РАБОТА ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ОДНОФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ. ПОДКЛЮЧЕНИЕ
Тема сегодняшнего обзора – однофазный частотный преобразователь для однофазного двигателя: как работает подобная схема, какие настройки нужны для запуска и эффективной работы. Направление весьма специфическое, так как обычно на месте однофазной модели используется трехфазный промышленный агрегат.
Как известно, однофазные установки получили широкое распространение в бытовых эксплуатационных условиях. Их можно подключать к сети напрямую, либо через частотники, наличие которых обеспечивает ряд дополнительных опций управления: плавный старт, резкое торможение независимо от скорости вращения, замедление, контроль тока, возникающего на валу, защита при КЗ и прочих проблемах. Однако подключение частотного преобразователя к асинхронному двигателю имеет свои особенности, о которых стоит поговорить более детально.
Однофазные силовые установки работают как от сети 220, так и от сети 380 вольт с частотой 50 Гц. В схеме таких машин, для стартового толчка применяются фазосдвигающие конденсаторы, меняющие угол магнитных полей, что и приводит ротор в движение.
Второй «игрок на поле» – частотный преобразователь, среди которых выделяют трехфазные и однофазные модели. Однофазные решения получают питание от сети 220 вольт, трехфазные, соответственно – 380 вольт линейного тока. На выходе преобразователя, как правило, генерируется трехфазное напряжение, но уже со сдвигом фаз в 120°. Величина выходных значений при этом полностью совпадает со входными показателями.
Разновидности частотников для однофазных агрегатов
На сегодняшний день преобразователи частоты для однофазного двигателя подразделяются на три группы:
Узкоспециализированные, предназначенные только для однофазных машин
Решения, имеющие опцию подключения двигателей с одной фазой
Устройства, лишенные возможности подключения бытовых моторов
Наиболее интересными, с точки зрения универсальности, считаются устройства из второй группы. Сразу подчеркнем, что частотники и преобразователи питания, это не одно и то же.
Механизм подключения преобразователя
Как уже упоминалось, не каждый преобразователь способен взаимодействовать с однофазными установками. При подаче напряжения, неподключенная фаза будет греться, находясь фактически в состоянии обрыва. Микроконтроллер распознает это, как ошибку, потому перед использованием преобразователя частоты (ПЧ), необходимо внимательно изучить техническую документацию. Производитель конкретно указывает в документах, имеется ли возможность подключить к устройству бытовой агрегат.
По причине того, что однофазный двигатель в своей схеме содержит конденсатор, изменение частоты не позволяет достигнуть нужного угла сдвига фазы. При снижении частоты (ниже 30 Гц), двигатель начинает перегреваться. В таких условиях приходится продумывать дополнительные возможности для наладки охлаждения, что сильно усложняет общую схемотехнику.
Однофазное подключение через панель управления, лишает возможности наладить работу реверса двигателя. Изменить схему направления движения в этом случае можно только путем изменения схемы подключения обмоток внутри мотора.
Настраиваем частотник на работу в однофазном подключении
Выбирая преобразователи частоты для однофазных асинхронных двигателей, нужно уделить особое внимание следующим моментам.
Скорость разгона и торможения следует ограничить, чтобы ПЧ не перегревался. Также нужно ограничить количество включений/выключений на протяжении одной рабочей смены по тем же причинам.
Наилучшие показатели достигаются при выборе скалярного режима управления.
До первого пуска потребуется провести автоматическую настройку оборудования в соответствии с инструкцией.
После покупки и подключения, отключаем функцию контроля обрыва фаз.
Важно учесть следующее. Однофазные установки изначально имеют более низкий КПД в сравнении с трехфазными агрегатами. Этот нюанс критичен при подборе пары ПЧ/двигатель. Чтобы повысить коэффициент полезного действия и снизить нагрев, можно поэкспериментировать со сдвигом вольт-частотной точки. Еще, в качестве варианта подбора оптимальных условий, стоит рассмотреть отключение пускового конденсатора, подключив пусковые и рабочие выводы статора к выходу ПЧ.
Переделка однофазного мотора в трехфазный
Так как частотники для однофазного двигателя практически не используются, из-за большого количества технических ограничений по регулировке режимов, а подключение трехфазных ПЧ требует определенной сноровки и компромиссов, остается третий вариант – переделка двигателя.
Очень часто однофазные модели на поверку оказываются переделанными трехфазными двигателями. Поэтому перед подключением в однофазном режиме, стоит проверить установку на предмет возможности промышленного режима эксплуатации. Для этого потребуется вскрыть блок распределения начал обмоток, чтобы понять исходную схему агрегата. Зачастую, наглядный эксперимент приводит к выводу, что перед нами мотор на три вывода с линейным напряжением 220 вольт с разводкой «треугольник». Трансформация в однофазную модель получается за счет использования конденсатора, сдвигающего одну из фаз. Чтобы вернуть изначальный конструкторский замысел, достаточно исключить из схемы конденсатор, и запустить установку по схеме на три выхода.
В завершении нашего обзора хочется подчеркнуть тот факт, что к одному ПЧ можно подключить сразу несколько силовых агрегатов. В этом случае имеет место быть три схемы. Первая подразумевает параллельное соединение при условии, что по мощности установки равны. Вторая, предусматривает соединение через тепловое реле (если установки разные по мощности и нагрузочной способности). Третья схема – поочередный режим включения, регулирующийся контакторами.