Выбор преобразователя частоты или устройства плавного пуска - Chastotnik.pro

При прямом пуске электродвигателя переменного тока, в обмотках возникают большие пусковые токи, а также значительное увеличение крутящего момента. Все это оказывает негативное влияние как на сам электродвигатель та и на приводной механизм в целом снижая его надежность и долговечность. Частотно-регулируемые приводы и устройства плавного пуска быть использованы для уменьшения пусковых токов и ограничения крутящего момента, тем самым защищая дорогое оборудование и увеличивая срока службы двигателя и соединительных устройств. Выбор между преобразователем частоты и устройством плавного пуска часто зависит от типа применения, технологических требований системы, и стоимости (как для первоначальной установки, так и в течение всего жизненного цикла системы).

Пониженное напряжение устройств плавного пуска помогает защитить двигатель и подключенное оборудование. Это ограничивает нарастание тока и снижает механические удары при переходных процессах пуска двигателя, обеспечивая плавный разгон до номинальной скорости. Устройства плавного пуска также эффективны для электрических систем с ограниченной подключаемой мощностью. Постепенно увеличивая напряжение на клеммах электродвигателя устройство плавного пуска производит

регулируемое ускорение двигателя до номинальной скорость. УПП также способны

обеспечивать плавное торможение электродвигателя, там где внезапная остановка может вызвать повреждение подключенного оборудования

Устройства плавного пуска используются для:

Твердотельные устройства плавного пуска используют полупроводниковые приборы, чтобы временно снизить напряжение на клеммах электродвигателя. Это обеспечивает контроль тока в обмотках двигателя, чтобы уменьшить нарастание и ограничить крутящий момент вала. Принцип основан на контроле напряжения на клеммах электродвигателя двух или трех фаз. Ограничивая напряжения на клеммах электродвигателя, уменьшается крутящий момент, обеспечивая плавный разгон.

Мягкие пускатели являются экономичным выбором для применений, где требуется контроль скорости нарастания токовых нагрузок и крутящего момента только во время запуска и останова электродвигателя. Кроме того, они часто являются идеальным решением в стесненных условиях, так как устройства плавного пуска, как правило, занимают меньше места, чем аналогичные преобразователи частоты.

Преобразователь частоты (ПЧ) является устройством управления двигателя, которое осуществляет защиту электродвигателя и контролирует скорость вращения. Частотный преобразователь может контролировать скорость двигателя во время пуска, останова, а также на протяжении всего цикла работы.

Преобразователи частоты используются когда:

Преобразователи частоты преобразует постоянную частоту и напряжение входного питания в регулируемую частоту и выходное напряжение для контроля скорости асинхронного двигателя. Частота питающего напряжения, подаваемого на клеммы электродвигателя переменного тока, определяет скорость вращения двигателя, на основе следующего уравнения:

N = скорость (оборотов в минуту)

Рис 2. Принципиальная схема преобразователя частоты

AC supply (Питания переменного тока): Осуществляется из питающей сети объекта.

Rectifier (Выпрямитель): преобразует (выпрямляет) переменный ток в постоянный.

Chokes and DC bus (Дроссели и шины постоянного тока): Работают совместно, чтобы сгладить искажения постоянного тока на выходе.

Inverter (Инвертор): Осуществляет, посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ) преобразование тока из постоянного обратно в переменный, формируя тем самым выходной сигнал с необходимыми значениями напряжения и частоты.

Pulse width modulation (Широтно-импульсной модуляция): Попеременное переключение полупроводниковых приборов инвертора для создания импульсов различной длительности, которые, при усреднении, формируют выходной сигнал синусоидальной формы.

Преобразователи частоты обеспечивают максимальную энергоэффективность для приводов вентиляторов и насосов. Изменяя расходную характеристику преобразователь частоты значительно снижает потребляемую мощность привода. Центробежные механизмы (такие как, вентиляторы, насосы, компрессоры) подчиняются одним и тем же законам подобия. Законы подобия определяют отношения между набором переменных. В данном случае, это соотношения зависимости изменения давления от расхода или скорости вращения и зависимости изменения мощности от расхода. На основании законов подобия, расход прямо пропорционален скорости вращения, в то время как давление пропорционально квадрату скорости вращения или расходу. Потребляемая мощность пропорциональна кубу скорости вращения. Последнее подобие особенно важно, потому что, если при снижении скорости вращения двигателя, потребляемая мощность падает в кубе.

Для примера, двигатель работает на 80 % от номинальной скорости. Подставляя в формулу получаем:

80%3 или 0,83 = 51.2 %

Таким образом, мощность, необходимая для работы вентилятора на 80 % скорости равна половине его номинальной мощности.

Выбор устройства плавного пуска или преобразователя частоты часто зависит от конкретного применения. УПП меньше и дешевле по сравнению с ПЧ, особенно при больших мощностях электродвигателей. Более крупные ПЧ занимают больше места, и, в большинстве случаев дороже, чем УПП.

Тем не менее, в то время как стоимость частотных преобразователей, на начальном этапе, может быть значительно выше, экономия электроэнергии, полученная в процессе регулирования скорости вращения привода, может обеспечить значительно более низкую стоимость всего жизненного цикла по сравнению с устройством плавного пуска. Одним из основных достоинств преобразователей частоты является возможность контроля и управления скоростью вращения электродвигателя на протяжении всего цикла работы, а не только во время пуска и останова. ПЧ могут также обеспечить более гибкую функциональность, включая системы цифровой диагностики, в отличие от УПП.

Важно отметить, что преобразователи частоты могут изначально стоить в два-три раза дороже, чем устройства плавного пуска. Поэтому, если нет требований обеспечения постоянного ускорения и крутящего момента и для обеспечения эффективной работы привода достаточно ограничение максимальных токовых пуск при пуске и торможение, устройства плавного пуска могут быть более экономически эффективными решениями для вашей системы.

Оригинал статьи:

http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-vfds-vs-soft-starters-white-paper-vfdsvssoftstarters-technical-article-english.pdf>