| ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ Консультации и заказ преобразователей частоты: Кучер Александр Станиславович Россия, г.Тимашевск, ул.Строительная,3 ф.(861-30)5-22-12, т.5-22-13, 8-918-2-33-59-44 |
На протяжении последних лет в мире наблюдается широкое и успешное внедрение частотно регулируемого электропривода для решения различных технологических задач во многие отрасли экономики. Это объясняется в первую очередь разработкой и созданием преобразователей частоты на принципиально новой элементной базе, главным образом на биполярных транзисторах с изолированным затвором IGBT. Выходная частота в современных преобразователях может изменяться в широком диапазоне и быть как выше, так и ниже частоты питающей сети.
Схема любого преобразователя частоты состоит из силовой и управляющей частей. Силовая часть преобразователей обычно выполнена на тиристорах или транзисторах, которые работают в режиме электронных ключей. Управляющая часть выполняется на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита). Структура и принцип работы низковольтного преобразователя частоты на IGBT транзисторах- Типовая схема низковольтного преобразователя частоты представлена на рис. В нижней части рисунка изображены графики напряжений и токов на выходе каждого элемента преобразователя. Переменное напряжение питающей сети (uвх.) с постоянной амплитудой и частотой (Uвх = const, fвх = const) поступает на управляемый или неуправляемый выпрямитель (1). Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения (uвыпр.) используется фильтр (2). Выпрямитель и емкостный фильтр (2) образуют звено постоянного тока. С выхода фильтра постоянное напряжение ud поступает на вход автономного импульсного инвертора (3).
- Автономный инвертор современных низковольтных преобразователей, как было отмечено, выполняется на основе силовых биполярных транзисторов с изолированным затвором IGBT. На рассматриваемом рисунке изображена схема преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения как получившая наибольшее распространение.
- В инверторе осуществляется преобразование постоянного напряжения ud в трехфазное (или однофазное) импульсное напряжение uи изменяемой амплитуды и частоты. По сигналам системы управления каждая обмотка электрического двигателя подсоединяется через соответствующие силовые транзисторы инвертора к положительному и отрицательному полюсам звена постоянного тока. Длительность подключения каждой обмотки в пределах периода следования импульсов модулируется по синусоидальному закону. Наибольшая ширина импульсов обеспечивается в середине полупериода, а к началу и концу полупериода уменьшается. Таким образом, система управления обеспечивает широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) напряжения, прикладываемого к обмоткам двигателя. Амплитуда и частота напряжения определяются параметрами модулирующей синусоидальной функции.
- При высокой несущей частоте ШИМ (2 … 15 кГц) обмотки двигателя вследствие их высокой индуктивности работают как фильтр. Поэтому в них протекают практически синусоидальные токи.
- В схемах преобразователей с управляемым выпрямителем (1) изменение амплитуды напряжения uи может достигаться регулированием величины постоянного напряжения ud, а изменение частоты – режимом работы инвертора. При необходимости на выходе автономного инвертора устанавливается фильтр (4) для сглаживания пульсаций тока. (В схемах преобразователей на IGBT в силу низкого уровня высших гармоник в выходном напряжении потребность в фильтре практически отсутствует.)
Частотные преобразователи используются: системах водо-теплоснабжения, вентиляционных установках, дымососах; смесителях, прессах, экструдерах, грануляторах, дробилках, кутерах, диссольверах; приводах рольгангов, прокатных станов, кранов, линий производства труб, проволоки; производстве лакокрасочных материалов, пленки, картона, бумаги, нити, линолеума; станочном, камнеобрабатывающем, буровом, золотодобывающем оборудовании; лифтовых станциях, ветрогенераторах, в судовых подруливающих устройствах; при замене привода постоянного тока на привод с асинхронным двигателем.
Опыт применения преобразователей частоты в водопроводном хозяйстве позволил сделать следующие выводы: Применение преобразователей частоты целесообразно, так как резко снижается возможность выхода насосов из строя при проблемах с электроснабжением. Преобразователь имеет несколько степеней защиты по тепловым и перегрузочным характеристикам. При этом не требуется замена стандартного электродвигателя, что особенно актуально при реконструкции объектов ЖКХ. Преобразователь частоты позволяет производить забор воды из скважин более равномерно, то есть эксплуатировать скважины в «щадящем» режиме, что в конечном итоге продлевает срок их службы. В большинстве случаев при использовании преобразователей достигается значительная экономия электроэнергии 30-60%. В подавляющем большинстве случаев автоматическое регулирование напора в водопроводных сетях с помощью преобразователя частоты позволяет отказаться от содержания оператора для ручного включения и выключения насоса, а обслуживание преобразователя сводится к ежемесячному осмотру и удалению пыли с этого оборудования. В замкнутой системе преобразователь отслеживает малейшие изменения расхода воды и точно поддерживает заданное давление. Эксплуатация водопроводных сетей с равномерным, регулируемым давлением продлевает срок их службы и уменьшает затраты на устранение утечек. Повышается качество воды за счет точного выдерживания технологии водоочистки. И есть еще один положительный момент: в водонапорной башне образуется со временем отстой и когда происходит всплеск качество воды резко падает, а с преобразователем частоты поступает стабильно чистая вода. До 10-15% снижается расход воды в системах водоснабжения и водоочистки. Продлевается срок службы технологического оборудования и электрических двигателей, исключаются пиковые нагрузки на питающие электросети. Снижаются трудозатраты и энергоемкость производства, повышается уровень безопасности производства и экологической обстановки. - Преобразователь частоты позволяет в определенных случаях отказаться от применения на водопроводах водоразборных башен, стоимость, монтаж и эксплуатация которых значительно выше, чем преобразователей. Для этого необходимо, чтобы дебит водоисточника и производительность насосов соответствовали максимальному водоразбору.
При подборе мощности преобразователя частоты для определенного насоса нужно придерживаться следующей рекомендации: мощность преобразователя для консольного насоса должна быть не менее мощности двигателя самого насоса, а для погружных глубинных насосов мощность преобразователя должна быть минимум в полтора раза больше мощности двигателя насоса - иначе возникнут трудности с пуском.
|