Выбирая наиболее энергоэффективный и экономически выгодный частотно-регулируемый электропривод, важно понимать конкретные назначения, связанные с вашим предприятием. Не существует двух абсолютно одинаковых промышленных применений для одной системы электропривода, и даже термины, используемые для частотно-регулируемых приводов, различаются.
В некоторых отраслях преобразователи энергии называются электроприводами с регулируемой скоростью, регулируемыми электроприводами, приводами переменного тока или сервоприводом и инвертором. Для целей данного обзора мы будем называть его просто ПЧ-АД (преобразователь частоты и асинхронный электродвигатель).
При этом основная функция преобразователя частоты (ПЧ) состоит в том, чтобы получать электроэнергию переменного тока из промышленной сети и преобразовывать ее в постоянное напряжение. После чего, с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) преобразователь преобразует постоянное напряжение в импульсное переменное для питания электродвигателя вне стандартных скоростей, например 3000 об / мин или 1500 об / мин.
Но прежде чем давать советы о том, как выбрать систему ПЧ-АД, давайте подробнее рассмотрим, как работают эти устройства.
Функции частотно-регулируемого электропривода
Преобразователь частоты обычно состоит из шести диодов, которые преобразуют переменное напряжение в постоянное. Они функционируют подобно обратным клапанам насосной станции во многих отношениях. Когда ток проходит через преобразователь, диоды автоматически открываются и закрываются, и ток остается постоянным.
После выпрямления переменного тока в постоянный в работу вступает инвертор, который благодаря высокочастотной ШИМ модуляции создает из постоянного тока переменный, но уже с конфигурируемый частотой и амплитудой выходного сигнала. После чего (в случае необходимости) выходное напряжение фильтруется и подается на машину переменного тока (как правило, это асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором).
Как выбрать и правильно использовать частотно-регулируемый привод
Использование современных преобразователей частоты при работе с узкоспециализированными двигателями остается необходимостью. Во многом это связано с тем, что оборудование на производстве предназначено для коммерческих нужд, а не наоборот. Преобразование энергии перед подачей на электрооборудование, как правило, имеет смысл с точки зрения бизнеса, если вы хотите минимизировать затраты и увеличить производительность. Вот несколько советов для выбора частотно-регулируемого привода.
Максимизируйте энергоэффективность
Не всегда возникает необходимость работы электродвигателя на номинальной скорости, иногда скорость должна изменяться. Например, при работе асинхронной машины на вентиляторную нагрузку иногда возникает необходимость уменьшить поток воздуха. В классическом варианте это делается с помощью заслонки, которая попросту закрывает часть канала, уменьшая тем самым поток воздуха. Таким образом, КПД такой системы может снижаться до 50%, что по современным меркам недопустимо, если вы хотите оставаться конкурентоспособным на рынке. Как же повысить КПД?
В случае машины постоянного тока можно было бы снизить напряжение на якоре и обороты бы упали, тем самым необходимость в заслонке отпала бы. Но асинхронный электропривод не позволяет эффективно регулировать скорость путем манипуляции с напряжением. Поэтому для него необходим преобразователь частоты. Если диапазон изменение скорости небольшой, то может применяться непосредственный преобразователь частоты, без звена постоянного тока.
Также можно использовать машины постоянного тока, но они дороже и более требовательны в эксплуатации, по сравнению с асинхронниками.
Выберите преобразователь частоты, соответствующий нагрузке
Лица, принимающие решения, нередко просто сопоставляют номинальную мощность преобразователя частоты с номинальной мощностью двигателя. Этот упрощенный метод часто не способствует наилучшему выбору. Выбор ПЧ также включает в себя рассмотрение таких вопросов, как частота, с которой АД останавливается и запускается, переменная нагрузка на валу асинхронной машины, или ПЧ должен поддерживать непрерывную работу.
В ваших же интересах построить график зависимости скорости от крутящего момента и максимального тока, необходимого во время работы. Информация, необходимая для построения упрощенных кривых, как правило, указывается на паспортной табличке двигателя (скорость и номинальный ток). Одно предостережение о том, что двигатели после перемотки часто имеют отличные от упомянутых выше показателей, значительно отличающиеся от указанных в паспорте. Не стоит пренебрегать данной информацией.
По мнению специалистов по частотно-регулируемому электроприводу компании FactoryMation, лучше выбирать преобразователь частоты, основываясь на максимальной скорости вращения двигателя и мощности. Это, скорее всего, поможет вам, избежать неприятностей при динамических нагрузках, создающих скачки напряжения и тока, даже если они присутствуют только на коротких промежутках времени.
Выбирая частотно-регулируемый электропривод на основе мощности и пикового крутящего момента, вы с большей вероятностью сможете наслаждаться плавной работой двигателя. Это устройство может показаться слишком дорогим на первый взгляд, но выбор преобразователя частоты «на все случаи жизни» может оказаться роковым для надежной работы механизма. Последнее, что хочет любой бизнесмен, — это остановка конвейера, потому что он перегружен готовой продукцией.
Оценить возможности торможения с помощью ПЧ
Хотя лица, принимающие решения, часто обеспокоены тем, чтобы преобразователь частоты смог обеспечить достаточную мощность для разгона электродвигателей с максимальным КПД, но замедление также является еще одним, не менее важным расчетом, который не следует упускать из виду, особенно когда мощные электродвигатели должны останавливаться достаточно быстро, ПЧ может потребоваться небольшая помощь. При больших нагрузках и требовании быстрого останова, стоит подумать о добавлении внешнего резистора для динамического торможения.
Резистор обеспечивает ПЧ повышением тормозного момента за счет быстрого снижения напряжения в процессе торможения. Этот сценарий широко распространен в отраслях, в которых электродвигатели работают с большой нагрузкой в повторно-кратковременном режиме. Соответствующий тормозной резистор может продлить срок службы оборудования за счет уменьшения тепловых сдвигов, возникающих при многократных остановках и пусках.
Рассмотреть возможности цифровой связи
Передовые технологии, встроенные в преобразователь частоты, обеспечивает автоматическую связь с программируемым логическим контроллером (ПЛК). При подключении одним кабелем этот интерфейс может избавить от необходимости многоплановой проводной настройки.
Многие ПЧ могут подключаться через стандартные кабели Ethernet, обеспечивающие бесперебойный мониторинг и эффективную работу. При выборе лучшего преобразователя частоты для вашего электропривода, технология и связь должны играть важную роль в простоте настройки и эксплуатации.
Знать требования к установке, для которой выбирается система ПЧ-АД
Важно помнить, что частотники (сленговое название преобразователя частоты) могут выделять значительное количество тепла во время работы. При выборе наиболее подходящего ПЧ для машины переменного тока, физическая среда вокруг устройства должна соответствовать стандартам безопасности. Легковоспламеняющиеся материалы нельзя хранить рядом с устройством, которое может регулярно испытывать тепловые изменения.
Также важно помнить, что условия труда должны поддерживаться надлежащим образом в соответствии с рекомендациями OSHA. Тепловыделение от частотно-регулируемого электропривода и другого электрооборудования требует улучшенной вентиляции и циркуляции свежего воздуха. Хотя ПЧ соответствуют отраслевым стандартам безопасности, анализ окружающей среды является частью принятия обоснованного решения о том, какой преобразователь частоты наилучшим образом соответствует вашим потребностям.
Шумы от преобразователя частоты на месте установки
Как и другие промышленные машины, ПЧ будут генерировать шум, особенно если они не установлены должным образом и не имеют фильтров от высших гармоник. Многие из современных спецификаций преобразователей частоты рекомендуют использовать фильтры гармоник для минимизации шума на рабочем месте. Данные фильтры также улучшают качество выходного напряжения, что положительно сказывается на работе другого электрооборудования, а также позволит вам избежать штрафов от энергокомпаний (если ваше предприятие достаточно крупное) за несоответствующее качество напряжения сети. В интересах каждого лица, влияющего на конечное решение, не забывать и всегда учитывать потенциальные шумы, как электромагнитные, так и акустические, и принимать все необходимые меры для их минимизации.
Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты может оказаться экономически эффективным за счет снижения энергопотребления и повышения эффективности электрической машины. Передовые технологии, используемые в современных установках, позволяют лидерам отрасли окупить возврат инвестиций за один бюджетный цикл. Ключом является выбор правильного преобразователя частоты, соответствующего вашим асинхронным электроприводам, условиям работы и эксплуатационным целям.
