Преобразователь частоты (ПЧ) – устройство, которое, питаясь от стандартной сети частотой 50 (60) Гц, либо от установки постоянного тока, способно на выходе обеспечить напряжение с частотой, изменяющейся по заданному закону. ПЧ применяются для плавного пуска двигателей электропривода любых промышленных устройств (насосов, вентиляторов, мельниц, дробилок, станков и т.д.). Закон изменения частоты задаётся настройками, задаваемыми пользователем. Одну из ниш маломощных устройств от 0.37 до 18.5 кВт занимают
частотные преобразователи Danfoss, характеристики которых будут рассмотрены ниже.
А в чём, собственно, проблема?
Проблема в том, что электромагнитное поле, распространяющееся со скоростью света, и понятия не имеющее, что такое инерция, с такой же скоростью пытается провернуть вполне инерционную систему – ротор электродвигателя, заторможенный нагрузкой на его валу. Поскольку инерционная система не может сразу набрать число оборотов, заданное скоростью вращения поля, возникает противоречие между этими скоростями. Оно будет существовать до тех пор, пока скорость вращения разворачивающегося механизма не сравняется (приблизительно, с учётом скольжения) со скоростью вращения электромагнитного поля. Разница этих скоростей определяет:
- пусковой сверх-ток электродвигателя (фактически 4 – 7 кратный перегруз по току статора);
- перегруз беличьей клетки (обмотки) ротора двигателя;
- повышенную вибрацию лобовых частей обмотки статора и подшипников;
- повышенный момент на валу электродвигателя.
Именно эти факторы многократно снижают срок службы электродвигателя, вызывая пробои изоляции обмотки статора, механические поломки и сверх износ механической части, обрывы и перегорания стержней беличьей клетки. Всё это следствия прямого пуска электродвигателя от полного напряжения сети.
А выход?
Выход в том, чтобы заторможенный двигатель плавно разворачивался путём подачи на его статор напряжения изменяющейся частоты от 0 до 50 (60) Гц. Это можно сделать с помощью частотного преобразователя. Изменяя частоту питающего напряжения и контролируя при этом ток статора, пуск производится без перегрузок и механического напряга.
А устройства?
Пример таких устройств – малогабаритные частотные преобразователи Vacon®20 Danfoss. Линейка мощностей от 0.37 до 18.5 кВт. Обозначение типа:
VACON 20 –XL – Y; где
X – число фаз (L = Line) (1,3);
Y – входное напряжение,
В (1 – 115 В; 2 – 208 -230 В; 4 – 280 - 480 В; 7 – 600 В).Устройство программируется по:
- максимальному току. Для предотвращения перегруза электродвигателя за всё время разворота;
- режиму управления приводом по частоте, по скорости;
- виду кривой U/F (напряжение/ частота),
- Линейная. Рост напряжения линеен, реализуется функция фиксированного вращающего момента;
- Квадратичная. Реализация кривой насосного, либо вентиляторного типа (когда момент пропорционален квадрату напряжения);
- Пользовательская. Задаётся оператором.
Кроме собственной защиты от замыканий на землю, преобразователь обеспечивает защиту приводного электродвигателя от:
- кратковременной перегрузки;
- от снижения нагрузки (опрокидывания, когда может оказаться пустым насос);
- перегрева привода.
Устройство использует наиболее популярный на сегодня интерфейс RS485 (RS – recommended standard), который для приёма и передачи данных использует одну витую пару. Имеет систему индикации неисправностей, выдавая на ЖК – дисплей код ошибки с индексом FT. Ввод и снятие данных, а также функции «Пуск» и «Стоп» для привода могут выполняться с помощью 9 кнопочной клавиатуры на лицевой панели прибора. Технического ухода устройство, практически, не требует, за исключением чистки радиаторов охлаждения и подтяжки клемм кабелей.
