Преобразователи частоты

Основным элементом электропривода является  двигатель. Наиболее эффективным методом регулировки  скорости асинхронных двигателей является использование силового преобразователя частоты (ПЧ), или частотника.

Назначение

До появления преобразователя частоты в приводах чаще всего использовались двигатели постоянного тока (ДПТ). Однако такие двигатели имеют ряд недостатков, в том числе искрение коллектора, что делает невозможным применение их в условиях опасной среды. Благодаря появлению частотников во многих случаях ДПТ можно заменить асинхронным двигателем (АД).

Использование преобразователя частоты позволяет:

• осуществлять плавную регулировку скорости и момента двигателя
• уменьшить пусковые токи;
• сократить потребление энергии;
• обеспечить плавный пуск и торможение;
• защитить двигатель от перегрузок и перегрева.

Привода с ПЧ нашли применение в насосных системам водоснабжения, вентиляции, станочном оборудовании, компрессорах, конвейерах, лифтах.

На рынке имеются как частотники отечественного производства (например, преобразователь частоты Instart, преобразователь Веспер), так и импортные (частотный преобразователь Schneider).             

Принцип работы

Главной задачей ПЧ является формирование необходимых характеристик напряжения на выходе устройства. При этом ПЧ должен преобразовать сетевое напряжение частотой в 50 Гц в управляющее напряжение повышенной частоты.

Основной схемой устройства ПЧ является инверторная схема. В соответствии с ней поступающее на вход устройства переменное напряжение сети выпрямляется с помощью диодных мостов и сглаживается фильтром. Следующий каскад устройства предназначен для генерации переменного напряжения. В качестве силовых элементов в блоке обычно используются транзисторы типа IGBT. Частота напряжения на выходе блока регулируется блоком управления.

При изменении частоты напряжения питания статора меняются  выходные характеристики АД – его скорость и момент.

Виды

Существуют ПЧ скалярного и векторного вида. В частотниках первого типа используется начальная настройка частоты и тока. При этом в зависимости от нагрузки двигателя ток управления должен меняться по различным законам. Например, для запуска тяжелого транспортера ток должен иметь гиперболическую, а для пуска насосов или вентиляторов – параболическую формы.

В векторных ПЧ используется обратная связь о скорости ротора. При этом за счет учета сдвига фаз стабилизируется момент двигателя в большом диапазоне.

Достоинством скалярных ПЧ является возможность управлять несколькими двигателями, а векторных ПЧ – более точное и глубокое  регулирование скорости вращения.