Работа частотного преобразователя

Советы электрика
комментария 4
1671 просмотров

частотный преобразователь фотоДля начала расскажу небольшую сказку.

Жил-был двигатель постоянного тока. И все было хорошо. Но однажды родился Никола Тесла и доказал всему миру, что использовать переменное напряжение вместо постоянного лучше. И тогда появился на свет асинхронный двигатель переменного тока. И стало все ещё лучше. Он был и проще в изготовлении, и дешевле в обслуживании, и долговечнее двигателя постоянного тока, и на нем не надо было менять щетки. Но две у него было беды, не получалось на нем регулировать обороты (вернее, это можно было сделать, но для этого нужно было бы изменить частоту сети, которая составляет 50 (в некоторых странах 60) Гц) и большие пусковые токи. И тогда один умный человек (а, может, и несколько) придумал преобразователь частоты.

Как можно понять из этой сказки, частотный преобразователь, в большинстве своем, призван регулировать обороты асинхронных двигателей переменного тока. Конструктивно преобразователь можно разделить на три части:

  • Выпрямитель
  • Схема управления.
  • Инвертор.

Не будем сильно углубляться в схемы, нам важен принцип.

Частотный преобразователь – принцип работы

Преобразователь питается от сети переменного тока 220/380 вольт. Первым в схеме стоит выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное. Постоянный ток поступает на инвертор (устройство, позволяющее получить из постоянного тока переменный) и с помощью схемы управления преобразуется в переменное напряжение заданной величины и частоты. Происходит это обычно при использовании метода ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Принцип ШИМ довольно прост. Устройством формируются сигналы с определенной частотой и напряжением, которые с учетом индуктивности двигателя становятся похожими на синусоидальное напряжение, за счет которого двигатель и начинает получать вращательный момент.

Есть еще один момент: скалярное или векторное управление. Предпочтительней использовать скалярное управление, хотя при этом повышается цена устройства. Векторное управление, как можно понять из названия, задает вектор – то есть используется схема, при которой задаются значения величины напряжения и частоты импульсов. То есть, получается более примитивная схема управления. Хотя все зависит от того, что вы собираетесь использовать. Если вам не требуется особо точных значений количества оборотов, то можно присмотреться к преобразователям частоты с векторным управлением.

Еще одна интересная особенность в том, что КПД преобразователя частоты гораздо выше при минимальных нагрузках.

Есть и ещё одна интересная особенность — что однофазное, что трехфазное напряжение получается путем преобразования постоянного напряжения, соответственно, чисто теоретически, преобразователь частоты можно использовать в однофазных сетях, но питать при этом трехфазного потребителя. На практике такую возможность, конечно же, нужно узнавать у производителя.

Продолжение сказки.

И пропало восхищение людей двигателем постоянного тока, и пришла всенародная любовь и слава к двигателю переменного тока. Ибо теперь не стало у него недостатков (ну или они стали очень незначительными).

Таким образом, появилась возможность регулировать обороты асинхронного двигателя переменного тока в довольно широких пределах.

Частотный преобразователь при обрыве фазы питания

Как я уже упоминал, частотные преобразователи бывают однофазными (220 В) и трехфазными (380 В). Предпочтительнее использовать трехфазные, потому что у них более высокий КПД. При обрыве фазы у однофазного преобразователя он попросту перестанет работать. В случае с трехфазным, как правило, сработает защита. Но давайте предположим, что она не сработала. Как и любое устройство, данный прибор рассчитан на определенные характеристики, одной из них является протекающий через устройство ток. Выпрямитель в данном случае представляет собой три однофазных диодных моста.

Согласно закону Кирхгофа (сумма токов входящих в узел, равна сумме токов исходящих), каждый из этих мостов будет пропускать через себя одну треть общего тока.

При обрыве фазы общий ток остается неизменным, но оставшиеся два диодных моста будут пропускать через себя уже половину, что уже само по себе, не является для них нормальным режимом. Ситуацию усугубляет и то, что при выпрямлении переменного тока одной фазы вместо трех идет потеря мощности примерно в 40%, а иногда и больше. Эти потери сокращаются за счет выпрямления трехфазного. То есть, при обрыве одной фазы, общий ток потребляемый преобразователем частоты из сети при обрыве одной из фаз еще более возрастает (примерно на 40%), чтобы обеспечить конечного потребителя заданной мощностью (двигателю очень не нравится, когда ему не дают кушать электричество в нужном количестве).

Получается, что если в устройстве не будет защиты от обрыва одной из фаз – оно будет работать, но очень недолго (особенно в режимах близких к максимальным), потому что в выпрямителе сгорят диодные мосты как минимум, как максимум последствия этим не ограничатся. Хотя, при условии, что защита не сработает, на минимальных и средних значениях мощности преобразователь будет прекрасно работать, правда при этом значительно уменьшится его КПД.

комментария 4 Добавить свой
  1. Здравствуйте!Ч.Пр. TECORP HCB 7.5kW перестал работать без видимых причин. никаких ошибок не выдаёт.Есть под передней панелью один индикатор «alarm power», который и горит,даже при отключенной нагрузке. Модуль IGBT проверил и иже сним датчики тока(R)в купе с hcpl 7840, ну и прочие замеры в напряжённых местах произвёл.Задумка такая: подключить на одной фазе,( без нагрузки)запитать сервисный источник питания для мозгов,и пошарить «осликом» на предмет живости оных. Так вот: чай ни чё не лопнет от одной фазы или об стенку его? С уважением Валерий Николаевич. Инжинегр КИП.

    1. Валерий, здравствуйте. Вот вы инженегр, а я всего лишь технарь. Я понимаю, что alarm power относится к питанию, то есть к входу питания и что-то там не так. Я даже знаю, что такое «ослик» и те умные слова, которые вы говорите, но больше ничем не смогу вам помочь. Чисто теоретически, там стоит три выпрямительных блока, потому что все преобразования в таком малом масштабе, который представляет из себя ЧП удобней сделать постоянным током. Чисто теоретически, выпрямленное напряжение не складывается, ибо оно одинаковое на всех трех фазах, но складывается мощность (посредством произведения тока (который суммируется) на напряжение). Следовательно, чисто теоретически, вы можете запитать одну фазу и мозги. Может быть и такое, что там стоит защита при обрыве одной (двух) фаз, которая не будет давать запускаться ЧП при работе от одной фазы, да и на всякий случай проверьте напряжение на входе перед тем, как проводить с ним опыты. И это все, что я вам могу сказать. Sorry.

      1. Очень благодарен за скорый ответ! На главное Вы не обратили внимания (инжиНЕГР}. Означает: от той же сохи.Надеюсь, что под ОСЛИКОМ Вы подразумеваете, как и я осциллограф. Надеюсь, что ни чем не обидел.С уважением Валерий!

        1. Валерий, здравствуйте. Ну вообще-то обратил 🙂 И даже написал в ответ. А под «осликом» даже не подразумеваю, а четко заявляю. Даже стоит С66 дома, только еще ни разу не пользовался за два года, не до него, но надеюсь, что когда-нибудь я с ним наиграюсь. Вы ничем не обидели, надеюсь и я тоже.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Наверх