Як вибрати частотний перетворювач: посібник з керування електродвигунами
Частотний перетворювач (інвертор) — це електронний пристрій для плавного регулювання швидкості обертання та крутного моменту асинхронних і синхронних електродвигунів за рахунок зміни частоти живлячої напруги. Використання частотників дає змогу економити до 40% електроенергії в насосних системах, виключає механічні ривки та гідроудари, а також значно продовжує термін служби підшипників і редукторів завдяки плавному пуску.
Основні типи керування двигуном
Вибір алгоритму роботи інвертора безпосередньо залежить від типу підключеного механізму та необхідної точності позиціонування.
- Скалярне керування (V/f). Підтримує постійне співвідношення напруги та частоти. Відрізняється простотою налаштування і можливістю одночасного підключення групи однакових двигунів до одного перетворювача. Оптимально для навантажень зі змінним моментом: відцентрових насосів, вентиляторів і витяжок.
- Векторне керування (без сенсора або з енкодером). Математично обчислює і розділяє струми, керуючи магнітним потоком і моментом незалежно. Забезпечує до 200% пускового моменту на нульових швидкостях і ідеальну точність підтримки обертів у разі зміни навантаження. Застосовується для конвеєрів, екструдерів, токарних верстатів, лебідок і кранового обладнання.
Алгоритм підбору перетворювача частоти
Помилка в інженерних розрахунках призведе до постійного спрацьовування захисту від перевантажень або перегріву самого двигуна на низьких обертах.
- Зіставлення за номінальним струмом. Вибирайте пристрій не за потужністю в кіловатах (кВт), а за максимальним робочим струмом двигуна в Амперах. Номінальний вихідний струм інвертора має бути більшим або дорівнювати струму, вказаному на заводському шильдику електромотора.
- Визначення фазності живлячої мережі. Для гаражів і майстерень, де є тільки звичайна розетка, існують перетворювачі, які живляться від 1 фази 220 В, а на виході видають 3 фази 220 В (двигун підключається за схемою «трикутник»). Для промислових цехів використовуються моделі з живленням 3 фази 380 В і виходом 3 фази 380 В (схема «зірка»).
- Врахування характеру навантаження (G/P). Промислові частотники поділяються на загальнопромислові (Heavy Duty — важкий пуск, перевантаження 150% протягом 1 хвилини) та насосно-вентиляторні (Normal Duty — легкий пуск, перевантаження 120%). Для дробарки, екструдера або компресора завжди потрібен загальнопромисловий режим із запасом потужності.
Порівняння режимів керування частотником
Для розуміння різниці між алгоритмами ознайомтеся з технічними характеристиками режимів у порівняльній таблиці.
| Характеристика |
Скалярне керування (V/f) |
Векторне керування (бездатчикове) |
| Пусковий момент при низьких обертах |
Низький (до 100%) |
Дуже високий (до 150 - 200%) |
| Точність підтримки швидкості |
± 1% - 3% |
± 0.2% - 0.5% |
| Складність налаштування параметрів |
Мінімальна (введення базових даних мотора) |
Висока (потрібен режим автоадаптації) |
| Робота декількох моторів від одного ПЧ |
Допускається |
Суворо заборонена |
Критична помилка монтажу, що спалює інвертори: категорично заборонено встановлювати магнітні пускачі, контактори або автоматичні вимикачі на силовому кабелі між частотним перетворювачем і електродвигуном. Якщо контактор розірве ланцюг під час роботи мотора, енергія індуктивності статора створить колосальний сплеск напруги, який миттєво проб'є силові IGBT-транзистори частотника. Будь-яка комутація, старт, стоп і реверс повинні здійснюватися виключно слабкострумовими сигналами через керуючі клеми самого перетворювача.
Периферійне обладнання та охолодження
Під час роботи з високоінерційними механізмами (центрифуги, масивні пильні диски) двигун при різкому гальмуванні переходить у режим генератора, повертаючи енергію назад у перетворювач. Щоб уникнути помилки перенапруги на шині постійного струму (Overvoltage), необхідно оснащувати систему зовнішнім гальмівним резистором, який буде розсіювати надлишки енергії у вигляді тепла. Також під час монтажу ПЧ у шафі керування важливо використовувати екрановані моторні кабелі для зниження наведень на сусідню електроніку і забезпечити примусову вентиляцію шафи. Силова частина перетворювача при повному навантаженні виділяє від 3% до 5% своєї номінальної потужності у вигляді тепла, яке необхідно ефективно відводити.