Как правильно подобрать частотник для двигателя
Выбор и расчет частотного преобразователя
Выбор и расчет частотного преобразователя
Для уточнения цены преобразователя частоты по параметрам среди различных брендов перейдите в Магазин
Помощь в подборе ПЧ Жми!
Выбор частотного преобразователя
Большинство производителей частотных преобразователей обозначают выходные параметры преобразователя частоты при условиях как квадратичной, так и постоянной нагрузки (легкий (P) и тяжелый (G) режимы). Для начала определимся с этим параметром:
Характеристики нагрузки
Нагрузки можно разделить на два типа:
Квадратичные (насос, вентилятор, дымосос) – легкий режим (P);
Постоянные (все остальные) – тяжелый режим (G);
Различия в нагрузках состоят в следующем:
Когда скорость насоса или вентилятора возрастает, мощность должна возрастать в следующей зависимости от скорости: P=n^3 (кубическая зависимость). Нормальный рабочий диапазон насосов и вентиляторов составляет 30 — 80% от максимальной нагрузки.
Если момент нагрузки постоянный, то момент, вырабатываемый двигателем, должен превышать этот момент нагрузки. Дополнительный момент необходим для разгона.
Если частотный преобразователь допускает кратковременные превышения по моменту +50%, то они используются для разгона и в качестве повышения стартового момента, так как величины 50% для этого уже достаточно. Это может использоваться, например, для запуска ленточных конвейеров. Добавочный момент обеспечивает нормальную работу оборудования при колебаниях нагрузки.
Если преобразователь частоты не приспособлен для работы с избыточным моментом, то он должен быть настроен так, чтобы динамический момент Мдин не превышал номинальный момент Мном.
Расчет частотного преобразователя
После того, как определены характеристики нагрузки и известны некоторые данные о двигателе, можно найти соответствующую мощность необходимого частотного преобразователя.
По току, если известен ток электродвигателя. Проще и правильней всего подбирать преобразователь частоты исходя из значения номинального тока двигателя, его можно найти на шильде или в паспорте на оборудование. Пример: двигатель 11 кВт, 380В, 23 А, значит номинальный ток преобразователя частоты должен быть больше или равен 23 А в легком или тяжелом режиме работы.
Вывод: Номинальный ток электродвигателя не должен превышать номинальный ток частотного преобразователя.
По полной мощности, если известен номинальный ток двигателя Преобразователь частоты можно подобрать исходя из полной мощности потребляемой двигателем Пример: двигатель 11 кВт, 380В, 23 А.
значит номинальная мощность преобразователя частоты не должна быть меньше 15,13 кВА в легком или тяжелом режиме работы.
Вывод: Полная мощность электродвигателя не должна превышать полную мощность частотного преобразователя.
По мощности, если известны Cosϕ двигателя и производительность двигателя ƞ Частотный преобразователь можно подобрать исходя из выходной мощности двигателя. Тем не менее, так как Cosϕ двигателя и производительность двигателя ƞ изменяются вместе с нагрузкой, этот метод недостаточно точен. Пример: 11 кВт двигатель с ƞ=0,83 и Cosϕ=0,85 потребляет.
значит номинальная мощность преобразователя частоты не должна быть меньше 15,59 кВА в легком или тяжелом режиме работы.
Вывод: Номинальная мощность электродвигателя не должна превышать номинальную мощность частотного преобразователя.
Четвертый способ — Исходя из опыта, производители изготавливают преобразователи частоты в соответствии общепринятыми стандартами изготовления двигателей. Поэтому частотные преобразователи в основном выбираются в соответствии мощностью ЭД, что может привести к неправильному заданию уставок, особенно при неполной нагрузке.
Общий вывод
При расчете мощности, убедитесь, что ваши вычисления рассчитаны при той же величине напряжения, что и приведённые в технических данных.
При выборе и расчете частотного преобразователя на основе величин тока и напряжения, более важной величиной является ток на выходе преобразователя частоты, который является определяющим для других величин.
Выбор частотного преобразователя по току, мощности и другим параметрам
На какие параметры обратить внимание
Сразу стоит отметить, что с помощью частотного преобразователя вы можете подключить асинхронный трёхфазный двигатель к однофазной сети без конденсаторов, соответственно и без потери мощности.
Чтобы понять, как правильно выбрать частотный преобразователь, давайте рассмотрим ряд основных параметров:
Часто преобразователи частоты подбирают для глубинного насоса. Он нужен для регулирования производительности насоса и поддерживания постоянного давления, плавного пуска, контроля работы «на сухую» и экономии электроэнергии. Для этого есть специальные приборы, которые отличаются от частотников общего назначения.
Как рассчитать частотник под двигатель
Есть несколько способов расчета для выбора частотного преобразователя. Рассмотрим их.
Подбор по току:
Ток преобразователя частоты должен быть равен или большим чем ток для трёхфазного электродвигателя, потребляемый при полной нагрузке.
Допустим есть асинхронный двигатель с характеристиками:
Значит длительный выходной ток частотного должен быть равен или больше чем 14.73А. Расчет показывает, что это равняется 9.6 кВА при постоянной или квадратичной характеристике крутящего момента. Таким требованиям с небольшим запасом соответствует модель: Danfoss VLT Micro Drive FC 51 11 кВт/3ф, которую будет вполне разумно выбрать.
Выбор по полной мощности:
Допустим есть двигатель АИР 80А2, на табличке которого указано (для треугольника):
S=3*220*(6/1,73)=2283 Вт =2,3 кВт
Выбираем преобразователь частоты с хорошим запасом, при том что мы его будем подключать к однофазной сети и использовать для управления вращением шпинделя токарного станка. Ближайшая модель, которая для этого подойдет: CFM210 3,3 кВт.
Стоит отметить, что модельный ряд большинства производителей соответствует стандартному ряду мощностей асинхронных двигателей, что позволит сделать выбор частотника с соответствующей мощностью (не превышающей). Если вы используете заведомо более мощный двигатель и не нагружаете его полностью, можно измерить фактический ток потребления и подобрать преобразователь частоты исходя из этих данных. В общем при расчёте частотника для двигателя учитывайте:
Теперь вы знаете, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя и на что обратить внимание при выборе данного типа устройств. Надеемся, предоставленные советы помогли вам подобрать подходящую модель под собственные условия!
Как правильно подобрать частотный преобразователь, преимущества использования частотников
Нюансы выбора частотного преобразователя:
Факторы, на которые обращают внимание при выборе
Условия эксплуатации устройства являются существенным фактором, влияющим на сроки эксплуатации электродвигателя. Поэтому, выбирая преобразователь частоты, нужно обратить внимание на такие факторы:
Все характеристики взаимосвязаны между собой. Так, нагрузка имеет несколько типов и связана с такими характеристиками, как скорость, момент и пусковой момент. Она бывает:
Скорости вращения и момента связаны со скоростью, моментом и параметрами времени, они зависят от следующих характеристик:
Характер нагрузки зависит от таких показателей, как:
Особенности при расчете ПЧ для электродвигателя
Прежде, чем выбрать преобразователь частоты выполняют выбор и расчет преобразователя частоты для электродвигателя. Обязательно обращают внимание на продолжительность скоростных режимов, в том числе и на повторно-кратковременный режим. Необходимо принимать во внимание мгновенную величину максимального тока и на длительность постоянного тока на выходе с преобразователя.
Важно учитывать максимальную и номинальную частоту. Принимается во внимание мощность или импендас силового распределительного трансформатора вместе с проводами линии электропередач или кабельной линией. Источник питания влияет на работу частотника и насосной установки, длина питающей линии оказывает влияние на потери напряжения. Учитываются возможные скачки напряжения, возможный перекос фаз при неравномерной нагрузке, влияющий на фазный дисбаланс.
Учитываются такие факторы, как механическое трение, потери в проводнике и изменение рабочего цикла.
Выбор частотных преобразователей на насосы
Важно произвести правильный расчет преобразователя частоты и совмещение его с насосной установкой. Расчет будет влиять на правильный выбор преобразователя. От этого зависит его эффективность и долговечность использования, как самого преобразователя, так и электропривода (насосной установки) полностью.
Как выбрать ПЧ перед тем, как его купить
Перед тем, как выбрать частотный преобразователь,проверяют электрическую совместимость с двигателем и нагрузочной способностью (мощностью).
При работе преобразователя частоты с одним двигателем выбор проводят в зависимости от паспортных характеристик. При выборе учитываются такие показатели, как:
Важно: потребляемый двигателем ток должен быть меньше номинального тока преобразователя частоты, приведенного в спецификации.
Время разгона двигателя при пусковом токе 150% составляет 120% для преобразователей, специализирующихся в насосных агрегатах, от номинального ПЧ обычно не должно превышать 60сек.
Рис. №2. Формула расчета полной пусковой мощности.
Ток потребления двигателем от преобразователя при сетевом напряжении 220/380В рассчитывают по формуле:
Рис. №3. Расчет механических характеристик двигателя.
Важно: Руководствуясь требованием, как правильно выбрать преобразователь частоты по токовым характеристикам, требуется соответствие ПЧ всем нормам и требованиям, но нормами по мощности разрешается пренебречь.
Рис. №4. Таблица неравенств, которые необходимо соблюдать при выборе ПЧ для работы одного частотника с несколькими двигателями.
Преимущества применения частотного преобразователя
Рис.№5. Преимущества выбора частотного преобразователя
К достоинствам частотного преобразователя относятся несколько важных качеств:
Недостатки векторных частотных преобразователей:
Как выбрать частотный преобразователь?
Частотные преобразователи позволяют легко изменять частоту вращения двигателя, делать его работу более плавным. Это повышает КПД оборудования и продлевает срок его службы.
Что такое частотные преобразователи
Преобразователи частоты – это устройства, позволяющие изменять частоту выходного напряжения. Это необходимо для того, чтобы варьировать скорость вращения двигателя.
При прямом подключении к электросети частота колебаний остается неизменной, стандартные показатели – 50 или 60 Гц. Использование частотного преобразователя позволяет увеличивать или уменьшать вращение ротора. Диапазон возможных изменений – от 0,5-800 Гц. Однако сейчас большинство двигателей рассчитаны на частоту не более 400 Гц.
Главные особенности преобразователей
Современное электрооборудование – это высокотехнологичные устройства с программным управлением. За точность и надежность отвечает электронная система управления. Агрегаты достаточно компактны и просты в управлении.
В зависимости от того, можно ли регулировать показатели напряжения на выходе, преобразователи делятся на управляемые и неуправляемые. В первых параметры можно изменять, во вторых показатели задаются конструкцией агрегата. Встречаются также модели, где происходит автонастройка под параметры подключенного двигателя. Для этого требуется выполнить идентификационный пуск, во время которого автоматически определяются параметры обмоток.
Кроме возможности регулировать показатели различаются типы управления устройством. Их два: скалярное и векторное. Скалярное не дает шансов задать точные настройки, оно лишь определяет соотношение частоты на входе и выходе. При изменении входных данных конечные параметры изменяются пропорционально. Векторное управление дает возможность задавать точные показатели, необходимые для конкретного двигателя в конкретной ситуации.
Чтобы сделать работу оборудования точнее, а управление проще, современная техника оснащается картами памяти и дисплеем для отображения информации.
При использовании преобразователей необходимо учитывать некоторые нюансы. Так, работа двигателя на низких оборотах приводит к повышению температуры, с которым встроенный вентилятор может не справиться. Поэтому необходимо следить за нагревом и при необходимости использовать принудительное охлаждение.
Также работающий преобразователь становится мощным источником высокочастотного тока. Собственные микросхемы оборудования защищены от помех специальными фильтрами. Но чтобы колебания не влияли на работу других приборов, нужно использовать экранирающий кабель как можно меньшей длины. Расстояние до других кабелей должно быть не менее 10 см. Если возникает необходимость пересечения, делать это нужно под углом 90°.
Применение частотных преобразователей
Частотные преобразователи подключают к оборудованию, работа которого предполагает изменение скорости двигателя.
Преобразователь частоты для трехфазного двигателя
Трехфазные асинхронные электродвигатели – самые распространенные электрические машины. Их отличают небольшие габариты при значительной мощности, простота конструкции, низкая стоимость. До появления частотных регуляторов применение этих устройств ограничивали высокие пусковые токи, сложные схемы регулирования скорости вращения ротора.
Ранее для этого применялись:
Такие методы не обеспечивали точность, жесткие механические характеристики электродвигателя во всем диапазоне регулирования вызывали значительные потери мощности. В качестве электропривода ответственного оборудования применялись электрические машины постоянного тока, а также двигатели с фазным ротором.
С появлением высоковольтных транзисторов и тиристоров стал возможным серийный выпуск частотных преобразователей для асинхронных электродвигателей мощностью до десятков МВт. Частотно-регулируемый электропривод отвечает всем современным требованиям:
Применение преобразователей частоты позволяет заменить дорогостоящие электромоторы переменного тока с фазным ротором и двигатели постоянного тока на дешевые асинхронные машины с короткозамкнутым ротором.
Принцип работы частотного преобразователя
Принцип частотного регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты напряжения, поданного на обмотки статора. ПЧ состоит из силовой и управляющей части. Первая состоит из управляемого или неуправляемого выпрямителя, конденсатора и инвертора. Переменное напряжение сети поступает на выпрямитель, где преобразуется в постоянное. Пульсация получаемого напряжения сглаживается на конденсаторе. Далее постоянное напряжение инвертируется в переменное и поступает в цепь питания электродвигателя.
Постоянная составляющая и высшие гармоники сглаживаются на обмотках двигателя. При необходимости между ПЧ и электрической машиной включают L-фильтры.
Частота и амплитуда напряжения в выходной цепи зависит от управляющих импульсов, отпирающих и запирающих транзисторные ключи инвертора.
Управляющая часть содержит микроконтроллер. Функции этого устройства – формирование управляющих сигналов в соответствии с заданной программой, обработка информации с датчиков, подача сигналов на внешние устройства. Кроме того, в состав управляющей схемы могут входить устройства связи, конвертор интерфейсов, дополнительная память.
Типы сигналов управления
Частотный преобразователь имеет входные и выходные клеммы для подключения датчиков, внешних устройств управления, сигнализации и контроля. Для управления частотно-регулируемым приводом используют следующие сигналы:
Как правильно подобрать преобразователь частоты для трехфазного двигателя
Выбор ПЧ делают по следующим критериям:
Самостоятельное подключение ПЧ
Подключение частотных преобразователей может осуществляться собственным электротехническим персоналом предприятия. При этом руководствуются технической документацией и следующими правилами:
Частотные преобразователи применяются во всех сферах промышленности и народного хозяйства, а также для бытового электропривода. Их применение снижает потребление электроэнергии, позволяет заменить дорогие электрические машины на простые и дешевые двигатели асинхронного типа, упростить схемы автоматического управления.