
Что такое ЧРП? Частотно-регулируемые приводы, или ЧРП, представляют собой средство регулирования частоты вращения двигателя переменного тока, обычно асинхронного двигателя переменного тока. Это достигается путем изменения частоты источника питания электродвигателя.
Под частотно регулируемым приводом часто подразумевают набор компонентов, объединенных в приводную систему и состоящий из двух основных частей: преобразователя частоты — электронного или электромеханического устройства, обеспечивающего изменение параметров выходного напряжения или тока и электродвигателя, который может быть как синхронным, так и асинхронным.
Кроме основных компонентов, в частотно-регулируемый привод может входить дополнительное оборудование, такое как фильтры электро-магнитной совместимости, сетевые дроссели, моторные дроссели, синус-фильтры и другие устройства. Все эти вспомогательные устройства позволяют адаптировать стандартные промышленные компоненты, такие как преобразователь частоты и электродвигатель, к конкретным условиям применения на объекте эксплуатации.
Структура преобразователя частоты
Преобразователи частоты формируют выходное напряжение или ток с необходимыми параметрами путем включения и выключения своих выходных устройств — инверторов, которые могут быть построены как на транзисторах (IGBT), так а на тиристорах. В преобразователях частоты могут использоваться как инверторы напряжения, так и инверторы тока. Преобразователи частоты с инверторам напряжения являются наиболее распространенным типом ЧРП. Он использует широтно-импульсную модуляцию (или ШИМ) для управления как частотой, так и напряжением, подаваемым на электродвигатель.

Кроме инвертора, в состав преобразователей частоты с инверторами напряжения входят выпрямитель (подробнее о выпрямителях вы можете узнать в статье — «Что такое выпрямитель частотно-регулируемого электропривода?«) и шина постоянного тока (LC-фильтр), состоящий из конденсаторов и, иногда, дросселя звена постоянного тока.
Применение преобразователей частоты
Зачем использовать Частотно-регулируемый приводы? Они являются мощным способом регулирования частоты вращения асинхронных двигателей переменного тока и довольно просты в использовании. Одним из преимуществ использования ЧРП для регулирования частоты вращения двигателя является фактическая экономия энергии. Регулирование величины тока, потребляемого двигателем, может значительно сэкономить на затратах энергии, поскольку двигатель не будет постоянно работать на полном токе.
Особенно с тех пор, как Конгресс ЕС принял Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года (EISA), эффективность двигателей стала главным приоритетом. Например, однофазные асинхронные машины (в частности, двигатели с разделением фаз постоянным конденсатором) и универсальные двигатели, широко используемые в промышленных стиральных машинах, управляются с помощью простых методов регулирования напряжения. Сравните это с высококлассными, высокопроизводительными машинами, где чаще используются трехфазные двигатели и которые используют ЧРП.
Реактивные двигатели с переключением (SRM) пока не являются подходящей альтернативой, поскольку их схемы управления все еще развиваются, но трехфазные двигатели легко доступны и могут быть разумным выбором, поскольку их методы управления с появлением преобразователей частоты значительно улучшились. Что еще более важно, затраты на электронику с ЧРП также снижаются, что делает их более экономичными.

Аналогичным образом, OEM-производитель, использующий универсальный двигатель с простым симисторным управлением, теперь может обнаружить, что трехфазное управление преобразователем частоты обеспечит лучшую энергоэффективность, в то время как OEM-производители, использующие трехфазные / ЧРП-конфигурации, могут перейти к таким технологиям, как бесщеточные двигатели постоянного тока.
Еще одно преимущество ЧРП проявляется при запуске двигателя. Без ЧРП асинхронный двигатель при запуске должен выдерживать высокий начальный пусковой ток и при этом создает очень большой пусковой вращающий момент. По мере того как двигатель набирает и приближается к своей постоянной скорости, ток выравнивается по сравнению с пиковыми значениями в режиме пуска.
При использовании ЧРП, питающее напряжение двигателя подается с плавным нарастанием от малых значений напряжения и частоты, до номинальных, что позволяет избежать проблемы высоких пусковых токов, а так же слишком высокого пускового момента. При этом, за счет используемого метода частотного управления (подробнее о методах частотного регулирования читайте в статье «Методы частотного управления двигателями переменного тока«), преобразователь частоты оптимизирует тока статора и магнитный поток электродвигателя и, таким образом, обеспечивает оптимальное тепловое состояние электродвигателя во время пуска.
Конечно, основная причина, по которой любой вид регулирования частоты вращения используется в двигателях, заключается в том, чтобы получить больший и более точный контроль над частотой вращения двигателя и, следовательно, регулировать частоту вращения двигателя в соответствии с требованиями нагрузки, а также снизить энергозатраты.
Еще одним преимуществом использования ЧРП для регулирования частоты вращения двигателя является снижение механического износа компонентов двигателя. Устранение скачкообразных токов при запуске позволяет избавиться от чрезмерного крутящего момента на механических компонентах как электродвигателя, так и системы в целом, и, таким образом, увеличивает срок службы двигателя и всего механизма и снижает затраты на техническое обслуживание и необходимость ремонта.
Недостатки преобразователей частоты
Однако у использования ЧРП есть некоторые недостатки. Основным из них является возможность гармонических искажений, которые могут повлиять на качество электроэнергии, а также на работу другого оборудования. Однако производители ЧРП разрабатывают решения, которые в основном устраняют эту проблему.
Свежие комментарии