Преобразователи частоты
Критерии выбора частотного преобразователя
Преобразователь частоты — это устройство, используемое в системе привода, состоящей из следующих трех подсистем: двигатель переменного тока, узел контроллера основного привода и интерфейс привода для оператора.
Чтобы на асинхронные двигатели не воздействовал пусковой ток, преобразователь частоты подает на двигатель постоянный ток, который заставляет его создавать крутящий момент в состоянии покоя, с так называемой нулевой скоростью. Торможение шиной постоянного тока предназначено для управления торможением асинхронных двигателей без активации функции защиты от перенапряжения на преобразователях частоты.
Основными преимуществами использования преобразователя частоты:
- Энергосбережение.
- Защита электрического двигателя от перегрузки.
- Получение правильной синусоидой формы входного электрического тока.
- Входной ток имеет коэффициент мощности, близкий к единице.
При выборе преобразователя частоты учитывают номинальный ток двигателя. Если преобразователь частоты и двигатель имеют одинаковый размер мощности, увеличение числа полюсов двигателя снижает КПД и коэффициент мощности двигателя, увеличивая тем самым значение номинального тока.
Существует два вида этих устройств. Они бывают с прямой связью, а также выраженным участком тока. Устройства с прямой связью примечательны тем, что могут работать при больших нагрузках напряжения. У этих двух устройств есть ещё ряд особенностей, которые отличают их друг от друга.
Преобразователи непосредственной связи
Эти устройства появились на рынке раньше, и у них прямая гальваническая связь. В основу конструкции входит транзисторный выпрямитель, при котором происходит поочерёдное открытие транзисторов. Благодаря этому обмотки статора поочерёдно подключаются к сети. Это называется синусоидным напряжением, а при выходе оно преобразуется в пилообразное. Минус в том, что частота является гораздо ниже сетевой, поэтому они не особо востребованы. Высшие гармоники, которые порождает синусоида, приводят к перегревам двигателей, и имеют неслабые помехи. Можно применить компенсирующие устройства, но это автоматически приведёт к подорожанию устройства и увеличению его веса. Плюсом этих устройств можно отнести их способность долго работать при высоких нагрузках. Они стойкие к перегрузкам, и их можно использовать в высоковольтных цепях.
Преобразователи с выраженным участком тока.
Такие устройства более часто применяются для современных приводов. В них процесс проходит в несколько этапов. Сначала происходит фильтрация сетевого напряжения, а потом, с помощью подачи на инвертор, оно преобразуется в ток нужной частоты. Формирование синусоиды происходит при воздействии инвертора и напряжения. Тиристоры и IGBT-транзисторы в таком устройстве играют роль ключей. Для того чтобы задействовать тиристор, нужен непродолжительный импульс, поданный на электрод. Для его отключения используется сброс тока. Транзисторы IGBT более удобны в управлении, поэтому с их помощью значительно расширили количество скоростей, при помощи которых управляются приводы.
Быстродействующие транзисторы вместе с микропроцессорами дают меньшее количество высших гармоник. Благодаря этому происходит меньший перегревов обмотки. Транзисторы IGBT в сравнении с тиристорами имеют меньший вес и размер, а также их работа более надёжна. Они эффективнее отводят тепло благодаря модульному исполнению ключей. Также, они выгодно отличаются своей защитой от перенапряжения. Минусом таких преобразователей является их цена, по причине их достаточно сложного производства.
