Поставщики устройств обратной связи с инверторами напоминают, что с непрерывным развитием науки и техники люди стали уделять всё больше внимания энергосбережению. Слабые места традиционных приводов постоянного тока постепенно перестают соответствовать требованиям времени. Коллектор ограничивает возможности обслуживания и эксплуатации двигателей постоянного тока. Поэтому специалисты начали изучать применение технологии регулирования скорости переменного тока, и лишь в 1970-х годах стремительное развитие электронных технологий, особенно технологий управления и микроэлектроники, постепенно заменило регулирование скорости постоянного тока регулированием скорости переменного тока. В результате появились преобразователи частоты.
1. Относительно преобразователя частоты
Первоначальной функцией преобразователей частоты было регулирование скорости, но с развитием технологий в настоящее время преобразователи частоты в Китае в основном применяются в области энергосбережения, подчеркивая роль энергосбережения в электротехнической сфере. Наша страна испытывает дефицит энергии, и из-за технологических проблем коэффициент использования энергии невысок. Электричество, особенно как чистый источник энергии, крайне дефицитно. При огромном потреблении электроэнергии энергия, находящаяся в энергосберегающем состоянии, составляет лишь небольшую часть от общего потребления энергии. Тем не менее, в Китае существует огромное количество двигателей с энергосберегающим потенциалом, и энергосберегающие приложения имеют широкие перспективы и являются весьма востребованным направлением, что также в определенной степени способствует развитию технологии переменной частоты.
2. Что касается гармоник
Частотные волны представляют собой самую большую проблему при работе преобразователей частоты. Развитие электронных технологий позволило обычным преобразователям частоты реализовать функции фильтрации благодаря разумному программному и аппаратному обеспечению. После обработки они могут эффективно предотвращать и отфильтровывать подавляющее большинство высших гармоник, гарантируя соответствие электротехнических изделий требованиям электромагнитной совместимости (ЭМС). Однако электронное оборудование, приборы и т. д. некоторых компаний относительно устарели, поэтому они особенно чувствительны к определенным высшим гармоникам и не могут работать должным образом при использовании с преобразователями частоты. Основная причина этой ситуации заключается в том, что нелинейные компоненты выпрямительной и инверторной частей преобразователя частоты вызывают изменения в электропитании, что приводит к гармоническим помехам и влияет на эффективность преобразования частоты. Основным решением является использование экранированных кабелей на выходе, а несимметричное заземление может эффективно предотвращать помехи. Добавление фильтров во входные и выходные секции может значительно снизить амплитуду низших гармоник и добиться энергосберегающего эффекта за счет фильтрации гармоник. Для управления сигналами, особенно аналоговыми, обычно используется экранированная витая пара для одностороннего заземления, что позволяет эффективно предотвращать внешние помехи. Метод управления ШИМ, используемый в настоящее время в преобразователях частоты, положительно влияет на регулировку гармонических составляющих и контроль коэффициентов искажений. Таким образом, способность преобразователей частоты с ШИМ-управлением к подавлению гармонических помех значительно превосходит способность преобразователей частоты с ШИМ-управлением.
3. Применение преобразователей частоты в промышленном производстве
3.1 Применение преобразователя частоты в промышленных машинах и оборудовании насосных нагрузок
Преобразователи частоты широко используются в промышленных машинах и оборудовании, в частности, в насосных нагрузках, благодаря мощной технологии регулирования скорости, которая использует частоту статора двигателя для соответствующего изменения скорости двигателя, что в конечном итоге изменяет условия работы насосных нагрузок и повышает способность исходного оборудования соответствовать производственным требованиям. Если в промышленном производстве происходит значительное изменение нагрузки механического оборудования и насосов, использование технологии преобразователя частоты для управления выходной мощностью преобразователя частоты может обеспечить соответствие насосной нагрузки условиям производственного процесса, достичь наилучшего энергосберегающего эффекта, повысить уровень производства, ускорить процесс промышленной автоматизации и продлить срок службы оборудования, улучшить качество продукции, повысить эффективность производства и позволить предприятиям получить более высокую экономическую выгоду.
3.2 Применение преобразователя частоты в вентиляторной нагрузке промышленного производственного оборудования
Вентиляторы в основном используются в системах охлаждения, котельных, сушильных и вытяжных системах промышленного производства. В процессе производства мы будем контролировать такие факторы, как объем и температура воздуха, влияющие на производство, для достижения благоприятных условий для производственной технологии и условий труда. В предыдущем процессе управления часто использовался метод регулировки степени открытия и закрытия выпускного отверстия и заслонки. Недостатком использования этого метода управления является то, что независимо от производственного процесса и рабочих условий вентилятор всегда работает с постоянной скоростью, что не может точно соответствовать условиям производственного процесса и эксплуатации, приводит к непроизводительному расходу энергии, расходу оборудования и материалов, снижению производственной прибыли и сокращению срока службы оборудования. Например, вентиляторы используются на заводах по производству химических волокон, сталелитейных заводах, цементных заводах и т. д. Если мы будем регулировать выпускное отверстие для изменения объема воздуха, двигатель всегда будет работать с полной нагрузкой, но открытие воздушной заслонки составит всего от 50% до 80%, что было бы расточительным поведением. В нагрузке вентилятора используется технология преобразователя частоты, а ее бесступенчатое регулирование скорости позволяет расширить диапазон скоростей вентилятора, сделать его более надежным, простым в планировании и достичь высоких показателей для производственных процессов и условий труда.
3.3 Применение преобразователей частоты для энергосбережения и снижения потребления
В местах, где нагрузка на двигатель, как правило, постоянна, например, на текстильных и сталелитейных заводах, двигатель обычно работает на определённой мощности, и характеристики преобразователя частоты, такие как плавный разгон и торможение, точное управление крутящим моментом и хорошая стабильность работы, сложно заменить другим оборудованием, поэтому его можно эффективно использовать. На таких заводах преобразователи частоты не только не обеспечивают экономию энергии, но, напротив, из-за высокой стоимости и энергопотребления вся система становится дороже и потребляет больше энергии. Напротив, в таких приложениях, как вентиляторы и насосы, энергосберегающие характеристики и снижение потребления энергии становятся очень важными. В этих приложениях токовая нагрузка часто меняется. Параллельное использование нескольких двигателей, безусловно, увеличивает стоимость оборудования. Использование прежнего метода регулирования скорости также не способствует достижению цели автоматизации производства. В этом случае некоторые производители выпускают специализированные преобразователи частоты для таких применений. Этот тип преобразователя частоты не обладает характеристиками высокоточного регулирования скорости и крутящего момента, поэтому его себестоимость также очень низкая.
4. Выбор преобразователя частоты
Благодаря развитию технологии преобразования частоты, в настоящее время на рынке представлено множество марок и данных преобразователей частоты. Основные методы управления включают в себя: метод управления с плоским давлением, т.е. технология U/F=K; метод векторного управления, также известный как технология VECTOR; технология прямого управления крутящим моментом (DTC) и т.д. Предприятия могут выбирать преобразователи частоты в соответствии с их фактической ситуацией, чтобы удовлетворить требования к управлению различным оборудованием, особенно при применении преобразователей частоты в механическом оборудовании с переменным крутящим моментом нагрузки, что может обеспечить лучший эффект энергосбережения. С точки зрения выбора мощности преобразователей частоты, ее следует научно подбирать на основе фактического тока нагрузки. Вы также можете выбрать преобразователь частоты со встроенным ПИД-регулятором для управления конфигурацией в соответствии с фактическими потребностями. В настоящее время многие преобразователи частоты на рынке имеют интерфейсы шин, и в процессе производства преобразователи частоты выступают в качестве узла сети для соединения с другими коммуникационными устройствами, что может эффективно повысить эффективность и достичь энергосбережения, а также способствовать хорошей тенденции к более высокой точности управления и интеллектуальности. Технология Fieldbus в настоящее время является передовой технологией автоматизации, объединяющей в себе технологии компьютерного управления, коммуникационные технологии и принципы автоматического управления. Таким образом, она позволяет осуществлять многофункциональную передачу множества параметров сигналов по паре проводов и обеспечивать питание нескольких устройств, что не только экономит электроэнергию, но и снижает затраты.
Энергосберегающие характеристики преобразователей частоты привлекли широкое внимание общества и нашли применение в различных областях. Рыночный преобразователь частоты в основном используется для регулирования скорости двигателей переменного тока и в настоящее время является наиболее идеальным и перспективным решением для управления скоростью в данной области применения. Что еще более важно, преобразователи частоты обладают энергосберегающим эффектом, а энергосбережение является вопросом, к которому необходимо серьезно относиться при промышленном развитии и потреблении энергии, и является необходимой гарантией для достижения устойчивого развития предприятий. Благодаря своему энергосберегающему эффекту и технологии управления скоростью преобразователи частоты стали популярным средством автоматизации и поэтому быстро развиваются и применяются. Будущие перспективы преобразователей частоты весьма многообещающи, и они могут применяться в более широком спектре областей, играя большую роль в снижении потребления энергии и повышении эффективности предприятий. Применение преобразователей частоты имеет очень широкие перспективы развития.