Преобразователь частоты — векторный, однофазный, схемы и инструкции

Для стабилизации электрического тока используются различные устройства. Предлагаем рассмотреть, что такое электромашинный преобразователь частоты, как работает высоковольтный, тиристорный и однофазный прибор, его назначение, где можно купить, а также схема, как его сделать своими руками.

Общая информация

Простейший преобразователь напряжения тока или частоты (ПЧ) – это электромагнитный, электронный или электромеханический прибор, который преобразует переменный ток одной частоты в переменный ток другой. Устройство может также изменить напряжение, но для этого необходимо  использовать специальные настройки и компоненты. На нашем рынке они представлены такими марками и типами как CSACS550, ACS800, Aqua, ATV, ATV312, ATV61, CIMR, Commander, Control, Cue, Drive, F740, Fdu40, Frenic, Frn, Fuji, Hvac, IC5, Innovert, Keb, L100, L200, L300p, Matlab, Micromaster, Mini, N100, N50, N700e, Nxs, Pr6000, Prostar, S11, Schneider, Sinamics, Smd, Unidrive, Vector, Vfs11, Winner, Yaskawa.

Цифровой преобразователь частоты
Фото — Цифровой преобразователь частоты

Преобразователь напряжение-частота широко используется для того, чтобы сохранить энергию механических систем, к примеру, двигателя, насоса, вентилятора и т.д. Выбираются приборы в соответствии с кривыми двигателя для обеспечения оптимальной скорости и нагрузки, транзисторный преобразователь может помочь сэкономить энергию двигателя, снижая потери энергии и увеличивая КПД. Это достигается путем преобразования фиксированной частоты входящего переменного тока напряжения в постоянный ток, а затем, варьируя частоту переконвертировать его обратно в переменное напряжение, используя биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).

Бывают преобразователи высокой частоты таких видов:

  1. Работающие при помощи звена постоянного тока;
  2. Работающие с непосредственной связью.

В основном используется первый тип электропривода, т.к. он обеспечивает двойное преобразование частоты вращения двигателя, при этом контролируется как вход сигнала, так и выход. Рассмотрим подробнее их принцип действия.

Современные преобразователи частоты
Фото — Современные преобразователи частоты

Видео: ввод в эксплуатацию преобразователя частоты FC51

Принцип работы и характеристики

Преобразователь частоты для асинхронных двигателей работает путем преобразования входного синусоидального напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, а затем его изменения обратно в переменное напряжение. Это преобразование происходит с помощью либо кремниевых выпрямителей или IGBT-транзисторов. Напряжение постоянного тока включается с помощью транзисторов для создания постоянного выходного напряжения переменного тока (так называемый инвертор). Транзисторы могут включать и выключать питание, чтобы создать нужное напряжение сигнала тока, который обеспечивает питание двигателя. Частота, на которой происходит переключение (несущая), варьируется в зависимости от серии и компании, которой изготовлен преобразователь напряжения и частоты (Vacon, Mitsubishi, Toshiba, Altivar, FDU, Danfoss – Данфосс, Delta Hyundai, Emotron, ABB, Lenze, Hitachi, Siemens, Omron, Electric и т.д.)

Частотный преобразователь дельта
Фото — Частотный преобразователь дельта

Статический трехфазный ПЧ имеет шесть диодов в качестве мостового выпрямителя переднего плана, которые преобразуют переменный ток в постоянный. ПЧ может также иметь 12 диодов — два комплекта на фазу (2 × 2 × 3 = 12 импульсов), или 18 диодов — три набора на фазу (3 × 2 × 3 = 18 импульсов) и т.д. Один набор диодов подается от трансформатора дельта, чтобы создать фазовый сдвиг на стороне источника переменного тока между двумя выпрямителями, чем  уменьшить гармонику и отразить сигнал назад к входу напряжения.

  1. 6-диодный преобразователь наиболее часто используется в строительной сфере. Суммарный коэффициент гармонических искажений, отраженный обратно к источнику, может быть выше, чем поступающий на входящие контакты. Вы можете установить встроенную катушку индукционного типа, чтобы уменьшить отражение гармоника обратно в точку сцепления. ПЧ снижает искажение тока в ​​источнике.
  2. 12-импульсный преобразователь повышенной частоты (его еще называют, плавный) может отменить отражение гармоник обратно к источнику. Фазы сдвига трансформатора могут быть настроены для уменьшения гармонических искажений на входных клеммах.
  3. 18-импульсный силовой преобразователь использует как синхронный, так и асинхронный двигатель. Он обеспечивает низкий уровень гармонических искажений в электрической сети, благодаря поэтапной отмене первичных гармоник (5-м и 7-м) и гармоник высокого порядка, которые могут привести к резонансу на емкостных и индуктивных нагрузках (например, фильтрах, трансформаторах и т. д.). Их стоимость зачастую очень высокая, поэтому используются они только в производственных цехах. КНИ на входных клеммах может быть менее 5%, поэтому ниже общее напряжение гармонических искажений будет реализовано в источнике, в зависимости от схемы импеданса. Часто этот прибор цифровой, что значительно облегчает работу  с ним.

Основные характеристики:

  • Напряжение – 220-480 В;
  • Защита Ip54;
  • Температурный барьер для нормальной работы – от +10 до -40 градусов;
  • Мощность – от 1 кВт.

Также существует двухзвенный преобразователь (ТТПТ, ТОШИБА, УХЛ4, ТПЧ, ТРИОЛ), матричный и векторный прибор, он состоит из ПЧ переменного тока и напряжения для создания нужной амплитуды. Обеспечивает пуск в течение 2 секунд от включения, дорогой, в последнее время теряет свою актуальность.

Этот ПЧ выполнен коммутацией естественного типа, оснащен отдельным источником напряжения с повышенной частотой. У него достаточно узкий круг использования, в основном это городские или квартальные электростанции.

В зависимости от области использования, нужно выбрать оптимальный преобразователь, иначе Вы не только переплатите за устройство, но и можете подвергнуть опасности жизни своих близких и работников.

Обязательно перед покупкой должна быть прочитана документация, проверена мощность и пропускные способности. Настройка и сборка преобразователей может производиться продавцом-консультантом непосредственно на месте покупки.

Двухзвенный преобразователь
Фото — Двухзвенный преобразователь

Для чего нужен преобразователь: для подключения и работы лифтов (ПЧВН, ППЧВ), регулировки частоты станочного двигателя (к примеру, VLT, VFD), автомобильного мотора (Мицубиси, Opel Omega – Омега) и т.д.

Описание самостоятельного подключения

Предлагаем рассмотреть, как можно самому собрать и подключить простой самодельный инверторный преобразователь частоты для небольшого трехфазного электродвигателя в виде подробной инструкции.

Рассмотрим создание ПЧ на примере двигателя с частотой 400Гц и напряжением электрической сети 27 Вольт. Обмотки соединены в звезду, благодаря чему средняя точка каждой выведена наружу, это позволяет существенно упростить микросхему: нужно три выходных сигнала, и один выходной ключ на каждую из фаз. Электрическая схема подключения показана на фото ниже:

Схема подключения
Фото — Схема подключения

Данное устройство состоит из таких компонентов: генератор, формирующий импульсы, ключи на составных транзисторах и электрического двигателя.

Частотный преобразователь схема 1
Фото — Частотный преобразователь схема 1

Руководство, по которому можно подключить преобразователь частоты двигателя, имеет вид упрощенной схемы. На чертеже изображен двигатель, который управляется несколькими ключами. Механические контакты показаны как элементы полупроводникового типа. Питается двигатель при помощи постоянного напряжения. Естественно нельзя одновременно открывать нижние и верхние ключи,  иначе произойдет короткое замыкание, и мощность ВПЧ потока упадет до нуля, чтобы это предотвратить, нужно подключить преобразователь таким образом, чтобы при открытии нижнего ключа верхний закрывался. Для осуществления такой технологии используются специальные контроллеры, образующие мертвую зону.

Временной интервал для мертвой зоны нужно рассчитать таким образом, чтобы гарантировать успешное закрытие всех транзисторов верхнего ряда, только тогда вероятность образования сквозных токов будет сведена к минимуму.

Ключами с гальванической связью управляет драйвер на составном резисторе, для этого часто устанавливают дополнительный оптрон для каждого ключа или канала (как и показано на схеме), эта деталь на данном чертеже выполняет роль еще одного инвертора.

Чтобы питать каждый драйвер, нужно использовать специальный выпрямитель, который в свою очередь, запитан от обмотки привода. Возможно, это является одним из недостатков схемы. Для управления длительности мертвой зоны данный преобразователь напряжения и частоты использует конденсатор.

Этот прибор относится к типу универсал, его можно подсоединять к любым двигателям, мощность которые не превышает 10 кВт.

Ремонт и обслуживание

Если ПЧ не работает на полную мощность, то рекомендуем проверить тормозной резистор для преобразователя частоты, в таблице ниже даны оптимальные показатели. В том случае, если данные Вашей детали не совпадают с ними, то необходима замена резистора:

Данные для тормозных резисторов
Фото — Данные для тормозных резисторов

Система может дать сбой, если Вы выбрали очень мощный ПЧ для слабой сети. Дело в том, что большинство деталей преобразователя предназначено для постоянного напряженного состояния, если уровень сигнала не доходит до минимальных показателей ПЧ, то он не будет работать.

Есть два варианта:

  • Техническое испытание;
  • Проверка схемы выпрямления.

Также можно попробовать поискать проблемы своими силами, при помощи мультиметра:

  1. Проверьте уровень сигнала, если на преобразователе написано, что необходимо напряжении в 380 Вольт, а подается только 220 – то работать прибор не будет;
  2. Проверьте правильность подключения преобразователя к порту и плотность всех прочих соединений;
  3. В процессе эксплуатации, преобразователь напряжения и частоты нельзя подвергать воздействию воды и резким перепадам температуры;
  4. На цифровых приборах есть возможность вывести причину поломки на экран, производитель указывает как вызвать эту функцию в инструкции;
  5. Проверьте напряжение, не должно быть разрывов или сильных перепадов.

Обзор цен

Цена на преобразователь частоты варьируется от фирмы (к примеру, Веспер будет дороже, чем Овен в любом регионе), также прайс-лист зависит от характеристики (кВт, пропускной способности, назначения). Рассмотрим средние показатели по России, Беларуси, Украине и странах СНГ:

Город Стоимость
Москва 20 000
Минск 17 000
Санкт-Петербург (СПб) 18 000
Екатеринбург 17 000
Воронеж 16 000
Челябинск 17 000
Волгоград 16 000
Краснодар 17 000
Омск 16 000

При покупке Вам обязаны выдать паспорт, по которому в дальнейшем будет проводиться ремонт и замена прибора по необходимости. Продажа преобразователей частоты осуществляется на строительных и стихийных рынках, в сети Интернет, дилерских центрах и специализированных фирменных магазинах.


Похожие материалы:


Отзывы и комментарии

Вы можете оставить отзывы и комментарии к записи: "Преобразователь частоты — векторный, однофазный, схемы и инструкции"


  • grifffin

    > Если ПЧ не работает на полную мощность, то рекомендуем проверить
    > тормозной резистор для преобразователя частоты, в таблице ниже
    > даны оптимальные показатели.

    Как тормозной резистор влияет на мощность? Он же используется только для «торможения» (гашения напряжения в звене постоянного тока)? И как определяется «полная мощность работы ЧП»?