Преобразователи частоты Danfoss

Универсальные приводы с большим диапазоном и отличными характеристиками мощности, собранные из качественных компонентов с применением инновационных технологий.

Частотные преобразователи Danfoss. Инновационные технологии

 
Управляющие системы стали востребованы во многих отраслях народного хозяйства. Одним из мировых лидеров на рынке контрольно-измерительной техники считается датская компания Danfoss A/S.
 

Что такое «частотные преобразователи»?

 
Инверторами, или частотными преобразователями (частотниками, ЧП) называются приспособления, предназначенные для инверсии переменного тока. Такая способность регулировать изменения направления электротока используется в технологических схемах с асинхронными двигателями и моторами на постоянных магнитах.
Эти электроприводы контролируют деятельность:
  • насосов;
  • конвейеров;
  • вентиляторов;
  • тепловых установок;
  • всевозможных подъемников, лифтов, эскалаторов;
  • кондиционеров;
  • дозировочных и упаковочных машин;
  • дробилок, мельниц;
  • сепараторов и др.
Асинхронные двигатели обладают массой преимуществ, делающих их популярными:
  • простотой строения;
  • легкостью в обслуживании и ремонте;
  • низкой себестоимостью;
  • высокой надежностью.

Но существует и ряд минусов, которые до появления приводов не позволяли широко их использовать. Основные из них – это постоянная скорость вращения ротора и значительная величина пусковых токов. Посредством частотника устраняются погрешности и остаются только плюсы. Кроме того, они выполняют и другие задачи, позволяющие сделать техносистему надежнее, экономичнее и эффективнее.

 

Разновидности

 
Преобразователи частоты Данфосс различаются по множеству характеристик, а именно по:
  • своему строению;
  • принципу их действия;
  • методу контроля.
Далее будут более детально рассмотрены различные модификации в зависимости от их конструктивных особенностей.
 

Электромашинные

 
Перобразователи частоты представляют собой асинхронный электродвигатель, в котором ротор работает в генераторном режиме. На входе поставляется постоянный и трехфазный переменный ток, на выходе – однофазный и трехфазный переменный. Основным недостатком является двойное энергетическое преобразование, что приводит к:
  • серьезным потерям;
  • снижению КПД;
  • громоздкости;
  • повышенному шумообразованию;
  • механической инерционности.

Эксплуатация этого типа продукции ограничена следующими техносхемами:

  • радиотехническими;
  • навигационными;
  • радиолокаторами и др.
Сегодня индукционные электроприборы эксплуатируются в сферах, в которых невозможно внедрить более совершенные электронные модификации.
 

Электронные

 
Являются самыми популярными. Они состоят из 2-х главных блоков:
  • силового;
  • управляющего.

Первый включает выпрямитель, который базируется на тиристорах. Их количество зависит от числа фаз питающей сети. Если, например, она трехфазная, то блок состоит из 3 комплектов тиристоров. Он преобразовывает переменный электроток от источника в постоянный, а встроенный электроаппарат – наоборот.

Управляющая часть содержит электронные «ключи», которые не только задают «выходные» параметры напряжения, но и играют другую роль:

  • контролируют;
  • защищают;
  • диагностируют.

Также электронные частотники разделяются на:

  • непосредственные, которые сразу подключаются к сети питания;
  • частотные преобрзователи с промежуточным звеном постоянного тока, дважды преобразующимся.
Каждый из них характеризуется своими минусами и плюсами, областью приложения и типом управления.
 

Сравнительные характеристики электроаппаратов

 
Результаты сравнения 2 разновидностей преобразователей представлены в таблице:
 

Характеристики

Непосредственные

С промежуточным звеном

Достоинства

Цена

Простая конструкция обуславливает относительно невысокую стоимость

 

КПД

Из-за того, что энергия преобразуется только один раз, производительность повышенная

 

Рекуперация

Способны реализовывать тормозные и двигательные режимы работы

 

Мощность

Присоединяя дополнительное количество устройств, можно сделать производство более мощным

Получаемое напряжение характеризуется так называемым «Чистым синусом»

Широкий диапазон частот

Способствует достижению обширного интервала низких частот при сохранении стабильного вращения ротора

Получение частот как повышенных относительно питающей сети, так и пониженных за счет двухступенчатого преобразования

Простота и удобство

Модульная конструкция облегчает ремонт, обслуживание, модернизацию

Принцип действия помогает подстраивать систему под различные задачи: от простых до сложных, от низкочастотной до высокочастотной. Также приспособления можно адаптировать к сетям питания без применения других приборов

Точность

 

Могут быть ассимилированы с разными двигателями, в частности с такими, которые не требуют значительной точности при регулировании

Недостатки

Помехи

Выходное напряжение имеет форму, приближенную к синусоиде, что приводит к повышению температуры работающего электромотора, снижает крутящий момент, создает помехи в электрической цепи

 

Скорость вращения ротора

Разница между входящим и выходящим напряжением минимальна или отсутствует, благодаря чему вал вращается медленнее

 

Вид двигателя

Используется для контроля средне- и высокомощных асинхронных и синхронных приводов

 

КПД

 

Снижение производительности из-за двойного преобразования

Вес и размер

 

Значительный вес и размер из-за наличия 3-х модулей – выпрямляющего, фильтрующего, преобразующего

 
Разница основных характеристик определяет отрасль их применения.
 

Способы частотного регулирования деятельности

 
По этому параметру устройства делятся на:
  • скалярные;
  • векторные.
При подробном рассмотрении они отличаются следующими особенностями.
 

Со скалярной регулировкой

 
Скалярный метод основан на поддержании постоянной величины соотношения питающего напряжения к его частоте (U/f) в рабочих диапазонах скоростей. Подобный способ применяется в технологических схемах небольшой сложности, что обусловлено относительной конструктивной простотой и незначительным перечнем необходимых для их работы функциональных параметров.
 
Востребованы такие электроприборы для поддержания технологической величины на определенном уровне без значительных динамических нагрузок. Однако метод не дает высокоточной регулировки и отличается ограниченным частотным диапазоном.
 

С векторным регулированием

 
Микропроцессоры в этих моделях автоматически определяют взаимодействие магнитных полей движущегося и статичного компонента мотора. Они вращают вал на заданном уровне, вне зависимости от нагрузки. Кроме того, включаются в техносхемы, требующие:
  • поддержания заданного момента силы при низкой вращательной степени;
  • повышенные показатели быстродействия;
  • точность регулировки всех показателей.

Преобразователи частоты из этой серии в своей комплектации не содержат датчика скорости вращения вала или имеют обратную связь, осуществляемую специальным датчиком. Они, как правило, применяются в электросхемах, регулирующих:

  • скорость в широком диапазоне ~1:10000;
  • точное положение ротора;
  • момент вращения при низких скоростных данных;
  • поддержание высокоточного показателя частоты вращения с отклонением не более 0,2%;
  • запуск электромотора.
Когда такая точность соблюдения параметров не нужна, то вполне подойдут бездатчиковые модели.
 

Применяемые режимы

 
Особенности технологического процесса, локализация устройств требуют реализации различных режимов управления ними. Рассмотрим подробнее существующие, используемые в электроприборах компании Данфосс.
 

Ручное

 
Стационарная панель или выносной пульт регулируют запуск и останов электромотора вручную. Тем не менее такой тип не отменяет защитные протоколы, которыми снабжены приборы. Так, например, в случае возникновения аварийной ситуации остановка происходит автоматически. Пульт оснащен простым и понятным цифровым, а также графическим дизайном.
 

Внешнее

 
Осуществляется с помощью удаленного персонального компьютера, который соединяется с аппаратом при помощи интерфейсов передачи данных. С него можно осуществлять мониторинг текущих данных и вводить новые для обеспечения требуемых режимов функционирования электродвигателя. Главным условием является наличие в ПК специальных программ.
 

По дискретным входам

 
Даже самые простые модели оснащены так называемыми «сухими контактами» – дискретными выходами контроля работы. Они бывают узконаправленными (выполняют только одну функцию, например, пуск, разгон, останов электродвигателя и т.д.) или же многофункциональными, программируемыми непосредственно пользователем.
 

По событиям

 
В большинстве приспособлений есть встроенные часы реального времени. С помощью специальной программы можно запрограммировать какое-либо действие в определенный момент времени. Так, например, установить запуск/останов электродвигателя в нужный час. Интегрированный календарь помогает запланировать функции на желаемый день, месяц. Такой метод делает техносистему полностью или частично автоматической.
 

Преимущества приборов Данфосс

 
Регулировка скорости рабочих органов машины – необходимое условие работы многих механизмов, а также способствует более оптимальному ведению технологического процесса и обеспечению экономного расходования электрической энергии. Появление частотников раскрыло новые возможности дешевых, надежных, экономичных электромоторов.
 

Экономичность использования ресурсов

 
Введение в производство частотников помогает:
  • уменьшить пусковые токи;
  • регулировать потребляемую мощность электромотора в соответствии с фактической нагрузкой.
Все это экономит дорогостоящую электроэнергию, влияя на стоимость конечного продукта.
 

Увеличение сроков эксплуатации оборудования

 
Интегрирование системной защиты, фильтров, датчиков дает возможность мониторить состояние механизмов, включенных в производственный процесс. Такое отслеживание помогает вовремя и адекватно реагировать на изменения, что удлиняет интервал между ремонтами и продлевает срок службы электрооборудования.
 

Упрощение технического обслуживания

 
Частотник не содержит в конструкции трущихся, двигающихся элементов, которые нуждаются в регулярной смазке, чистке, замене.
 

Удаленные манипуляции

 
Большинство выпускаемых компанией Данфосс моделей можно подключать к аппаратам, осуществляющим контроль, коррекцию, введение новых параметров и расположенным на удалении от производственной зоны. За счет этого удается сэкономить на оборудовании специальных силовых шкафов и снизить патогенное влияние микроклимата рабочей области на здоровье работников и автоматизировать рабочий процесс.
 

Использование в схеме двигателей с широким диапазоном мощностей

 
Частотники Данфосс устанавливают на электромоторы с различной мощностью – от 1 кВт до десятков МВт. Это модернизирует существующую схему и повышает производительность.
 

Встроенные защитные протоколы

 
В приборы встроены защиты от:
  • сетевых перегрузок;
  • короткого замыкания;
  • потери фаз;
  • перегрева;
  • электромагнитных помех.
Приспособление способно перезапустить электродвигатель при появлении питания после его отключения, автоматически отключить при аварийной ситуации.
 

Снижение уровня шума

 
Отсутствие необходимости в дополнительном охлаждении и введении вентиляторов снижает вибрацию вала и уровень шума при работе электромеханизма.
 

Сферы применения

 
Благодаря перечисленным выше преимуществам электроаппараты компании Данфосс востребованы во многих отраслях промышленности:
  • лесной и деревообрабатывающей;
  • машиностроении;
  • горнодобывающей;
  • водоочистке и водоотведении;
  • химической;
  • нефтедобывающей и др.
Ими также комплектуют следующие механизмы.
 

Краны и грузоподъемные машины

 
Функционирование кранов и подъемников разного типа сопряжено с частыми остановками, пусками, изменяющимися нагрузками. Применение частотников гарантирует отсутствие резких движений, раскачивания перемещаемых грузов, точную остановку машины в строго отведенном месте, максимальный пусковой момент.
 

Вентиляторов воздухообмена и дымоудаления

 
Они применяются как в управлении воздухообменом в многоквартирных домах, при тушении пожаров, так и для нагнетания воздуха в котельных. Кроме того, данные приспособления обеспечивают безопасные и более комфортные условия труда, экономию электроэнергии, снижают износ подшипников, а также крыльчатки за счет плавного изменения числа оборотов. Отсутствие больших пусковых токов увеличивает межремонтный период, повышает КПД агрегатов котельной.
 

Транспортеров, прокатных станов, конвейеров, лифтов

 
Плавное перемещение кабины лифта или ленты транспортера повышает срок службы узлов, обеспечивает безопасность передвижения людей и продукции. Использование частотных электроаппаратов понижает потребление электроэнергии на 20–50% при среднесуточной нагрузке двигателей 60–80% от максимума.
 
А благодаря исключению динамических ударов, пусковых перегрузок, токовому ограничению в обмотках улучшаются условия работы моторов и механизмов в целом. Таким образом, применение регулируемых электроприводов позволяет создать новую технологию энергосбережения. Окупаемость продукции компании Данфосс в среднем составляет от нескольких месяцев до 2-3 лет.