Выбор преобразователя частоты (инвертора) для электропривода

Если есть задача подобрать под существующий электродвигатель преобразователь частоты (здесь и далее под электродвигателем будем подразумевать асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором в общепромышленном исполнении),  то с чего же начать выбор?

Мы выделили 9 простых шагов, которые помогут выбрать из всего многообразия артикулов нужный.

Первое

Преобразователь частоты должен соответствовать напряжению и типу питающей сети.

Наиболее распространена трехфазная сеть переменного тока напряжением 380 Вольт. Именно поэтому большинство преобразователей частоты рассчитаны на работу в таких сетях. Если мощность привода невелика, он может иметь исполнение для однофазной сети переменного тока напряжением 220 Вольт. В этом случае преобразователь частоты формирует на выходе трехфазную сеть переменного тока для питания электродвигателя. В нашем интернет-магазине представлены преобразователи частоты для работы как в трехфазных, так и в однофазных сетях переменного тока. 

На что следует обратить внимание? 1. При использовании преобразователя частоты с однофазным питанием 220В двигатель должен быть трехфазным и иметь возможность подключения в «треугольник» 220В (т. е. иметь исполнение 220/380В). 2. Есть трехфазные сети переменного тока напряжением 660 Вольт и выше. В этих сетях должны применяться частотные преобразователи, рассчитанные на это номинальное напряжение.

Второе

Тип нагрузки

Разные серии преобразователей частоты предназначены для работы с различными типами рабочих машин. Есть универсальные серии, которые применимы практически везде, а есть узкоспециализированные серии для работы с определенным типом нагрузки. Эти серии отличаются не только ценой, но и набором прикладных функций, которые могут существенно облегчить настройку и повысить эффективность использования. 

По характеристике нагрузку условно можно разделить на несколько групп:

• насосы и вентиляторы;
• компрессоры;
• конвейеры;
• обрабатывающее оборудование;
• грузоподъемное оборудование;
• центрифуги;
• пилы;
• дробилки;
• мешалки;
• тяжелый режим работы.

Для каждого из этих режимов характерны свои параметры допустимых перегрузок, пусковых моментов, а также зависимости момента сопротивления на валу от частоты вращения. Наиболее предпочтительным выбор будет выбор преобразователя частоты, предназначенного для работы с конкретным типом нагрузки. В этом случае соотношение цена-качество будет оптимальным и вероятность аварийного режима преобразователя частоты из-за перегрузки будет сведена к минимуму.

В нашем интернет-магазине в свойствах для преобразователей частоты указывается сфера применения, что позволяет безошибочно подобрать необходимый преобразователь.

На что следует обратить внимание? На то, что у преобразователя частоты есть допустимая перегрузка по току и моменту вращения, длительность и величина которой должна соответствовать технологическому процессу. 

Третье

Номинальный ток и мощность преобразователя

Правильный выбор преобразователя частоты можно осуществить только по номинальному току двигателя, указанному на его табличке или в паспорте. Значение мощности преобразователя частоты носит ориентировочный характер. Для корректного подбора преобразователя частоты необходимо, чтобы номинальный ток преобразователя частоты был не меньше номинального тока электродвигателя, который указан на его табличке.

На что следует обратить внимание? Электродвигатель может иметь несколько вариантов подключения и для каждого варианта будет свой номинальный ток.

Четвертое

Длина моторного кабеля и электромагнитная совместимость

Установка преобразователя частоты должна соответствовать критериям электромагнитной совместимости, поскольку при работе он может генерировать в питающей сети гармоники высших порядков, способных пагубно воздействовать на электронику и элементы промышленной автоматизации. Кроме того, такие же гармоники могут присутствовать и в выходной цепи преобразователя частоты. Для снижения негативного воздействия преобразователь частоты может оснащаться как встроенным фильтром ЭМС, так и дополнительными устройствами, такими как входные и выходные дроссели.

Поскольку преобразователь частоты формирует не чистую синусоиду, а её аналог, помехи могут усиливаться в моторном кабеле, который обладает собственными характеристиками индуктивности и ёмкости. В этом случае особое внимание следует обращать на рекомендуемую производителем максимальную длину моторного кабеля. Нарушение этой рекомендации может привести к выходу электродвигателя из строя. Для защиты от внешних наводок и снижения воздействия помех на другое оборудование рекомендуется использовать экранированный моторный кабель, что, в ряде случаев может снизить допустимую длину относительно использования неэкранированного моторного кабеля. Для увеличения рекомендованной максимальной длины моторного кабеля и снижения нагрузок на подшипники и обмотки электродвигателя можно использовать дополнительное оборудование, например ферритовые кольца, синусные фильтры или фильтры du/dt. При этом нужно учитывать, что стоимость выходных фильтров может составлять 30-100% от стоимости самого преобразователя, поэтому правильный выбор преобразователя частоты может принести существенную экономию. Например, максимально допустимая длина неэкранированного моторного кабеля (без применения выходных фильтров) для преобразователя серии FC-051 – 50 м, а для серии FC-202 – 300 м.

На что следует обратить внимание? Выбор преобразователя частоты необходимо производить зная категорию размещения по степени ЭМС. Единой шкалы для всех производителей, к сожалению нет, поэтому следует использовать рекомендации производителя преобразователя частоты. Как пример - рекомендации компании Vacon.

Пятое

Режим торможения

В большинстве применений торможение двигателя осуществляется выбегом или постоянным током. При торможении постоянным током преобразователь частоты должен решать задачи по торможению вала электродвигателя и рассеиванию энергии. Те же задачи приходится решать при быстром переходе с повышенной скорости вращения на пониженную. Преобразователь частоты может отдать излишек энергии, полученной при торможении, обратно в сеть (режим рекуперации), но такой способ используется не часто из-за большой стоимости данного решения. Как правило, рассеивание излишков энергии производится непосредственно в преобразователе частоты и электродвигателе. Но, в ряде случаев торможение выбегом может быть неприменимо, торможение постоянным током не обеспечивает необходимый тормозной момент или преобразователь не может рассеять нужное количество тепла (например, в грузоподъемном оборудовании), в таком случае излишки тепла отводится на специальные тормозные резисторы, устанавливаемые вне преобразователя частоты. 

На что следует обратить внимание? Некоторые серии преобразователей частоты, например Vacon 100 FLOW, не предназначены для работы с тормозными резисторами.

Шестое

Окружающая среда и степень защиты

Поскольку в силовой части преобразователя частоты используются полупроводники, необходимо учитывать температуру окружающего воздуха, поскольку номинальные параметры рассчитываются на температурный диапазон от -10 С (без образования конденсата) до +50 С и дальнейшее повышение температуры окружающего воздуха требует использования преобразователя частоты большего номинала из-за понижения мощности или установки преобразователя частоты в оболочку (электротехнический шкаф типа ШКМУ) с системой контроля микроклимата, обеспечивающей охлаждение и/или обогрев шкафа для поддержания необходимой температуры и влажности (для избежания выпадения росы, способной вывести электронные блоки управления преобразователем частоты из строя при высокой влажности воздуха и/или понижении температуры окружающего воздуха).

Для избежания выпадения росы, способной вывести электронные блоки управления преобразователем частоты из строя при высокой влажности воздуха и/или понижении температуры окружающего воздуха, установку преобразователя частоты необходимо также осуществлять в отдельный шкаф с контролем микроклимата.

Попадание пыли и посторонних предметов в преобразователь частоты может привести к выходу вентилятора охлаждения и последующему перегреву силовой части. поэтому при наличии таких факторов необходимо обеспечить установку преобразователя частоты в оболочку со достаточной степенью защиты (IP), исключающей попадание внутрь преобразователя частоты пыли и посторонних предметов или использование преобразователя частоты с высокой степенью защиты от попадания влаги и посторонних предметов.

Для избежания негативных последствий воздействия агрессивной окружающей среды (химическая и нефтегазовая промышленность, сельское хозяйство), возможна дополнительная лакировка плат управления. Преобразователи частоты с улучшенным покрытием плат (класс 3С3) производит компания Danfoss. Для быстрого выбора в конфигураторе есть пункт "Покрытие плат"

На что следует обратить внимание? Иногда использование преобразователя частоты с низкой степенью защиты, например IP21, установленного внутри электротехнического шкафа со степенью защиты IP54 дешевле, чем приобретение аналогичного преобразователя частоты со степенью защиты IP54.

Седьмое

Количество входов/выходов и протоколов

Преобразователь частоты очень частот работает в составе более глобальной системы управления и для его интеграции в эту систем необходима поддержка протоколов обмена информации. Некоторые протоколы могут поддерживаться в базовой комплектации (например, Modbus RTU) или быть доступными как опции при использовании плат расширений. 

Также следует проверить, достаточно ли у преобразователя частоты дискретных и аналоговых входов и выходов для использования в данном технологическом процессе и есть ли возможность их увеличения с использованием дополнительных плат расширений.

На что следует обратить внимание? Отсутствие поддержки необходимого протокола может сделать невозможным использование преобразователя частоты в составе существующей системы управления.

ВоСЬМОЕ

Встроенные функции

При необходимости автоматизации технологического процесса следует обратить внимание на возможность автоматического регулирования с помощью преобразователем частоты контролируемого параметра. Преобразователь частоты может иметь встроенный регулятор (ПИ или ПИД), что в ряде случаев позволяет обойтись без дополнительных устройств регулирования, например контроллеров.

Преобразователь частоты может иметь специализированные функции, например управление каскадом насосов или управление грузоподъемным оборудованием, что позволяет быстро настроить преобразователь для работы в конкретном технологическом процессе.

На что следует обратить внимание? Некоторые серии преобразователей частоты имеют возможность программирования встроенного контроллера, которая позволяет писать микропрограммы непосредственно в преобразователе частоты.

ДЕВЯТОЕ

Надежность преобразователя частоты

Большинство преобразователей частоты выполнено по классической схеме - блок выпрямления, инвертор и блок управления. Но разница в цене при сопоставимых параметрах может быть многократной. Как правило, экономия в этом случае достигается за счет упрощения функционала и экономии на материалах и технологии изготовления. Возможно недорогой преобразователь и проработает гарантийный срок ни разу не сломавшись, но вероятность его выхода из строя после окончания гарантии резко возрастает. Учитывая стоимость покупки и настройки нового преобразователя, его первоначальная дешевизна может быть и не таким большим преимуществом.

В нашем интернет-магазине представлены преобразователи частоты Danfoss и Vacon, которые являются одними из лучших по показателям качества и надежности.

На что следует обратить внимание? Нестабильность параметров питающей сети (просадки, импульсы перенапряжения, перекос фаз) очень сильно сокращают срок службы преобразователей частоты, и особенно сильно это проявляется на преобразователях частоты низкобюджетных серий. Часто при этом выход из строя преобразователя частоты сопровождается выходом из строя электродвигателя.

Если у Вас остались вопросы по подбору преобразователя частоты, можете отправить нам заявку в произвольной форме или связаться с инженерами технической поддержки по телефону 8-800-5555-765 (звонок по России бесплатный).