ПЧ и УПП
Подбор ПЧ и УПП
Данный раздел посвящен выбору частотных преобразователей и устройств плавного пуска.
Выбор частотного преобразователя
Выбор частотного преобразователя требует обязательно учета всех технические параметров электропривода рассматриваемой системы, таких как:
● Тип и характер нагрузки;
● Величина номинального тока подключенного двигателя;
● Величина питающего напряжения;
● Требуемая точность и диапазон регулирования скорости;
● Необходимость режима торможения;
● Способы управления электроприводом;
● Требуемые функции управления и защиты.
Помимо указанных Выше основных параметров следует также учесть возможные требования предъявляемые к самой конструкции частотного преобразователя (массогабаритные характеристики), варианту исполнения и степени защиты (IP), наличию пульта управления и др.
Учет технических параметров электропривода
Характер нагрузки
Правильное понимание особенностей системы, в которой будет работать преобразователь частоты позволяет правильно определиться с нужной серией частотного преобразователя и основным функционалом. Различные механизмы в различных системах требуют наличия определенного набора функций у частотного преобразователя. Например, для насоса и тягодутьевой машины момент нагрузки на приводной электродвигатель различны и соответственно оптимальный алгоритм управления этими приводами должен отличаться (см. теория) Многие производители выпускают отдельные серии преобразователей частоты для специального применения (например частотный преобразователь адаптированный для работы с насосами)
Мощность частотного преобразователя
Мощность электропривода, также как и его номинальный рабочий ток является, пожалуй, одним из основных его параметров. Частотный преобразователь выбирается исходя из мощности электродвигателя или его номинального рабочего тока. Выбор ПЧ необходимо осуществлять по величине тока потребляемого двигателем от частотного преобразователя с учетом перегрузочной способности частотника. Обычно перегрузочная способность учитывается совместно с её временем продолжительности перегрузки. Перегрузочная способность определяет время срабатывания непосредственной защиты электропривода и указывается в процентах (%) от номинального тока электродвигателя.
Напряжение питающей сети
Важным также являются параметры питающей сети. Наиболее часто встречающимся вариантом является - питание преобразователя частоты от трехфазной 380В.
В общем случае возможны следующие группы напряжений:
● НН: 110 В, 220 В, 380В (690 В) – НН, низкое напряжение
● СН-2: 1 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ - СН-2, среднее второе напряжение,
● СН-1: 35 кВ - среднее первое напряжение
Очень часто преобразователи частоты, работающие от напряжения групп СН-1,2 называют высоковольтными.
Каждый из вариантов применим для различного рода решений, и зависит как от возможностей электроснабжения, так и от ряда возможностей обусловленных применением соответствующего привода.
Диапазон регулирования частоты
Если технологическим процессом предусмотрено снижение частоты вращения не более 10%, то для такого механизма будет применим практически любой частотный преобразователь. Однако в случае требования обеспечить большой диапазон регулирования частоты, необходимо выбирать преобразователь частоты способный обеспечить работу низких частотах. Также необходимо позаботится об охлаждении двигателя. Стандартный асинхронный двигатель охлаждается закрепленным на его валу вентилятором. Соответственно при снижении частоты вращения вала уменьшается охлаждение электродвигателя. Некоторые преобразователи частоты снабжены функцией контроля теплового режима. Однако возможны варианты где потребуется дополнительное охлаждение или применение другого типа электродвигателя.
Необходимость режима торможения
Для случаем управления приводом высоко инерционных механизмов возникает вопрос – куда деть кинетическую энергию двигателя при торможении. Возможны следующие варианты:
● Отдать энергию обратно в сеть (рекуперация);
● Остановить электродвигателем путем понижения частоты питающего напряжения статора. В таком случае избыточная энергия выделится в виде тепла на радиаторах;
Варианты использования того или иного метода должны анализироваться с точки зрения экономической целесообразности. Например рекуперативное торможения более выгодно в плане экономии электроэнергии, однако значительно увеличивает стоимость частотного преобразователя по сравнению с преобразователем частоты с простым тормозным сопротивлением. Данный вопрос необходимо рассматривать в каждом конкретном случае и учитывать все затраты за весь жизненный цикл оборудования.
Способы управления двигателем
Существуют два основных метода частотного регулирования двигателем:
● Скалярное управление;
● Векторное управление.
Метод скалярно управления является наиболее распространенным. Применяется как правило для управления двигателей в насосных и вентиляторных агрегатах, компрессорной технике, а также механизмов, где необходимо поддерживать технологический параметр посредством датчика обратной связи. Диапазон регулирования частоты вращения при таком методе достигает 1:10.
Недостатки скалярно метода:
● Значительно снижение величины крутящего момента при частотах f<0,1fном;
● Невозможность регулировки частоты вращения вала без специального датчика;
● Невозможность регулировать момент на валу электродвигателя.
Векторный метод лишен этих недостатков. При векторном управлении закладывается математическая модель двигателя, позволяющая рассчитать момент и скорость вращения вала.
Существует два класса систем векторного управления.:
●Бездатчиковые (диапазон регулирования не более 1:100 при точности не более ±0,5%).
● C наличием обратной связью по скорости. (диапазон регулирования 1:10000 о более при точности поддержания скорости до ±0,02%
Функции защиты
Кроме функций управления преобразователь частоты должен обеспечивать защиту электродвигателя и системы в целом.
● Основными защитными функциями частотного преобразователя являются следующие:
● Ограничение тока при пуске, при продолжительной работе, при остановке и коротком замыкании;
● Защита от перенапряжения и пониженного напряжения;
● Контроль температуры двигателя;
● Защита от перегрева радиатора;
● Защита выходных IGBT модулей.
Выбор устройства плавного пуска
Для эффективного применения устройств плавного пуска, подбор необходимо производить с учетом следующих критериев:
● Режим работы;
● Токовая нагрузка электродвигателя;
● Максимальное количество пусков в час;
● Напряжение сети;
● Исполнение IP.
Режим работы устройства плавного пуска
В зависимости от типа системы, в которой будет использоваться устройства плавного пуска, выбирается необходимый режим работы. Очень важно правильно подобрать характеристики пуска в зависимости от применяемого оборудования. В таблице 1 приведены режимы работы основных типов оборудования, для которых применяются устройства плавного пуска.
