- Частотный преобразователь
- Основные критерии выбора
- Векторное управление без обратной связи
- Режимное подключение асинхронных электродвигателей
- Соединение с клеммами терминалов ПЧ
- Как настроить прибор на параметры асинхронного электродвигателя?
- Ввод рабочих значений в память ПЧ
- Адаптация (проверка) правильности ввода значений
- Особенности подключения
- Принцип работы АД
- Частотный преобразователь для электродвигателя: назначение и функции
- Частотный инвертор с асинхронным электромотором
- Что дает применение частотного инвертора с синхронным двигателем
- Настройка преобразователя частоты
- Подготовка
- Переделка однофазного двигателя в трехфазный
- Способы подключения мотора
- Конденсаторный способ подключений
- Фазовое управление с помощью симистора
- Частотный способ
- Пульт управления
- Основные виды однофазных электроприводов
- Двигатели с пусковой обмоткой
- Конденсаторный двигатель
- Схема подключения реверсивного магнитного пускателя
- Реверсивное управление электродвигателем
- Реверсивное управление гидравликой
- Устройство станка, перед установкой ПЧ
- Особенности и преимущества частотного управления однофазными двигателями
- Как подключить однофазный двигатель к преобразователю частоты?
Частотный преобразователь
По способу подключения питания к входным клеммам различают однофазные и трехфазные преобразователи частоты. При этом однофазные преобразователи частоты питаются фазным напряжением 220 В, трехфазные — линейным напряжением 380 В. Но на выходе преобразователя трехфазное напряжение со сдвигом фаз 120 В. ° обычно формируется, величина которой ограничивается напряжением питания на входе.
Смотрите также: HL-GR-90W (площадь_0,9-1,8м²) — Система обогрева и обогрева грунта и грунта с кабелем для обогрева и обогрева теплиц, парников, зимних садов.
Однофазные и трехфазные инверторы SIEMENS Micromaster 420
В отношении однофазных двигателей преобразователи частоты можно условно разделить на три группы:
- Преобразователи специально разработаны для однофазных двигателей.
- Инверторы с возможностью подключения однофазных двигателей с использованием соответствующих настроек и схемы подключения.
- Преобразователи без возможности подключения однофазного двигателя.
Мы будем рассматривать частотники из второй группы.
Примечание!
Не путайте приводы с однофазным питанием на входе с приводами с однофазным выходом. Возможны комбинации, когда инвертор с однофазным питанием выдает 3 фазы с напряжением 220 В, или когда инвертор с трехфазным питанием подает напряжение 220 или 380 В на однофазный двигатель.
Основные критерии выбора
Это включает:
- контроль. По этому показателю преобразователи частоты делятся на скалярные и векторные, более распространенные, но более дорогие. Это объясняется тем, что они способны обеспечить более точную настройку, которую не могут обеспечить первые. Скаляры, с другой стороны, могут поддерживать только заданное отношение выходного напряжения к частоте. Поэтому их ставят в агрегаты с малой нагрузкой на двигатель;
- сила. Понятно, что чем больше этот параметр, тем лучше. Но кроме количества важен производитель: оборудование, которое «близкородственное» работает гораздо эффективнее.Кроме того, для взаимозаменяемости важно использование преобразователей одной марки;
- напряжение сети. Для защиты устройств от скачков напряжения, часто возникающих в бытовых сетях, желательно, чтобы напряжение имело большой рабочий диапазон;
- диапазон регулировки частоты. Перейдите сюда, исходя из требований к конкретному устройству. На практике применяют преобразователи с частотой 10-100 Гц; дискретные входы. Они предназначены для отправки команд. Благодаря им двигатель также запускается и останавливается, вращается в обратную сторону и тормозится;
- аналоговые входы. Благодаря им осуществляют управление при работающем двигателе и регулировку привода;
- цифровой. Их назначение — передача высокочастотных сигналов, генерируемых датчиками угла поворота рулевого колеса. Чем больше входов, тем лучше, но устройство дороже;
- помимо входов важны дискретные выходы, сигнал с которых сообщает о неисправностях (перегрев, аварии, отклонение входного напряжения от нормы и т.п.);
- аналоговые выходы отвечают за обратную связь. Их выбирают по описанному выше принципу;
- для шины управления количество входов и выходов должно соответствовать схеме преобразователя. Но лучше, если у нее будет запас, который может понадобиться, когда вы собираетесь улучшать устройство;
- перегрузочная способность. Нормальным считается, когда мощность преобразователя частоты на 10-15 % больше мощности двигателя. Выше номинального он тоже должен иметь ток.
Векторное управление без обратной связи
Векторное управление с разомкнутым контуром (VU) используется для более широкого и динамичного управления скоростью электрической машины. При пуске от преобразователя частоты двигатели могут развивать пусковой момент в 200 % от номинального момента при частоте всего 0,3 Гц. Это расширяет перечень механизмов, в которых может применяться асинхронный электропривод с векторным управлением. Этот метод также позволяет контролировать крутящий момент машины во всех четырех квадрантах.
Крутящий момент ограничен двигателем. Это необходимо для предотвращения повреждения оборудования, машин или изделий. Величина крутящего момента делится на четыре разных квадранта в зависимости от направления вращения электромашины (вперед или назад) и в зависимости от того, реализует ли электродвигатель режим рекуперативного торможения. Пределы можно задать для каждого квадранта отдельно, либо пользователь может установить общий крутящий момент в преобразователе частоты.
Двигательный режим асинхронной машины будет обеспечиваться отставанием магнитного поля ротора от магнитного поля статора. Если магнитное поле ротора начинает превышать магнитное поле статора, машина переходит в режим рекуперативного торможения с возвратом энергии, другими словами, асинхронный двигатель переходит в режим генератора.
Например, машина для укупорки бутылок может использовать ограничение крутящего момента в квадранте 1 (вперед с положительным крутящим моментом), чтобы предотвратить чрезмерное затягивание крышки бутылки. Механизм совершает движение вперед и использует положительный крутящий момент, чтобы навинтить крышку на бутылку.
С другой стороны, такое устройство, как лифт с противовесом тяжелее пустой кабины, будет использовать квадрант 2 (обратное вращение и положительный крутящий момент). Если автомобиль поднимется на верхний этаж, крутящий момент будет противоположен скорости. Это необходимо для ограничения скорости подъема и предотвращения свободного падения противовеса, так как он тяжелее кабины.
Обратная связь по току в этих преобразователях частоты позволяет устанавливать ограничения на крутящий момент и ток двигателя, поскольку по мере увеличения тока увеличивается и крутящий момент. Выходное напряжение инвертора может увеличиваться, если механизму требуется больший крутящий момент, или уменьшаться, если достигнут предел. Это делает принцип векторного управления асинхронной машиной более гибким и динамичным, чем принцип U/F.
Также приводы с разомкнутым векторным управлением имеют более быстродействие 10 Гц, что позволяет использовать их в механизмах с ударными нагрузками. Например, в камнедробилках нагрузка постоянно меняется и зависит от объема и размеров перерабатываемой породы.
В отличие от модели управления V/F, векторное управление использует векторный алгоритм для определения максимального эффективного рабочего напряжения двигателя.
Векторное управление ВУ решает эту проблему за счет наличия обратной связи по току двигателя. Как правило, обратная связь по току создается внутренними трансформаторами тока самого преобразователя частоты. На основе полученного значения тока преобразователь частоты рассчитывает крутящий момент и поток электрической машины. Базовый вектор тока двигателя математически делится на вектор тока намагничивания (Id) и крутящего момента (Iq).
Используя данные и параметры электрической машины, инвертор рассчитывает векторы тока намагничивания (Id) и крутящего момента (Iq). Для достижения максимальной производительности в преобразователе частоты Id и Iq должны быть разделены на 900. Это важно, поскольку 900 = 1, а значение 1 соответствует максимальному значению крутящего момента.
В общем, векторное управление асинхронным двигателем обеспечивает более жесткое управление. Регулирование скорости составляет около ±0,2% от максимальной частоты, а диапазон регулирования достигает 1:200, что позволяет сохранять крутящий момент при работе на малых скоростях.
Режимное подключение асинхронных электродвигателей
Рассмотрим, как подключить асинхронный двигатель к преобразователю частоты вместо магнитного пускателя. Какие манипуляции нужны для такой «новаторской» работы электрика?
Принимая решение о реализации схемы, электрик обычно выбирает из двух вариантов:
- Подключение к сети 220 вольт.
- Подключение к сети 380 вольт.
Помимо упомянутых вариантов, существуют, конечно, схемы питания асинхронных электродвигателей с другими параметрами питающего напряжения, но в базовой (отечественной) стратегии параметр выше 380 вольт обычно не используется.
Отмеченная стратегия выбора напряжения естественным образом сопровождается функцией подключения асинхронных электродвигателей к преобразователю частоты в зависимости от организации электроснабжения: в режиме 220 вольт (однофазный) или 380 вольт (трехфазный).
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СИДЕНЬЯ
Устройства, объединяющие электрику и электронику в одной схеме, позволяют управлять асинхронными двигателями с разным напряжением. Практичная технология подключения двигателей
На примере широко распространенного агрегата VLT 51 серии Micro Drive — серийного изделия функция соединения асинхронного электродвигателя и преобразователя частоты проста.
Если выбрано 220 вольт, используются две клеммы трехфазной сети, обозначенные соответственно «L1L» и «L3N». В другом случае (цепь 380 вольт) все три клеммы используются для одной и той же клеммы.
Соединение с клеммами терминалов ПЧ
Следует отметить важный момент: исходя из значения мощности асинхронного электродвигателя, подключенного к преобразователю частоты, на БРНО двигателя применяется схема «звезда» или «треугольник». Разумеется, модель преобразователя частоты необходимо выбирать в соответствии с мощностью двигателя.
Традиционно электродвигатели относительно небольшой мощности соединяют в «звезду», а для мощных асинхронных электродвигателей выполняют схему «треугольник». Асинхронный двигатель подключается к клемме преобразователя частоты через клеммы, обозначенные символами: «У», «В», «Ш».
ИНСТРУМЕНТ
Выводы преобразователя частоты для подключения асинхронного электродвигателя: 1 — однофазная сеть 220В (L1L/L3N); 2 — проводники от двигателя БРНО на клеммах «У», «В», «Ш» соответственно; 3 — линия дистанционного управления в режиме «Авто»; 4 — заземляющие проводники к клемме «Земля» на устройстве
Головки прижимных винтов хомутов обычно имеют прорези под плоскую отвертку. В зависимости от назначения клеммы могут потребоваться отвертки с разным размером лезвия. На контакты (3) установлена простая кнопка блокировки в качестве внешнего выключателя.
Как настроить прибор на параметры асинхронного электродвигателя?
Затем, после выполнения и проверки правильности всех подключений, преобразователь частоты VLT необходимо настроить исходя из параметров подключенного двигателя. Сначала прочтите рабочие данные с технической таблички на корпусе асинхронного электродвигателя. В частности, обязательными параметрами являются:
- сила,
- рабочее напряжение,
- частота,
- сила тока,
- количество оборотов.
Этих параметров вполне достаточно для запуска асинхронного двигателя через преобразователь.
Ввод рабочих значений в память ПЧ
Снятые параметры заносятся в память устройства с помощью некоторых манипуляций на клавиатуре ПКП. Для большинства случаев подключения достаточно функции быстрого меню. Данная функция активируется однократным нажатием клавиши «Меню» на панели управления с последующим подтверждением нажатием клавиши «ОК».
ПАНЕЛЬ
Большинство классических асинхронных двигателей настроены на работу с инвертором через функцию быстрого меню. Операции: один клик на «Меню», затем «ОК», после чего система откроет список настроек
Открытый режим «Быстрое меню» запускается параметром «1-20», где настраивается уровень мощности двигателя. Для справки: преобразователи серии VLT поддерживают диапазон мощностей 0,09 — 11 кВт. Однако в зависимости от мощности инвертора в меню выбора значений доступна только определенная часть диапазона мощности.
требуемый параметр мощности (полученный с паспортной таблички двигателя) может быть установлен пользователем с помощью клавиш на панели управления («стрелки вверх/вниз»). Но предварительно ввод нужного параметра нужно активировать кнопкой «ОК» (строка на дисплее начинает пульсировать). Требуемая мощность выбирается из списка доступных значений. Выбранное значение снова фиксируется клавишей «ОК».
Аналогично настраиваются и другие пункты контекстного меню: 1-22 (Напряжение), 1-23 (Частота), 1-24 (Ток), 1-25 (Скорость). Для перемещения по пунктам меню используйте клавишу со стрелкой вверх (или стрелку вниз, если требуется перемещение назад).
Адаптация (проверка) правильности ввода значений
После ввода пяти основных рабочих параметров асинхронного двигателя следующим шагом будет настройка двигателя. Для проведения адаптации используется следующий пункт всплывающего меню 1-29 (ДОБАВИТЬ). Функция адаптации активируется установкой значения «2».
После подтверждения кнопкой «ОК» преобразователь переходит в режим автоматического тестирования. На дисплее появится сообщение для активации кнопки ручного запуска.
КНОПКИ
Кнопки на панели управления (внизу) включают/отключают/сбрасывают инвертор, поддерживают ручной (Hand On) и автоматический (Auto On) режимы запуска, а также отключение/сброс (Off Reset). Слева (вверху) расположена шкала контроля работы. Справа (вверху) — потенциометр задания частоты
Активация кнопки ручного пуска запускает функцию ADD (адаптация асинхронного двигателя), которая визуально отображается на дисплее в виде нарисованного системой прямоугольного символа в левом нижнем углу экрана.
Примерно через полминуты тест заканчивается, и если все нормально, на экране появляется запрос на активацию клавиши «ОК». Активация этой кнопки завершает процедуру настройки индивидуальной настройки.
Особенности подключения
Как было сказано выше, не все приводы могут работать с однофазным двигателем, так как при его подключении фактически будет разомкнута третья (неподключенная) фаза, что вызовет неисправность. Поэтому необходимо внимательно читать документацию на инвертор — производитель должен четко указать, что возможно подключение и работа с однофазной нагрузкой.
Так как однофазный двигатель содержит конденсатор, обеспечить нужный сдвиг фаз при изменении рабочей частоты не удастся, и двигатель на низких частотах (менее 30 Гц) будет перегреваться. Это следует учитывать при выборе диапазона рабочих частот и способа охлаждения инвертора.
При подключении однофазного двигателя реверсирование работы через панель управления или настройки инвертора невозможно. Изменить направление вращения можно, изменив схему разводки обмоток внутри двигателя.
Принцип работы АД
Чтобы понять, зачем нужна пусковая обмотка, приведем пример: двигатель подключен только к рабочей обмотке (220В).
В нем I1 (однофазный ток) создает магнитное пульсирующее поле. Его можно разложить на два — с одинаковыми амплитудой и скоростью вращения, но противоположно направленными — Fa и Fv. При неподвижном роторе эти поля создают моменты М1 и М2, разные по знаку, но равные по величине.
Результирующий пусковой момент равен нулю (Mn= M1 – M2), т.е двигатель не сможет вращаться без приложения нагрузки к валу.
Поэтому необходима пусковая обмотка. Создаваемое им поле заставляет двигатель вращаться. Направление вращения определяет пусковой момент.
Частотный преобразователь для электродвигателя: назначение и функции
Инверторный преобразователь частоты представляет собой электронное устройство для изменения частоты электрического тока и напряжения. Пределы для изменений тверды. Частота может варьироваться от 1 Гц до 500 Гц. И это не максимум, а предел нормальной регулировки частотника. Современные преобразователи частоты сделаны на базе электроники, которая позволяет точно поддерживать частоту и напряжение. При желании можно устроить условия для плавного старта. Все это позволяет использовать относительно недорогие электродвигатели постоянного тока там, где раньше это было невозможно.
Некоторые преобразователи частоты управляются микропроцессорами
Частотный инвертор с асинхронным электромотором
Асинхронные двигатели при включении потребляют во много раз больше энергии, чем при нормальной работе. Пусковые токи могут быть в 6-8 раз выше рабочих. Такие мгновенные скачки истощают сеть. Напряжение резко падает, затем резко восстанавливается. При включении особо мощного двигателя параметры сети меняются настолько, что чувствительное оборудование воспринимает их как потерю. В результате перезагружается компьютерная техника, мерцает или гаснет свет, перегорают блоки питания от отопительных котлов и т.д.
Раньше остроту проблемы уменьшали установкой конденсаторов, сглаживающих скачки. А вот конденсаторы требуют большой емкости — 70 мкФ на киловатт тока, плюс такую же емкость надо подключить для нейтрализации пускового тока. Но и в этом случае были скачки, а также перегрузки двигателя на старте. Кроме того, подключение через емкость «съедало» значительную часть мощности двигателя. Чтобы компенсировать потерю, пришлось закупить более мощные приборы, установить более мощные пусковые конденсаторы. В общем, решение не самое лучшее, но другого по сути и не было.
Преобразователи частоты выбираются по мощности подключаемого оборудования (должен быть запас не менее 20%) и по току (тоже с запасом)
С применением преобразователей частоты (ПЧ) задача решается намного эффективнее. Основная функция этого оборудования – плавный и постепенный разгон двигателя с нуля до полной мощности. В течение определенного промежутка времени (может быть заданным, а может быть фиксированным значением) ток, подаваемый на двигатель, плавно меняет параметры, выводя двигатель на рабочий режим. Нет перегрузки, нет влияния на сеть.
И конденсаторы не нужны, а значит мощность мотора может быть примерно на 40% меньше, чем раньше (именно настолько она была снижена с конденсаторами). Таким же образом постепенно происходит закрытие. Электродвигатель постепенно замедляется, затем останавливается. В целом преобразователь частоты для электродвигателя продлевает срок его службы, снимает проблему пусковых токов и стабилизирует параметры сети.
Что дает применение частотного инвертора с синхронным двигателем
Синхронные двигатели постоянного тока имеют простое устройство, после достижения необходимой скорости работают стабильно. Недостатки — затрудненный пуск и невозможность регулирования частоты вращения вала. Проблему запуска давно научились обходить — делают асинхронную пусковую обмотку, которая разгоняется до нужной частоты. Но невозможность изменить скорость сильно ограничивает область его применения. Существует не так много устройств, которым не нужны разные скорости двигателя. Это системы вентиляции, охладители.
Таблица с несколькими моделями, их параметрами и ценами
При использовании преобразователя частоты с синхронным электродвигателем проблема изменения скорости решается сразу. Причем этот пакет работает настолько хорошо, что японцы уже выпустили новые электропоезда с такой тягой. Стало появляться и другое подобное оборудование. И не только тяговые – некоторые производители стали выпускать новые электроинструменты с такими моторами. Да, такое оборудование дороже, но оно имеет хороший КПД и стабильно работает.
Настройка преобразователя частоты
При настройке преобразователя частоты обратите внимание на следующие моменты:
- Если возможно, ограничьте время разгона и торможения, чтобы уменьшить нагрев инвертора и двигателя. То же самое относится и к количеству циклов включения/выключения в единицу времени.
- Выберите скалярный режим управления частотой.
- Отключите контроль фазовой ошибки на выходе инвертора.
- Перед первым запуском обязательно выполните автоматическую настройку (регулировку) согласно инструкции.
Здесь необходимо учитывать один важный момент. Однофазный двигатель имеет меньший КПД, чем трехфазный двигатель с теми же параметрами. Это необходимо учитывать при выборе пары преобразователь/двигатель. Для повышения КПД и снижения нагрева можно экспериментально выставить точки на графике вольт-частота. Как вариант, можно отключить пусковой конденсатор и подключить провода от пусковой и рабочей обмоток к выходу трехфазного инвертора. Затем выполните настройки, как описано выше.
Подготовка
установка преобразователя частоты для электродвигателя – сложный и ответственный процесс. Он пройдет тем легче и быстрее, чем правильнее будет сделан выбор преобразователя частоты. Поиск оптимального варианта агрегата осуществляется исходя из условий будущей эксплуатации. Ключевые моменты заключаются в следующем.
- Место установки преобразователя частоты. От этого зависит несколько важных свойств преобразователя частоты. Класс влаго- и пыленепроницаемости. Современные преобразователи частоты изготавливаются нескольких классов – IP 20, 54, 65. Чем выше степень защиты (первая цифра отвечает за пылезащиту, вторая – за влагостойкость), тем шире выбор места установки. Модели со степенью защиты IP 20 устанавливаются только в электрощиты (с автоматической или ручной системой управления приводом), устанавливаемые в помещениях с низким уровнем влажности. Возможна установка в корпусах IP 54 или IP 65 рядом с работающим двигателем.
- Основание преобразователя частоты. Если устройство находится вдали от вибраций и электромагнитных полей, для него достаточно ровной прочной площадки. В противном случае установка может производиться на виброгасящих опорах или в шкафах с экранами.
- Климатические представления. Если преобразователь частоты устанавливается на открытую или частично открытую площадку, то климатическое исполнение должно соответствовать максимальной и минимальной температуре окружающей среды в теплое и холодное время года соответственно. В закрытой установке температурный режим, которому должно соответствовать устройство, определяется помещением.
Состояние сети (напряжение ниже или равно номинальному напряжению устройства) Параметры электродвигателя (совместимость) Проект подключения. Это основа для выбора модели.
При установке частотника в шкаф важно соблюдать отступ корпуса от стенок шкафа или других устройств, находящихся в сборке. Размеры углублений определяются индивидуально в зависимости от мощности навесных агрегатов. Для отвода тепла в замкнутом пространстве шкафа в нем устанавливаются вентиляторы достаточной мощности (в зависимости от количества преобразователей частоты и других механизмов).
Переделка однофазного двигателя в трехфазный
Часто однофазный асинхронный двигатель на самом деле оказывается трехфазным. Переход на однофазный обычно связан с ограничениями по току, который в некоторых местах может быть только однофазным.
Перед подключением однофазного двигателя к инвертору можно проверить возможность работы на три фазы. Для этого нужно вскрыть дрель, определить тип двигателя и его оригинальную схему. Чаще всего получается, что станция имеет трехфазное питание линейным напряжением 220 В и собрана по схеме «Треугольник», при этом для обеспечения работы от одной фазы используется фазосдвигающий конденсатор. Поэтому достаточно исключить из схемы конденсатор и запустить двигатель по обычной трехфазной схеме.
Другие полезные ресурсы:
5 шагов для подключения неизвестного мотора
Способы подключения мотора
Теперь рассмотрим несколько способов подключения:
- конденсаторный метод;
- частотный метод;
- управление фазой симистором;
Какой способ лучше? Знаете, все зависит от поставленной задачи… Но вкус и цвет, знаете ли…
Если вы не знакомы с преобразователем частоты, то можете прочитать статью «Чего вы не знаете о преобразователе частоты?
»
Конденсаторный способ подключений
Бюджетное подключение трехфазных двигателей к однофазной сети. Просто подключаем конденсатор последовательно в цепь обмотки и превращаем прибор из трехфазного в однофазный. Вот схема:
Cn — пусковой конденсатор, Cp — рабочий конденсатор. В данном случае я не буду описывать, как выбрать контейнер. В интернете есть масса информации по этому поводу.
Фазовое управление с помощью симистора
Это один из древнейших методов контроля. Две обмотки двигателя соединены параллельно, одна из них с конденсатором. К точкам обмотки подключаем симисторный регулятор. Актуальность их, на мой взгляд, еще не исчезла. Лучше всего использовать для легких нагрузок (вентиляторы, насосы).
Важно! Обратите внимание, что симблоки в основном рассчитаны на активную нагрузку. Поскольку двигатель является индуктивной нагрузкой, мы делим активный ток прибл. 10. Если ток активной нагрузки равен 50, индуктивный будет равен 5.
На выходе устройства формируется напряжение сетевой частоты 50 Гц и регулируется среднеквадратичное число. Таким образом мы меняем время открытого состояния симистора на период повторения напряжения. Единственный недостаток: момент на валу падает пропорционально уменьшению напряжения. Вот пример Autonics SPK1:
Входы для регулирования скорости универсальны. Сюда можно подключить и потенциометр на 1 кОм, и датчик с токовым сигналом 4-20 мА, и напряжением 0-5 В.
Частотный способ
Говорить о популярности преобразователя частоты нет смысла. Так как это устройство давно всем известно. Частотный метод является наиболее важным в нашем 21 веке. Скорость регулируется ШИМ-модуляцией. Довольно сложное устройство, требующее отдельной статьи. По входному напряжению оно и 380 В и 220 В. А что на выходе?
На рынке есть готовые альтернативы как однофазным, так и трехфазным электродвигателям. Вам просто нужно выбрать схемное решение
.
Но бывают случаи, когда однофазный выходной инвертор не по карману. Или у вас на полке стоит трехфазный преобразователь. Рассмотрим возможность подключения двигателя к преобразователю частоты.
Пульт управления
Регулятор частоты управляется с пульта дистанционного управления (ПУ), который идет в комплекте с агрегатом. Для подключения ПУ частотник необходимо смонтировать в удобном месте согласно схеме в руководстве пользователя. После установки ручка ПУ сбрасывается и подается команда RUN. Следующий шаг – плавно повернуть ручку на минимальный градус:
- Если после подключения преобразователя частоты к двигателю он вращается в правильном направлении, можно отрегулировать скорость. Тут стоит разобраться, как этот показатель отображается на панели управления частотой. Есть 2 варианта — в оборотах/минуту или в герцах. В первом случае отображается скорость вращения электродвигателя, во втором — напряжение питания.
- Если двигатель запускается в противоположном направлении, поверните преобразователь частоты в обратном направлении.
Основные виды однофазных электроприводов
Как было сказано, однофазный двигатель не может развивать пусковой момент, в результате чего становится невозможным его пуск самостоятельно. Для этого они придумали несколько способов компенсации магнитного поля, противоположного по знаку основному.
Двигатели с пусковой обмоткой
При этом способе пуска, кроме основной обмотки П, имеющей фазовый пояс 1200, на статоре наматывают еще пусковую обмотку П, имеющую фазовый пояс 600. Пусковая обмотка также смещена от рабочей обмотки на 900 эл. Для создания сдвига фаз между токами обмотки Ip и Ip последовательно с пусковой обмоткой включается элемент, что приводит к сдвигу фаз ψ (сопротивление сдвига фаз Zp):
Где: а) схема подключения машины, б) векторные диаграммы с использованием разных резисторов.
Наилучшей предпосылкой для запуска было бы включение конденсатора в пусковую обмотку. Однако, поскольку емкость конденсатора достаточно велика, соответственно увеличиваются и затраты, и габариты. Его часто используют для достижения повышенного пускового момента. Индуктивный пуск имеет наихудшие характеристики и в настоящее время не используется. Довольно часто можно использовать пуск с помощью активного сопротивления, при этом пусковая обмотка выполнена с повышенным активным сопротивлением. После запуска двигателя пусковая обмотка отключается. Схемы включения и их пусковые характеристики показаны ниже:
Где: а, б) двигатели с пусковой обмоткой, в, г) конденсатор
Конденсаторный двигатель
Этот тип электродвигателя имеет две рабочие обмотки, одна из которых соединена с рабочей емкостью Ср. Эти обмотки смещены относительно друг друга на 900 электрических и имеют фазовые зоны также 900. При этом мощности обеих обмоток одинаковы, но токи и напряжения у них разные, и число витков тоже разное. Иногда номинала рабочего конденсатора недостаточно для формирования необходимого пускового момента, поэтому параллельно ему можно подвесить стартер, как показано на рисунке выше. Диаграмма показана ниже:
Где: а) схема конденсаторного двигателя, б) его векторная диаграмма
У этого типа однофазных машин коэффициент мощности cosφ даже выше, чем у трехфазных машин. Это связано с наличием конденсатора. КПД такого электродвигателя выше, чем у однофазного электродвигателя с пусковой обмоткой.
Схема подключения реверсивного магнитного пускателя
По сути, это два магнитных пускателя, совмещенных электрический и механический, об этом подробнее.
Реверсивное управление электродвигателем
Реверсивный пускатель необходим, когда необходимо, чтобы двигатель вращался попеременно в обоих направлениях.
Изменение направления вращения реализовано известным способом — переставлены местами все две фазы. Посмотрите на схему реверсирования двигателя ниже:
Схема подключения реверсивного магнитного пускателя на 220В, управляемого кнопками. ПРАКТИЧЕСКАЯ НАСТРОЙКА
При включении стартера КМ1 будет «правильное» вращение. При включении КМ2 первая и третья фазы меняются местами, двигатель будет крутиться «влево». Включение пускателей КМ1 и КМ2 осуществляется разными кнопками «Пуск вперед» и «Пуск назад», выключение — общей кнопкой «Стоп», как и в схемах без реверса.
Обратите внимание на треугольник между разъемами питания КМ1 и КМ2. Оно означает «защита от дурака». Может случиться так, что по какой-то причине оба стартера включаются одновременно
Между фазами L1 и L3 произойдет короткое замыкание. Вы можете сказать: «Ну и что, у нас есть двигатель QF с автоматом, он нас спасет!» Что, если это не спасет вас? А пока он спасет, контакты пускателей сгорят!
Может случиться так, что по какой-то причине оба стартера включаются одновременно. Между фазами L1 и L3 произойдет короткое замыкание. Вы можете сказать: «Ну и что, у нас есть двигатель QF с автоматом, он нас спасет!» Что, если это не спасет вас? А пока он спасет, контакты пускателей сгорят!
Поэтому реверсивный пускатель должен иметь механическую защиту от одновременного включения двух половинок. А если он состоит из двух отдельных пускателей, между ними ставится специальная механическая блокировка.
Теперь посмотрим на контакты КМ2.4 и КМ1.4, которые находятся в цепях питания катушек пускателя. Это электрозащита от такого же идиота. Например, если включен КМ1, контакт КМ1.4 разомкнут, и если наш придурок со всей своей тупостью одновременно нажмет обе кнопки «Пуск», ничего не получится — мотор будет подчиняться той кнопке, которая была нажата ранее.
Механическая и электрическая защита в схеме подключения реверсивного пускателя должны быть всегда, они дополняют друг друга. Не поставить ни того, ни другого — дурное поведение у электриков.
Для реализации электрической блокировки одновременного включения и самовозврата каждый пускатель, помимо пускового, нуждается в дополнительных НЗ (блокировка) и НО (самовыпуск). Но так как пятого контакта обычно нет в пускателях, то приходится добавлять лишний контакт. Например, для пускателя типа PML используется префикс PKI. А если, как в схеме 8, используется регулятор, самоудержание не требуется и достаточно НЗ-контакта для каждого направления вращения.
Реверсивное управление гидравликой
А вот пример управления обратным клапаном, из статьи про гидравлический пресс:
Схема гидравлического управления
Тот факт, что используются реле, не должен сбивать с толку. По сути, контактор и реле суть одного устройства, разница только в конструкции и параметрах.
Фактически схема повторяет схему для двигателя, только вместо кнопки «Стоп» — два концевых выключателя, а кнопки SB1, SB2 — с дополнительными блокирующими НЗ контактами. Подробное описание работы схемы – .
Работа реверсивного пускателя также подробно описана в статье подключение генератора к сети в домашних условиях.
Устройство станка, перед установкой ПЧ
Итак, что у нас было изначально:
Машина для полировки кожи
Машина имеет два двигателя — пылеудаления и полировки.
Машина для чистки обуви, вид сбоку
Внутреннее устройство электрики машины для чистки обуви
Слева на картинке — вводная машина и контакторы. Вот и вся схема машины.
Старая схема полировки. Извлечение и полировка контакторов двигателя
Также есть три кнопки управления — Старт вытяжки, Старт полировки, Стоп:
Старые кнопки управления контактором. По левой оси — фетр (войлок) для полировки
Шапка нас не касается, хотя хочу установить кнопки включения. А полировальный мотор мы подключим через инвертор.
Электродвигатель, подключенный через преобразователь частоты
Асинхронный двигатель в работе. Шкив и ременная передача
Фирменная табличка асинхронного двигателя, подключаемого через преобразователь частоты
При подключении инвертора очень важно знать параметры двигателя. Загвоздка заключалась в том, что информация на шильдике была неразборчивой. Ведь настраивается одна станция, а это связка инвертор+двигатель.
Забегая вперед скажу, что по внешнему виду мотора я решил, что это мотор на 3000 об/мин, а замерив ток и проверив понял, что мощность мотора 1кВт.
Вспомнил, что у меня есть еще статья про моторы — что такое пусковой ток мотора и как его найти.
Особенности и преимущества частотного управления однофазными двигателями
Частотное регулирование однофазных электродвигателей лишено недостатков регулирования напряжением. Преобразователи частоты позволяют:
- Изменение скорости выше и ниже номинальной.
- Делайте регулярные корректировки.
- Избегайте потери жесткости механических свойств.
- значительно увеличить зону контроля.
Еще одним преимуществом преобразователей частоты для однофазных двигателей по схеме двойного преобразования с ШИМ-преобразователем является сохранение синусоидальной формы питающего напряжения. Двигатель не страдает от негативного влияния постоянной составляющей, вызывающей нагрев и шум, уровень электромагнитных помех также значительно ниже, чем при использовании электронных регуляторов напряжения.
Современный преобразователь частоты может не только управлять скоростью вращения и крутящим моментом. Оборудование:
- Выполняет функции автоматического управления по закону PI или PID. Преобразователи частоты содержат контроллер или процессор, позволяющий обрабатывать сигналы обратной связи от датчиков и осуществлять управление по заданным алгоритмам.
- Замените цепи защиты двигателя. Преобразователи частоты выключают двигатель в случае перегрузки, короткого замыкания, падения напряжения или повышения его до недопустимых значений. Также возможно отключение привода по сигналу датчиков технологических параметров.
- Позволяют снизить нагрев и шум при работе однофазного двигателя, повысить производительность и упростить пуск. Частотное регулирование позволяет частично сгладить недостатки работы электрических машин с пульсирующим магнитным полем, уменьшить ток при пуске, обеспечить необходимый крутящий момент на валу и избежать перегрева при длительной эксплуатации.
Использование преобразователей частоты позволяет значительно снизить энергопотребление при недостаточной нагрузке двигателей. В вентиляционных системах экономия может достигать 70%.
Как подключить однофазный двигатель к преобразователю частоты?
В дополнение к обычным 3-фазным асинхронным двигателям на рынке предлагаются однофазные двигатели. Чаще всего это насосы и вентиляторы. Самые популярные устройства в промышленности и дома. И тогда возникает вопрос? Как вы ими управляете и регулируете скорость. Есть много способов. Но наиболее эффективно, когда для однофазного двигателя подключается преобразователь частоты.