Преобразователь частот - обзор основных параметров

Настройка преобразователя частоты – важный процесс, в котором нужно учесть много различных факторов. От правильной установки нужных параметров зависит, насколько надежно и правильно будет работать преобразователь частоты и подключенный к нему двигатель. Кроме того, настройки защиты и диагностики должны быть такими, чтобы обеспечить сохранность двигателя и ПЧ в случае экстренных ситуаций, а также быструю диагностику при ремонте. Рассмотрим основные параметры в меню преобразователя частоты, на которые нужно обратить внимание в первую очередь. Следует понимать, что параметры в основном идентичны для преобразователей частоты различных производителей, и могут различаться лишь названием. Также в дешевых ПЧ некоторые параметры могут отсутствовать.

Мощность и ток

Мощность и ток ПЧ должны соответствовать мощности и току двигателя, который будет подключаться к выходным клеммам. Лучший вариант – когда мощность ПЧ на 20-30 % выше, чем мощность двигателя. Если мощность ПЧ гораздо ( в несколько раз) выше мощности двигателя, это может быть чревато тем, что будет невозможно корректно выставить параметры защиты двигателя. Если же мощность ПЧ занижена, то питаемый двигатель не сможет работать на номинале, т.к. ПЧ не сможет обеспечить требуемую энергию для данного двигателя.

Напряжение

На этапе выбора комплекта ПЧ – двигатель необходимо учесть соответствие напряжения сети питания, напряжения на выходе ПЧ, и напряжения двигателя.

Если для питания используется однофазное напряжение, то на выходе преобразователя частоты будет линейное трехфазное напряжение 220 В. В результате к такому ПЧ возможно подключить только трехфазный двигатель с номинальным питающим напряжением 220 В. Для этого обычно используются двигатели, имеющие возможность включения схем обмоток в «звезду» и в «треугольник» при питании 380 / 220 В. В данном случае, двигатель нужно будет включить в схему «треугольник», которая требует трехфазного питания 220 В.

Когда применяется трехфазное питание с линейным напряжением 380 В (стандартное напряжение питания промышленных и общедомовых сетей), то можно использовать два типа двигателей, имеющих напряжения «звезды» и «треугольника» 380 / 220 В и 660 / 380 В.

В первом случае схему включения обмоток нужно включить в «звезду», во втором – в «треугольник». При выполнении этих правил напряжение питания двигателя будет совпадать с выходным напряжением преобразователя частоты – 380 В.

Частотные параметры

Поскольку в принцип работы ПЧ заложено изменение частоты, очень важно правильно установить частотные параметры, оказывающие влияние на корректную работу двигателя во всём диапазоне возможных скоростей.

Минимальная выходная частота, и нижний предел выходной частоты – эти параметры в большинстве случаев равны нулю. По некоторым причинам, например, если нужно увеличить момент двигателя при включении, нижний предел частоты можно поднять до нескольких герц.

Максимальная выходная частота – то значение, до которого можно увеличить выходную частоту при помощи задания. Задание может быть любым – аналоговым или дискретным, но частота выходного напряжения не может превысить данное значение.

Номинальная частота двигателя – та частота, при которой напряжение на выходе преобразователя частоты достигнет верхнего предела (при трехфазном питании это 380 В). Далее, если частоту увеличивать, напряжение увеличиваться не будет. Как правило, у большинства двигателей номинальная частота равна 50 Гц. Однако, некоторые зарубежные модели имеют номинальную частоту 60 или 100 Гц.

Запуск и останов двигателя

Имеется несколько способов запуска и останова двигателя.

Самый простой из них, не требующий дополнительных органов управления – управление при помощи кнопок «Пуск» и «Стоп», расположенных на передней панели (пульте управления) ПЧ.

Другие способы подразумевают применение дополнительных устройств коммутации (кнопки, реле, выходы контроллера) на определенных входах. Возможно использование внешней коммутации с фиксацией или без, с реверсом или без, по двух-, трех-, или четырехпроводной схеме.

Разгон и замедление

Время разгона – это то время, за которое двигатель достигнет заданной частоты вращения. Это время, с одной стороны, ограничено пусковыми токами и перегрузками оборудования, а с другой – технологически допустимым временем ожидания выхода двигателя на рабочие обороты. Обычно время разгона устанавливают в пределах от единиц до десятков секунд. Однако, реальное время разгона может быть меньше или больше по разным причинам.

Время замедления (торможения). Этот параметр устанавливает время с момента подачи команды «Стоп» до полной остановки двигателя. В течении этого времени на двигатель существенно влияет момент инерции механической нагрузки на валу двигателя. Если время замедления сравнительно велико, то нагрузка оказывает слабое влияние на двигатель.

Однако, если понижать время замедления, инерция нагрузки будет оказывать большее влияние, и двигатель будет переходить в генераторный режим, вырабатывая напряжение. Если вырабатываемая при торможении энергия невелика, она накапливается на конденсаторах фильтра звена постоянного тока. Если же время торможения требуется сделать ещё меньше, то на конденсаторах фильтра может возникнуть перенапряжение. Чтобы этого избежать, необходимо применять блоки торможения и тормозные резисторы для излучения энергии в окружающее пространство.

Если время разгона и торможения не принципиально, то можно установить эти параметры в автоматический режим. Можно вообще обойтись без торможения, останавливая двигатель на выбеге, что эквивалентно полному снятию напряжения с двигателя.

Задание скорости

В простейшем случае, когда двигатель работает только на одной скорости, регулировки в процессе работы не требуется. Выходная частота устанавливается в соответствующем параметре, и больше не меняется.

Если же нужно задавать различные значения частоты в процессе работы, это можно сделать несколькими способами. Вот основные:

Аналоговое задание частоты – частота меняется в соответствии с напряжением или током на аналоговом входе,
Управление при помощи штатного потенциометра, расположенного на панели управления ПЧ,
Дискретное задание – частота повышается или понижается подачей сигнала на соответствующие входы преобразователя,
Предустановленные частоты – при этом значения частоты, заданные ранее, переключаются подачей параллельного двоичного кода на нужные входы ПЧ,
Цифровое задание – значение частоты передается от контроллера по последовательному каналу передачи данных (например, RS-485).

Выбор канала задания скорости производится в настройках. Также нужно запрограммировать нужные входы управления и произвести переключения на плате ПЧ.

Защита

Вопрос защиты важен с точки зрения безотказной и безаварийной работы системы. Для того, чтобы система работала безотказно, на этапе проектирования выбирается электродвигатель и ПЧ достаточной мощности, обеспечивающие работу механической части привода с необходимым запасом по мощности.

Защита должна срабатывать с случаях, когда возможно повреждение ПЧ, двигателя или приводимых механизмов. Некоторые виды защит:

Защита по току и моменту – срабатывает при превышении тока или момента на валу двигателя сверх установленного предела,
Защита по перенапряжению – срабатывает при повышении напряжения постоянного тока на конденсаторах фильтра, в основном это бывает при интенсивном торможении,
Защита по короткому замыканию – предохраняет ПЧ в случае замыкания на выходных клеммах (в двигателе или фидере),
Защита по перегреву – основывается на информации, получаемой от датчиков температуры, установленных внутри ПЧ и двигателя.

Большинство защит имеет много регулировок и режимов. Как правило, при срабатывании любой из защит преобразователь частоты снимает питание с двигателя, а на экран выводится соответствующее диагностическое сообщение. Возможен вариант без остановки, только с выдачей сообщения на экран или сигнала на исполнительное устройство или контроллер.

Заключение

В любом случае, при установке параметров при запуске преобразователя частоты следует внимательно ознакомиться с рекомендациями в инструкции производителя, и произвести несколько пусков во всех возможных режимах.