Перетворювачі частоти Danfoss

Універсальні приводи з великим діапазоном і відмінними характеристиками потужності, зібрані з якісних компонентів із застосуванням інноваційних технологій.

Частотні перетворювачі Danfoss. Інноваційні технології

 
Керівні системи стали потрібні у багатьох галузях народного господарства. Одним із світових лідерів на ринку контрольно-вимірювальної техніки вважається данська компанія Danfoss A/S.
 

Що таке "частотні перетворювачі"?

 
Інверторами, або частотними перетворювачами (частотниками, НП) називаються пристрої, призначені для інверсії змінного струму. Така здатність регулювати зміни напряму електроструму використовується у технологічних схемах з асинхронними двигунами та моторами на постійних магнітах.
Ці електроприводи контролюють діяльність:
  • насосів;
  • конвеєрів;
  • вентиляторів;
  • теплових установок;
  • всіляких витягів, ліфтів, ескалаторів;
  • кондиціонерів;
  • дозувальних та пакувальних машин;
  • дробарок, млинів;
  • сепараторів та ін.
Асинхронні рушії мають масу переваг, що роблять їх популярними:
  • простотою будови;
  • легкістю в обслуговуванні та ремонті;
  • низькою собівартістю;
  • високою надійністю.
Але існує й низка мінусів, які до появи приводів не дозволяли їх широко використовувати. Основні з них – це постійна швидкість обертання ротора та значна величина пускових струмів. За допомогою частотника усуваються похибки і залишаються лише плюси. Крім того, вони виконують й інші завдання, що дозволяють зробити техно систему надійнішою, економніший та ефективнішою.
 

Різновиди

 
Перетворювачі частоти Данфосс розрізняються по безлічі характеристик, а саме:
  • своїй будові;
  • принципом їхньої дії;
  • методом контролю.
Далі будуть детальніше розглянуті різні модифікації в залежності від їх конструктивних особливостей.
 

Електромашинні

 
Є асинхронним електродвигуном, в якому ротор працює в генераторному режимі. На вході поставляється постійний та трифазний змінний струм, на виході – однофазний та трифазний змінний. Основним недоліком є ​​подвійне енергетичне перетворення, що призводить до:
  • серйозні втрати;
  • зниження ККД;
  • громіздкості;
  • підвищеного шумоутворення;
  • механічної інерційності.
Експлуатація цього типу продукції обмежена такими техно схемами:
 
  • радіотехнічними;
  • навігаційними;
  • радіолокаторами та ін.
Сьогодні індукційні електроприлади експлуатуються у сферах, у яких неможливо запровадити досконаліші електронні модифікації.
 

Електронні

 
Є найпопулярнішими. Вони складаються з 2-х основних блоків:
  • силового;
  • управителя.
Перший включає випрямляч, що базується на тиристорах. Їх кількість залежить від числа фаз мережі живлення. Якщо, наприклад, трифазна, то блок складається з 3 комплектів тиристорів. Він перетворює змінний електрострум від джерела на постійний, а вбудований електроапарат – навпаки.
 
Керівна частина містить електронні «ключі», які не лише задають «вихідні» параметри напруги, але й відіграють іншу роль:
  • контролюють;
  • захищають;
  • діагностують.
Також електронні частотники поділяються на:
 
  • безпосередні, які одразу підключаються до мережі живлення;
  • частотны перетворювачы з проміжною ланкою постійного струму, що двічі перетворюється.
Кожен з них характеризується своїми мінусами та плюсами, областю застосування та типом управління.
 

Порівняльні характеристики електроапаратів

 
Результати порівняння двох різновидів перетворювачів представлені в таблиці:

Характеристики

Безпосередні

З проміжною ланкою

Переваги

Ціна

Проста конструкція обумовлює відносно невисоку вартість

 

ККД

Через те, що енергія перетворюється лише один раз, продуктивність підвищена

 

Рекуперація

Здатні реалізовувати гальмівні та рухові режими роботи

 

Потужність

Приєднуючи додаткову кількість пристроїв, можна зробити виробництво потужнішим

Напруга, що виходить, характеризується так званим «Чистим синусом»

Широкий діапазон частот

Сприяє досягненню великого інтервалу низьких частот за збереження стабільного обертання ротора

Отримання частот як підвищених щодо мережі живлення, так і знижених за рахунок двоступеневого перетворення

Простота та зручність

Модульна конструкція полегшує ремонт, обслуговування, модернізацію

Принцип дії допомагає підлаштовувати систему під різні завдання: від найпростіших до складних, від низькочастотної до високочастотної. Також пристрої можна адаптувати до мереж живлення без застосування інших приладів

Точність

 

Можуть бути асимільовані з різними двигунами, зокрема з такими, що не вимагають значної точності при регулюванні

Недоліки

Перешкоди

Вихідна напруга має форму, наближену до синусоїди, що призводить до підвищення температури працюючого електромотора, знижує крутний момент, створює перешкоди в електричному ланцюзі.

 

Швидкість обертання ротора

Різниця між напругою, що входить і виходить, мінімальна або відсутня, завдяки чому вал обертається повільніше

 

Вид двигуна

Використовується для контролю середньо- та високопотужних асинхронних та синхронних приводів.

 

ККД

 

Зниження продуктивності через подвійне перетворення

Вага та розмір

 

Значна вага та розмір через наявність 3-х модулів – випрямляючого, фільтруючого, перетворюючого

Різниця основних характеристик визначає галузь їхнього застосування.
 

Способи регулювання діяльності

 
За цим параметром пристрої поділяються на:
  • скалярні;
  • векторні.
При докладному розгляді вони мають такі особливості.
 

Зі скалярним регулюванням

 
Скалярний метод заснований на підтримці постійної величини співвідношення напруги живлення до його частоти (U/f) в робочих діапазонах швидкостей. Подібний спосіб застосовується в технологічних схемах невеликої складності, що обумовлено відносною конструктивною простотою і незначним переліком необхідних їх роботи функціональних параметрів.
 
Затребувані такі електроприлади підтримки технологічної величини певному рівні без значних динамічних навантажень. Однак метод не дає високоточного регулювання та відрізняється обмеженим частотним діапазоном.
 

З векторним регулюванням

 
Мікропроцесори в цих моделях автоматично визначають взаємодію магнітних полів рухомого та статичного компонента двигуна. Вони обертають вал на заданому рівні, незалежно від навантаження. Крім того, включаються до техносхем, що вимагають:
 
  • підтримки заданого моменту сили за низького обертального ступеня;
  • підвищені показники швидкодії;
  • точність регулювання всіх показників.
Електроприлади з цієї серії у своїй комплектації не містять датчика швидкості обертання валу або мають зворотний зв'язок, що здійснюється спеціальним датчиком. Вони, як правило, застосовуються в електросхемах, що регулюють:
 
  • швидкість у широкому діапазоні ~1:10000;
  • точне положення ротора;
  • момент обертання за низьких швидкісних даних;
  • підтримка високоточного показника частоти обертання з відхиленням трохи більше 0,2%;
  • запуск електродвигуна.
Коли така точність дотримання параметрів не потрібна, цілком підійдуть бездатчикові моделі.
 

Застосовувані режими

 
Особливості технологічного процесу, локалізація пристроїв вимагають реалізації різних режимів керування ними. Розглянемо докладніше існуючі, які у електроприладах компанії Данфосс.
 

Ручне

 
Стаціонарна панель або виносний пульт регулюють запуск та зупинку електромотора вручну. Проте такий тип не скасовує захисні протоколи, якими мають прилади. Так, наприклад, у разі аварійної ситуації зупинка відбувається автоматично. Пульт оснащений простим та зрозумілим цифровим, а також графічним дизайном.
 

Зовнішнє

 
Здійснюється за допомогою віддаленого персонального комп'ютера, який з'єднується з пристроєм за допомогою інтерфейсів передачі даних. З нього можна здійснювати моніторинг поточних даних та вводити нові для забезпечення необхідних режимів функціонування електродвигуна. Головною умовою є наявність у ПК спеціальних програм.
 

За дискретними входами

 
Навіть найпростіші моделі оснащені так званими сухими контактами - дискретними виходами контролю роботи. Вони бувають вузькоспрямованими (виконують тільки одну функцію, наприклад, пуск, розгін, зупинка електродвигуна і т.д.) або багатофункціональними, програмованими безпосередньо користувачем.
 

За подіями

 
У більшості пристроїв є вбудований годинник реального часу. За допомогою спеціальної програми можна запрограмувати будь-яку дію у певний момент часу. Так, наприклад, встановити запуск/зупинку електродвигуна в потрібну годину. Інтегрований календар допомагає запланувати функції на бажаний день, місяць. Такий метод робить техносистему повністю або частково автоматичною.
 

Переваги приладів Данфосс

 
Регулювання швидкості робочих органів машини – необхідна умова роботи багатьох механізмів, а також сприяє оптимальному веденню технологічного процесу та забезпеченню економного витрачання електричної енергії. Поява частотників розкрила нові можливості дешевих, надійних економічних електромоторів.
 

Економічність використання ресурсів

 
Введення у виробництво частотників допомагає:
  • зменшити пускові струми;
  • регулювати споживану потужність електромотора відповідно до фактичного навантаження.
Все це економить дорогу електроенергію, впливаючи на вартість кінцевого продукту.
 

Збільшення термінів експлуатації обладнання

 
Інтегрування системного захисту, фільтрів, датчиків дозволяє моніторити стан механізмів, включених у виробничий процес. Таке відстеження допомагає вчасно та адекватно реагувати на зміни, що подовжує інтервал між ремонтами та продовжує термін служби електроустаткування.
 

Упрощення технічного обслуговування

 
Частотник не містить у конструкції труться, рухаються, які потребують регулярного мастила, чищення, заміни.
 

Віддалені маніпуляції

 
Більшість моделей, що випускаються компанією Данфосс, можна підключати до апаратів, які здійснюють контроль, корекцію, введення нових параметрів та розташовані на відстані від виробничої зони. За рахунок цього вдається заощадити на обладнанні спеціальних силових шаф та знизити патогенний вплив мікроклімату робочої області на здоров'я працівників та автоматизувати робочий процес.
 

Використання у схемі двигунів з широким діапазоном потужностей

 
Частотники Данфосс встановлюють електромотори з різною потужністю – від 1 кВт до десятків МВт. Це модернізує існуючу схему та підвищує продуктивність.
 

Вбудовані захисні протоколи

 
У приладі вбудовано захист від:
  • мережевих навантажень;
  • короткого замикання;
  • втрати фаз;
  • перегріву;
  • електромагнітних перешкод.
Пристрій здатний перезапустити електродвигун при появі живлення після його відключення, автоматично відключити при аварійній ситуації.
 

Зниження рівня шуму

 
Відсутність необхідності додаткового охолодження та введення вентиляторів знижує вібрацію валу та рівень шуму при роботі електромеханізму.
 

Сфера застосування

 
Завдяки перерахованим вище перевагам електроапарати компанії Данфосс потрібні у багатьох галузях промисловості:
  • лісової та деревообробної;
  • машинобудування;
  • гірничодобувною;
  • водоочищення та водовідведення;
  • хімічної;
  • нафтовидобувної та ін.
Ними також комплектують такі механізми.
 

Крани та вантажопіднімальні машини

 
Функціонування кранів та підйомників різного типу пов'язане з частими зупинками, пусками, навантаженнями, що змінюються. Застосування частотників гарантує відсутність різких рухів, розгойдування вантажів, що переміщуються, точну зупинку машини у строго відведеному місці, максимальний пусковий момент.
 

Вентиляторів повітрообміну та димовидалення

 
Вони застосовуються як в управлінні повітрообміном у багатоквартирних будинках, при гасінні пожеж, так і для нагнітання повітря в котельнях. Крім того, дані пристрої забезпечують безпечні та комфортніші умови праці, економію електроенергії, знижують знесення підшипників, а також крильчатки шляхом плавної зміни числа оборотів. Відсутність великих пускових струмів збільшує міжремонтний період, підвищує КПД агрегатів котельні.
 

Транспортерів, прокатних станів, конвеєрів, ліфтів

Плавне переміщення кабіни ліфта або стрічки транспортера підвищує термін служби вузлів, забезпечує безпеку пересування людей та продукції. Використання частотних електроапаратів знижує споживання електроенергії на 20-50% за середньодобове навантаження двигунів 60-80% від максимуму.
 
А завдяки виключенню динамічних ударів, пускових навантажень, струмовому обмеженню в обмотках покращуються умови роботи моторів та механізмів загалом. Таким чином, застосування електроприводів, що регулюються, дозволяє створити нову технологію енергоощадження. Окупність продукції компанії Данфосс в середньому становить від кількох місяців до 2-3 років.