+7(863)285-04-66

info@promtechautomat.ru

г. Ростов-на-Дону. Социалистическая 74

ПЧ - разгон и торможение. Процессы и параметры.

При запуске преобразователя частоты (ПЧ) и при его останове происходят особые переходные процессы. Обычно эти отрезки работы ПЧ называют разгоном и торможением. Соответственно, при разгоне ПЧ набирает скорость (обычно от нулевой), а при торможении – замедляется, также обычно до нуля.

На первый взгляд кажется, что эти процессы похожи, и всего лишь имеют противоположный знак. Но не так всё просто.

Параметры разгона и торможения

Для начала рассмотрим параметры преобразователей частоты, которые влияют на процессы разгона и торможения.

Минимальная выходная частота. Это частота, с которой может начинаться вращение. Она не обязательно равно нулю. Установка минимальной частоты больше нуля уменьшает нагрев двигателя при разгоне.

Нижний предел выходной частоты. Этот параметр определяет минимальную рабочую частоту. Нижняя рабочая частота всегда равна или больше минимальной выходной частоты. Таким образом, исключается работа на пониженных частотах при неправильной настройке, что может привести к перегреву двигателя.

Номинальная частота. Фактически это номинальная частота двигателя, обычно равная 50 Гц. При этом на выходе преобразователя частоты действует максимальное напряжение. Если номинальную частоту установить меньше указанной на табличке двигателя, то двигатель будет перегружен. Если больше – возможно снижение рабочего момента двигателя

Максимальная выходная частота. Это значение ограничивает выходную частоту сверху. Причем, заданное (целевое, или номинальное) значение выходной частоты может быть меньше, либо равным максимальной выходной частоты. Данное значение используется для расчета теоретического времени разгона, а также привязывается к максимальному значению управляющих сигналов на аналоговых входах.

Время разгона. Это то время, за которое ПЧ разгонит двигатель от нуля до максимальной выходной частоты. Реальное время разгона, как правило, меньше. Поскольку двигатель может разгоняться не от нулевой частоты, а от нижнего предела выходной частоты. А номинальная выходная частота, как правило, меньше максимальной.

Время торможения. Это время, за которое выходная частота снизится от максимальной до нулевой. Реальное время торможения обычно меньше установленного.

Параметры преобразователя частоты, влияющие на разгон

Понятно, что двигатель не может разогнаться до нужной скорости мгновенно, ему нужно время. Это время зависит, кроме требований технологического процесса, от механических характеристик системы – например, от номинального момента двигателя и момента инерции системы.

При разгоне увеличивается выходная частота и напряжение на двигателе. При этом соответственно увеличивается и выходной ток, который также зависит от скорости разгона и момента нагрузки на двигателе (инерционности системы). ПЧ контролирует ток, не позволяя ему выйти за заданные пределы. Контроль состоит в том, чтобы защитить механический привод, двигатель и сам ПЧ от перегрева и повреждения.

Ограничение тока определяется и устанавливается в следующих параметрах:

Токоограничение при разгоне. Представляет собой некоторый уровень, после которого выходная частота перестает увеличиваться. Частота будет увеличиваться вновь лишь после того, как ток не снизится. Таким образом, время разгона может значительно увеличиться. Обычно значение номинального тока ПЧ принимается за 100%, а параметр токоограничения при разгоне может быть установлен от 20% до 250%.

Если эта функция отключена, или ее значение установлено слишком большим, то существует другая защита – Защита от превышения момента на валу двигателя. Она срабатывает тогда, когда выходной ток будет превышать уровень ограничения перегрузки в течение определенного времени. Обычно этот вид защиты называется OL2 и не зависит от частоты.

Электронное тепловое реле защиты двигателя (OL1). Данный параметр определяет время интегрирования выходного тока ПЧ. Он учитывает режим охлаждения, выходную частоту (скорость вращения) и номинальный ток двигателя.

Параметры и процессы, проходящие при торможении.

Для правильной настройки параметров торможения нужно изучить механическую часть привода с точки зрения его инерционности.

Самый щадящий режим остановки двигателя – остановка на выбеге, которая эквивалентна остановке со снятием питания контактором. Следует замерить время остановки на выбеге и принять решение о правильном выборе времени торможения. Под временем торможения здесь понимается не теоретическое время, устанавливаемое в соответствующем параметре, а реальное, с учетом фактических условий.

Если нужно по технологическим условиям, чтобы время торможения было больше, чем время выбега, то этот процесс можно назвать замедлением. При этом частота и напряжение понижаются плавно, в соответствии с заданным законом замедления (линейным или S-образным).

Остановку на свободном выбеге или с временем, бОльшим времени выбега, применяют при высокоинерционной нагрузке, где время остановки механизма не играет роли – вентиляторы, центрифуги, дробилки, и т.п.

Но, как правило, время торможения устанавливают меньше, чем время выбега, и тут нужно тщательно подойти к настройкам ПЧ.

При торможении с коротким временем проявляется такое явление, как рекуперация. При этом запасенная кинетическая энергия двигателя, обусловленная инерционностью нагрузки, отдается обратно в преобразователь.

Происходит это следующим образом. Частота и напряжение на выходе ПЧ понижаются в соответствии с заданием замедления. Однако, двигатель продолжает вращаться, и напряжение, которое он генерирует, через транзисторные ключи поступает на звено постоянного тока (конденсаторы фильтра). Результирующее напряжение при этом может достигнуть критического значения.

Чтобы понизить при торможении напряжение на звене постоянного тока, поглотить «лишнюю» энергию и обеспечить нужное торможение, применяют тормозные резисторы. Энергия торможения поступает на тормозной резистор через специальный тормозной модуль, который регулирует взаимодействие звена постоянного тока и резистора.

Для защиты ПЧ во время торможения применяют функцию ограничения перенапряжения. Она заключается в том, что при перенапряжении торможение (уменьшение выходной частоты) прекращается. При понижении напряжения на звене постоянного тока торможение продолжается. В результате торможение может затянуться на длительное время.

Если отсутствует тормозной резистор и функция ограничения перенапряжения, могут возникнуть ситуации, когда ПЧ выйдет в ошибку, а двигатель после этого будет останавливаться на выбеге.

Автоматический разгон и замедление

В некоторых ПЧ применяется функция автоматического разгона, при включении которой разгон происходит за максимально короткое время, с учетом выходного тока.

Существует также и функция автоматического торможения, при которой контролируется напряжение на звене постоянного тока для обеспечения минимального времени торможения без ошибки по перенапряжению.

Эти функции особенно удобна для быстрой настройки, а также в тех приводах, где инерция нагрузки может быть разной при каждом цикле работы.