Частотный преобразователь используется для изменения частоты напряжения, питающего трехфазный двигатель. Кроме того, частотник позволяет подключить трехфазный электрический двигатель к однофазной сети без потерь мощности. В случае, когда для этих целей применяются конденсаторы, последнее невыполнимо.

Подключение частотника предполагает размещение перед ним автоматического выключателя, работающего с током, равным номинальному (или ближайшему большему в ряду номинальных токов автоматов) потребляемому току двигателя. Если ПЧ адаптирован на работу от трехфазной сети, необходимо задействовать трехфазный автомат, имеющий общий рычаг. Такой подход позволяет в случае короткого замыкания одной из фаз оперативно обесточить и все остальные фазы. Характеристики тока срабатывания должны полностью соответствовать току одной фазы электрического двигателя. Если же частотник предназначен для однофазного питания, имеет смысл применить одинарный автомат, рассчитанный на утроенный ток одной фазы. В любом случае, установка частотника не должна осуществляется путем включения автоматов в разрыв нулевого или заземляющего провода. Здесь подключение выполняется только напрямую.

Далее настройка преобразователя частоты предусматривает присоединение его фазных проводов к соответствующим контактам электрического двигателя. Перед этим необходимо соединить в электродвигателе обмотки по схеме «треугольник» или «звезда». Конкретный тип соединения определяется характером напряжения, вырабатываемого непосредственно преобразователем частоты.

Как правило, на корпусе двигателя приведены два значения напряжения. В ситуации, когда вырабатываемому частотником напряжению соответствует меньшее из указанных, необходимо применить схему «треугольник». В противном случае обмотки соединяются по принципу «звезды».

Пульт управления, входящий в комплект поставки частотного преобразователя, располагают в удобном месте. Подключить его необходимо согласно схеме, приведенной в инструкции к ПЧ. Далее рукоятка устанавливается в нулевое положение и выполняется включение автомата. При этом на пульте загорается световой индикатор. Для работы преобразователя необходимо нажать кнопку «RUN» (запрограммировано по умолчанию). Затем необходимо немного повернуть рукоятку, чтобы электродвигатель начал постепенное вращение. В случае, если двигатель вращается в противоположную сторону, нажимается кнопка реверса. Далее следует настроить рукояткой необходимую частоту вращения. Важно учесть, что на пультах многих частотников отображается не частота вращения электрического двигателя (об/мин), а частота питающего электродвигатель напряжения, выраженная в герцах.

Трехфазные асинхронные двигатели нашли самое широкое применение в промышленности и других областях. Современное оборудование просто невозможно представить без этих агрегатов. Одной из важнейших составляющих рабочего цикла машин и механизмов является их плавный пуск и такая же плавная остановка после выполнения поставленной задачи. Такой режим обеспечивается путем использования преобразователей частоты. Эти устройства проявили себя наиболее эффективными в больших электродвигателях, обладающих высокой мощностью.

С помощью преобразователей частоты успешно выполняется регулировка пусковых токов, с возможностью контроля и ограничения их величины до нужных значений. Для правильного использования данной аппаратуры необходимо знать принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя. Его применение позволяет существенно увеличить срок службы оборудования и снизить потери электроэнергии. Электронное управление, кроме мягкого пуска, обеспечивает плавную регулировку работы привода в соответствии с установленным соотношением между частотой и напряжением.

Что такое частотный преобразователь

Основной функцией частотных преобразователей является плавная регулировка скорости вращения асинхронных двигателей. С этой целью на выходе устройства создается трехфазное напряжение с переменной частотой.

Преобразователи частоты нередко . Их основной принцип действия заключается в выпрямлении переменного напряжения промышленной сети. Для этого применяются выпрямительные диоды, объединенные в общий блок. Фильтрация тока осуществляется конденсаторами с высокой емкостью, которые снижают до минимума пульсации поступающего напряжения. В этом и заключается ответ на вопрос для чего нужен частотный преобразователь.

В некоторых случаях в схему может быть включена так называемая цепь слива энергии, состоящая из транзистора и резистора с большой мощностью рассеивания. Данная схема применяется в режиме торможения, чтобы погасить напряжение, генерируемое электродвигателем. Таким образом, предотвращается перезарядка конденсаторов и преждевременный выход их из строя. В результате использования частотников, асинхронные двигатели успешно заменяют электроприводы постоянного тока, имеющие серьезные недостатки. Несмотря на простоту регулировки, они считаются ненадежными и дорогими в эксплуатации. В процессе работы постоянно искрят щетки, а электроэрозия приводит к износу коллектора. Двигатели постоянного тока совершенно не подходят для взрывоопасной и запыленной среды.

В отличие от них, асинхронные двигатели значительно проще по своему устройству и надежнее, благодаря отсутствию подвижных контактов. Они более компактные и дешевые в эксплуатации. К основному недостатку можно отнести сложную регулировку скорости вращения традиционными способами. Для этого было необходимо изменять питающее напряжение и вводить дополнительные сопротивления в цепь обмоток. Кроме того, применялись и другие способы, которые на практике оказывались неэкономичными и не обеспечивали качественной регулировки скорости. Но, после того как появился преобразователь частоты для асинхронного двигателя, позволяющий плавно регулировать скорость в широком диапазоне, все проблемы разрешились.

Одновременно с частотой изменяется и подводимое напряжение, что позволяет увеличить и коэффициент мощности электродвигателя. Все это позволяет получить высокие энергетические показатели асинхронных двигателей, продлить срок их эксплуатации.

Принцип действия частотного преобразователя

Эффективное и качественное управление асинхронными электродвигателями стало возможно за счет использования совместно с ними частотных преобразователей. Общая конструкция представляет собой частотно-регулируемый привод, который позволил существенно улучшить технические характеристики машин и механизмов.

В качестве управляющего элемента данной системы выступает преобразователь частоты, основной функцией которого является изменение частоты питающего напряжения. Его конструкция выполнена в виде статического электронного узла, а формирование переменного напряжения с заданной изменяемой частотой осуществляется на выходных клеммах. Таким образом, за счет изменения амплитуды напряжения и частоты регулируется скорость вращения электродвигателя.

Управление асинхронными двигателями осуществляется двумя способами:

• Скалярное управление действует в соответствии с линейным законом, согласно которому амплитуда и частота находятся в пропорциональной зависимости между собой. Изменяющаяся частота приводит к изменениям амплитуды поступающего напряжения, оказывая влияние на уровень крутящего момента, коэффициент полезного действия и коэффициент мощности агрегата. Следует учитывать зависимость выходной частоты и питающего напряжения от момента нагрузки на валу двигателя. Для того чтобы момент нагрузки был всегда равномерным, отношение амплитуды напряжения к выходной частоте должно быть постоянным. Данное равновесие как раз и поддерживается частотным преобразователем.
• Векторное управление удерживает момент нагрузки в постоянном виде во всем диапазоне частотных регулировок. Повышается точность управления, электропривод более гибко реагирует на изменяющуюся выходную нагрузку. В результате, момент вращения двигателя находится под непосредственным управлением преобразователя. Нужно учитывать, что момент вращения образуется в зависимости от тока статора, а точнее - от создаваемого им магнитного поля. Под векторным управлением фаза статорного тока изменяется. Эта фаза и есть осуществляющий непосредственное управление моментом вращения.

Настройка частотного преобразователя для электродвигателя

Для того чтобы преобразователь частоты для асинхронного двигателя в полном объеме выполнял свои функции, его необходимо правильно подключить и настроить. В самом начале подключения в сети перед прибором размещается автоматический выключатель. Его номинал должен совпадать с величиной тока, потребляемого двигателем. Если предполагается эксплуатировать в трехфазной сети, то автомат также должен быть трехфазным, с общим рычагом. В этом случае при коротком замыкании на одной из фаз можно оперативно отключить и другие фазы.

Ток срабатывания должен обладать характеристиками, полностью соответствующими току отдельной фазы электродвигателя. Если частотный преобразователь планируется использовать в однофазной сети, в этом случае рекомендуется воспользоваться одинарным автоматом, номинал которого должен в три раза превышать ток одной фазы. Независимо от количества фаз, при установке частотника, автоматы не должны включаться в разрыв заземляющего или нулевого провода. Рекомендуется использовать только прямое подключение.

При правильной настройке и подключении частотного преобразователя, его фазные провода должны соединяться с соответствующими контактами электродвигателя. Предварительно обмотки в двигателе , в зависимости от напряжения, выдаваемого преобразователем. Если оно совпадает с меньшим значением, указанным на корпусе двигателя, то применяется соединение треугольником. При более высоком значении используется схема «звезда».

Далее выполняется подключение частотного преобразователя к контроллеру и пульту управления, который входит в комплект поставки. Все соединения осуществляются в соответствии со схемой, приведенной в руководстве по эксплуатации. Рукоятка должна находиться в нейтральном положении, после чего включается автомат. Нормальное включение подтверждается световым индикатором, загорающимся на пульте. Для того чтобы преобразователь заработал, нажимается кнопка RUN, запрограммированная по умолчанию.

После незначительного поворота рукоятки, двигатель начинает постепенно вращаться. Для переключения вращения в обратную сторону, существует специальная кнопка реверса. Затем с помощью рукоятки настраивается нужная частота вращения. На некоторых пультах вместо частоты вращения электродвигателя, отображаются данные о частоте напряжения. Поэтому рекомендуется заранее внимательно изучить интерфейс установленной аппаратуры.

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей

Благодаря частотным преобразователям, работа современных асинхронных двигателей отличается высокой эффективностью, устойчивостью и безопасностью. Это особенно важно, поскольку каждый электродвигатель отличается индивидуальными особенностями режима работы. Поэтому оптимизации параметров питания агрегатов с использованием преобразователей частоты придается большое значение. Когда частотный преобразователь выбирается для каких-либо конкретных целей, в этом случае должны обязательно учитываться его рабочие параметры.

Нормальная работа устройства будет зависеть от типа электродвигателя, его мощности, диапазона, скорости и точности регулировок, а также от поддержания стабильного момента вращения вала. Эти показатели имеют первостепенное значение и должны органично сочетаться с габаритами и формой аппарата. Следует обратить особое внимание на то, как расположены элементы управления и будет ли удобно им пользоваться.

Выбирая устройство, необходимо заранее знать, в каких условиях оно будет эксплуатироваться. Если сеть однофазная, то и преобразователь должен быть таким же. То же самое касается и трехфазных аппаратов. Многое зависит от мощности асинхронных двигателей. Если при запуске на валу необходим высокий пусковой момент, то и частотный преобразователь должен быть рассчитан на большее значение тока.

Став счастливым обладателем частотного преобразователя HYUNDAI серии N700E покупатели иногда испытывают некоторые трудности при первом включении и настройке. В связи с этим, мы решили написать пошаговую инструкцию подкрепленную видеорядом по настройке частотных преобразователей HYUNDAI. Данная инструкция применима к самой распространенной серии N700E, для 1 и 3-х фазных ЧП мощностью от 0,4кВт и до 3,7кВт

Подключние питающих и моторных проводов.

Управление частотным преобразователем через дискретные клеммы

Первое включение и программирование частотного преобразователя

Выбор источников задания управляющих сигналов

На гарячую линию, нам не редко поступают звонки от покупателей со словами "я включил частотный преобразователь, но двигатель не крутится, а сам частотник не реагирует на регулировку потенциометра на панели управления". Все верно, дело в том, что на заводе изготовителе по умолчанию задается источник управляющих сигналов с дискретных клемм, если необходимо управлять инвертором с лицевой панели, то для этого надо изменить следующие параметры: А01 (источник задания частоты) значение "1" меняем на "0" и нажимаем кнопку "STR", над потенциометром загорится светодиод информирующий нас о том, что частота вращения двигателя задается с потенциометра расположенного на панели управления. А02 (запуск двигателя), если планируется запускать частотный преобразователь с панели управления то значение "1" меняем на "0" и нажимаем кнопку "STR". Над кнопкой "RUN" загорится светодиод, теперь двигатель будет включаться и выключаться с панели управления.

Задание основных параметров

Настройка ПИД-регулирования

Видеоинструкция к частотному преобразователю HYUNDAI N700E

1.1. Автоматический выключатель (или быстродействующие предохранители). Применение обязательно в соответствие с требованиями руководства по эксплуатации (РЭ) VFD-CP2000 .
1.2. Сетевой и моторный дроссель. Необходимость применения в соответствие с требованиями и рекомендациями РЭ.
1.3. Датчик давления . Двухпроводный датчик с питанием 24В DC и выходом 4…20мА, например, MBS1700 .

Схема подключения частотного преобразователя CP2000 с датчиком давления

2. Пробный пуск (без обратной связи) преобразователя частоты

Примечание: В данной инструкции подразумевается, что все не указанные здесь параметры должны иметь заводские значения. Иначе, предварительно выполните сброс на заводские настройки (00-02 = 9).

2.1. Выполните подключение преобразователя в соответствие с вышеприведенной схемой. Удостоверьтесь в правильности подключения и подайте на частотник питание. Убедитесь, что привод готов к работе (светится светодиод STOP и FWD, а на дисплее показание F 60.00 (или 50.00) Гц.)
С помощью кнопок MENU и ENTER войдите в меню программирования параметров и проверьте, что параметры Pr.01-01, Pr.01-02, Pr.05-01, Pr.05-02, Pr.05-03, Pr.05-04 имеют значения, соответствующие параметрам подключенного двигателя (значения параметров двигателя приведены на его паспортной табличке или в документации), в случае необходимости скорректируйте. Выйдите из режима программирования параметров (кнопкой ESC ) и установите частоту, например, F 30.00 Гц. Кнопками ⇑ ⇓ установить курсор напротив строки F и нажать ENTER. Младший разряд задания частоты начнет мигать. Кнопками ⇐ ⇒ выбрать нужный разряд, кнопками ⇑ ⇓ установить его значение. После всех установок нажать ESC. Задание частоты перестанет мигать.

2.2. Нажатием кнопки RUN запустите двигатель, при этом светодиод, расположенный над этой кнопкой должен начать светиться. Для остановки двигателя нажмите кнопку STOP . Индикаторы состояния будут отображать выбранный режим работы частотника.

2.3. Проконтролируйте ток нагрузки преобразователя (индикация Axx.xx. Нажать кнопку ⇑, при этом на верхней строке дисплея появится индикация тока (строка А)). Проконтролируйте давление с помощью внешнего манометра (если имеется). Если двигатель вращается в обратную сторону, то остановите привод кнопкой STOP , снимите с ПЧ питание и поменяйте местами две фазы моторного кабеля (клеммы U, V, W).

2.4. Если привод не вышел на заданную частоту или отключился, запишите код отключения, выполните действия описанные в главе «Информация об ошибках» РЭ или обратитесь к поставщику за консультацией.

2.5. Если пробный пуск прошел успешно, остановите привод кнопкой STOP и переходите к процедуре настройки и пуска частотного преобразователя с обратной связью.

3. Рабочий пуск привода (с обратной связью).

3.1. Войдите в режим программирования параметров, активизируйте ПИД-регулятор и настройте параметры:
00-03 = 2 – отображения многофункционального дисплея
00-04 = 10 – отображение обратной связи в %
00-20 = 0 – источник задания уставки давления – цифровой пульт
00-21 = 0 – управление (пуск/стоп) с цифрового пульта (00 - 21 = 1 – при использовании внешних кнопок - пуск/стоп с внешних терминалов)
00-23 = 1 – блокировка реверса
00-25 = 0162HEX – 16 – означает отображение единиц давления в барах, 2 – количество знаков после запятой
00-26 = 10.00 –задание и обратная связь находятся в диапазоне 0…10,00 бар (при использовании датчика давления с диапазоном 0-10бар)
03-00 = 0 – аналоговый вход AVI1 (нет функции)
03-01 = 5 – сигнал обратной связи ПИД-регулятора - это сигнал на входе ACI
03-02 = 0 – аналоговый вход AVI2 (нет функции)
08-00 = 1 – отрицательная обратная связь со входа ACI

3.2. Снимите с преобразователя напряжение питания и через 1 мин. подайте вновь. Установите заданное давление (например, F2.00 bar) и запустите привод кнопкой RUN .

3.3. Контролируйте выходной давление в системе (по манометру или на дисплее ПЧ «b XX.XX bar»). Если на дисплее появилось какое-либо сообщение об ошибке, и привод отключился, запишите код отключения, выполните действия, описанные в главе 9 РЭ, или обратитесь к поставщику за консультацией.

3.4. Если привод работает, но слишком медленно выходит на заданное значение, то увеличьте пропорциональный коэффициент ПИД-регулятора (параметр 08-01), но при слишком больших значениях возможно перерегулирование и автоколебания.

3.5. Если привод не выходит на заданное давление, т.е. сохраняется статическая погрешность, то увеличьте интегральный коэффициент ПИД-регулятора (параметр 08-02), но при слишком больших значениях возможно перерегулирование и снижение быстродействие системы. Подробнее о настройке ПИД-регулятора см. в РЭ.

4. Прочее

4.1. При необходимости использования в системе спящего режима, когда насос должен отключаться (засыпать) при небольшой производительности, обратитесь к параметрам 08-10… 08-12. Например,
08-10 = 30.00 Гц – частота входа в спящий режим
08-11 = 35.00 Гц – частота выхода из спящего режима
08-12 = 15.0 сек – задержка входа в спящий режим

4.2. При необходимости пуска привода одновременно с подачей сетевого напряжения нужно установить следующие параметры: 00-31=1, 02-35=1, - и установить перемычку (выключатель) между клеммами FWD и DCM преобразователя. Данный режим пуска не рекомендуется применять при необходимости частых пусков привода (чаще 1 раза в час), т.к. это может привести к повреждению преобразователя частоты.

4.3. Для реализации косвенной защиты от сухого хода нужно настроить параметры: 08-09=1, 08-13=10-50, 08-14=10-20 сек.

4.4. При необходимости реализации других режимов работы частотного преобразователя см. РЭ или обращайтесь к поставщику за консультацией.

5. Пояснения по настройке частотного преобразователя для работы в режиме многодвигательного управления насосами с переменным мастером

5.1. В этом режиме частотник CP2000 может управлять от 1 до 4 двигателей, последовательно разгоняя их и подключая напрямую к сети, если выходная частота преобразователя достигла значения, указанного в параметре 12-06 и держится в течение времени задержки переключения (параметр 12-05). Параметр 12-03 определяет задержку для подключения следующего двигателя к ПЧ. Ниже показаны диаграммы работы данного режима.

5.2. Настроечные параметры:
12-00=2 Каскадное управление с переменным мастером.
12-01=2…4 Задается кол-во двигателей (до 4-х)
12-03=1.0 Временная задержка переключения двигателя (сек)
12-04=1.0 Временная задержка перед выключением двигателя (сек)
12-05=10.0 Временная задержка перед переключением двигателя на прямое питание от сети (сек)
12-06=50.00 Выходная частота, при которой произойдет переключения в каскадном режиме (Гц)

5.3. На нижеприведенном рис. показан пример подключения 4-х электродвигателей (R6AA – опциональная плата релейных выходов, которая заказывается отдельно).

Имеет ряд настроек, позволяющих задать необходимый режим разгона и торможения электродвигателя. В статье мы расскажем, какими параметрами можно управлять и как их оптимизировать, чтобы избежать поломки оборудования.

Основные параметры разгона/торможения двигателя

Минимальная выходная частота. Параметр, определяющий значение частоты, при котором начинается вращение двигателя. Повышенная минимальная частота во многих случаях позволяет уменьшить нагрев двигателя при разгоне.

Нижний предел выходной частоты. Этот параметр ограничивает частоту на выходе преобразователя. Нижний предел не может быть меньше минимальной выходной частоты. Данная настройка необходима для обеспечения защиты двигателя и механизмов в случае ошибочной установки минимальной рабочей частоты.

Максимальная выходная частота. Параметр ограничивает выходную частоту сверху. Причем заданное (номинальное) значение частоты может быть меньше, либо равным максимальной выходной частоте. Данное значение используется для расчета теоретического времени разгона, а также привязывается к максимальному значению управляющих сигналов на аналоговых входах.

Частота максимального напряжения (номинальная частота двигателя). Этот параметр задается в соответствии со значением, указанным на шильдике электродвигателя. Как правило, оно равно 50 Гц. При такой частоте на двигателе действует максимально возможное для данного преобразователя напряжение. Если данный параметр выставить меньше необходимого, то двигатель будет работать с перегрузкой и никогда не разгонится до номинальной частоты.

Время разгона. Основной параметр, определяющий расчетное время, за которое электродвигатель разгонится от нулевой до максимальной выходной частоты. Темп нарастания, как правило, линейный, если не задано квадратичное изменение частоты. В случае, если нарастание задается в промежуточном диапазоне (не от нулевой и не до максимальной частоты), реальное время будет меньше заданного. Это обстоятельство нужно учитывать при проектировании оборудования.

Например, если минимальная выходная частота равна нулю, а максимальная – 50 Гц, то при установке времени разгона 10 сек и максимальной выходной частоте 25 Гц фактическое время разгона будет в 2 раза меньше, т.е. 5 сек. То же относится и к торможению.

Инерция нагрузки

На реальное время разгона и замедления также влияют различные механические и электрические параметры системы электропривода. Например, при установке очень малого времени разгона или торможения фактическое время может быть больше из-за инерции нагрузки на валу двигателя.

Инерция нагрузки при разгоне может привести к перегрузке по току, при этом преобразователь частоты выходит в ошибку. Чтобы такого не произошло, время разгона нужно выбирать по нескольким критериям. Если данный параметр не принципиален, можно выставить автоматический разгон. В этом случае преобразователь будет выбирать максимальный скоростной режим разгона или замедления, чтобы избежать ошибки перегрузки по току (разгон) или перенапряжению на звене постоянного тока (замедление).

Когда время торможения должно быть минимальным, применяют тормозные резисторы для выделения «лишней» энергии, полученной в результате торможения.

Дополнительная инерция при разгоне и торможении может проявляться также при аналоговом способе задания выходной частоты. Это происходит, когда на аналоговом входе устанавливается низкочастотный фильтр для уменьшения помех, либо в настройках выставлена большая инерционность задающего аналогового сигнала.

Во многих ПЧ имеется несколько вариантов времени разгона и торможения, которые можно применить для различных этапов технологического процесса. Переключение производится посредством подачи сигнала на соответственно запрограммированный дискретный вход.