Постачальники блоків зворотного зв'язку за енергією нагадують вам, що історія застосування перетворювачів частоти в Китаї налічує понад 30 років. З постійним розвитком технологій сфера застосування перетворювачів частоти також почала охоплювати різні галузі, а розмір ринку з кожним роком зростає. Наразі існує понад 140 вітчизняних та іноземних брендів перетворювачів частоти, а також нові виробники та дистриб'ютори перетворювачів частоти розкидані по всій країні. Хоча певний розрив у продуктивності між вітчизняними та імпортними перетворювачами частоти все ще існує, зі швидким розвитком науки і техніки в Китаї цей розрив не є нездоланним. Водночас, завдяки цілісності вітчизняного промислового ланцюга, існує великий потенціал для ефективності виробництва та виробничих витрат вітчизняних перетворювачів частоти.
Система частотно-регульованого приводу складається з перетворювача частоти, який досяг або перевищує продуктивність системи регулювання швидкості постійного струму. Перетворювач частоти має такі переваги, як невеликий розмір, низький рівень шуму, низька вартість та легке обслуговування асинхронних двигунів, що значно спрощує виробничий процес та зменшує початкові інвестиційні витрати. Загалом, розумне використання перетворювачів частоти може підвищити продуктивність праці, якість продукції та автоматизацію обладнання, одночасно економлячи енергію та зменшуючи виробничі витрати.
1. Класифікація, принцип роботи та структура низьковольтних перетворювачів частоти
1. Класифікація низьковольтних перетворювачів частоти
Існують різні стандарти для класифікації перетворювачів частоти. Перетворювачі частоти зі змінною частотою можна розділити на загальні перетворювачі частоти та спеціальні перетворювачі частоти. За принципом роботи перетворювачі частоти можна розділити на перетворювачі частоти змінного струму-змінного струму та перетворювачі частоти змінного струму-постійного струму-змінного струму, серед яких перетворювачі частоти змінного струму-постійного струму-змінного струму також можна розділити на перетворювачі частоти струмового типу та перетворювачі частоти напруги відповідно до режиму роботи головного кола. Крім того, з точки зору напрямку розвитку технології перетворювачів частоти, їх можна розділити на перетворювачі частоти з вертикальною частотою, векторні перетворювачі частоти, перетворювачі частоти з прямим керуванням крутним моментом тощо.
2. Низьковольтний перетворювач частоти, що працює за принципом роботи
Загалом кажучи, перетворювачі частоти використовують режим прямого кросовера. Відносно кажучи, низьковольтні перетворювачі частоти широко використовуються завдяки своїй зрілій технології, низькій вартості та простоті обслуговування. Принцип роботи перетворювача частоти полягає в простому перетворенні змінного струму в електричне обладнання з регульованою частотою. Згідно з формулою синхронної швидкості N=60f/p для двигунів змінного струму (де N - синхронна швидкість двигуна, f - частота мережі, а p - кількість полюсів двигуна), швидкість двигуна змінного струму можна змінювати, змінюючи частоту. Перетворювач частоти розроблено на основі цього принципу.
3. Структура низьковольтного перетворювача частоти
Склад основної схеми перетворювача частоти:
Тип напруги: Напруга перетворюється з перетворювача частоти постійного струму на змінний, а фільтром кола є конденсатор.
Тип струму: Джерело живлення змінюється з постійного струму на змінний за допомогою перетворювача частоти, а фільтром кола є індуктивність.
Перетворювач частоти складається переважно з наступних чотирьох частин:
(1) Випрямлячі: Наразі широко використовуються діодні перетворювачі, які можуть перетворювати частоту промислового струму в постійний, а також можуть утворювати оборотні перетворювачі. Оскільки напрямок живлення є оборотним, вони можуть регенеруватися та працювати.
(2) Схема з плоскою хвилею: Постійна напруга, випрямлена випрямлячем, має пульсуючу напругу, яка в 6 разів перевищує частоту джерела живлення. Для придушення коливань напруги необхідні конденсатори та індуктори, які поглинають пульсуючу напругу (тобто струм). Якщо ємність пристрою мала, а є надлишок ємності, можна безпосередньо використовувати схему згладжування.
(3) Інвертор: Інвертор перетворює постійний струм у змінний, отримуючи таким чином трифазний вихід протягом фіксованого часу.
(4) Схема керування: Забезпечує схему керування сигналом для головного кола живлення асинхронного двигуна. Включаючи схему керування напругою та частотою, схему визначення струму та напруги головного кола, схему визначення швидкості двигуна, схему керування робочим колом, яка може підсилювати сигнали керування, схему захисту двигуна та інвертора.
2. Вибір типів низьковольтних інверторів
1. Огляд вибору типу низьковольтного інвертора
Наразі більшість користувачів обирають перетворювач частоти на основі інструкцій або посібника з вибору, наданих виробником інвертора. Як правило, виробник перетворювача частоти вказує номінальний струм перетворювача частоти, який може відповідати номінальній потужності та потужності двигуна. Параметри доступних двигунів надаються виробником на основі виробника або національного стандарту двигунів і не можуть точно відображати вантажопідйомність перетворювача частоти. Тому під час вибору перетворювача частоти слід керуватися принципом, згідно з яким номінальний струм двигуна не перевищує номінальний струм перетворювача частоти. Крім того, під час вибору перетворювача частоти слід також розуміти умови процесу та відповідні параметри двигуна, а також звертати увагу на тип та робочі характеристики двигуна.
(1) Вибір номінального струму для перетворювача частоти. Згідно з проектними характеристиками, для забезпечення безпечної та надійної роботи перетворювача частоти, номінальний струм перетворювача частоти повинен бути більшим за номінальний струм навантаження (двигуна), особливо для двигунів з часто змінними характеристиками навантаження. Згідно з досвідом, номінальний струм перетворювача частоти більш ніж у 1,05 раза перевищує номінальний струм двигуна.
(2) Вибір номінальної напруги для перетворювачів частоти. Номінальна напруга перетворювача частоти вибирається на основі напруги вхідної шини перетворювача частоти. В принципі, номінальна напруга перетворювача частоти повинна відповідати вхідній напрузі. Якщо вхідна напруга занадто висока, перетворювач частоти [3] буде пошкоджено.
2. Застереження щодо вибору низьковольтних перетворювачів частоти
(1) Зіставте тип навантаження з перетворювачем частоти.
Навантаження нафтохімічної промисловості в основному включає насоси та вентилятори. Насоси поділяються на водяні насоси, масляні насоси, насоси присадок, дозувальні насоси, підйомні насоси, змішувальні насоси та промивні насоси. Серед них підйомні насоси, змішувальні насоси та промивні насоси здебільшого є важкими, тоді як решта є звичайними навантаженнями. Вентилятори поділяються на вентилятори з повітряним охолодженням, вентилятори котлів з індукційною тягою, осьові вентилятори, повітряні компресори тощо. Коли запускаються вентилятори повітряного охолодження та вентилятори котлів з індукційною тягою, вони обидва є важкими навантаженнями, які зазвичай вважаються важкими навантаженнями, а решта є звичайними навантаженнями. Вибираючи перетворювач частоти, вибір повинен ґрунтуватися на властивостях навантаження. Якщо тип навантаження незрозумілий або може змінюватися за різних умов процесу, рекомендується вибирати перетворювач частоти на основі важкого навантаження, щоб уникнути невідповідностей у виборі.
(2) Умови навколишнього середовища впливають на перетворювач частоти.
Зазвичай перетворювачі частоти потребують вищої температури навколишнього середовища та вологості. Коли температура навколишнього середовища нижче 30 градусів Цельсія, відносна вологість нижче 80%, а висота над рівнем моря нижче 100 метрів, перетворювач частоти безпечно працює з номінальним струмом; якщо температура навколишнього середовища перевищує 40 ℃, фактична потужність та струм перетворювача частоти поступово зменшуватимуться зі збільшенням температури навколишнього середовища. Якщо відносна вологість навколишнього середовища перевищує 90%, може утворитися конденсація, що спричиняє коротке замикання у внутрішніх компонентах перетворювача частоти. Якщо висота над рівнем моря перевищує 100 метрів, вихідна потужність перетворювача частоти зменшиться. Крім того, слід уникати використання перетворювачів частоти в запилених середовищах.
(3) Вибір додаткових компонентів для перетворювачів частоти.
Неправильний вибір додаткових компонентів для перетворювачів частоти може призвести до високого рівня відмов, головним чином пов'язаних з вибором фільтрів та реакторів.
3. Практичне застосування низьковольтного перетворювача частоти
1. Первинне підключення низьковольтного перетворювача частоти
Через значний вплив місць встановлення контакторів, фільтрів та реакторів у первинному колі на перетворювач частоти, далі буде зосереджено увагу на аналізі цих трьох пристроїв.
(1) Контактор
Існує два основних способи підключення контакторів: встановлення на задній стороні корпусу інвертора та встановлення на передній стороні корпусу інвертора. Контактор встановлюється на задній стороні корпусу інвертора, і його перевагою є те, що інвертор не має частих ударів напруги під час частого запуску двигуна. Недоліком є тривалий час заряджання перетворювача частоти та втрата потужності. Контактор встановлюється на передній стороні корпусу інвертора, і його перевагою є повне відключення живлення, коли двигун перебуває в режимі очікування, без втрати потужності. Недоліком є те, що часті запуски двигуна призводять до частих ударів напруги перетворювача частоти, що впливає на термін служби його компонентів.
Підсумовуючи, якщо двигун запускається нечасто, контактор можна встановити на передній та задній сторонах корпусу інвертора, але його більш доцільно встановити на задній стороні корпусу інвертора. Якщо двигун запускається часто, рекомендується встановити контактор на задній стороні корпусу інвертора.
(2) Фільтр
Вхідний фільтр використовується переважно для фільтрації енергомережі, придушення гармонійного впливу енергомережі на перетворювач частоти та придушення гармонік, що генеруються випрямленням перетворювача частоти, від повернення до енергомережі; Вихідний фільтр переважно оптимізує перетворювач частоти, фільтрує гармоніки та робить форму вихідного сигналу більш синусоїдальною.
(3) Реактор
Вхідний реактор може придушувати гармоніки з боку мережі та захищати випрямний міст; коли вихідний кабель перетворювача частоти перевищує задану довжину (зазвичай допускається довжина кабелю 250 м), слід вибрати вихідний реактор.
2. Умови встановлення низьковольтного перетворювача частоти
Експерименти показали, що рівень відмов перетворювачів частоти значно зростає в суворих умовах, особливо коли вони чутливі до температури, вологості та пилу. Тому, вибираючи середовище для встановлення, необхідно обирати середовище з контрольованою температурою, вологістю та низьким рівнем пилу.
(1) Температура навколишнього середовища
На практиці було виявлено, що перетворювачі частоти підходять для роботи в середовищах з температурою менше або рівною 35 градусів Цельсія, інакше чим вища температура, тим нижча вантажопідйомність перетворювача частоти.
(2) Вологість навколишнього середовища
Коли навколишня вологість висока, інвертор схильний до конденсації всередині, що може легко спричинити коротке замикання. Тому ми повинні контролювати вологість навколишнього середовища для перетворювача частоти.
(3) Пилове середовище
Перетворювачі частоти слід використовувати в запилених середовищах якомога частіше, оскільки накопичення пилу може спричинити коротке замикання та пошкодження електронних компонентів перетворювача частоти.
4. Поширені несправності та способи їх усунення низьковольтних перетворювачів частоти
1. Не вдається запустити
Причина: Це спричинено надмірною обертальною інерцією або крутним моментом навантаження.
Рішення: Збільште пускову частоту та крутний момент відповідно, а також перевірте налаштування захисту.
2. Відключення від перенапруги
Причина: Викликана високою напругою живлення або коротким часом спуску.
Рішення: Перевірте, чи робочий стан нормальний.
3. Перевантаження
Причина: Перевантажувальна здатність низьковольтного інвертора відносно низька або налаштування параметрів двигуна є неприйнятними.
Рішення: Перевірте внутрішню схему визначення струму та налаштування параметрів перетворювача частоти.