Частотные преобразователи для асинхронных двигателей: принцип работы и эксплуатация

Сегодня в промышленности очень часто используются частотные преобразователи для асинхронных двигателей. Стоит заметить, что такие моторы имеют в своей конструкции три обмотки, которые соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». Но у них есть один недостаток – регулировать скорость вращения ротора очень сложно. Но так было раньше. Сейчас, когда на помощь приходит микро- и силовая электроника, данная задача упрощается. Поворотом переменного резистора можно изменить скорость вращения в широком диапазоне.

Для каких целей необходим преобразователь частоты?

Функций у данного устройства много, но чаще всего используется небольшое количество. По сути, для управления асинхронным двигателем нужно иметь возможность регулировки не только скорости вращения, но и времени разгона, торможения. Кроме того, в любой системе требуется наличие защиты. Необходимо, чтобы частотный преобразователь учитывал ток, который потребляет асинхронный двигатель.

Широкое применение получили частотники в системах вентиляции. Несмотря на кажущуюся легкость крыльчатки вентилятора, нагрузки на роторе очень большие. И моментальный разгон оказывается невозможным. Также возникают ситуации, при которых необходимо увеличение скорости вращения, чтобы поток воздуха стал больше или меньше. Но это лишь пример, частотный преобразователь нередко используется и в других системах. С помощью частотника можно синхронизировать скорость транспортера, состоящего из нескольких лент.

Принцип работы преобразователя частоты

Видео: Как самому сделать выносной пульт и подключить частотный преобразователь Danfoss FC51

В основе лежит микропроцессорное управление и несколько схем для преобразования переменного и постоянного напряжений. Несколько процессов происходит с напряжением, которое подается на силовой вход устройства. Работа частотного преобразователя несложная, достаточно рассмотреть три этапа. Во-первых, происходит выпрямление. Во-вторых, фильтрация. В-третьих, инвертирование – преобразование постоянного тока в переменный.

Лишь на последнем этапе возможно изменение свойств и параметров тока. Изменяя характеристики тока, можно регулировать скорость вращения ротора асинхронного двигателя. В инверторном каскаде использованы мощные сборки из транзисторов. У этих элементов три вывода – два силовых, а один управляющий. От величины сигнала, подаваемого на последний, зависит вольт-амперная характеристика на выходе частотника.

Видео: Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети при помощи частотного преобразователя

Чем можно заменить ПЧ?

Видео: . Частотный электропривод SIEMENS. Учебный стенд

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей начали использоваться сравнительно недавно. Но наука шла к ним постепенно, сначала скорость вращения ротора изменяли при помощи шестерен или вариатора. Правда, такое управление было весьма громоздким, да и мощность привода тратилась впустую из-за лишних механизмов. Ременная передача помогала увеличить скорость вращения, но вот точно задать конечный параметр оказывалось очень сложно. По этим причинам использовать преобразователь частоты намного выгоднее, так как он позволяет избежать потерь мощности. Но самое главное – дает возможность изменять параметры привода, не внося изменений в механику.

Какой ПЧ выбрать для использования дома?

Стоит заметить, что подключение может осуществляться к сети одно- и трехфазного тока. Все зависит от конкретной модели ПЧ, а если конкретнее, то от того, какая схема частотного преобразователя асинхронного двигателя использовалась при производстве. Чтобы понять принцип работы, достаточно посмотреть на структуру устройства. Самый первый узел – это выпрямитель, который собирается на полупроводниковых диодах. Это мостовая схема для преобразования одно- или трехфазного переменного тока в постоянный. Для использования дома необходимо выбирать те модели частотников, вход которых подключается к сети однофазного переменного тока. Связан выбор с тем, что в частных домах провести трехфазную сеть оказывается проблематично, да и невыгодно, ведь необходимо использовать более сложные приборы учета электроэнергии.

Основные узлы ПЧ

Немного было сказано о том, что собой представляет схема частотного преобразователя. Но для детального изучения нужно рассмотреть ее подробнее. На первом этапе проводится преобразование – выпрямление переменного тока. Независимо от того, какое количество фаз на вход подается (три или одна), на выходе выпрямителя вы получаете постоянное однополярное (один плюс и один минус) напряжение величиной 220 Вольт. Именно столько между фазой и нулем.

Далее следует блок фильтров, который помогает избавиться от всех переменных составляющих выпрямленного тока. И на самом последнем этапе происходит инвертирование – из постоянного тока делается переменный при помощи силовых транзисторов, управляемых микроконтроллером. Как правило, частотные преобразователи для асинхронных двигателей имеют монохромный ЖК-дисплей, на который выводятся необходимые параметры.

Видео: Преобразователь частоты + асинхронный двигатель с кз ротором

Можно ли изготовить устройство самостоятельно?

Изготовление данного устройства связано со многими трудностями. Вам нужно освоить азы программирования микроконтроллеров, чтобы расширить возможности прибора. При этом важно учесть все основные требования. Например, возможность автоматического аварийного отключения при превышении предельно допустимого тока, который потребляется электродвигателем. Для этого на выходе необходимо устанавливать трансформаторы тока, которые будут проводить постоянный контроль. Также следует предусмотреть активное и пассивное охлаждение всех силовых элементов системы – диодов и транзисторов, а также отключение прибора при чрезмерном нагреве. Только в таком случае частотные преобразователи для асинхронных двигателей смогут безопасно эксплуатироваться.