Подключение частотного преобразователя

Что такое преобразователь частоты

Преобразователь частоты — электронное/электротехническое устройство, способное изменять параметры подаваемого на вход электрического тока. Наиболее эффективными на сегодня являются блоки, выполненные на современной цифровой элементной базе. Поскольку они обеспечивают на выходе качественную форму импульсов и имеют низкий процент потерь энергии при преобразовании.

Виды частотных преобразователей

• Частотный преобразователь 22 кВт
• Частотный преобразователь 3 кВт
• Частотный преобразователь 11 кВт
• Частотный преобразователь 15 кВт
• Частотный преобразователь 5 5 кВт
• Частотный преобразователь 7.5 квт
• Частотный преобразователь 1.5 кВт
• Частотный преобразователь 4 кВт
• Преобразователь частоты для асинхронного двигателя
• Частотный преобразователь 1 5 квт 220 в
• Преобразователь частоты 2 2 кВт
• Частотный преобразователь 220в
• Частотный преобразователь для вентилятора
• Частотный преобразователь для насоса
• Частотный преобразователь для асинхронного электродвигателя
• Трехфазный частотный преобразователь 380 В
• Однофазный частотный преобразователь

Также преобразователи частоты могут быть:

• С непосредственной связью. Силовая часть таких устройств представляет собой управляемый транзисторный выпрямитель, в котором поочередно открываются определенные группы блокируемых транзисторов, а обмотки статора по очереди подключают к сети.
• С выраженным звеном постоянного тока. Выходное сетевое напряжение выпрямляется и фильтруется, сглаживается, а затем подается на инвертор, где преобразуется в переменный ток требуемой частоты и напряжение необходимой амплитуды. IGBT-транзисторы выступают в качестве силовых ключей.

Преобразователи частоты электронного типа дают возможность плавно регулировать скорость асинхронных и синхронных машин одним из двух принципов:

• Скалярное управление электродвигателем: действует по линейному закону, по которому частота и амплитуда пропорциональны друг другу (для равномерного момента нагрузки их соотношение должно быть постоянным).
• Векторное управление асинхронным двигателем: поддерживает постоянный вращающийся момент нагрузки во всем диапазоне частот, тем самым повышая точность управления, привод приспосабливается к изменениям выходной нагрузки, в результате чего крутящий момент двигателя напрямую регулируется преобразователем.

В передовых моделях преобразователей частоты выполняется возможность управления следующими режимами:

• Ручное управление. Запуск и останов двигателя осуществляется при помощи панели или же пульта управления частотного преобразователя (в аварийных ситуациях регулировка скорости и останов происходит автоматически).
• Внешнее управление. Для контроля характеристик и определения режимов работы, частотно регулируемый привод с поддержкой интерфейсов передачи данных может быть подключен к системе АСУ ТП верхнего уровня.
• Дискретные входы или же «сухой контакт». В данном режиме к преобразователю частоты можно подключить внешние датчики для управления процессами автоматизированной системы.
• Управление событием. Возможность программирования времени пуска или же останова, а также работу мотора в другом режиме.

Принцип работы преобразователя частоты

Работа частотного регулятора объединяет в себе несколько этапов:

1. Выпрямление сетевого напряжения входными диодными блоками.
2. Сглаживание и фильтрование напряжения через конденсаторы LC-фильтр.
3. С помощью микросхемы и транзисторов происходит преобразование напряжения в трехфазную волну с определенными параметрами.
4. Прямоугольные импульсы на выходе интегрируются и в конечном итоге преобразуются в почти синусоидальное напряжение.

Какие задачи решает подключение преобразователя частоты

Подключение частотника к электродвигателю 380 В позволяет решать следующие основные задачи:

• Обеспечить плавный разгон ротора при включении мотора. Постепенно увеличивая частоту, блок разгоняет ротор. При этом уменьшаются пусковые нагрузки на систему электроснабжения, влияющие на работу приборов освещения, других видов оборудования, подключенных к одному источнику. Частотник также может плавно затормозить ротор, уменьшая частоту постепенно.
• Выбрать нужную скорость вращения. Диапазон регулировок частотного преобразователя в отношении частоты выходящего напряжения варьируется от 0 до 600 гц. Что дает широкие возможности управления скоростью вращения. При этом изменение это может выполняться в динамическом режиме. Что позволяет выбрать скорость вращения вала электромотора для различных задач и нагрузок.
• Менять направление вращения ротора. Опция реверса заметно расширяет сферу применения трехфазных электромоторов. Например, с ее помощью сравнительно просто организовать обратное движение ленты транспортера на производстве.

Одна из распространенных схем работы этих блоков состоит в предварительном выпрямлении тока. Переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное. А затем вступает в работу схема, генерирующая электропитание с импульсами заданной синусоидальной формы и частоты.

Технические ограничения

Отметим, что инженер, выполняющий подключение частотника к электродвигателю 380 Вольт должен учитывать ряд технических ограничений:

• С увеличением скорости вращения ротора увеличивается нагрузка на систему подшипников, сильнее нагревается корпус агрегата и его обмотки. Поэтому перед изменением условий работы мотора необходимо провести пробный пуск в новом режиме. Он позволит оценить перегрев и другие опасные последствия.
• Частотные преобразователи, особенно мощные, не комплектуются влагозащищенными корпусами по умолчанию. Поскольку инженерам необходимо обеспечить эффективное охлаждение компонентов устройства. Поэтому при установке для монтажа блока выбирают место, защищенное от пыли и влаги.
• Частотные преобразователи по умолчанию не комплектуются системами электрической защиты. Обеспечение автоматического отключения при аварийных ситуациях, резких скачках напряжения и других проблемах по питанию — ответственность инженера на предприятии.

Требования безопасности при подключении

При подключении частотного преобразователя необходимо соблюдать следующие требования безопасности:

1. Отключение питания – перед началом работ необходимо полностью обесточить оборудование и убедиться в отсутствии напряжения
2. Разряд конденсаторов – после отключения питания необходимо выждать не менее 5-10 минут (или время, указанное в инструкции) для разряда внутренних конденсаторов частотника
3. Заземление – обязательно должно быть выполнено заземление как частотного преобразователя, так и двигателя
4. Экранирование кабелей – силовые и управляющие кабели должны быть экранированы и проложены раздельно
5. Соблюдение полярности – при подключении необходимо строго соблюдать полярность и маркировку клемм
6. Правильный выбор сечения проводов – сечение силовых кабелей должно соответствовать току нагрузки
7. Защита от КЗ и перегрузки – необходимо обеспечить защиту цепей автоматическими выключателями или предохранителями

Предупреждение! Несоблюдение требований безопасности может привести к поражению электрическим током, возгоранию, выходу из строя оборудования и другим серьезным последствиям.

Алгоритм настройки преобразователей частоты

К программированию приступают после монтажа устройства и электродвигателя, выполнения подключений, тщательной проверки правильности сборки схемы. Предварительно устанавливают настройки среды: уровни доступа, пароль, пользовательские параметры.

В пользовательские настройки входят:

• характеристики электродвигателя;
• параметры управления и защиты;
• настройки специальных функций.

После внесения значений настроек введенные данные сохраняют и приступают к первому пуску.

Основные группы настроек

В меню ПЧ предусмотрен раздел «Настройки», где параметры разделены на группы. К базовым настройкам относятся:

• способ управления двигателем. Он может быть скалярным или векторным, с обратной связью по току или скорости, без обратной связи, также можно задать режим раздельного управления величиной и частотой выходного напряжения ПЧ;
• источник сигнала на пуск и остановку. Это может быть команда с панели управления на дискретные входы ПЧ, RS–485 или опциональную карту поддержки протокола промышленной связи;
• источник задания частоты выходного напряжения. Можно выбрать задание команд с внешнего потенциометра, панели управления, импульсных или аналоговых входов, канала RS–485, карты поддержки интерфейса связи, ПИД или ПИ-регулятора и т.д.;
• максимальный и минимальный предел частоты. Задается числовыми значениями от 0 до рассчитанной величины для настраиваемого привода;
• время разгона от 0 до заданной скорости;
• время торможения от заданной частоты до 0;
• параметры S-образной кривой разгона и торможения (вводятся при нелинейном графике разгона и остановки).

После ввода базовых параметров вносят характеристики электродвигателя. К ним относятся:

• количество полюсов;
• номинальная мощность;
• номинальная скорость вала;
• номинальный ток обмоток статора.

Кроме основных, существуют дополнительные настройки двигателя. В ряде случаев настраивают сопротивление ротора (для двигателей с фазным ротором) и статора, значение индуктивности рассеяния статора, пользовательские и другие параметры. Дополнительные параметры могут определяться автоматически при активации функции «Автоматическая адаптация двигателя» (ААД). При этом ПЧ измеряет характеристики электродвигателя, составляет и запоминает его математическую модель для последующего управления по заданным алгоритмам

Затем вводят настройки управления и защиты. Параметры устанавливаются опционально, в зависимости от задачи.
К ним относятся:

• параметры векторного управления (пусковой момент, источник задания момента, ограничение выходной мощности, коэффициенты прямой и обратной связи и другие);
• характеристики скалярного управления (выбор типа графика U/f, повышение крутящего момента, коэффициент компенсации скольжения и т.д.);
• ограничение тока при перегрузке;
• защита от превышения тока;
• защита от перенапряжения в звене постоянного тока;
• выдержка времени срабатывания защиты от перенапряжения в звене DC;
• функция динамического торможения;
• параметры динамического торможения;
• защита от низкого напряжение на шине постоянного тока;
• параметры срабатывания защиты от низкого напряжения на шине DC;
• защита от пропадания фазы на входе и выходе ПЧ;
• режим работы вентилятора охлаждения;
• защита от отклонения скорости вращения вала двигателя;
• режим работы электродвигателя (непрерывный, повторно-кратковременный и др.).

Кроме того, при настройке назначают функции цифровых, аналоговых и транзисторных входов, задают специальные функции. Последние настраивают исходя из требований к электроприводу. Настройки этой группы могут существенно различаться. Например, для частотного привода в автоматизированном оборудовании настраивают функции ПИ- или ПИД-регулятора, профиль скорости в режиме контроллерного управления по событиям. Для электропривода вентиляторов или компрессоров в настройках активируется функция подхвата двигателя и обнаружения обрыва приводного ремня и другие опции.

Этапы настройки преобразователя частоты

Программирование преобразователя частоты сводится к внесению и сохранению заданных условиями электропривода параметров. Для этого используют интегрированные или съемные локальные панели оператора. При помощи последних настройки можно переносить на другие ПЧ. Доступ к параметрам для настройки ПЧ обеспечивается через меню. В процессе последовательно открывают каждый параметр, вносят и сохраняют данные.

Для удобства поиска параметры разделены на тематические группы, каждой из которых присвоен буквенно-цифровой идентификатор. Каждый параметр также пронумерован.

Таблица. Группы параметров, предусмотренные в меню настроек ПЧ

Настройки также можно переносить с внешней панели оператора. При этом выполняют следующую последовательность действий:

• подключают панель к ПЧВ с помощью кабеля;
• входят в меню, выбирают раздел «Настройки»;
• выставляют значение 11 параметра F00.04;
• отключают выносную панель от ПЧВ;
• присоединяют панель к ПЧВ, на который нужно перенести настройки;
• выполняют вход в раздел меню «Настройки»;
• выставляют значение 22 параметра F00.04.

Для настройки также применяют русскоязычный конфигуратор. Программу устанавливают на ПК, подключают к нему преобразователь частоты через интерфейс по RS-485. Далее:

• выбирают в открывшемся окне «Добавить прибор»;
• в открывшемся окне выбирают вкладку «Параметры»;
• считывают текущие параметры ПЧВ нажатием соответствующей кнопки в шапке меню программы, при этом все задания, отличные от заводских, будут выделены цветом;
• задают необходимые настройки каждой группы и записывают их в прибор.

Измененные параметры можно посмотреть в соответствующем разделе. При помощи конфигуратора также можно сохранить настройки в память ПК. Программа позволяет сбрасывать ПЧ на заводские настройки, вводить и сохранять параметры в памяти ПК без подключения преобразователя частоты в режиме «Работа офлайн».

Также можно настроить через облачный сервис. Настройки через сервис осуществляются следующим образом:

• сбрасывают параметры преобразователя частоты, при необходимости настраивают параметры связи группы F12;
• подключают шлюз к ПЧ и сети Интернет через интерфейс RS-485;
• добавляют прибор в разделе «Администрирование»;
• выбирают тип прибора ПЧВ1 или ПЧВ3;
• вводят настройки связи;
• в разделе «запись параметров» задают нужные настройки.