Настройка параметров привода ПЧ Altivar 312.
Имею для работы агрегат высокого давления (140 Бар), для нанесения пены. Оснащён агрегат плунжерными насосами. Приводной редуктор от старости развалился и мотор тоже требовал замены.
Решено было установить другой редуктор, а родной мотор постоянного тока 220 В 3 кВт заменить на более надёжный асинхронный двигатель (АД).
После технических расчётов, определился с мотором: 700 об/мин, 3 кВт/380 В.
Для управления приводом двигателя, решено было применить преобразователь частоты (ПЧ) Altivar 312, так-как у этой модели много всевозможных тонких настроек.
Заводские настройки, заложенные в ПЧ, не всегда могут удовлетворить индивидуальные требования к приводу механизма. В таких случаях и возникает необходимость по внесению корректировок в настройки параметров ПЧ.
Если с параметрами по скорости, разгону и торможению, интуитивно всё понятно! То по настройке параметров ПЧ отвечающих за силовые приводные характеристики, у многих возникают вопросы!
В этой статье, хочу рассказать с какими нюансами мне самому пришлось столкнуться:
И так, начинаем по порядку!:
Подключаем проводку и включаемся в сеть 380 В!
Заходим в «Меню» и устанавливаем предварительные настройки:
В разделе [ПРИВОД] (drC-) занёс паспортные данные электродвигателя.
В UFt (выбор U/f ) установил n — (векторное управление потоком).
В rSC установил — InIt (для подъемно-транспортных механизмов).
nCr – чтобы не срабатывала зря защита по току, номинальный (In) ток двигателя считаный с заводской таблички выставляем +20%.
Раздел [УСТАНОВКА] Set:
Установил перестраиваемый диапазон: 150…700 об/мин (12…50 Гц).
В параметрах «Защиты»:
(ttd) установка нагрева двигателя: — установил макс (118 %), чтоб защита нагрева не беспокоила.
Тепловой ток (ItH) ставим + 10% чем на табличке, чтобы защита по току лишний раз не срабатывала.
Ctd — Пороговый уровень тока выставляем на макс. = 1,5 номинального (In).
В моём случаи 7,8 А х 1,5 = 11,7 А.
[ПРИКЛАДНЫЕ ФУНКЦИИ] (FUn-) / AdC выставляем nO, так-как автоматическое динамическое торможение мне не нужно.
Приступаем к тестированию на работоспособность:
Начал с низкой производительности (12 Гц). Включил «Пуск», агрегат заработал и набрав рабочее давление отключился.
Когда давление стравилось до нижнего рабочего предела, с автоматики поступила команда «Пуск», но должного запуска не произошло. Мотор пытаться стартовать, но не осиливал.
Давление жидкости стравилось почти до половины и мотор закрутился.
В разделе [ПРИВОД] drC / UFt — заменил n на L (макс момент). Двигатель стал запускаться во всех режимах, но работа мотора в диапазоне 12…35 Гц стала не стабильна (с подёргиваниями).
Мотор быстро нагревался и срабатывала защита «Перегрев».
Очевидно, что для корректной работы привода АД нужно внести поправки в настройках ПЧ.
В пункте drC / UFt (выбор U/f ) имеются 4-е заводские закладки, отвечающие за приводные характеристики:
P: — переменный момент (вентиляторы).
nLd: — энергосбережение, с переменной нагрузкой.
L: — макс крутящий момент (многие подстройки в этом режиме не доступны).
n: — с векторным потоком. — Здесь доступен широкий выбор перенастроек в рамках представленного ниже графика. Вот тут мы и поэкспериментируем!
Полез в интернет, узнать по-быстрому, какие настройки на что влияют, но там ничего толкового не нашёл. Полно научных статей о природе магнитной индукции, с формулами и графиками… Пока разберешься (если!) — жизнь может закончится!
Много форумов, где люди делятся своими догадками, но мне нужна конкретика!
В итоге, достал с полки запылившуюся книгу по электротехнике, чтоб освежить знания по электромоторам и пошёл вносить изменения вольт-амперных составляющих, которые влияют на приводные характеристики двигателя.
Изъясняться буду простым языком, а если кому-то нужны более глубокие толкования — библиотека и интернет вам в помощь!
При частотном регулировании, действует правило константы const = U/f : Ниже частота –> ниже напряжение (векторное регулирование).
Исходными номиналами const, являются номинальная частота f АД и напряжение U: — если изменить напряжение 380 на 220, то векторное изменение напряжения будет исходным из номинала 220 В.
Точно также происходит и с изменением установки номинальной частоты.
Более детально, расскажу об этом чуть позже!
Для моего механизма, векторное регулирование не подошло, другие заводские закладки со скалярным регулированием, тоже не дали требуемого результата.
Наша задача: — Корректировкой настроек ПЧ при изменении частоты, нужно добиться на валу постоянного крутящего момента!
Для начала все настройки в ПЧ, отвечающие за «Защиту» АД, выставляем на максимум, чтобы не было ложных срабатываний. А после того как процесс по настройкам привода будет завершён, тогда можно скорректировать и функции «Защиты».
Приступим к настройкам :
В разделе [ПРИВОД] (drC-) / UFt устанавливаем — n, переходим в [УСТАНОВКИ] Set и вносим свои настройки:
UFr — [IR-компенсация]. Оптимизирует момент на низкой скорости.
Диапазон: 0… +100%.
На низкой частоте, к обмоткам статора прикладывается низкое напряжение и из-за внутреннего сопротивления обмоток может не создаваться нужного магнитного потока, так-как протекающий ток будет занижен.
В итоге: — крутящий момент на валу тоже будет занижен.
Вот тут и приходит на помощь IR-компенсация!
Чем больше выставляем значение, тем больше прибавка напряжения на низкой частоте, и тем самым увеличиваем магнитный поток.
Сплошная линия, на графике наглядно отображает UFr (IR-компенсацию) + 100%.
При выставлении высоких значений может произойти перенасыщение магнитопровода, это приведёт к рывкам на низких частотах и к излишнему нагреву.
В моём случаи оптимальная UFr — [IR-компенсация], была найдена методом научного тыка = + 40%.
SLP — (Компенсация скольжения):
Диапазон: 0… +150%.
Служит для поддержки заданной скорости при возрастании нагрузки.
Пояснение:
На холостом ходу, у АД ротор вращается с макс скоростью, а при номинальной нагрузке замедляется на 7…11%.
На падение оборотов, влияют «Коэффициент скольжения двигателя» и внутреннее сопротивление обмоток.
Вращающий момент электродвигателя пропорционален магнитному потоку и току в обмотке статора.
Чем больше сопротивление в обмотке, тем больше будет падение оборотов с повышением нагрузки.
На первом графике, видим механическую характеристику асинхронного двигателя работающего на частоте приблизительно 25 Гц, SLP = 0%.
На втором графике показана характеристика с применением SLP.
1) Обороты АД на холостом ходу. 2) Обороты при номинальном моменте (Мн).
3) Критический режим (Ммакс).
Как работает SLP (Компенсация скольжения):
Чем больше устанавливаем значение SLP, тем больше электро-схема ПЧ вносит вольт-добавку.
Насыщение магнитопровода возрастает, крутящий момент увеличивается и тем самым компенсируется отставание по скорости.
На графике, сплошная линия отображает SLP (Компенсация скольжения) = + 150%.
Жирная пунктирная отображает совокупность: SLP = 150% + UFr [IR-компенсация] = 100%.
Для моего механизма, компенсация по скорости не нужна и я установил SLP = 0%.
Если для вас важно, чтобы ваш механизм не терял скорость из-за разности загрузок: — Выставьте начальный SLP порядка +50% и постепенно начинайте увеличивать, добиваясь приемлемого результата.
При слишком высоком значении, возможно перенасыщение двигателя. В результате получите излишний нагрев и нестабильность в работе на частотах ниже 50 Гц.
CL1 — Ограничение тока. Позволяет ограничить крутящий момент и нагрев.
В моём случаи очень полезный настраиваемый параметр.
Путём подбора нашёл нужное значение тока = 6,5 А, при котором приводные характеристики меня полностью устраивали. И теперь, если вдруг откажет автоматика-управления, то на моём аппарате не поломает приводной механизм.
С настройками закончили, делаем контрольный тест и идём работать!
Отработав целый день, аппаратура отработала без нареканий, температура двигателя + 45 С! Всё получилось просто супер!
Дополнительные пояснения по работе ПЧ:
На выше представленных графиках взятых из интернета в качестве наглядного пособия, частота 50 Гц отображена как максимальная (номинал) и отображаемое графиками напряжение далее не нарастает выше входного номинала.
На самом же деле, напряжение продолжает повышаться вплоть до 60 Гц. Если входное напряжение 380 В, то на выходе частотник поднимает его почти до 440 В.
Рассмотрим за счёт чего это происходит:
3 фазы 380 В, в ПЧ преобразуются выпрямителем в постоянное напряжение 535 В.
Затем идёт преобразование в нужную нам частоту!
Синусоидная форма сигнала на выходе формируется из пакетов импульсов 535 В с частотой модуляции 4 кГц.
На ниже представленном графике, показано как формируются частота и напряжение.
Чем больше повышаем частоту, тем больше будет импульсное заполнение, а промежутки между импульсами соответственно сокращаются.
Повышая частоту выше 50 Гц, синусоидная составляющая начинает переходить в прямоугольную форму, тем самым увеличивая среднеквадратичное напряжение.
Асинхронный двигатель (АД), не привередлив к форме подводимого напряжения, главным фактором является протекающий ток в обмотках, для насыщения магнитопровода.
И как я уже говорил, достигая 60 Гц напряжение возрастает до 440 В. Это можно проконтролировать с помощью мультиметра снабженного функцией RMS (среднеквадратичное измерение).
Может другие модели ПЧ работают иначе, я же всё о чём пишу, проверил на практике! Подопытный ПЧ: — Altivar 312!
Примечание:
С повышением частоты выше 60 Гц, номинальный момент АД начинает «падать», так-как напряжение далее не повышается.
Для справки: — Для АД 380 В/50 Гц при частоте 60 Гц номинальное расчётное напряжение должно быть = 456 В.
Ещё один полезный момент:
С помощью частотника, приводную характеристику АД можно перестроить под характеристику щёточного коллекторного двигателя, с токовой регулировкой.
Помните, я обещал! рассказать о влиянии изменений исходных номиналов в ПЧ U и f, и как изменённая const влияет на приводные характеристики.
Пример:
Вносим в настройки номинальное напряжение не 380 В, а скажем 300 В.
Теперь ПЧ при перестройке частоты, будет подавать выходное напряжение исходя из расчёта 300 В/ 50 Гц.
Пояснение:
Если при номинале U = 380 В, на частоте 25 Гц ПЧ выдавал на двигатель 190 В, то теперь будет подавать 150 В!
Прикладная математика!:
Согласно формуле const = U (380)/ f (50) = 7,6, произведём расчёты.
При 35 Гц: U = 7,6 Х 35 = 266 В.
При 25 Гц: U = 7,6 Х 25 = 190 В.
При 10 Гц на выходе ПЧ будем иметь: U = 7,6 Х 10 = 76 В и т.п.
А теперь, для установленного номинала U = 300 В/ 50 Гц:
const = 300 : 50 = 6.
При 25 Гц получим: U = 6 Х 25 = 150 В!
Как видите, всё очень просто!
Продолжаем:
При увеличении частоты выше установленного номинала (300 В/50 Гц), ПЧ будет продолжать увеличивать напряжение, пока оно не достигнет предела 440 В.
В нашем случае, при установленном номинале 300 В/50 Гц, напряжение 440 В будет достигнуто где-то при 70…75 Гц.
Как теперь будет работать двигатель:
Из-за недонасыщения магнитопровода крутящий момент на валу будет занижен и с увеличением нагрузки скорость вращения ротора будет значительно замедляться, а при уменьшении нагрузки скорость вращения будет увеличиваться, стремясь догнать вращение электромагнитного поля.
На графике, это будет выглядеть так, как если бы мы решили включить последовательно обмоткам резисторы.
Чем больше сопротивление последовательного включения, тем больше ниспадающая механическая характеристика. То есть, чем меньше в настройках задаём номинальное напряжение для частоты 50 Гц, тем больше будет падение оборотов при увеличении нагрузки.
Такая же зависимость, будет происходить и от изменения установки в ПЧ номинала f:
Скажем, если мы установим номинал не 50 Гц, а 100 Гц (не путайте с установкой макс частоты оборотов), то согласно нашей формуле const = U/f на частоте 50 Гц теперь на двигатель будет поступать 3Ф/190 В.
Можете также поэкспериментировать с функцией CL1 — Ограничение тока (ограничивает крутящий момент).
Ещё один момент:
Если у вас имеется некий импортный агрегат с номиналами АД 3Ф/ 600 В/ 60 Гц:
Первое, что приходит в голову, так это заменить двигатель. Но!, при этом могут возникнуть трудности с подгонкой креплений и интегрированием вала в привод иностранного механизма!
С помощью ПЧ, с небольшим отклонением от номинальных оборотов, мы можем с лёгкостью заставить заморский АД работать от нашего эл.шита 3ф/ 380 В/ 50 Гц!
Вычисляем, для этого АД const = 600 : 60 = 10.
Выставляем номинал U в ПЧ на максимум! Если мне не изменяет память, то у Altivar 312 макс 420 В. Теперь осталось найти номинальную f под данное напряжение: f = 420 : 10 = 42 Гц!
В ПЧ заносим номинал f = 42 Гц и теперь пуск!
Вспоминаем, что у нас имеются подстройки SLP и UFr…
Итог:
— Теперь мы можем использовать импортный агрегат, в полную меру, но с учётом, что максимальная частота для АД не будет превышать 45…50 Гц, так-как наш частотник не сможет далее поднять напряжение выше 440 В.
Если у кого-то возникнут некие такие потребности, можете смело воспользоваться такими функциями ПЧ. Обязательно проконтролируйте АД на перегрев, чтобы убедится, что выбранный вами режим работы совместим с вашим механизмом.
Если у вас дома 1-на фаза 220 В и имеете частотник 3Ф/220 В:
Если имеется некий агрегат работающий от 380 и у него нет функции переключения на 3 ф/ 220 В, то можно этот агрегат попробовать запитать от вашего частотника 3 Ф/220 В.
В ПЧ заносим паспортные данные двигателя (номин. ток, обороты…). Функции защиты от перегрузок и перегрева, выставляем на макс. Номинальное напряжение выставляем на максимум кое доступно в параметрах ПЧ.
У Altivar 3Ф/220 В доступно мах 240 В, при 60 Гц выдаст макс. 250 В.
Для того, чтобы наш агрегат имел номинальный крутящий момент от ПЧ 3Ф/ 220 В, нужно вычислить номинальную частоту относительно 240 В:
Для АД 3Ф/ 380 В const = 7,6 !;
f = 240 : 7,6 = 32 Гц, заносим в ПЧ.
Запускаем агрегат, и пользуемся!
Но!, нам же хочется, чтобы ещё и производительность была поближе к номинальной!
Выставляем на максимум SLP и UFr [IR-компенсация].
Уверен, что на 50 Гц крутящего момента у вашего АД будет не достаточно для работы с вашим механизмом, так-как частотник не сможет поднять напряжение при 50 Гц выше 250 В!
Попробуйте запустить на частоте 40 Гц! — за счёт установленных больших значений SLP и UFr вполне вероятно, что всё заработает нормально.
Надеюсь, что мои изъяснения были вполне понятны и Вам когда-нибудь пригодятся.
Подключение и настройка частотного преобразователя HE200
Написание этой заметки вызвано отсутствием информации по подключении кнопок управления двигателем к частотнику HE200. Частотник используется для управления двигателем гриндера (шлифовальной машинки), который используется в гараже для различных работ с авто.
Необходимость в покупке частотника возникла после изготовления гриндера на 180вт асинхронном двигателе. Была выбрана схема с двумя роликами. Шкив и малый ролик сделал самостоятельно путем склейки из фанеры и дальнейшей обработки с помощью дрели и болгарки. Диаметр малого ролика — 48 мм, диаметр шкива 110 мм.
После изготовления гриндера выяснилось, что мотор не тянет шкив 110 мм. Был изготовлен шкив диаметром 48 мм, с которым гриндер завелся, но даже под небольшой нагрузкой достаточно быстро останавливался.
После подключения частотника HE200-T3S-2R2G
все пошло гораздо веселее. Гриндер стал уверенно переводить в стружку различные металлические детали.
Но, как обычно, аппетит приходит во время еды. На авито попался занедорого 550вт двигатель со скоростью вращения 2750 об/мин. Задавив жабу заказал токарю металлический шкив на 110 мм. Новый вариант гриндера был успешно изготовлен.
Немного по подключению двигателя к частотнику.
У меня недорогой векторный частотник HE200-T3S-2R2G на 2.2квт, с однофазным входом 220в и трехфазным выходом 380в. В комплекте документация на китайском языке, по запросу высылают инструкцию на английском и русском. Подключать двигатель предлагается по следующей схеме.
Сразу видно, что схема для входного трехфазного напряжения 380в. В моем случае 220в надо подавать на контакты L и N на верхней колодке.
Перед подключением двигателя в частотник надо ввести параметры двигателя. Делается это следующим образом:
— подаем напряжение на частотник
— входим в режим программирования нажав кнопку PRG
— стрелками ВВЕРХ-ВНИЗ выбираем требуемый параметр (например Р0)
— нажимаем ENTER
— стрелками ВВЕРХ-ВНИЗ выбираем требуемый подпараметр (например Р0.01)
— нажимаем ENTER
— стрелками ВВЕРХ-ВНИЗ вводим значение, стрелка ВЛЕВО передвигает по разрядам вводимого числа(например 0-работа от кнопок на панели управления)
— нажимаем ENTER
— — нажимаем два раза кнопку PRG для выхода из режима программирования.
Необходимо ввести следующие параметры
P1.00 тип двигателя 1 (Обычный асинхронный двигатель)
P1.01 Номинальная мощность двигателя 0,55 кВт
P1.02 Номинальное напряжение двигателя 380 В
P1.03 Номинальный ток двигателя 1,33 А
P1.04 Номинальная частота двигателя 50 Гц
P1.05 Номинальная скорость вращения двигателя 2745 об/мин
Параметры берем с шильдика двигателя или из паспорта.
Если собираемся управлять двигателем с панели частотника, то достаточно подключить двигатель к контактам UVW нижней колодки (обмотки двигателя должны быть включены звездой) и нажать кнопку RUN на панели. Останов двигателя кнопкой STOP. Увеличение — уменьшение скорости вращения кнопки ВВЕРХ-ВНИЗ. Не рекомендуется отключать двигатель от частотника во время работы.
Для управления скоростью вращения с помощью «крутилки» надо записать в параметр P0.03 значение 2.
Направление вращения можно изменить перекинув две фазы на двигателе, или изменив значение параметра P0.09 с 0 на 1
По умолчанию двигатель разгоняется и останавливается (в моем случае) в течении
20 сек. Это много, поэтому меняем параметры
P0.17 (время разгона)
P0.18 (время торможения)
на 2 сек. Меньше ставить не рекомендуют из-за увеличения пусковых токов.
При этом обращаем внимание какое значение стоит в параметре P0.19 (Единица времени разгона и торможения )
0: 1 секунда
1: 0.1 секунда
2: 0.01 секунда
Частотником можно немного разогнать двигатель. Для этого надо изменить предел изменения частоты. Не рекомендуется разгонять обычный асинхронный двигатель свыше 100Гц. Параметр подбирается под конкретный двигатель. Предел частоты меняем в параметрах P0.10, P0.12. По умолчанию там стоит 50Гц.
Но управлять запуском двигателя с панели частотника не всегда удобно (в моем случае надо ставить частотник подальше от гриндера из-за мелкой металической стружки которая может попасть внутрь блока).
Управлять запуском двигателя удаленно можно двумя способами:
— с помощью трехпозиционного тумблера
— с помощью кнопок
В первом случае подключаем средний контакт тумблера к клемме GND на длинной клемной колодке частотника, а два крайних к клеммам х1 и х2.
В параметр P0.02 (управление запуском) записываем значение 1 (запуск с внешних кнопок на клеммах х1, х2).
Попробывал данный способ — мне не понравилось. Очень просто проскочить среднее положение тумблера и запустить двигатель в обратном направлении. При этом лента на гриндере соскакивает с ролика и рвется.
Начал искать про запуск двигателя с помощь кнопок (как на нормальных станках — Пуск, Стоп, Реверс). На данный тип частотника информации нет (может плохо искал). Прочитав несколько статей про другие частотники, творчески переработав полученную информацию применительно к частотнику HE200 пришел к следующей схеме:
кнопка1 ПУСК — нормально разомкнутая без фиксации
кнопка2 Направление вращения — нормально разомкнутая с фиксацией
кнопка3 СТОП — нормально замкнутая без фиксации
Далее настроим эти параметры:
P0.02 = 1 — управление через клеммы управления
P4.00 = 1 — ПУСК(нормально разомкнутая кнопка без фиксации на х1)
P4.01 = 2 — Направление вращения (нормально разомкнутая кнопка с фиксацией на х2)
P4.02 = 47 — аварийный останов (нормально замкнутая кнопка на х3)
P4.11 = 3 — режим трёхпроводного управления 2
и можно запускать двигатель с кнопок! Кнопку Направление вращения можно заменить на тумблер и как-то защитить от случайного переключения.
Данный способ управления меня полностью устроил, все привычно.
Так же можно сделать выносной переменный резистор для управления скоростью вращения двигателем расположенный рядом с кнопками (я этот вариант еще не пробывал). Для этого переменный резистор примерно на 10Ком подключаем по схеме (средний вывод переменного резистора на AI2, переключатель J2 в положение V)
и настраиваем следующий параметр
P0.03 = 3 — задание частоты с AI2 (потенциометр)
Ну и в заключение — все что вы делаете по этому описанию — вы делаете на свой страх и риск.
К первоначальным настройкам частотника можно вернуться выполнив сброс настроек введя в параметр PP.01 значение 1 и нажав два раза кнопку PRG на частотнике
Принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя
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 называются инверторами. 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.
Читайте также:
Как определить межвитковое замыкание
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 КПД 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 вектор тока осуществляющий непосредственное управление моментом вращения.
Читайте также:
Реверсивный пускатель: подключение и запуск, настройка реверса
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 частотник 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 соединяются по схеме «звезда» или «треугольник», 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.
Читайте также:
Вечный двигатель на постоянных магнитах
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.
Система запуска асинхронного двигателя: устройство и принцип работы, схема,
Схема и способы подключения асинхронного электродвигателя
Как подключается трехфазный двигатель в сеть 380в
Как сделать схему для управления двигателем
Принцип работы и схема генератора переменного тока
Как проверить электродвигатель мультиметром: проверка ротора и статора на межвитковое замыкание, прозвонка асинхронного и трехфазного двигателя
Подключение частотного преобразователя
Как подключить частотный преобразователь к электродвигателю
Преобразователь частоты переменного тока уже много лет применяются при строительстве электромеханических приборов и агрегатов. Они позволяют модулировать частоту для того, чтобы регулировать скорость вращения вола электрического двигателя.
Частотники позволили подключать трёхфазный электрический двигатель к однофазной сети питания, при этом, не теряя мощности. При старинном типе подключения, через емкий конденсатор, большая часть мощности двигателя терялась, КПД существенно снижалось, обмотки электрического двигателя сильно перегрелись
Всех этих проблем удалось избежать, применением частотного преобразователя. При этом очень важно соблюдать правильное к электрическому двигателю.
Некоторые особенности подключения любого частотника в связку с электрическим двигателем.
Во-первых
Из соображений безопасности эксплуатации прибора, при подключении частотника (или любого иного прибора) к сети питания, обязательно нужно устанавливать защитный автомат. Автомат устанавливается перед частотником.
При этом если частотный преобразователь подключается в сеть с трёхфазным напряжением, то установить необходимо автомат тоже трёхфазный, но с общим рычагом отключения.
Это позволит отключить питание от всех фаз одновременно, если хотя бы на одной фазе будет короткое замыкание или сильная перегрузка.
Если преобразователь частоты подключается в сеть с однофазным напряжением, то соответственно применяется автомат однофазный. Но при этом, в расчет берётся ток одной фазы, умноженный на три.
При подключении трёхфазного автомата, его рабочий ток определяется током одной фазы.
Однозначно запрещено устанавливать защитный автомат в разрыв нулевого кабеля, как при однофазном подключении, так и при трёхфазном. Такое подключение только внешне выглядит идентичным (ошибочно понимать, что цепь одна и не важно, где её разрывать).
На самом деле, в случае разрыва фазовых кабелей, при срабатывании автомата, питание полностью отключается и на цепях прибора не будет фаз вовсе. Это безопасно. А при срабатывании автомата с разорванным нулём, работа прибора прекратиться. Но при этом, обмотки двигателя и цепи частотника останутся под напряжением, что является нарушением правил техники безопасности и опасно для человека.Также, не при каких условиях не разрывается заземляющий кабель. Как и нулевой, они должны быть подключены к соответствующим шинам напрямую.
Во вторых
Следует подключить фазовые выходы частотного преобразователя к контактам электрического двигателя. При этом обмотки электрического двигателя следует подключить по принципу «треугольник» или «звезда». Тип выбирается исходя из напряжения, которое вырабатывает частотник. Как правило, к каждому инвертеру приложена инструкция, в которой подробно расписано, как соединяются обмотки двигателя для подключения конкретного частотника. Схема подключения частотного преобразователя к 3-х фазному двигателю также должна быть приведена в инструкции.
Обычно на корпусах двигателей приведены оба значения напряжения. Если частотник соответствует меньшему, то обмотки соединяются по принципу треугольника. В других случаях по принципу звезды. Схема подключения частотного преобразователя также должна быть приведена в паспорте частотника. Там же обычно приводятся и рекомендации по подключению.
В третьих
Практически к каждому преобразователю частоты в комплекте прилагается выносной. Несмотря на то, что на самом корпусе частотника уже есть интерфейс для ввода данных управления и программирования, наличие выносного пульта управления является очень удобной опцией.
Пульт монтируется в месте, где удобнее всего с ним работать. В некоторых случаях, когда преобразователь частоты несколько уступает в пылевой защите и защите от влаги, сам частотник может быть установлен вдали от двигателя, а пульт управления рядом, для того, чтобы не бегать к шкафу управления и не регулировать обороты там.
Всё зависит от конкретных обстоятельств и требований производства.
Первый пуск и настройка преобразователя частоты
После подключения к преобразователю частоты пульта управления, следует рукоятку скорости вращения вала двигателя перевести в наименьшее положение. После этого нужно включить автомат, тем самым подать питание на частотник. Как правило, после включения питания должны загореться световые индикаторы на частотнике и, при наличии светодиодной панели, на ней должны отобразиться стартовые значения.
Принцип подключения цепей управления частотного преобразователя не является универсальным. Нужно соблюдать указания, указанные в инструкции к конкретному частотнику.
Для первого запуска двигателя потребуется нажать кратковременно клавишу пуска на частотнике. Как правило, эта кнопка запрограммирована на пуск двигателя по умолчанию на фабрике.
После пуска, вал двигателя должен начать медленно вращаться. Возможно, двигатель будет вращаться в противоположную сторону, отличную. От необходимой. Проблему можно решить программированием частотника на реверсное движение вала. Все современные модели преобразователей частоты поддерживают эту функцию. Можно воспользоваться и примитивным подключением фаз в другом порядке фаз. Хотя это долго и не рентабельно по затрате времени и сил электромонтёра.
Дальнейшая настройка предполагает выставления нужного значения оборотов двигателя. Нередко на частотника отображается не частота вращения вала двигателя, а частота питающего двигатель напряжения, выраженная в герцах. Тогда потребуется воспользоваться таблицей, для определения соответствующего значения частоты напряжения частоте вращения вала двигателя.
При монтаже и обслуживании, а также замене преобразователя частоты важно соблюдать ряд рекомендаций.
- Любое касание рукой или иной частью тела токоведущего элемента может отнять здоровье или жизнь. Это важно помнить при любой работе со шкафом управления. При работе со шкафом управления следует отключить входящее питание и убедиться что именно фазы отключены.
- Важно помнить, что некоторое напряжение может ещё оставаться в цепи, даже при угасании световых индикаторов. Посему, при работе с агрегатами до 7 кВт, после отключения питания рекомендуется прождать минут пять не меньше. А при работе с приборами более 7 кВт, прождать нужно не менее 15 минут после отключения фаз. Это даст возможность разрядиться всем имеющимся в цепи конденсаторам.
- Каждый преобразователь частоты должен иметь надёжное заземление. Заземление проверяется согласно правилам профилактических работ.
- Строго запрещено использовать в качестве заземления нулевой кабель. Заземление монтируется отдельным кабелем отдельно от нулевой шины. Даже при наличии и нулевой шины и шины заземления, при соответствии их нормам электромонтажа, соединять их запрещено.
- Важно помнить, что клавиша отключения частотника не является гарантией обесточивания цепей. Эта клавиша всего лишь останавливает двигатель, при этом ряд цепей может оставаться под напряжением.
Подключение частотного преобразователя к электродвигателю осуществляется с применением кабелей, сечение которых соответствует тем характеристикам, которые указаны в паспорте частотника. Нарушение норм в меньшую сторону недопустимо. В большую сторону, может быть не целесообразно.
Прежде чем как подключить частотный преобразователь к электродвигателю, важно убедиться в соответствии условий, при которых будет работать преобразователь частоты. Фактически, условия должны соответствовать рекомендациям, приведённым в инструкции.
В каждом конкретном случае, подключение частотника может сопровождаться рядом обязательных условий. Чтобы узнать, как подключить частотник к 3 фазному двигателю схемы, которого есть в наличии. Сначала изучаются схемы. Если в них всё понятно, подключение выполняется при строго следовании инструкции. Если что-то не понятно, не следует выдумывать самостоятельно и полагаться на свою интуицию. Нужно связаться с поставщиком или производителем, для получения соответствующих указаний.
[wpfmb type=’warning’ theme=2]Лучше дождаться помощи специалиста, чем потом ремонтировать сломанную технику. Случай-то не будет гарантийным.[/wpfmb]