Управління у вольт-частотній характеристиці

Перетворювач частоти

Перетворювач частоти (автоматичний регулятор частоти або інвертор) — цей пристрій, що перетворює вхідну напругу 220В/380В частотою 50Гц, у вихідну імпульсну напругу за допомогою ШІМ (широтно імпульсної модуляції), яка формує в обмотках двигуна синусоїдальний струм частотою від 0Гц до 400Гц. Таким чином, плавно збільшуючи частоту і амплітуду напруги, що подається на обмотки асинхронного електродвигуна, можна забезпечити плавне регулювання швидкості обертання валу електродвигуна

Основні можливості

Перетворювач частоти забезпечує плавний пуск і зупинку двигуна, а також дозволяє міняти напрям обертання двигуна.

Перетворювач частоти відображає на цифровому дисплеї основні парметри системи: задану швидкість, вихідну частоту, струм і напругу двигуна, вихідну потужність, момент, стан дискретних виходів, загальний час роботи перетворювача і ін.

Управління перетворювачем частоти можна здійснювати з вбудованої / виносної цифрової панелі управління, або за допомогою зовнішніх сигналів. У другому випадку швидкість обертання задається аналоговим сигналом 0-10В або 4-20мА, а команди запуску, зупинки та зміни режимів обертання подаються дискретними сигналами. Можна відображати параметри системи у вигляді графіків на виносній графічній панелі управління.

Існує можливість управління перетворювачем частоти через послідовний інтерфейс (RS-232, RS-422 або RS-485) або від зовнішнього ПЛК з використанням спеціального протоколу (Profibus, Interbus, Device-Net, ModBus і т.д.).

Частотно-регульовані приводи

Регульований асинхронний електропривод або частотно-регульований привід складається з асинхронного електродвигуна і інвертора (перетворювача частоти), який виконує роль регулятора швидкості обертання асинхронного електродвигуна.

Застосування частотно-регульованого електроприводу забезпечує:

• зміна швидкості обертання в раніше нерегульованих технологічних процесах;
• cинхронне керування декількома електродвигунами від одного перетворювача частоти;
• заміна приводів постійного струму, що дозволяє знизити витрати, пов'язані з експлуатацією;
• створення замкнутих систем асинхронного електроприводу з можливістю точної підтримки заданих технологічних параметрів;
• можливість виключення механічних систем регулювання швидкості обертання (варіаторів, ремінних передач);
• підвищення надійності і довговічності роботи обладнання;
• велику точність регулювання швидкості руху, оптимальні параметри якості регулювання швидкості у складі механізмів, що працюють з постійним моментом навантаження (конвеєри, завантажувальні кулісні механізми і т.п.).

Економічний ефект

Економічний ефект від впровадження асинхронного електроприводу складається, зокрема, з таких чинників:

• економія електроенергії в насосних, вентиляторних і компресорних агрегатах до 50% за рахунок регулювання продуктивності шляхом зміни частоти обертання електродвигуна, на відміну від регулювання продуктивності іншими способами (дроселювання, включення / відключення, напрямний апарат);
• підвищення якості продукції;
• збільшення обсягу продукції, що випускається і продуктивності виробничого обладнання;
• зниження зносу механічних ланок і збільшенню терміну служби технологічного устаткування внаслідок поліпшення динаміки роботи електроприводу.

Довідкова інформація

Напруга і фазність живлення

Перетворювачі частоти підключаються до трифазної мережі 380 вольт змінного струму. Також проводяться перетворювачі частоти (інвертори), розраховані на однофазне (двопровідне) живлення 200-240 вольт змінного струму. Як правило, це малопотужні моделі до 2,2 кВт. Зміна живлення зазвичай становить -15% / +10% від номінальної напруги живлення.

Потужність

Як правило, потужність інвертора підбирається рівній потужності електродвигуна. Це правило поширюється на електродвигуни з номінальною кількістю обертів 1500 і 3000 в хвилину. При використанні інших електродвигунів або в деяких особливих випадках застосування вибір перетворювача частоти (інвертора) повинен відповідати такій умові: номінальний вихідний струм перетворювача частоти (інвертора) повинен бути не менше номінального струму електродвигуна.

Управління у вольт-частотній характеристиці

Управління у вольт-частотній характеристиці реалізує залежність V / F = const, іменовану також V / F характеристикою і рідше скалярний контроль. Такий алгоритм забезпечує достатню якість регулювання за швидкістю і застосовується для управління навантаженнями вентиляторного типу — двигунами насосів, вентиляторів і в інших випадках, коли момент опору мало змінюється в усталеному режимі. Застосування управління по вольт-частотній характеристиці незамінне при необхідності керувати кількома двигунами синхронно від одного перетворювача частоти, Наприклад в конвеєрних лініях.

Векторне управління

Якщо необхідно забезпечити найкращу динаміку системи, наприклад швидкий реверс за мінімально можливий час, хорошим вибором являється, так званий, алгоритм векторного керування, фактично забезпечуючи амплітудно-фазове управління. Цей алгоритм дозволяє отримати високий пусковий момент і зберегти його до номінальної швидкості асинхронного електродвигуна. Алгоритм забезпечує високу якість регулювання за швидкістю, навіть при стрибкоподібному зміненні моменту опору на валу. Важливо і те, що векторне управління дозволяє найкращим чином забезпечити енергозбереження, тому що перетворювач частоти (інвертор) передає у двигун рівно стільки потужності, скільки необхідно для обертання навантаження із заданою швидкістю, навіть якщо вхідна напруга більше ніж 380В (наприклад 440-460В, що часто зустрічається в промисловій мережі). Економія електроенергії особливо помітна на потужних двигунах 11кВт і вище. У залежності від застосування досягається економія енергії до 30%, а в деяких випадках до 60%.

Розрізняють сенсорний або повний векторний контроль і Безсенсорний векторний контроль.

Сенсорний векторний контроль дозволяє точніше регулювати швидкість асинхронного електродвигуна за допомогою датчика швидкості (енкодера), встановленого на двигуні, і встановлюваних на перетворювачі частоти(инвертор) платі зворотного зв'язку.

ПІД-регулятор

Перетворювачі частоти (інвертори) зазвичай мають вбудований ПІД-регулятор (Пропорційна-Інтегральна-Діфферінціальная складова). Перетворювач змінює швидкість обертання двигуна таким чином, щоб підтримувати на заданому рівні певний параметр системи (витрат, швидкість, рівень, тиск, температура і т.д.) завдяки надходженню аналогового сигналу 0-10В або 4-20мA з датчика. Наявність вбудованого ПІД-регулятора дозволяє спростити систему управління і не використовувати зовнішніх регуляторів.

Вихідна частота

Значення вихідної частоти визначає в якому діапазоні може змінюватися вихідна частота напруги перетворювача частоти. Наприклад, якщо електродвигун має номінальну частоту живильної мережі 50 Гц і номінальна кількість обертів 1500 в хвилину, то при подачі на нього частоти 100 Гц він буде обертатися в 2 рази швидше, тобто, 3000 об / хв. Слід зазначити, що робота на низьких обертах і обертах значно вище номінальних може призвести до перегріву електродвигуна.

Поиск по сайту: