Выбор мощности частотного преобразователя

При выборе мощности частотного преобразователя необходимо основываться не только на мощности электродвигателя, но и на номинальных токах и напряжениях преобразователя и двигателя. Дело в том, что указанная мощность частотного преобразователя относится только к эксплуатации его со стандартным 4-х полюсным асинхронным электродвигателем в стандартном применении.

Реальные приводы имеют много аспектов, которые могут привести к росту токовой нагрузке привода, например, при пуске. В общем случае, применение частотного привода позволяет снизить токовые и механические нагрузки за счет плавного пуска. Например, пусковой ток снижается с 600% до 100−150% от номинального.

Мощность является одним из наиболее основных параметров электропривода. При выборе частотного преобразователя, в первую очередь, следует определится с его нагрузочной способностью. В соответствии с имеющейся номинальной мощностью двигателя выбирается преобразователь частоты, рассчитанный на такую же мощность. И такой выбор будет являться правильным при условии, что нагрузка на валу не будет динамично изменяться, ток не будет значительно превышать номинальное установленное значение, как для данного двигателя, так и преобразователя. Поэтому более корректным было бы производить выбор по максимальному значению тока потребляемого двигателем от частотного преобразователя с учетом перегрузочной способности последнего. Обычно способность к перегрузкам указывается в процентах от номинального тока совместно с максимально допустимым временем действия данной перегрузки до активации непосредственной защиты. Таким образом, для правильного выбора нужно знать характер перегрузок именно вашего механизма, в частности: каков уровень перегрузок, какова их длительность и как часто они появляются.

• 1. Уравнение номинальной мощности Pн = 10−3V3 Uн Iн зн cos ц.
• 2. Уравнение номинального момента вращения Mн = (9565 Pн) / nн, где мощность выражена в кВт, момент вращения в Нм, Uн — линейное напряжение.

Таким образом, при простом выборе частотного преобразователя известной Вам серии достаточно определить потребный выходной ток и проверить соответствие мощности выбранного преобразователя мощности электродвигателя.

Индивидуальные особенности ЧП будут зависеть от конкретного промышленного механизма.

Рассмотреть всё существующее множество общепромышленных механизмов, применяемых сегодня на фабриках, в заводских цехах, на электростанциях и других предприятиях и написать отдельную методику выбора ЧП для каждого из этого множества в одном методическом пособии невозможно.

Однако многие из этих механизмов имеют аналогичные виды движений рабочих органов, схожие характеры моментов и сил сопротивления, режимы работы и другие характеристики рабочих процессов. Приведем несколько примеров.

Для подъемно-транспортных работ во всех отраслях используются краны, тельферы, лебедки, лифты; перекачка жидкостей и газов, вентиляция, снабжение сжатым воздухом производятся с помощью насосов, вентиляторов, компрессоров; конвейеры, транспортеры, эскалаторы, нории — механизмы для транспортировки грузов и продукции…

Можно и далее приводить примеры однотипных механизмов, но вывод от этого не изменится — механизмы в зависимости от места использования будут отличаться лишь мощностью и индивидуальными особенностями технологического процесса. В этом случае необходимо выбирать преобразователь для электропривода, относящегося к группе типовых промышленных механизмов. Задача выбора упрощается тем, что каждая выпускаемая серия преобразователей частоты ориентирована на свою основную область применения.

Для управления асинхронными двигателями выбираем следующие типовые серии преобразователей различных мощностей:

Насосные преобразователи. Основная область использования — разнообразные приводы промышленных механизмов с «вентиляторной нагрузкой».

Преобразователи общепромышленного применения. Они широко используется в производственных линиях, технологическом оборудовании, легко адаптируется к разным видам нагрузки.

Преобразователи векторного типа. Рекомендуются для механизмов с динамично меняющимися характеристиками и тяжелыми условиями пуска.

Порядок выбора серии преобразователя и определение его характеристик для типовых групп механизмов:

Насосные преобразователи. Специализированная серия преобразователей разработана нами для управления механизмами, предназначенными для транспортировки жидкостей и газов. Эти механизмы подразделяются на три группы:

• — насосы;
• — вентиляторы;
• — компрессоры.

Чаще всего реобразователи ориентированы на наиболее распространенную в настоящее время группу насосов, вентиляторов и компрессоров центробежного типа, которые имеют так называемую вентиляторную нагрузку.

Отличительными особенностями преобразователей этой серии, которые обусловлены типом нагрузки, являются:

• — скалярное управление с фиксированным соотношением между напряжением питания и частотой питающего напряжения (U/f);
• — отсутствие встроенных и дополнительных тормозных устройств;
• — пониженная перегрузочная способность по моменту в пределах 15% - 20%.

Некоторое упрощение функций преобразователя позволило снизить стоимость, упростить обслуживание и предложить его для массового внедрения на многих объектах в различных отраслях.

При выборе ЧП для мощных вентиляторов, дымососов, компрессоров с большими инерционными массами необходимо обратить внимание на возможность ограничения пусковых токов. Ограничение пусковых токов требуется также для исключения гидроударов в трубопроводах. Ограничение пусковых токов требуется также для исключения гидроударов в трубопроводах.

Необходимо также, чтобы в преобразователе для исключения ударных нагрузок на двигатель и механическую часть привода имелась функция плавного пуска. Благодаря ей Вы сможете выставить время разгона или торможения электродвигателя независимо друг от друга в довольно широких пределах.

Частотные преобразователи общепромышленного применения и специализированные серии преобразователей, работающих на вентиляторную нагрузку, со скалярным управлением достаточны для большинства практических применений. Однако для отдельной группы механизмов они не обеспечивают потребных динамических характеристик и точности поддержания скорости вращения.

Кроме того, для некоторых механизмов требуется непосредственное управление моментом двигателя и поддержание его на заданном уровне, особенно при скорости, близкой к нулевой. К этой группе механизмов относятся:

• 1. Подъемно-транспортное оборудование — лифты, краны, лебедки, подъемники… Механизмы характеризуются полным моментом при пуске и малых скоростях, требуют подъема и опускания груза без рывков, точного поддержание заданной скорости движения на установившихся режимах, мягкого останова.
• 2. Прокатные и полосовые станы, волочильные станки, устройства намотки/размотки… Механизмы отличаются значительным моментом нагрузки, динамичным и контролируемым изменением скорости при ускорении и замедлении, требуют точного управления натяжением рабочего материала.
• 3. Металлообрабатывающие станки. В процессе работы требуются большие моменты при ускорении и замедлении, точное позиционирование, высокие динамические характеристики.
• 4. Экструдеры, дозаторы, шнековые механизмы… Устройства отличают большие пусковые моменты, постоянная мощность на определенных скоростях, необходимость управления моментом при изменении скорости. Для эффективного и точного управления механизмами этой группы необходимо использовать частотные преобразователи векторного типа. Они обеспечивают высокие динамические и статические характеристики привода на переходных и установившихся режимах.