выходного сигнала с требуемыми параметрами (по индукции).
Различные модели конвертеров допускают следующие типы подключения:
- однофазный вход — однофазный выход,
- однофазный вход — трехфазный выход,
- трехфазный вход — трехфазный выход.
Ниже описаны некоторые особенности преобразователей частоты для каждого применения.
Особенности работы преобразователя частоты 220 В.
Применение преобразователя частоты 220 В оправдано при использовании однофазной (бытовой) сети. На выходе можно получить сигнал, позволяющий управлять трехфазным двигателем.
ФИГ. 1: Блок-схема однофазного входного соединения — трехфазного выходного соединения.
Для оптимизации работы этого типа агрегата двигатель подключается по схеме «треугольник», что предотвращает потери мощности и повышает энергоэффективность.
Преимущества однофазного инвертора:
— Малые габариты и легкий вес; — Высокая энергоэффективность; — Возможность подключения различных дополнительных аксессуаров; — Высокая глубина регулировки крутящего момента на валу двигателя; — Различные варианты исполнения для специальных применений; — Низкие капитальные затраты на приобретение и обслуживание оборудования.
Рис. 2: Основная блок-схема приложения «однофазный вход — однофазный выход».
В целом, подключение частотного преобразователя к однофазному двигателю очень простое и не требует участия сертифицированного специалиста. Следует только отметить, что однофазные двигатели не очень мощные и поэтому не так широко используются, как трехфазные асинхронные двигатели.
Принципы подключения преобразователей частоты в целом одинаковы, но могут несколько отличаться в зависимости от модели. Поэтому рекомендуется изучить инструкции, сравнить характеристики устройств и убедиться, что устройство подключено в соответствии со схемой подключения, предложенной производителем.
Назначение частотных преобразователей
Для оптимизации производственного процесса, приводимого в действие электродвигателями, необходимо использовать преобразователи частоты. Они позволяют продлить срок службы оборудования и рационализировать работу электродвигателя.
Асинхронные трехфазные двигатели могут работать и без инвертора. В этом случае они вращаются с одинаковой скоростью без возможности регулировки скорости. Также отсутствие частотного преобразователя во входной цепи приводит к постоянным перегрузкам и увеличению тока (при запуске двигателя) в 5-7 раз от номинального значения. Эти перенапряжения вредят состоянию обмоток двигателя и приводят к разрушению электродвигателя.
«Важно! Для обеспечения плавного пуска и регулирования входных параметров электродвигателя следует использовать преобразователи частоты на 380 В (в случае трехфазного соединения обмоток) и 220 В (в случае однофазной цепи с нейтралью).
Стоит отметить, что использование современных инверторов в сочетании с электродвигателями позволяет снизить потребление энергии в два раза!
Принцип работы преобразователей частоты
- Выпрямление переменного тока,
- Формирование управляющим микропроцессором сигнала необходимой частоты, который вызывает обратное открытие/закрытие IGBT-транзисторов,
- фильтрация входных параметров преобразованного сигнала,
- Получение синусоидальной формы конечного сигнала путем сглаживания квадратно-волновой последовательности импульсов за счет индукции обмоток.
- Входная фаза — 1 выходная фаза,
- 1 входная фаза — 3 выходные фазы,
- 3-фазный вход — 3-фазный выход.
Основное отличие инвертора 220 В от трехфазного инвертора — возможность запуска и управления асинхронным трехфазным двигателем через бытовую сеть 220 В. В этом случае двигатель должен быть подключен по схеме «треугольник». Это позволяет избежать значительных потерь энергии во время работы системы.
Преимущества однофазного инвертора:
- Минимально возможный вес и габариты,
- высокий коэффициент энергосбережения,
- высокая функциональность,
- впечатляющий диапазон изменения крутящего момента на валу двигателя,
- возможность универсального дизайна для некоторых видов оборудования,
- Двигатель максимально защищен от перенапряжений и токовых перегрузок,
- приемлемое соотношение цена/качество, относительно быстрая самоокупаемость преобразователя частоты за счет меньшего энергопотребления.
Преобразователи частоты 220 В для однофазных двигателей могут быть легко интегрированы в существующие системы. Преобразователи частоты выступают в качестве промежуточного звена между электродвигателем и сетью. После правильного подключения «фазы» и «нуля» остается только установить рабочие параметры, которые оптимизируют работу устройства.
Чтобы избежать осложнений, которые часто возникают при использовании трехфазных двигателей в однофазной сети, необходимо соблюдать следующие правила:
Способы подключения обмоток
Двигатели для домашнего и хобби использования приводят в действие различные механизмы — циркулярную пилу, электрорубанок, вентилятор, дрель, насосную станцию. Если вы не знаете, как работают электродвигатели, лучше не лезть в дебри частотных преобразователей. А вот и двигатели:
- DC
- и двигатели переменного тока (асинхронные и синхронные).
Механизм состоит из ротора и статора. В основе их работы лежит принцип электромагнитной индукции, изучаемый в школе. Большой процент всех производимых двигателей — это «асинхронные двигатели». Откуда взялось это слово? Частота вращения подвижной части (ротора) всегда отстает от частоты вращения неподвижной части (статора). Диапазон выходной частоты варьируется — 1000, 1500, 3000…. оборотов в минуту. Это связано с тем, что ротор на валу может вращаться с разной скоростью внутри сердечника.
По количеству полюсов устройства могут быть униполярными, биполярными или триполярными. Сердечник статора содержит обмотку для каждой фазы, концы которой выведены на клеммную коробку. Как можно увеличить скорость асинхронного двигателя (АД) без потери мощности? Путем изменения количества пар полюсов.
Чтобы перейти к другим методам — а их еще два — мы не можем обойтись без символов звезды и дельты. Три витка катушки могут быть соединены двумя способами: в точку или в круг, отсюда и названия «звезда» и «треугольник».
Что происходит, когда трехфазный двигатель с треугольником подключается к сети 380 В? В этом случае пусковые токи могут увеличиться в семь раз и привести к перегрузке сети. Необходимо быть очень осторожным при обращении с двигателями. При покупке изделия убедитесь, что на заводской табличке двигателя указан треугольник/звезда (а не символ звезда/треугольник) с одинаковым напряжением 220/380 В.
Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В
Использование трехфазного двигателя в однофазной системе представляет интерес для многих домовладельцев. Эти устройства становятся все более популярными в домашних хозяйствах. Они имеют очень простую конструкцию и просты в эксплуатации. Однако подключение двигателя к однофазной сети не так просто.
Пульсирующее поле однофазного тока не способно заставить вращаться ротор электродвигателя — этот ток необходимо сначала преобразовать в многофазный, а затем подать на электроприбор.
Предложения по рационализации, связанные с использованием LATrons и других самодельных конструкций, следует игнорировать. Области, выходящие за рамки НАНО-технологий и научной фантастики, не рассматриваются, а оплата поддержки «нобелевских лауреатов» не должна засчитываться. Сегодня мы знаем два разумных способа преобразования однофазного электричества в многофазное — это подключение модуля через:
- Фазосдвигающий конденсатор,
- частотный преобразователь.
Давайте рассмотрим их по очереди.
В трехфазных цепях создание вращающегося магнитного поля не является проблемой, поскольку генерация тока при вращении намагниченного ротора создает ЭДС в обмотках статора. Некоторые люди прибегают к простым «трюкам». Они используют различные системы, разработанные для того, чтобы гарантировать создателям этих систем, что электрические устройства будут работать без сбоев в подаче электроэнергии. Например, существует метод сдвига фаз в обмотках относительно друг друга.
Достаточно подключить конденсатор параллельно одной из обмоток, предварительно подобрав мощность устройства для обеспечения требуемого сдвига фаз. Этот выбор неплох, если вы следуете старому правилу: Чем меньше и проще компоненты, тем надежнее система в целом. Конденсатор, конечно, относительно дешевая вещь, которую можно установить за минуту, но требует специальных навыков. Второй способ с инвертором стоит дороже, но может быть использован без проблем. Вы согласитесь, что это важный фактор.
Частота в нашей сети фиксирована и составляет 50 Гц. Преобразователь частоты используется для преобразования однофазного переменного тока частотой 50 Гц в трехфазный частотой от 1 до 800 Гц. С помощью этой технологии осуществляется управление скоростью асинхронного электродвигателя. Подключение частотного преобразователя требует выбора правильного сечения кабеля, типов проводки и вспомогательных устройств. Не думайте, что обращение к одной из страниц руководства даст вам мгновенную ясность в этом вопросе. Вы можете даже не получить желаемых результатов, подключив кабели в соответствии с электрической схемой, если не обратите внимания на некоторые тонкости. Что это такое?
Инвертор из однофазного в трехфазный своими руками.
Поскольку трехфазный двигатель должен питаться от однофазной сети через FC, необходимо два кабеля: двухжильный кабель к преобразователю частоты (можно использовать до 50 м неэкранированного кабеля, экранированного — до 15 м), от преобразователя частоты к двигателю — только трехжильный кабель. Один из проводов является заземлением, другие провода — фазные. Сечение должно быть выбрано в соответствии с техническими характеристиками преобразователя частоты. Необходимое напряжение в кабелях рассчитывается из силы тока и сопротивления (в зависимости от сечения) кабеля по известной формуле. Расчетные данные должны быть определены в соответствии со значением PUE.
Частотный преобразователь 220-380, чьей фирмы лучше?
Давайте ответим на этот вопрос практически. На рынке таких устройств представлено бесконечное множество азиатских производителей. Мы устанем их перечислять. Установка идентификационных карт в домашних условиях — это своего рода лотерея (иногда это зависит от дня недели, когда устанавливается устройство).
Преобразователи частоты Siemens обычно полностью совместимы. Оборудование ABB или Danfoss относительно легко адаптировать. Они лучше других по цене и качеству. Не стесняйтесь покупать их. Судя по отзывам, это очень достойные устройства. Динамические характеристики улучшаются благодаря векторному управлению, которое также обеспечивает высокий крутящий момент на низких частотах во время запуска и работы.
Эти универсальные, компактные модели имеют следующие очевидные преимущества при преобразовании в сеть
- способность генерировать «полный» трехфазный ток,
- отсутствие падения мощности двигателя
- пригодность для любой конструкции двигателя,
- технологичность очень проста.
- внутреннее энергопотребление минимально.
«Важно! Для обеспечения плавного пуска и регулирования входных параметров электродвигателя следует использовать преобразователи частоты на 380 В (в случае трехфазного соединения обмоток) и 220 В (в случае однофазной цепи с нейтралью).
Принцип работы преобразователей частоты 220 В с выходом 3 фазы
Работа трехфазного двигателя в однофазной сети обусловлена сдвигом фаз конденсаторами. В преобразователях частоты 220 на 3 фазы для этой цели используются емкостные выходы. В зависимости от модели инвертора емкость устанавливается вручную или автоматически.
Скорость двигателя изменяется путем изменения частоты питающего напряжения в соответствии со следующим алгоритмом:
- Напряжение питания выпрямляется.
- Напряжение питания подается от источника питания.
- Последовательность импульсов с определенной частотой формируется с помощью управляемых IGBT-транзисторов.
- Затем импульсы подаются на выпрямитель, где они преобразуются в синусоидальную волну.
Подключение частотников 220 В с выходом 3 фазы
Для подключения трехфазного преобразователя частоты 220 В к электродвигателю необходимо использовать два кабеля:
- Двухжильный кабель для подачи питания от сети к преобразователю частоты,
- Трехжильный кабель для подключения инвертора к двигателю.
Сечение кабелей должно быть не менее диаметра, рекомендованного производителем в инструкции по эксплуатации. Также общим правилом является обеспечение резерва мощности для преобразователя частоты.
Статьи
Катушки преобразователя частоты должны иметь треугольную клемму. Напряжение подается непосредственно на две первичные катушки и последнюю катушку через аккумулятор. Конденсатор должен быть выбран из расчета 7 мкФ, т.е. на каждые 100 Вт мощности.
Преобразователь частоты — это устройство, управляющее работой асинхронного электродвигателя, который часто используется в современных машинах. Преимуществами данного привода являются его низкая цена и надежность, однако устройство не имеет механизма регулировки скорости вращения ротора. При запуске асинхронного двигателя пусковой ток в 5-7 раз превышает номинальный, и регулировать его механическими устройствами нецелесообразно, так как большие потери энергии и высокие нагрузки негативно влияют на срок службы оборудования. Преобразователи частоты — это относительно новый тип устройств, которые корректируют и контролируют работу двигателя с помощью микропроцессора.
Принцип работы — двойное преобразование напряжения. Диодный мост постоянного тока используется для преобразования переменного тока сети в постоянный, а затем постоянного тока в переменный, но с требуемыми параметрами частоты. В результате пусковой ток снижается в 4-5 раз, что обеспечивает плавный пуск двигателя и снижение энергопотребления на 50-60%. Такая экономия способствует относительно быстрому затуханию устройства. Это особенно выгодно при промышленном применении. При использовании устройства для регулирования насоса расход воды снижается на 10-15%, также снижается риск гидроудара в системе трубопроводов. Особенно эффективным считается использование частотных регуляторов в системах транспортировки жидкостей и газов. Он позволяет управлять скоростью вращения крыльчатки насоса или вентилятора, что гораздо выгоднее, чем системы с заслонками и клапанами, поскольку при сдерживании потока жидкости через клапан теряется значительная энергия.
Использование частотных регуляторов продлевает срок службы агрегатов, предотвращает несчастные случаи и повышает безопасность эксплуатации. Устройство позволяет точно настроить режимы работы технологических систем. Частотные преобразователи используются с двигателями насосов, компрессоров, вентиляторов, вытяжных систем и т.д.
Разнообразие функций и критерии выбора
Как правило, производители стараются оснастить устройства самыми необходимыми функциями, так как большинство этих функций ведут к повышению цены. Многие функции доступны в качестве опций. Частотное регулирование обеспечивает регулирование скорости от нуля до номинальной скорости и выше, плавное ускорение и столь же плавную остановку, ограничение тока в пределах номинального тока при запуске двигателя, нормальной и аварийной работе.
Существует два типа управления: скалярное и векторное. Агрегаты с векторным управлением обеспечивают гибкую и более точную настройку. Они дороже и требуют специальных знаний для их настройки. Скалярные регуляторы частоты поддерживают определенное выходное напряжение и частоту, но этого достаточно для простых систем. Они просты в использовании, поскольку работают с заводскими настройками. Мощность преобразователя выбирается в соответствии с максимально возможной нагрузкой, а диапазон напряжения должен быть как можно шире. Это позволяет избежать проблем, связанных с колебаниями напряжения в сети. При определении требуемой мощности к номинальной мощности двигателя обычно добавляют около 15 %. Соответственно рассчитывается ток инвертора. Этот показатель должен быть немного выше, чем ток перегрузки приводного устройства. Качественный отвод тепла необходим для бесперебойной работы преобразователя. Агрегаты, особенно пыле- и влагозащищенные, часто страдают от перегрева. Эксперты рекомендуют покупать модели с меньшей степенью герметичности, помещать их в защитный шкаф и регулярно проветривать.
При покупке устройства стоит обратить внимание на гарантийный срок, который является показателем надежности и качества изготовления деталей. При выборе производителя заранее узнайте, есть ли в вашем городе сервисный центр.
