Частотні перетворювачі для асинхронних двигунів: принцип роботи та експлуатація

Сьогодні в промисловості дуже часто використовуються частотні перетворювачі для асинхронних двигунів. Варто зауважити, що такі мотори мають в своїй конструкції трьох обмотки, які з`єднуються за схемою «зірка» або «трикутник». Але у них є один недолік - регулювати швидкість обертання ротора дуже складно. Але так було раніше. Зараз, коли на допомогу приходить мікро- і силова електроніка, дана завдання спрощується. Поворотом змінного резистора можна змінити швидкість обертання в широкому діапазоні.

Для яких цілей необхідний перетворювач частоти?

Функцій у даного пристрою багато, але найчастіше використовується невелика кількість. По суті, для керування асинхронним двигуном потрібно мати можливість регулювання не тільки швидкості обертання, але й часу розгону, гальмування. Крім того, в будь-якій системі потрібна наявність захисту. Необхідно, щоб частотний перетворювач враховував струм, який споживає асинхронний двигун.

Широке застосування отримали частотники в системах вентиляції. Незважаючи на гадану легкість крильчатки вентилятора, навантаження на роторі дуже великі. І моментальний розгін виявляється неможливим. Також виникають ситуації, при яких необхідне збільшення швидкості обертання, щоб потік повітря став більше або менше. Але це лише приклад, частотний перетворювач нерідко використовується і в інших системах. За допомогою Частотники можна синхронізувати швидкість транспортера, що складається з декількох стрічок.

Принцип роботи перетворювача частоти

В основі лежить мікропроцесорне управління і кілька схем для перетворення змінного і постійного напруг. Кілька процесів відбувається з напругою, що подається на силовий вхід пристрою. Робота частотного перетворювача нескладна, досить розглянути три етапи. По-перше, відбувається випрямлення. По-друге, фільтрація. По-третє, інвертування - перетворення постійного струму в змінний.

Лише на останньому етапі можлива зміна властивостей і параметрів струму. Змінюючи характеристики струму, можна регулювати швидкість обертання ротора асинхронного двигуна. У інверторному каскаді використані потужні збірки з транзисторів. У цих елементів три висновки - два силові, а один керуючий. Від величини сигналу, що подається на останній, залежить вольт-амперна характеристика на виході Частотники.

Чим можна замінити ПЧ?

Частотні перетворювачі для асинхронних двигунів почали використовуватися порівняно недавно. Але наука йшла до них поступово, спочатку швидкість обертання ротора змінювали за допомогою шестерень або варіатора. Правда, таке управління було дуже громіздким, та й потужність приводу витрачалася даремно через зайвих механізмів. Ремінна передача допомагала збільшити швидкість обертання, але от точно задати кінцевий параметр виявлялося дуже складно. З цих причин використовувати перетворювач частоти набагато вигідніше, так як він дозволяє уникнути втрат потужності. Але найголовніше - дає можливість змінювати параметри приводу, не вносячи змін до механіку.

Який ПЧ вибрати для використання вдома?

Варто зауважити, що підключення може здійснюватися до мережі одно- і трифазного струму. Все залежить від конкретної моделі ПЧ, а якщо конкретніше, то від того, яка схема частотного перетворювача асинхронного двигуна використовувалася при виробництві. Щоб зрозуміти принцип роботи, досить подивитися на структуру пристрою. Найперший вузол - це випрямляч, який збирається на напівпровідникових діодах. Це мостова схема для перетворення одно- або трифазного змінного струму в постійний. Для використання вдома необхідно вибирати ті моделі частотники, вхід яких підключається до мережі однофазного змінного струму. Пов`язаний вибір з тим, що в приватних будинках провести трифазну мережу виявляється проблематично, та й невигідно, адже необхідно використовувати більш складні прилади обліку електроенергії.

Основні вузли ПЧ

Трохи було сказано про те, що собою являє схема частотного перетворювача. Але для детального вивчення потрібно розглянути її докладніше. На першому етапі проводиться перетворення - випрямлення змінного струму. Незалежно від того, яка кількість фаз на вхід подається (три або одна), на виході випрямляча ви отримуєте постійне однополярное (один плюс і один мінус) напруга величиною 220 Вольт. Саме стільки між фазою і нулем.

Далі йде блок фільтрів, який допомагає позбавитися від усіх змінних складових випрямленого струму. І на самому останньому етапі відбувається інвертування - з постійного струму робиться змінний за допомогою силових транзисторів, керованих мікроконтролером. Як правило, частотні перетворювачі для асинхронних двигунів мають монохромний РК-дисплей, на який виводяться необхідні параметри.

Чи можна виготовити пристрій самостійно?

Виготовлення даного пристрою пов`язано з багатьма труднощами. Вам потрібно освоїти ази програмування мікроконтролерів, щоб розширити можливості приладу. При цьому важливо врахувати всі основні вимоги. Наприклад, можливість автоматичного аварійного відключення при перевищенні гранично допустимого струму, що споживається електродвигуном. Для цього на виході необхідно встановлювати трансформатори струму, які проводитимуть постійний контроль. Також слід передбачити активне і пасивне охолодження всіх силових елементів системи - діодів і транзисторів, а також відключення приладу при надмірному нагріванні. Тільки в такому випадку частотні перетворювачі для асинхронних двигунів зможуть безпечно експлуатуватися.