Види перетворювачів і частотних регуляторів для асинхронних двигунів

Ефективність функціонування електромоторів асинхронного типу багато в чому визначається ефективністю управління ними. Адже від того, наскільки плавно і гнучко можна змінювати швидкість обертання ротора, залежить багато чого: точність роботи і її продуктивність, споживання енергії, ступінь механічного зносу, загальна безпека пристрої тощо. Тому до вибору апаратури для контролю потрібно підходити дуже відповідально. І якщо вивчити всі варіанти, перетворювач частоти для асинхронного двигуна зможе забезпечити кращий функціонал. Що це за регулятор, які у нього переваги і як його вибрати?

Навіщо потрібно перетворювати частоти струму?

• частотне регулювання в деяких випадках дозволяє значно економити електроенергію - до 50%;
• асинхронний перетворювач частоти може мати ККД до 98% (зокрема: Danfoss), що говорить про високу ефективність приладів;
• підвищення якості та кількості виробленого продукту за рахунок кращого підбору режиму роботи двигуна;
• зменшення навантаження на деталі електромотора, особливо під час старту, коли пускові струми максимальні.

Якими бувають перетворювачі частоти для асинхронного двигуна?

При виборі частотного перетворювача основне - визначитися з типом даного обладнання. Всі ці пристрої діляться на кілька груп залежно від таких особливостей:

1. Частотники за способом перетворення частоти

• Безпосередній зв'язок. При підключенні обмотки електромотора до мережі контролер задіє окремі групи тиристорів. Це відносно проста конструкція, але у неї є частота вихідної напруги, яка не може бути вище вхідного, діапазон обертання двигуна вузький (до 1 до 10), і синусоїда частоти виходить «брудна», через що в мережі з'являються перешкоди, а двигун може перегріватися.
• Виражене проміжну ланку постійного струму. У таких апаратах напруга випрямляється, фільтрується і згладжується, а потім через інвертор звертається в змінне з потрібними характеристиками. Даний підхід веде до певної втрати ККД і збільшення розміру пристрою, але це компенсується плюсами: гнучкістю управління та роботою з великими струмами. Така техніка - найпоширеніша.

2. Частотники за способом регуляції

• Скалярний. Співвідношення вхідного і вихідного напруги в цьому випадку задається вже на заводі у вигляді фіксованих параметрів. Собівартість рішення мінімальна, але і можливості регулювання невеликі - з таким обладнанням можна управляти електромоторами компресорів, насосів, вентиляторів і т.п., але не більше.
• Векторне. У частотному перетворювачі цієї конструкції регуляційні канали швидкості обертання розділені. Тому пристрій виходить більш складним і дорогим. Але діапазон регулювань фактично необмежений: режим роботи можна змінювати дуже точно, як в моделі VLT Micro Drive FC-51, що стане в нагоді в верстатах, кранах, ліфтах і т.п.

Які характеристики перетворювачів важливі?

• Потужність. Вона повинна відповідати потужності електродвигуна, але з запасом не менше 15% - це вбереже техніку при перевантаженні. Це правило справедливо і для пікового струму: пристрій повинен мати таку цифру на 10% більше зазначеного.
• Входи і виходи. Використовуються для управління і діагностики регулятора - і чим їх більше, тим краще. При цьому вони потрібні різні: аналогові (для введення сигналів зворотного зв'язку), цифрові (для введення даних з датчиків) і дискретні (для команд і зворотних повідомлень).
• Безпека. Частотні перетворювачі для асинхронних двигунів повинні забезпечувати мінімальний ризик пошкодження техніки, самих себе, а також людей. Захищений по нормі IP корпус, екранована проводка, термопаста на платах, захист від перевантаження і т.п. - дрібниць тут немає.