Функции современного преобразователя частоты.

Что такое преобразователь частоты асинхронного двигателя мы уже рассказывали в другой статье. Теперь пришло время поговорить о том, для чего нужен такой преобразователь, где используется, как применяется, какие дополнительные функции может выполнять.

На сегодняшний день, преобразователь частоты – это высокотехнологичный интеллектуальный прибор, в состав которого входит микроконтроллер высокой производительности, позволяющий создавать системы автоматического управления, и имеющий некоторые дополнительные функции, использование которых в значительной мере повышает надежность преобразователя и асинхронного электродвигателя, а также, расширяет спектр возможностей применения преобразователя частоты.

ООО «ТД «Автоматика» является ведущим поставщиком преобразователей частоты таких известных марок, как: Siemens, Schneider Altivar, OMRON CIMR, ERMAN, Веспер, Hitachi, UNIDRIVE, Mitsubishi Electric, TECORP, Hyundai, DELTA ELECTRONICS, Vacon, Danfoss, ProStar, Emotron и предлагает отличные цены и сроки поставки на продукцию данных производителей.

Режимы работы преобразователя частоты

Выделяют два принципиально разных режима работы преобразователя частоты:

- режим поддержания выходной частоты,

- режим стабилизации внешнего параметра.

Режим поддержания заданного значения частоты – в данном режиме задание частоты производится как с пульта управления, так и аналогового входа задающего устройства или же при помощи комбинации сигналов дискретных входов. В данном режиме преобразователь непрерывно отслеживает сигнал заданной частоты и, в соответствии с ним, изменяет свою выходную частоту.

Режим стабилизации внешнего параметра – в данном режиме работа по стабилизации параметра осуществляется на при помощи ПИД-регулятора, на входы которого подаются сигнал установки параметра, а также сигнал с датчика регулируемого параметра. Такой ПИД-регулятор формирует для преобразователя частоты управляющий сигнал, при этом, благодаря изменению скорости вращения электродвигателя преобразователем, поддерживается управляемая величина, равная заданной (Рисунок 1). Внешним параметром может выступать температура, расход жидкости, давление и др. Информация с датчика поступает с внешнего аналогового входа.

Рисунок 1. Применение ПИД-регулятора.

Режимы управления преобразователем частоты

- Ручное управление — пользователь управляет преобразователем, подавая команды с пульта управления. Все события, такие как пуск или остановка асинхронного двигателя производятся пользователем вручную. Естественно, преобразователь выполняет свои защитные функции и, в случае возникновения внештатной ситуации, самостоятельно останавливает двигатель и уведомляет пользователя о возникновении аварии.

- Управление по событиям — в данном режиме преобразователь программируется на определенные действия по времени (минуты, часы, дни недели). В качестве действий могут быть установлены запуск или остановка электродвигателя, установка нового значения выходной частоты или поддерживаемого параметра. Это позволяет настроить преобразователь частоты на режим автономного функционирования.

- Управление по «сухим контактом» — преобразователи частоты имеют несколько гальванически развязанных дискретных входов управления, называемых «сухими контактами». Они могут иметь либо, жестко определенные функции, например, разгон и торможение, аварийная остановка, значения скорости, либо иметь возможность программирования функций пользователем. При данном типе управления, преобразователь, как составная часть внешней системы управления, является её исполнительным механизмом.

- Внешнее управление — это режим управления преобразователем при помощи внешнего управляющего устройства использующий интерфейс RS232 или RS485. Внешним устройством управления, обычно, служит персональный компьютер со специальным программным обеспечением, который позволяет не только управлять преобразователем, но и просматривать информацию о его текущем состоянии.

Дополнительные защитные функции.

Наряду с обязательными защитными функциями, такими, как защита от короткого замыкания, превышения или пропадания напряжения сети; в преобразователях частоты реализованы некоторые дополнительные функции, которые позволяют увеличить надежность работы как самого преобразователя частоты, так и всего электропривода в целом.

Выделяют такие дополнительные защитные функции, как:

1. Тепловая защита асинхронного электродвигателя – реализует защиту от перегрева асинхронного электродвигателя программным методом. Перегрев может быть вызван превышением максимального тока обмоток и, как следствие, выделением избыточного тепла. Эта функция заменяет тепловое реле в выходных цепях преобразователей частоты. Ее применение не требует использования датчика температуры двигателя.

2. Защита от резкого изменения регулируемого параметра – эта функция может отличаться в зависимости от самого регулируемого параметра. Например:

- Определение обрыва трубопровода – функция необходима, например, при работе преобразователя на вентиляторных или насосных станциях. При обрыве трубопровода расход жидкости или газа увеличивается за счет больших утечек через разрыв. Скорость асинхронного электродвигателя, при этом, доходит до максимальной, а требуемое значение параметра не может быть достигнуто. В таком случае преобразователь подает предупреждающий сигнал на специальный тревожный выход.

- Определение блокировки трубопровода - при блокировании трубопровода выше места установки датчика давления, давление в системе уменьшается, а скорость работы насоса увеличивается преобразователем. Однако, поскольку расхода газа или жидкости нет, то ток двигателя остается небольшим. Когда скорость асинхронного электродвигателя достигает максимальной при небольшом токе двигателя, преобразователь подает предупреждающий сигнал.

3. Защита от кратковременных перегрузок – функция используется для предотвращения заклинивания вала электродвигателя. Защита срабатывает в случае, когда ток больше, а частота меньше заданного значения на протяжение определенного времени.

4. Управление дополнительным асинхронным электродвигателем – в случае, когда мощности двигателя, работающего под управлением преобразователя, оказывается недостаточно (например, для поддержания необходимого давления или напора воды в магистрали), используется дополнительный выход для подключения дополнительного асинхронного электродвигателя.

5. Поиск скорости асинхронного электродвигателя - эта функция используется в тех случаях, когда существует необходимость подключения к преобразователю частоты уже вращающийся двигатель. Оснащенные функцией поиска скорости преобразователи анализируют параметры вращения двигателя и начинают вращать электродвигатель именно с той частоты, на которой он вращается в настоящий момент.

6. Функция настройки разгона и торможения – в целях уменьшения перегрузок при включении и отключении двигателя, преобразователь производит его плавный разгон и торможение. Наиболее распространенные виды характеристик разгона и торможения промышленного применения:

Линейная характеристика — это стандартная характеристика, которая используется для постоянной нагрузки электродвигателя.

Характеристика S-типа — плавный разгон и торможение двигателя. Предотвращает рывки и колебания механизма при разгоне и торможении.

Характеристика U-типа — применяется для эффективного разгона и торможения электродвигателей вентиляторов и насосных станций.

7. Использование внешнего тормозного прерывателя - максимальная скорость торможения двигателя ограничивается допустимым увеличением напряжения в звене постоянного тока. При увеличении напряжения и превышении его максимально допустимого предела возможен выход из строя либо выходных силовых ключей, либо конденсаторов.

Преобразователи частоты, оснащенные данной функцией, позволяют использовать внешний тормозной прерыватель, который подключается параллельно звену постоянного тока. Внешний тормозной прерыватель состоит из силового ключа и мощного резистора, при помощи которого и происходит рассеивание избыточной энергии конденсаторов звена постоянного тока.

8. Функция пропуска резонансных частот - при работе преобразователя существует вероятность пропускания при разгоне и торможении двигателя такие частоты, при которых в механизме двигателя могут наблюдаться вибрации и резонансные явления. Применение данной функции позволяет продлить ресурс электропривода и избежать нежелательных шумов при разгоне и торможении.

Дополнительные сервисные функции. К таким функциям относят:

Режим экономии электроэнергии - используется при работе на пониженных нагрузках для экономии электроэнергии. По завершении разгона, в случае пониженной нагрузки, преобразователь снижает выходное напряжение.

Функция подсчета статистики работы - для определения выработанного ресурса асинхронного двигателя используется приближенная оценка среднего времени его наработки. Применяя преобразователь частоты, появляется возможность учета времени наработки двигателя средствами самого преобразователя. Показания преобразователя заведомо являются наиболее точными и не требуют каких-либо дополнительных расчетов.

Функция подсчета статистики аварий – преобразователь частоты может сохранять в собственной энергонезависимой памяти историю срабатывания защит или аварий, указывая, при этом, точное время и причину аварии. При автономной работе устройства в необслуживаемом режиме – эта функция является особенно полезной.