Как подключить и настроить частотный преобразователь. Монтаж преобразователей частоты

Частотный преобразователь используется для изменения частоты напряжения, питающего трехфазный двигатель. Кроме того, частотник позволяет подключить трехфазный электрический двигатель к однофазной сети без потерь мощности. В случае, когда для этих целей применяются конденсаторы, последнее невыполнимо.

Подключение частотника предполагает размещение перед ним автоматического выключателя, работающего с током, равным номинальному (или ближайшему большему в ряду номинальных токов автоматов) потребляемому току двигателя. Если ПЧ адаптирован на работу от трехфазной сети, необходимо задействовать трехфазный автомат, имеющий общий рычаг. Такой подход позволяет в случае короткого замыкания одной из фаз оперативно обесточить и все остальные фазы. Характеристики тока срабатывания должны полностью соответствовать току одной фазы электрического двигателя. Если же частотник предназначен для однофазного питания, имеет смысл применить одинарный автомат, рассчитанный на утроенный ток одной фазы. В любом случае, установка частотника не должна осуществляется путем включения автоматов в разрыв нулевого или заземляющего провода. Здесь подключение выполняется только напрямую.

Далее настройка преобразователя частоты предусматривает присоединение его фазных проводов к соответствующим контактам электрического двигателя. Перед этим необходимо соединить в электродвигателе обмотки по схеме «треугольник» или «звезда». Конкретный тип соединения определяется характером напряжения, вырабатываемого непосредственно преобразователем частоты.

Как правило, на корпусе двигателя приведены два значения напряжения. В ситуации, когда вырабатываемому частотником напряжению соответствует меньшее из указанных, необходимо применить схему «треугольник». В противном случае обмотки соединяются по принципу «звезды».

Пульт управления, входящий в комплект поставки частотного преобразователя, располагают в удобном месте. Подключить его необходимо согласно схеме, приведенной в инструкции к ПЧ. Далее рукоятка устанавливается в нулевое положение и выполняется включение автомата. При этом на пульте загорается световой индикатор. Для работы преобразователя необходимо нажать кнопку «RUN» (запрограммировано по умолчанию). Затем необходимо немного повернуть рукоятку, чтобы электродвигатель начал постепенное вращение. В случае, если двигатель вращается в противоположную сторону, нажимается кнопка реверса. Далее следует настроить рукояткой необходимую частоту вращения. Важно учесть, что на пультах многих частотников отображается не частота вращения электрического двигателя (об/мин), а частота питающего электродвигатель напряжения, выраженная в герцах.

Содержание:

Трехфазные асинхронные двигатели нашли самое широкое применение в промышленности и других областях. Современное оборудование просто невозможно представить без этих агрегатов. Одной из важнейших составляющих рабочего цикла машин и механизмов является их плавный пуск и такая же плавная остановка после выполнения поставленной задачи. Такой режим обеспечивается путем использования преобразователей частоты. Эти устройства проявили себя наиболее эффективными в больших электродвигателях, обладающих высокой мощностью.

С помощью преобразователей частоты успешно выполняется регулировка пусковых токов, с возможностью контроля и ограничения их величины до нужных значений. Для правильного использования данной аппаратуры необходимо знать принцип работы частотного преобразователя для асинхронного двигателя. Его применение позволяет существенно увеличить срок службы оборудования и снизить потери электроэнергии. Электронное управление, кроме мягкого пуска, обеспечивает плавную регулировку работы привода в соответствии с установленным соотношением между частотой и напряжением.

Что такое частотный преобразователь

Основной функцией частотных преобразователей является плавная регулировка скорости вращения асинхронных двигателей. С этой целью на выходе устройства создается трехфазное напряжение с переменной частотой.

Преобразователи частоты нередко . Их основной принцип действия заключается в выпрямлении переменного напряжения промышленной сети. Для этого применяются выпрямительные диоды, объединенные в общий блок. Фильтрация тока осуществляется конденсаторами с высокой емкостью, которые снижают до минимума пульсации поступающего напряжения. В этом и заключается ответ на вопрос для чего нужен частотный преобразователь.

В некоторых случаях в схему может быть включена так называемая цепь слива энергии, состоящая из транзистора и резистора с большой мощностью рассеивания. Данная схема применяется в режиме торможения, чтобы погасить напряжение, генерируемое электродвигателем. Таким образом, предотвращается перезарядка конденсаторов и преждевременный выход их из строя. В результате использования частотников, асинхронные двигатели успешно заменяют электроприводы постоянного тока, имеющие серьезные недостатки. Несмотря на простоту регулировки, они считаются ненадежными и дорогими в эксплуатации. В процессе работы постоянно искрят щетки, а электроэрозия приводит к износу коллектора. Двигатели постоянного тока совершенно не подходят для взрывоопасной и запыленной среды.

В отличие от них, асинхронные двигатели значительно проще по своему устройству и надежнее, благодаря отсутствию подвижных контактов. Они более компактные и дешевые в эксплуатации. К основному недостатку можно отнести сложную регулировку скорости вращения традиционными способами. Для этого было необходимо изменять питающее напряжение и вводить дополнительные сопротивления в цепь обмоток. Кроме того, применялись и другие способы, которые на практике оказывались неэкономичными и не обеспечивали качественной регулировки скорости. Но, после того как появился преобразователь частоты для асинхронного двигателя, позволяющий плавно регулировать скорость в широком диапазоне, все проблемы разрешились.

Одновременно с частотой изменяется и подводимое напряжение, что позволяет увеличить и коэффициент мощности электродвигателя. Все это позволяет получить высокие энергетические показатели асинхронных двигателей, продлить срок их эксплуатации.

Принцип действия частотного преобразователя

Эффективное и качественное управление асинхронными электродвигателями стало возможно за счет использования совместно с ними частотных преобразователей. Общая конструкция представляет собой частотно-регулируемый привод, который позволил существенно улучшить технические характеристики машин и механизмов.

В качестве управляющего элемента данной системы выступает преобразователь частоты, основной функцией которого является изменение частоты питающего напряжения. Его конструкция выполнена в виде статического электронного узла, а формирование переменного напряжения с заданной изменяемой частотой осуществляется на выходных клеммах. Таким образом, за счет изменения амплитуды напряжения и частоты регулируется скорость вращения электродвигателя.

Управление асинхронными двигателями осуществляется двумя способами:

Скалярное управление действует в соответствии с линейным законом, согласно которому амплитуда и частота находятся в пропорциональной зависимости между собой. Изменяющаяся частота приводит к изменениям амплитуды поступающего напряжения, оказывая влияние на уровень крутящего момента, коэффициент полезного действия и коэффициент мощности агрегата. Следует учитывать зависимость выходной частоты и питающего напряжения от момента нагрузки на валу двигателя. Для того чтобы момент нагрузки был всегда равномерным, отношение амплитуды напряжения к выходной частоте должно быть постоянным. Данное равновесие как раз и поддерживается частотным преобразователем.
Векторное управление удерживает момент нагрузки в постоянном виде во всем диапазоне частотных регулировок. Повышается точность управления, электропривод более гибко реагирует на изменяющуюся выходную нагрузку. В результате, момент вращения двигателя находится под непосредственным управлением преобразователя. Нужно учитывать, что момент вращения образуется в зависимости от тока статора, а точнее - от создаваемого им магнитного поля. Под векторным управлением фаза статорного тока изменяется. Эта фаза и есть осуществляющий непосредственное управление моментом вращения.

Настройка частотного преобразователя для электродвигателя

Для того чтобы преобразователь частоты для асинхронного двигателя в полном объеме выполнял свои функции, его необходимо правильно подключить и настроить. В самом начале подключения в сети перед прибором размещается автоматический выключатель. Его номинал должен совпадать с величиной тока, потребляемого двигателем. Если предполагается эксплуатировать в трехфазной сети, то автомат также должен быть трехфазным, с общим рычагом. В этом случае при коротком замыкании на одной из фаз можно оперативно отключить и другие фазы.

Ток срабатывания должен обладать характеристиками, полностью соответствующими току отдельной фазы электродвигателя. Если частотный преобразователь планируется использовать в однофазной сети, в этом случае рекомендуется воспользоваться одинарным автоматом, номинал которого должен в три раза превышать ток одной фазы. Независимо от количества фаз, при установке частотника, автоматы не должны включаться в разрыв заземляющего или нулевого провода. Рекомендуется использовать только прямое подключение.

При правильной настройке и подключении частотного преобразователя, его фазные провода должны соединяться с соответствующими контактами электродвигателя. Предварительно обмотки в двигателе , в зависимости от напряжения, выдаваемого преобразователем. Если оно совпадает с меньшим значением, указанным на корпусе двигателя, то применяется соединение треугольником. При более высоком значении используется схема «звезда».

Далее выполняется подключение частотного преобразователя к контроллеру и пульту управления, который входит в комплект поставки. Все соединения осуществляются в соответствии со схемой, приведенной в руководстве по эксплуатации. Рукоятка должна находиться в нейтральном положении, после чего включается автомат. Нормальное включение подтверждается световым индикатором, загорающимся на пульте. Для того чтобы преобразователь заработал, нажимается кнопка RUN, запрограммированная по умолчанию.

После незначительного поворота рукоятки, двигатель начинает постепенно вращаться. Для переключения вращения в обратную сторону, существует специальная кнопка реверса. Затем с помощью рукоятки настраивается нужная частота вращения. На некоторых пультах вместо частоты вращения электродвигателя, отображаются данные о частоте напряжения. Поэтому рекомендуется заранее внимательно изучить интерфейс установленной аппаратуры.

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей

Благодаря частотным преобразователям, работа современных асинхронных двигателей отличается высокой эффективностью, устойчивостью и безопасностью. Это особенно важно, поскольку каждый электродвигатель отличается индивидуальными особенностями режима работы. Поэтому оптимизации параметров питания агрегатов с использованием преобразователей частоты придается большое значение. Когда частотный преобразователь выбирается для каких-либо конкретных целей, в этом случае должны обязательно учитываться его рабочие параметры.

Нормальная работа устройства будет зависеть от типа электродвигателя, его мощности, диапазона, скорости и точности регулировок, а также от поддержания стабильного момента вращения вала. Эти показатели имеют первостепенное значение и должны органично сочетаться с габаритами и формой аппарата. Следует обратить особое внимание на то, как расположены элементы управления и будет ли удобно им пользоваться.

Выбирая устройство, необходимо заранее знать, в каких условиях оно будет эксплуатироваться. Если сеть однофазная, то и преобразователь должен быть таким же. То же самое касается и трехфазных аппаратов. Многое зависит от мощности асинхронных двигателей. Если при запуске на валу необходим высокий пусковой момент, то и частотный преобразователь должен быть рассчитан на большее значение тока.

Часто приобретя частотные преобразователь, мы открываем инструкцию, видим тысячу параметров, приходим в ужас…, оставляем всё как есть, и применяем частотный преобразователь с параметрами, установленными по умолчанию. К сожалению, в данном случае преобразователь используется неэффективно. Так поступает почти 80% потребителей частотных преобразователей.

Всё о чём будет сказано ниже применимо почти ко всем частотным преобразователям различных производителей.

1. Подключение.

Для того чтобы подключить частотный преобразователь, не достаточно просто открыть страницу со схемой подключения, и увидев там знакомые символы питающих линий и электродвигателя, просто присоединяем провода по схеме. Пред этим стоит обратить на рекомендованные производителем сечения и типы проводов, и дополнительного оборудования. Это крайне важно, для беспроблемной эксплуатации преобразователя частоты.

Реактор (катушка индуктивности) постоянного тока подключается (в разрыв) к плюсовой цепи звена постоянного тока. В частотных преобразователях напряжение выпрямляется, заряжаются конденсаторы большой ёмкости, а потом из этого постоянного напряжения с помощью IGBT транзисторов управляемых ШИМ получается выходное напряжение заданной амплитуды и частоты. Конденсатор во время работы часто заряжается- разряжается, с частотой равной частоте ШИМ, это негативно сказывается на его сроке службы и ещё вызывает помехи в электрической сети. Если представить конденсатор хранилищем напряжения, а реактор хранилищем тока, то работа в паре этих устройств благотворно скажется и на сроке службы частотного преобразователя и на искажение в питающей сети. Срок службы преобразователей и без реакторов достаточно долог, но если стоит задача сделать очень надёжную систему, можно их поставить.

Тормозные резисторы.

Для управления замедлением в большинстве не инерционных нагрузок достаточно простого снижения частоты и напряжения по определённому закону (например насосы), но для инерционных нагрузок и нагрузок требующих быстрой остановки (управление приводами тележек, лифтов, кранов), необходимо использовать динамическое торможение. Динамическое торможение подразумевает рассеивание энергии выделяемой двигателем (двигатель отключенный от сети, но вращающийся, работает в генераторном режиме, т.е. производит энергию). Для этого и служат тормозные резисторы. Есть ещё и блоки торможения и блоки торможения с рекуперацией, все они участвуют в динамическом торможении. Только при рекуперативном торможении часть энергии возвращается в электрическую сеть.

Фильтры

Большинство маломощных частотных преобразователей штатно оснащены входными фильтрами, это позволяет существенно снизить уровень помех выделяемых в электрическую сеть. Помехи имеют высокочастотный характер и могут негативно влиять на оборудование, работающее от данной питающей сети. Если встала проблема помех в питающей сети, а ваш преобразователь не оборудован встроенным фильтром, то его можно приобрести отдельно. Он не обязательно должен быть того же производителя, что и частотный преобразователь, но должен совпадать по мощности или току.

Выходные фильтры выполняют аналогичную функцию, но обычно применяются в тех случаях, когда очень большие расстояния от двигателя до частотного преобразователя. В таких вариантах часто возникают наводящиеся помехи и в обычных сетях, или проводках контрольно-измерительных приборов.

Входы- выходы.., зачем так много?

Дискретные входы

Почему дискретные? Данный вход может принимать только два внешних состояния, обычно замкнут или разомкнут. Подключив к ним внешние выключатели, мы можем реализовать множество функций. Например, назначить каждой кнопке (выключателю) одну из частот работы преобразователя. Напомню, что скорость вращения двигателя прямопропорциональна выходной частоте преобразователя, т.е. если двигатель имеет скорость вращения 1500 об/мин при 50 Гц, то при 25 Гц он будет вращаться со скоростью 750 об/мин. Можно кнопкам назначить функцию изменения скорости, начала работы, реверсирования. Это позволяют почти все преобразователи, необходимо лишь запрограммировать соответствующие параметры. Часто в инструкциях есть конкретные схемы применения данных входов, обратите на них внимание.

Аналоговые входы

Стандартный набор 0-10В, 4-20 мА. Это может быть совмещённый вход, где режим работы выбирается с помощью перемычки, или раздельные. 0-10В обычно применяется для подключения внешнего переменного резистора около 10кОм (можно использовать от 1кОм до 20кОм). Изменяя напряжение на данном входе, мы меняем выходную частоту преобразователя.

Вход 4-20 мА, обычно, применяется для подключения различных технологических датчиков, например датчика давления, и обладает большей точностью передачи сигнала и большей помехозащищённостью. Датчик подключается одним выводом к ”+” клемме встроенного в преобразователь источника питания, другой к токовому входу.

Дискретные выходы

Так же, как и входы они могут иметь всего лишь два состояния. Можно разделить их на два типа, выходы с сухим контактом (обычные контакты реле) и выходы с открытым коллектором. Если контакты реле можно использовать для коммутации различных сигналов, то открытый коллектор может только управлять непосредственно внешней нагрузкой, например реле. Данные выходы могут быть тоже запрограммированы на различные функции, например управлять группой насосов при построении насосной станции, коммутировать питание цепей средств оповещения о различных состояния частотного преобразователя. Обратите на них внимание. Всегда обращайте внимание на электрические параметры дискретных входов, не превышайте максимально возможные коммутируемые токи и напряжения. ВАЖНО! Дискретные и аналоговые входы могут иметь разные встроенные в частотный преобразователь источники питания, не перепутайте при подключении.

Цифровые интерфейсы.

Под интерфейсами будем понимать разъёмы для цифровой передачи данных. Данные могут предаваться по различным физическим интерфейсам как RS485, CAN, USB. Это позволяет провести программирование с компьютера, настроить удалённое управление электроприводом, синхронизировать работу преобразователей друг с другом. Обратите внимание и на данные разъёмы.

На частотном преобразователе могут быть и другие входы-выходы, интерфейсы, которые расширяют сферу применения конкретного частотного преобразователя, но это уже индивидуальные особенности. Рекомендую так же обращать на них внимание.

Имеет ряд настроек, позволяющих задать необходимый режим разгона и торможения электродвигателя. В статье мы расскажем, какими параметрами можно управлять и как их оптимизировать, чтобы избежать поломки оборудования.

Основные параметры разгона/торможения двигателя

Минимальная выходная частота. Параметр, определяющий значение частоты, при котором начинается вращение двигателя. Повышенная минимальная частота во многих случаях позволяет уменьшить нагрев двигателя при разгоне.

Нижний предел выходной частоты. Этот параметр ограничивает частоту на выходе преобразователя. Нижний предел не может быть меньше минимальной выходной частоты. Данная настройка необходима для обеспечения защиты двигателя и механизмов в случае ошибочной установки минимальной рабочей частоты.

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

Частота максимального напряжения (номинальная частота двигателя). Этот параметр задается в соответствии со значением, указанным на шильдике электродвигателя. Как правило, оно равно 50 Гц. При такой частоте на двигателе действует максимально возможное для данного преобразователя напряжение. Если данный параметр выставить меньше необходимого, то двигатель будет работать с перегрузкой и никогда не разгонится до номинальной частоты.

Время разгона. Основной параметр, определяющий расчетное время, за которое электродвигатель разгонится от нулевой до максимальной выходной частоты. Темп нарастания, как правило, линейный, если не задано квадратичное изменение частоты. В случае, если нарастание задается в промежуточном диапазоне (не от нулевой и не до максимальной частоты), реальное время будет меньше заданного. Это обстоятельство нужно учитывать при проектировании оборудования.

Например, если минимальная выходная частота равна нулю, а максимальная – 50 Гц, то при установке времени разгона 10 сек и максимальной выходной частоте 25 Гц фактическое время разгона будет в 2 раза меньше, т.е. 5 сек. То же относится и к торможению.

Инерция нагрузки

На реальное время разгона и замедления также влияют различные механические и электрические параметры системы электропривода. Например, при установке очень малого времени разгона или торможения фактическое время может быть больше из-за инерции нагрузки на валу двигателя.

Инерция нагрузки при разгоне может привести к перегрузке по току, при этом преобразователь частоты выходит в ошибку. Чтобы такого не произошло, время разгона нужно выбирать по нескольким критериям. Если данный параметр не принципиален, можно выставить автоматический разгон. В этом случае преобразователь будет выбирать максимальный скоростной режим разгона или замедления, чтобы избежать ошибки перегрузки по току (разгон) или перенапряжению на звене постоянного тока (замедление).

Когда время торможения должно быть минимальным, применяют тормозные резисторы для выделения «лишней» энергии, полученной в результате торможения.

Дополнительная инерция при разгоне и торможении может проявляться также при аналоговом способе задания выходной частоты. Это происходит, когда на аналоговом входе устанавливается низкочастотный фильтр для уменьшения помех, либо в настройках выставлена большая инерционность задающего аналогового сигнала.

Во многих ПЧ имеется несколько вариантов времени разгона и торможения, которые можно применить для различных этапов технологического процесса. Переключение производится посредством подачи сигнала на соответственно запрограммированный дискретный вход.

Став счастливым обладателем частотного преобразователя HYUNDAI серии N700E покупатели иногда испытывают некоторые трудности при первом включении и настройке. В связи с этим, мы решили написать пошаговую инструкцию подкрепленную видеорядом по настройке частотных преобразователей HYUNDAI. Данная инструкция применима к самой распространенной серии N700E, для 1 и 3-х фазных ЧП мощностью от 0,4кВт и до 3,7кВт

Подключние питающих и моторных проводов.

Управление частотным преобразователем через дискретные клеммы

Первое включение и программирование частотного преобразователя

Включение преобразователя происходит после подачи питабщего напряжения. Для входа в меню необходимо нажать кнопку "Func ", перемещение по параметрам осуществляется нажатием кнопок "вверх" или "вниз", выбрав необходимую группу переменных, необходимо нажать кнопку "Func " и далее стрелочками выбрав параметр который хотим изменить, снова нажимаем "Func ", стрелочками задаем новое значение и обязательно нажимаем кнопку "STR " (иначе изменения не сохранятся в памяти).

Выбор источников задания управляющих сигналов

На гарячую линию, нам не редко поступают звонки от покупателей со словами "я включил частотный преобразователь, но двигатель не крутится, а сам частотник не реагирует на регулировку потенциометра на панели управления". Все верно, дело в том, что на заводе изготовителе по умолчанию задается источник управляющих сигналов с дискретных клемм, если необходимо управлять инвертором с лицевой панели, то для этого надо изменить следующие параметры:
А01 (источник задания частоты) значение "1" меняем на "0" и нажимаем кнопку "STR", над потенциометром загорится светодиод информирующий нас о том, что частота вращения двигателя задается с потенциометра расположенного на панели управления.
А02 (запуск двигателя), если планируется запускать частотный преобразователь с панели управления то значение "1" меняем на "0" и нажимаем кнопку "STR". Над кнопкой "RUN" загорится светодиод, теперь двигатель будет включаться и выключаться с панели управления.

Задание основных параметров

А03 - частота питающей сети, устанавливаем 50Гц
А04 - максимальная выходная частота, можно задавать до 400 Гц. Выбирается в зависимости от типа двигателя и конкретных задач, по умолчанию 50Гц, но например, если подключается фрезерный шпиндель, то частота задается как правило 400Гц.
Н03 - задается номинальная мощность двигателя.
Н04 - указываем количество полюсов двигателя, как правило 4.
Н05 - задается номинальный ток двигателя (берется из паспорта двигателя).
Выше мы привели основные параметры которые необходимо задать при первом включении частотного преобразователя, со значениями остальных параметров и их назначениями Вы сможете прочитать в инструкции поставляемой с ЧП.

Настройка ПИД-регулирования

Частотные преобразователи HYUNDAI серии N700E имеют функцию ПИД-регулирования, которая позволяет поддерживать заданный параметр, например: Расход или давление.
Для включения функции ПИД-регулирования, устанавливаем в параметре А46 значение "1", время отклика задается в F02 и F03 (время разгона и время торможения). Посмотреть работу функции ПИД-регулирования можно в видеоролике с 4.33.