Асинхронные двигатели сегодня используются во многих производственных отраслях, как то: металлообработка, деревообработка, грузоподъемные работы. Своей популярностью асинхронные установки обязаны конструктивной простоте и надежности, однако для достижения высокого КПД этим агрегатам нужны помощники, коими являются частотные преобразователи (ПЧ). Если рассматривать их в связке с мотором, то станет понятно, что частотный преобразователь это прибор, предназначенный для регулировки скорости вращения электромотора. Благодаря частотнику удается быстро переключаться между режимами, эффективно расходуя энергоресурсы.

Процесс регулировки осуществляется за счет изменения частоты переменного тока. Как мы знаем стандартная частота для бытовых сетей составляет 50 Гц. В свою очередь, ПЧ способен выводить частоту в диапазоне от 0 до 50 Гц. Чем ниже частоты, тем меньше обороты ротора, и наоборот. 

Что ж, мы вспомнили о том, что такое преобразователи частоты, а значит самое время переходить к теме, озаглавившей данный обзор. 

Виды преобразователей частоты

Если вас спросят: «Частотник что это, и как работает?», смело отвечайте, что преобразователь, задающий и контролирующий обороты электродвигателя. Тем же, кому такой ответ покажется недостаточно полным, рекомендуем погрузиться в дальнейшее изучение темы частотных преобразователей.

Начнем с разновидностей ПЧ. В этой категории много нюансов, так как виды инверторов делятся по нескольким признакам: конструкции, способу управления и принципу действия. Есть три основных группы:

• Запрограммированные устройства;

• Частотники, анализирующие состояние входов;

• ПЧ запоминающие состояния входов.

По природе работы искомые приборы делятся на электромашинные, они же индукционные, и электронные. Так называемые индукционные преобразователи сегодня наименее распространены. К ним обращаются только в том случае, когда использование электронных вариантов затруднено рабочими условиями.

Мы наметили основные виды преобразователей частоты, и теперь самое время перейти к их детальному обзору.

Электронные преобразователи

Эти устройства функционируют на тиристорной или транзисторной части, усиленной микроконтроллером. Электронные преобразователи делятся на приборы с непосредственной связью и устройства, в схемотехнике которых применяется промежуточное звено, конвертирующее переменный ток в постоянный.

Непосредственные ПЧ трансформируют сигнал посредством синусоиды сети. За процесс отвечают тиристоры, подключаемые в зависимости от схемотехники по мостовой, перекрестной, нулевой или встречно-параллельной схеме. Комплект тиристоров подбирается в зависимости от количества выходных фаз. В свою очередь, комплекты делятся на катодные и анодные группы. Частота на выходе формируется благодаря последовательной работе групп.

Плюсы и минусы непосредственных ПЧ

Сразу хотим подчеркнуть тот факт, что частотные преобразователи преимущества которых будут рассмотрены в этом блоке, должны подбираться из расчета стоимость/функционал. Нет никакого практического смысла в покупке сверхдорогого устройства, функционал которого не востребованным на 100%.

Достоинства непосредственных ПЧ.

• Приемлемый ценник. Простая конструкция, лишенная дорогих деталей, делает покупку такого устройства рациональным вложением средств.

• КПД. Высокие показатели коэффициента полезного действия являются результатом элементарного принципа построения цепи, в которой ток преобразуется только один раз.

• Мощность и рекуперация. Схемотехника позволяет реализовать торможение рекуперативной природы. Мощность наращивается при помощи подключения дополнительных комплектов ПЧ.

• Стабильная работа на низких частотах.

• Удобство блочно-модульной системы, монтаж и апгрейд которой занимает меньше времени.

К минусам следует отнести работу только на понижение частоты, помехи, вызываемые субгармониками напряжения, ориентированность на работу с большими мощностями. Исходя из информации, приведенной в этом блоке обзора, на вопрос, какой частотник нужен для электродвигателя большой и средней мощности, можно точно ответить, что это непосредственный частотник.

Преобразователи с промежуточным звеном

В сравнении с предыдущим типом этот ПЧ считается более массовым. В схемотехнике частотников с промежуточным звеном задействует выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный. После этого сигнал снова трансформируется в переменный ток нужной частоты с помощью инвертора. Данное техническое решение позволяет получать на выходе ток в любом частотном диапазоне, как повышенном, так и пониженном.

Продолжая раскрывать тему – что такое частотный преобразователь, стоит рассказать о сильных и слабых сторонах ПЧ с инвертором на борту.

Сильные стороны:

1. Двухступенчатое преобразование, позволяющие понижать и повышать частоту.

2. Чистое напряжение без помех.

3. Гибкость в подстройке под выполнение поставленных задач.

4. Высокая точность, позволяющая применять ПЧ с инвертором в двигателях с тонкой регулировкой частоты.

Из числа недостатков следует отметить два момента: крупные габариты, большая масса, потеря мощности из-за двухступенчатого преобразования.

Вот мы и узнали какие бывают частотные преобразователи, чем отличаются. Завершить обзор хотелось бы оперативным разбором темы управления частотниками. Есть два типа управления: скалярное и векторное.

Скалярное управление подходит для схем, в которых нагрузка не меняется. Векторное управление подойдет для цепей, в которых управление скоростью и моментом происходит независимо друг от друга.

Достоинства скалярного управления: дешевизна, простота, поддержание постоянного магнитного потока. Недостатки: регулировка либо скорости, либо момента, узкий диапазон малых скоростей, невозможность применения динамической нагрузки.

Векторное управление может похвастаться плавностью и точностью регулировок, широким диапазоном частот, минимальными потерями. Среди недостатков векторного управления: сложная схемотехника, требующая тщательной настройки и обслуживания, высокая стоимость, колебания скорости.

Надеемся, этот материал был полезным. Статьи добавляются регулярно, поэтому не забывайте заглядывать к нам для пополнения собственной базы знаний об электродвигателях и связанных с ними узлами.