При модернизации действующего оборудования или построении АСУТП возникают вопросы выбора частных преобразователей. При этом учитывают все параметры электропривода, условия эксплуатации, требования к допустимой величине искажения напряжения, а также многие другие условия.
Тип электродвигателя
Характеристики и тип двигателя должны быть совместимы с параметрами частотного преобразователя. Для синхронных электрических машин с постоянными магнитами выпускают специализированные ПЧ, например, устройства серии FC101 от компании Danfoss. Для пуска и управления однофазными двигателями могут использоваться как однофазные, так и трехфазные преобразователи. Номинальное напряжение, количество фаз частотника должны соответствовать характеристикам электродвигателя.
Мощность
Номинальная мощность преобразователей частоты соответствует стандартным электродвигателям. Для технологических установок, работающих при постоянной нагрузке мощность ПЧ должна быть равна мощности электродвигателя. Для оборудования с переменной нагрузкой, привода со средне и тяжелыми условиями пуска принимают во внимание также допустимые значения и длительность перегрузок по току, например, для электропривода вентиляторов и насосов эта величина составляет 100-150% в течение 30-60 с.
Электромагнитная совместимость
ЭМС – один из самых важных параметров выбора преобразователей. Частотный преобразователь – источник гармонических и радиочастотных помех, которые негативно сказываются на качестве напряжения в сети и работе другого электрооборудования. Класс электромагнитной совместимости преобразователя должен соответствовать категории объекта по стандарту EN/IEC 61800-3:2004.
Допустимое искажение напряжения THD и тока THDI должны соответствовать условиям сети. Частотные преобразователи Danfoss укомплектованы встроенными фильтрами для подавления гармоник. При высоких требованиях ЭМС необходимо проектировать приводы с внешними подавителями гармоник. Компания Дамфосс выпускает активные и пассивные фильтры для защиты от помех. При высоком уровне радиопомех рекомендуются фильтры RTF.
Назначение
Существуют общепромышленные и специализированные частотные преобразователи. Последние предназначены для конкретного технологического оборудования:
- Лифтов и грузоподъемных устройств.
- Вентиляционных систем.
- Насосных и компрессорных станций.
- Тягодутьевых систем.
- Другого специального оборудования.
Специализированные частотные преобразователи имеют набор базовых настроек и функций, необходимых для технологического оборудования. Например, в ПЧ для вентиляционных систем можно задавать пропуск резонансных частот, в устройствах для насосных станций имеются функции группового управления агрегатами. Такие преобразователи значительно упрощают конструкцию привода и позволяют отказаться от дополнительных элементов автоматики и сложных расчетов.
При помощи ПЧ общепромышленного назначения реализуют схемы управления типовыми технологическими установками, не требующими специальных функций.
Поддержка протоколов связи
Современные преобразователи частоты – многофункциональные устройства. Контроллеры ПЧ поддерживают типовые протоколы связи, применяющиеся в схемах автоматизации управления технологическими процессами. При проектировании привода, интегрируемого в систему АСУТП, необходимо убедиться, что преобразователь поддерживает применяемый в системе интерфейс (Modbus, P-NET , Profinet, Foundation Fieldbus HSE, Ethernet Powerlink, ProfiBus и другие).
Число аналоговых, цифровых и релейных выходов
Для подключения датчиков скорости вращения ротора, технологических параметров, другого внешнего оборудования в преобразователях частоты предусмотрены унифицированные дискретные (0-5; 0-10 В для обмена данными со внешними устройствами управления), аналоговые (0-10 В; 0-20 мА для подключения датчиков)и релейные выходы (для включения аварийных сигналов). Для удешевления возможной реконструкции или модернизации привода следует выбрать преобразователь частоты с избыточным количеством входов и выходов.
Диапазон регулирования частот
Диапазон регулирования скоростей двигателя промышленного оборудования должен соответствовать интервалу частот преобразователя. В инструкции по эксплуатации современных частотников указан интервал допустимых скоростей, при выборе преобразователя нет необходимости делать сложные расчеты.
Режим работы оборудования
При помощи частотных преобразователей можно реализовать управляемое электродинамическое торможение электродвигателей. Для рольтангов, лифтов, грузоподъемных устройств, другого оборудования, работающего в режиме частых остановок, пусков и реверсов или с высоким моментом инерции Данфосс выпускает ПЧ со встроенным модулем Brake Chopper, позволяющим подключать тормозной резистор.
При росте напряжения в звене постоянного тока в режиме торможения, тормозной прерыватель обеспечивает переключение тока на резистор, где рассеивается избыточная мощность. Параметры тормозного реостата рассчитывают по специальной методике.
Исполнение
Климатическое исполнение ПЧ, класс пылевлагозащиты устройства должен отвечать условиям эксплуатации. Для сухих помещений с низкой запыленностью и влажностью выбирают преобразователь IP20, для запыленных, влажных помещений требуется выбрать устройство исполнения IP54.
Способ управления
Выпускают скалярные и векторные частотники. Скалярные ПЧ применяют для электроприводов вентиляторов, оборудования с постоянной нагрузкой, станков.
Векторные преобразователи частоты используются для быстродействующего оборудования, устройств, работающих с переменной нагрузкой, широким диапазоном скоростей.
Компания Danfoss также выпускает устройства с микроконтроллерами, обеспечивающими управление по программируемым событиям, с обратной связью по технологическим параметрам. Применение “умных” частотных преобразователей снижает нагрузку на главные контроллеры автоматизированной системы и позволяет удешевить ее стоимость.
Базовые функции
Большинство частотных преобразователей Danfoss имеют набор базовых опций, которые не требуют активации:
- Защита от перегрузок и механической блокировки вала. При превышении момента силы на валу, ПЧ обеспечивает защитное отключение двигателя. Интервал между отображением сообщения о работе с перегрузкой и обесточиванием выходной цепи частотника задается в настройках.
- Ограничение скорости. Частотные преобразователи позволяют настраивать верхний и нижний предел допустимой частоты вращения ротора.
- Оптимизация потребления электроэнергии. ПЧ обеспечивают контроль фактической нагрузки на электродвигатель, выходная мощность преобразователя соответствуют моменту нагрузки. Функция позволяет снизить затраты электроэнергии при низком расходе в системах водоподачи и вентиляции.
- Защита от перепадов напряжения. Схема двойного преобразования позволяет поддерживать неизменное напряжение на выходе ПЧ. При значительных отклонениях напряжения в сети, преобразователь отключает электродвигатель.
- Защита от обрыва фазы и несимметричной нагрузке. ПЧ контролирует ток всех трех фаз. При значительном дисбалансе, устройство автоматически отключается.
- Тепловая защита. Частотные преобразователи отключают электродвигатель при достижении допустимой температуры обмоток.
- Автоматическая модуляция частоты. Схема управления ПЧ регулирует ширину и форму импульсов, определяющих частоту выходного напряжения. Это снижает шум электродвигателя при низкой угловой скорости ротора и нагрев преобразователя на высоких скоростях без изменения мощности на валу.
Преобразователи также защищают двигатель от коротких замыканий, перезапускают остановившийся двигатель при возобновлении электроснабжения, обеспечивают пуск “на подхвате” вращающего электродвигателя.
Для удобства пользователей компания Данфосс разработала специальный онлайн-конфигуратор для преобразователя частоты Danfoss. После ввода требуемых характеристик, сервис выдает код заказа подходящего ПЧ и все характеристики устройства.
