Критерии выбора преобразователя частоты.

Важен ток, а не мощность

Первая и самая важная характеристика преобразователя частоты при его выборе это номинальный выходной ток. Это ток, который определяется нагрузкой двигателя. Нельзя выбирать ПЧ по мощности по двум причинам:

  • У двигателей одинаковой мощности может быть разный ток (см. табл.1), который зависит от количества пар полюсов электрической машины и от коэффициента мощности.

Табл.1.

Тип двигателя Мощность (кВт) Синхронная частота
вращения (об./мин.)
Ток статора (А) KПД (%) Kоэффициент
Мощности
Iпуск./Iном.
АИР132M2 11 3000 21,1 88 0,9 7,5
АИР132M4 11 1500 22,2 88,5 0,85 7,5
АИР160S6 11 1000 23 87 0,82 6,5
АИР160M8 11 750 26 87 0,75 6,5
  • Большинство современных преобразователей частоты выпускаются с двойным рядом мощности.

Характер нагрузки и двойной ряд мощности

Мощность указывается для двух типов нагрузки (постоянный момент и переменный) и различается на один шаг. «Постоянный момент» предполагает, что электропривод будет способен развивать одинаковый (номинальный) крутящий момент на любой скорости и обеспечивать кратковременные перегрузки от 150% до 220% (как при пуске, так и при работе). Такой тип нагрузки характерен для динамичных механизмов, где происходят пуски под полной нагрузкой, а также резкие изменения момента сопротивления на валу. К ним относятся например: грузо-подъемные механизмы, шнеки, дробилки, питатели и др. «Переменный момент» характерен для большинства насосов и вентиляторов, кроме поршневых, такая нагрузка еще называется «вентиляторной». Для наглядности посмотрите характеристики ПЧ Omron (см. таблицу 2). Если сравнить таблицы 1 и 2, то можно увидеть, что для двигателя АИР160M8 (11 кВт, 750 об./мин.) подойдет ПЧ мощностью 15 кВт только в том случае, если нагрузка вентиляторная. Если же нагрузка динамичная, то придется брать ПЧ мощностью 18,5 кВт, самый мощный в серии MX2. Таким образом, для того чтобы выбрать ПЧ очень важно знать номинальный ток двигателя и характер нагрузки.

Табл.2.

Постоянный момент (Constant Torque) Переменный момент (Variable Torque) Модель
максимальная мощность
двигателя (кВт)
Номинальный ток (А)максимальная мощность
двигателя (кВт)
Номинальный ток (А)
0.4 1.8 0.75 2.1 3G3MX2-D4004-EC
0.75 3.4 1.5 4.1 3G3MX2-D4007-EC
1.5 4.8 2.2 5.4 3G3MX2-D4015-EC
2.2 5.5 3.0 6.9 3G3MX2-D4022-EC
3.0 7.2 4.0 8.8 3G3MX2-D4030-EC
4.0 9.2 5.5 11.1 3G3MX2-D4040-EC
5.5 14.8 7.5 17.5 3G3MX2-D4055-EC
7.5 18.0 11 23.0 3G3MX2-D4075-EC
11 24.0 15 31.0 3G3MX2-D4110-EC
15 31.0 18.5 38.0 3G3MX2-D4150-EC

Режим работы механизма предъявляет свои требования

ПЧ используется в электроприводе для регулирования скорости механизма. Критериями качества регулирования скорости являются: диапазон регулирования по скорости и точность поддержания скорости. Эти характеристики зависят от способа регулирования частоты. В следующей таблице приведены предельные характеристики для следующих способов: вольт-частотное управление (с датчиком скорости и без него), векторное управление без датчика скорости, векторное управление с датчиком скорости (управление вектором магнитного потока).

Табл.3.

Вольт-частотное управление (U/f) Векторное управление
диапазон регулирования по скорости 1:40 1:40 1:100 1:1000
точность поддержания скорости (%) 3% 0,3% 1% 0,2%

Диапазон регулирования по скорости 1:40 значит, что электропривод будет одинаково хорошо управлять нагрузкой как на номинальной частоте (50 Гц), так и в 40 раз меньшей (1,25 Гц). Для большинства промышленных механизмов не требуется снижать скорость ниже 25 Гц, кроме того при необходимости работы на частоте ниже 25 Гц, необходимо предусмотреть принудительное охлаждение двигателя. Точность в 3% также достаточна для большинства применений. Векторное управление без датчика дает бόльшие возможности в части реагирования на быстрое изменение нагрузки. Например, не даст провиснуть грузу на лебедке при отпускании колодок тормоза. Самый высокоточный способ – это управление вектором магнитного потока. Этот способ предназначен для точного управления по скорости в большом диапазоне частот (1:1000), для реализации простых систем управления положением механизма, также подходит для управления моментом нагрузки (например, систем управления натяжением полотна без датчика натяжения).

Некоторые технологические требования

Для инерционных механизмов, которые периодически работают в генераторном режиме и имеют технологические требования ко времени остановки механизма или уменьшению его скорости, нужно выбирать ПЧ с возможностью подключения тормозного резистора. Такие требования могут предъявляться для крановых механизмов, для дымососных вентиляторов и других. Также тормозное сопротивление может понадобится если перед пуском возможно самораскручивание механизма (например вентилятор, раскручиваемый потоком воздуха)

Надежность превыше всего

Надежность работы ПЧ определяется его диагностическими возможностями и защитами. Большинство ПЧ имеет следующие защитные функции:

  • Защита двигателя от перегрева (с помощью датчика и косвенным путем);
  • Защита ПЧ от короткого замыкания в нагрузке;
  • Защита ПЧ от перегрева;
  • Защита двигателя от длительной перегрузки;
  • Защита ПЧ от перенапряжения;
  • Защита механизмов от ударных крутящих моментов;
  • Защита механизма от резонансных вибраций;
  • Защита от неправильной последовательности фаз.

Качество таких защит зависит как от аппаратной, так и от программной реализации ПЧ. На практике не все производители одинаково хорошо справляются с этой задачей. У каждого производтсва есть свои специфики, поэтому качество ПЧ можно оценить только по опыту собственной эксплуатации или довериться рекомендациям специалистов. Мы рекомендуем прежде всего обратить внимание на ведущие фирмы, такие как: Allen Bradley, Controll Techniques, Danfoss, Lenze, Omron, Siemens, Yaskawa. Все остальные функциональные возможности ПЧ позволяют решить локальную задачу управления без использования промышленных контроллеров, и не должны являться приоритетными при покупке ПЧ. Подытожив всё вышесказанное, повторим главные критерии при выборе преобразователя частоты:

  1. ПЧ выбирается по номинальному току двигателя;
  2. Обязательно учитывается характер нагрузки и двойной ряд мощности;
  3. Нельзя не учитывать режим работы механизма;
  4. Необходимо учитывать технологические требования к останову и изменеию скорости;
  5. Рекомендуется отдавать предпочтение ведущим производителям.
Вернуться к списку статей