КАК УПРАВЛЯТЬ ЧАСТОТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

В состав любой системы с асинхронным силовым агрегатом во главе, обязательно входит частотный преобразователь (ПЧ). Его наличие помогает решать проблемы асинхронных силовых установок, как то сложности регулировки скорости, высокие пусковые токи, частые торможения, смена режимов работы. Несмотря на то, что управление преобразователем частоты сводится к трем простым операциям – пуск, остановка, аварийная остановка, реализовать это можно разными способами.

В самом начале сделаем акцент на двух принципиально разных типах функционирования: скалярном и векторном. Первый поддерживает постоянный баланс между выходной частотой и напряжением, что делает его подходящим для простых механизмов, таких как насосы или вентиляторы. Второй построен на принципе контроля выходной частоты, напряжения и фазы. Благодаря таким особенностям частотный преобразователь для электродвигателя предлагает независимую регулировку скорости и крутящего момента ротора.

Дальнейшее описание, в котором будут разбираться методы контроля ПЧ, касается векторных моделей, так как этот подход преобладает во многих промышленных системах.

Какими методами осуществляется частотное управление в промышленных масштабах?

Выделим пять основных подходов, которые используются при создании цепей, использующих мощные электродвигатели.

1. С помощью клавиатуры.
2. Применение дистанционного пульта.
3. Передача команд при помощи аналоговых входов (влияние на скорость вращения).
4. Использование дискретных входов для изменения состояний и параметров.
5. Задействование последовательного интерфейса RJ-485.

Очевидно, что не все частотники имеют одинаковый набор интерфейсов, поэтому при выборе обращайте внимание на технические характеристики конкретной модели.

Наиболее удобным является управление частотным преобразователем с компьютера при помощи разъема RJ-485. В этот же разъем подключается переходник с RS-485 на RS-232. Удобство этого способа заключается в том, что у оператора появляется возможность не просто отдавать команды, менять параметры на расстоянии, но и запрашивать информацию о техническом состоянии устройства. Также подключение к ПК обеспечивает создание единой сети из нескольких агрегатов.

Управление ПЧ при помощи пульта, через дискретные и аналоговые входы

Использование пульта хоть и не раскрывает весь функционал асинхронных установок, все же сильно облегчает контроль над производственным процессом. Стоит отметить, что пульт управления частотным преобразователем имеет всего три клавиши: ПУСК, СТОП и JOG (толчковый/импульсный режим работы). Соединение с частотником двигателя выполняется за счет кабеля, длиной до 500 метров.

Практически все частотники имеют один или два аналоговых входа. Первый позволяет осуществлять контроль по напряжению с сопротивлением до 30-50 кОм. Второй, как правило, комплектуется переключателем, переводящим его в работу либо по току с высоким сопротивлением (до 300-500 Ом), либо по напряжению. Для этого требуется качественный кабель для частотного преобразователя малых сечений – от 0,5 до 0,75 мм.

Дискретное подключение обладает изначально широкими возможностями, которые предусматривают производители оборудования. Количество цифровых входов зависит от конкретной модели устройства. Обычно, чем их больше, тем дороже устройство. Оптимальный вариант от 6-и до 8-и разъемов. Первые два всегда будут отвечать за пуск/вращение вперед (FWD) и остановку/вращение назад (REW). Остальные клеммы программируются под конкретную задачу. Активация нужного разъема выполняется с помощью его замыкания на клемму COM.

Преимущества векторного управления       

В самом начале обзора мы говорили о базовых различиях систем. Если мы выбираем однофазный частотный преобразователь для однофазного двигателя, в большинстве случаев это будет скалярная модель. Для эффективного контроля над трехфазными агрегатами требуется векторный ПЧ. Такой принцип контроля предлагает расширенные возможности.

1. Автоматизация энергопотребления. При выходе на заданные показатели ПЧ снижает уровень выходного напряжения, тем самым уменьшая потребление тока.
2. Спящий режим. Эта функция защищает мотор от перегрева, если ему приходится работать на пониженных частотах (20-30 Гц).
3. Адаптация к параметрам. Алгоритм, при котором ПЧ измеряет и запоминает рабочие величины силового устройства.
4. Удобная коммуникация позволяет проводить постоянную самодиагностику посредством программы-конфигуратора.
5. Плавный пуск + динамическое торможение.
6. Подхват установки. Полезная функция, позволяющая частотнику включаться в работу при уже работающем двигателе, независимо от направления вращения. Если вал вращается в обратную сторону, ПЧ, сначала мягко остановит установку, а потом запустит ее в нужную сторону.
7. Сообщение об обрыве ремня. Эта функция полезна в установках с насосами и вентиляторами. В случае обрыва ремня срабатывает сигнализация, и мотор прекращает работу, либо выводится оповещение на операторскую панель.

Также следует отметить, что частотное управление двигателем описанного типа, предполагает противопожарный режим. Он реализуется за счет подключения противопожарного датчика к одному из дискретных входов ПЧ. При срабатывании датчика, преобразователь прекращает работу.

Несколько советов тем, кто только планирует приобрести частотник

Учитывайте, что модели различаются набором управленческих функций (назначением разъемов, наличием или же отсутствием ПИД-регулятора и т.д.). Недорогие модели обладают упрощенным функционалом, которого достаточно для выполнения базовых задач. Дорогостоящие агрегаты имеют на борту логические контролеры.

Количество клемм также отличается. Вполне вероятно, что при выбранной схеме имеющихся разъемов может и не хватить. В таком случае приобретается плата расширения, удваивающая их количество.

Покупая сразу несколько преобразователей для построения сложной сети на производстве, выбирайте оборудование от одной торговой марки. Так будет проще наладить обслуживание и ремонт в случае необходимости.