Преобразователь частоты
Содержание
Частотный преобразователь – устройство, применяемое для трансформации электрического тока и напряжения.
Преобразователь частоты для асинхронного двигателя необходимы для конвертации однофазного либо трехфазного переменного тока промышленной частоты (50 – 60 Гц) в однофазный, либо трехфазный ток повышенной частоты (100 – 400 Гц). Такое устройство позволяет уменьшить пусковые токи, а также существенно снизить потребление электроэнергии (около 50-65%), тем самым обеспечивая защиту электронного привода от нагрева и перегрузок.
Конструкция. Разновидности преобразователей
Частотный электропривод имеет ряд схем, в состав которых входят транзистор либо тиристор. Базовым элементом электронной схемы является микропроцессор, отвечающий за работу дополнительных элементов цепи и обеспечивающий выполнение большого количества дополнительных задач.
Преобразователь частоты представляет собой группу выпрямителей, а также инверторов, трансформирующих переменные токи в постоянные.
Однофазный частотный преобразователь – является высокотехнологичным устройством. Основная его задача – преобразования рабочего напряжения сети в бытовое (220 В). При такой трансформации совершается импульс напряжения в нужных частотах (1 – 1000) Гц.
Частотный преобразователь для электродвигателя создает напряжения, с заданными параметрами. Преобразователь частоты работает следующим образом:
- Вначале совершается выпрямление напряжения электрической сети, а также снижение импульсов и фильтрация гармоник.
- Постоянное напряжение поступает из выпрямителя в цепь инвертора, там оно трансформируется в переменное с изменяющейся амплитудой и частотой.
Рис.1 Принципиальная схема частотного преобразователя
Роль силовых элементов зачастую выполняют IGВТ-транзисторы. Изменяя частоту можно изменять скорость вращения электродвигателя (М).
Преобразователь частоты делится на две большие разновидности:
- С непосредственной связью.
Их отличительная черта – выпрямитель тиристорный, где попеременно открываются и закрываются отдельные тиристоры и поочередно подключаются к статорной катушке.
Рис. 2 Графическое изображение напряжения преобразователя
Выходное напряжение синусоиды образует пилообразное очертание с частотой около 1 – 40 Гц. Область применения такого рода преобразователей считается ограниченной из-за того, что незапираемым тиристорам необходимы более сложные схемы управления. Что и несет за собой более высокую стоимость оборудования.
Такие преобразователи частоты работающие с высокими величинами токов и напряжения имеют коэффициент полезного действия порядка 95-98%. Также высоковольтные частотные преобразователи имеют более высокую стоимость, по сравнению с низковольтными.
Если сравнивать тиристорный преобразователь с транзисторным электроприводом, имеющих аналогичную мощность, то второй прибор будет иметь значительно меньшие габариты, меньший вес и будет отличаться более надежной работой.
- С выраженным звеном постоянного тока.
Данная разновидность датчиков гораздо чаще встречается в современных устройствах, целью которых является регулировка частоты.
Преобразование происходит в 2 этапа:
- вначале происходит выпрямление и фильтрация сетевого напряжения;
- затем подача сигнала подается непосредственно на инвертор, где и происходит трансформация тока нужных частот и амплитуды в переменный.
Коэффициент полезного действия при такой трансформации уменьшается, при этом увеличиваются размеры устройства. Синусоидальный сигнал обеспечивается самостоятельным инвертором напряжения и тока.
Инверторы
Инвертор что это такое, зачем и для чего нужен? Инвертор – используется в виде самостоятельного устройства либо являются частью конструкции различных приборов, таких как источники бесперебойного питания (ИБП).
Выбирая преобразователь необходимо учесть его специфические свойства:
- Обеспечение независимости работы различных видов устройства от изменения сигнала в бытовых сетях, питаемые переменным током.
- При использовании в схемах преобразования энергии, где инвертор является источником переменного тока, данное устройство выступает, как связующее звено между всеми элементами цепи.
- Применение инвертора нашло широкое распространение для солнечных батарей, ветровых генераторов, электро- и гидроэлектростанциях.
Инверторы для солнечных батарей часто применяют в бытовых целях, как инверторы для дома с целью довольно простого получения электроэнергии.
По своему принципу работы инверторные устройства делятся на:
- Автономные:
- инверторы напряжения (АИН-автономный инвертор напряжения);
- инверторы тока (АИТ-автономный инвертор тока).
- Зависящие (обусловлены параметрами сети).
Как выбрать инвертор, какой инвертор лучше?
Выбор инвертора обуславливается запросами потребители и условиями его применения. Сфера применения – самая разнообразная, от промышленного применения, до бытового личного использования. По таким критериям инвертор может быть:
- инвертор для дома;
- инвертор для солнечных батарей;
- инвертор для дачи.
Еще одна разновидность такого типа устройства является инвертор полуавтомат. Он является частью большинства сварочных аппаратов состоит из следующих элементов:
- источника тока;
- механизма подачи сварочной проволоки;
- сварочный рукав;
- горелка.
Сейчас на рынке представлено большое множество сварочных аппаратов для выполнения работ различных уровней сложности.
Трехфазный инвертор применим для формирования трехфазного тока в электрических двигателях. Обмотки электродвигателя подключаются непосредственно к самому инверторному устройству. Такие разновидности инверторных устройств применимы для работы тяжелых электродвигателей (электровозы, теплоходы, буровых установки и т.п.).
Область применения
Преобразователи частоты применяются во многих автоматизированных системах. А именно:
- Сфера тепло- и водообеспечения:
- частотный прибор в насосном оборудовании гарантирует оптимальную подачу воды;
- сохраняет нужный показатель давления в трубах;
- обеспечивает предотвращения ударов гидравлики.
- Производство различных изделий:
- бумаги;
- стекловолокна;
- стеклотканей;
- деталей, требующих намотки.
- Система кондиционирования и вентилирования.
Частотные преобразователи для асинхронных двигателей применяют, чтобы снизить влияния среды эксплуатации. После подключения данного типа электропривода происходит более плавный запуск электродвигателя, снижается нагрузка как на сам двигатель, так и на все детали механизма.
Применение частотных датчиков в отрасли водоснабжения позволяет уменьшить количество потребляемой энергии и воды, а также существенно снизить количество несчастных случаев, связанных с повреждением трубопроводов.
Тиристорный преобразователь очень часто применяется при работе двигателей с постоянным током, которым необходима постоянная скорость на непостоянных нагрузках.
Описанный в данной статье вид преобразователей, обеспечивает надлежащий контроль качества продуктов, увеличивает скорость и качество производства изделий, исключая всевозможные перебои в работе. Также преобразователь частоты позволяют реализовать плавное и надежное движение всех подвижных частей механизмов, что дает возможность использовать оборудование в максимально длительный период службы.
