Частотный преобразователь: принцип работы, виды и преимущества

Частотные преобразователи INSTART российского производства

Частотный преобразователь в электротехнике — это устройство, предназначенное для преобразования и плавного регулирования одно- и трехфазного переменного тока, имеющего частоту 50 Гц, в ток с частотой в десятки, а то и сотни раз больше. Сфера его применения — асинхронные электрические машины и промышленные высоковольтные сети.

Из чего состоит частотник

Конструкция любого преобразователя частоты включает в себя 4 элемента:

• выпрямитель;
• фильтр;
• микропроцессор;
• инвертор.

Первый элемент нужен для того, чтобы еще на входе выпрямлять исходный ток. У него есть диоды или тиристоры. В преобразователях с диодами нет пульсации, они известны надежностью и низкой ценой. А устройства с тиристорами — более сложной схемой работы. Они позволяют электроэнергии перемещаться в обе стороны и возвращают ее в сеть, если двигатель замедляется.

Фильтры устанавливаются в частотники с тиристорами. Благодаря им удается максимально снизить или полностью устранить пульсацию.

Микропроцессор отвечает за управление и анализ. Именно на него идут сигналы, передаваемые датчиками. Он же сохраняет информацию о произошедших событиях, надежно защищает от чрезмерной нагрузки и возможных замыканий и отключает устройство в аварийных ситуациях.

Инвертор нужен для того, чтобы изменение частоты тока происходило плавно.

Виды частотников

Самыми востребованными являются 2 вида устройств: электромашинные или электроиндукционные и электронные. Первые используются в тех случаях, когда по каким-либо причинам нельзя применять вторые. По конструкции они представляют собой асинхронные двигатели, работающие как генераторы-преобразователи.

У электромашинных устройств скалярное управление.  Результат их работы — напряжение, имеющее требуемые показатели амплитуды и частоты. Благодаря ему удается поддерживать соответствующую нагрузке скорость вращения ротора. Чаще всего такие частотники работают с насосными и вентиляционными системами.

Электронные преобразователи частоты, как например, FCI-G355/P375-4F, более универсальны, поскольку используются почти во всех видах промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и т.д. Они контролируют состояние магнитных полей статора и ротора и выдают неизменную частоту вращения последнего. Причем этот показатель не зависит от силы нагрузки.

Другим параметром для разделения на виды является сфера использования. Выделяют 4 вида частотных преобразователей:

1. Для устройств, мощность которых не больше 315 Вт.
2. Векторные устройства, работающие с мощностью не больше 500 Вт.
3. Преобразователи, способные работать во взрывоопасных условиях и условиях запыленности. Имеют дополнительную защиту.
4. Изделия для электродвигателей.

Также преобразователи отличаются между собой по типу управления. Оно бывает ручным и внешним. Ручное предполагает использование пульта дистанционного управления, который дает возможность при необходимости отключить устройство или задать ему другие параметры. Внешнее представляет собой использование систем управления, работающих в автоматическом режиме. Они анализируют параметры оборудования и задают новые программы, тип которых определяется нагрузкой и условиями окружающей среды

Плюсы и минусы частотных преобразователей

Любое оборудование имеет свои достоинства и недостатки. Частотники — не исключение. К их достоинствам относятся такие пункты:

1. Уменьшается количество потребляемой электрической энергии. Это возможно благодаря снижению пусковой энергии и изменению мощности двигателя при разной силе оказываемой нагрузки
2. Увеличение срока службы оборудования и промежутков между процедурами технического обслуживания.
3. Возможность контролировать и регулировать работу с устройств, находящихся в удалении, и встраивать в систему автоматизации.
4. Эти устройства могут работать с разной по силе нагрузкой, начиная от 1 кВт и заканчивая десятками МВт.
5. Особая конструкция частотных преобразователей позволяет защищать оборудование от перегрузок и коротких замыканий. Также благодаря ей оно отключается в ситуациях, когда возникает аварийная ситуация.

Список можно дополнить повышением КПД двигателей и возможностью упростить рабочий процесс при выполнении сложных технологических задач.

Минус у этих устройств всего один — цена. Но это даже не минус. Во-первых, есть разные виды преобразователей, начиная от компактных и экономичных и заканчивая теми, которые используются в промышленных условиях. А, во-вторых, этот минус сполна перекрывается плюсами. 

Кроме того, в некоторых случаях частотный преобразователь может заменить устройство плавного пуска. Они, как правило, дешевле.

Частотные преобразователи — универсальные устройства. Они используются и в промышленности, и на транспорте, и даже в сельском хозяйстве. Их главная задача — продлить срок службы оборудования и защитить его от возможных перегрузок.