Очень важно сделать правильный выбор преобразователя (инвертора) частоты. От него будет зависеть эффективность и ресурс работы частотника и всего электропривода в целом.

В первую очередь при выборе модели частотного преобразователя следует исходить из конкретной задачи, которую должен решать электропривод, типа и мощности подключаемого электродвигателя, точности и диапазона регулирования скорости, точности поддержания момента вращения на валу двигателя, времени, отведенного для разгона и торможения, продолжительности включения и количества включений в час.

Так же, можно учитывать конструктивные особенности преобразователя, такие как размеры, форма, возможность выноса пульта управления и др.

При работе со стандартным асинхронным двигателем преобразователь частоты следует выбирать с соответствующей мощностью. Как правило, мощность инвертора подбирается равной мощности электродвигателя. Если требуется большой пусковой момент или короткое время разгона/замедления, выбирайте преобразователь на ступень выше стандартного.

При выборе частотного преобразователя для работы со специальными двигателями (двигатели с тормозами, погружные двигатели, с втяжным ротором, синхронные двигатели, высокоскоростные и т.д.) следует руководствоваться, прежде всего, номинальным током преобразователя, который должен быть больше номинального тока двигателя, а также особенностями настройки параметров преобразователя. В этом случае, желательно проконсультироваться со специалистами поставщика.

Не менее важным параметром преобразователя частоты является требование к величине напряжения питающей сети. Преобразователи питаются, в основном, от трехфазной сети переменного тока, имеющей напряжение в 380 В. Это, вполне соответствует российским стандартам качества электроснабжения. Следует также отметить, что некоторые производители выпускают преобразователи невысокой мощности (не более 1,5 кВт), которые рассчитаны на работу от однофазной сети, имеющей напряжение 220–240 В.

После того как учтены нагрузочная способность, и величина напряжения питающей сети можно определять требования к функциональным возможностям преобразователя.

Для начала необходимо выбрать способ управления двигателем (скалярный или векторный).

Управление по вольт-частотной характеристике

Управление по вольт-частотной характеристике реализует зависимость V/f=const, именуемую также V/f характеристикой и реже скалярный контроль. Такой алгоритм обеспечивает достаточное качество регулирования по скорости и применяется для управления нагрузками вентиляторного типа - двигателями насосов, вентиляторов и в других случаях, когда момент сопротивления мало меняется в установившемся режиме. Применение управления по вольт-частотной характеристике незаменимо при необходимости управлять несколькими двигателями синхронно от одного частотно-регулируемого привода (ЧРП), например в конвейерных линиях.

Векторное управление

Если необходимо обеспечить наилучшую динамику системы, например быстрый реверс за минимально возможное время, хорошим выбором является, так называемый, алгоритм векторного управления, фактически обеспечивающий амплитудно-фазовое управление. Этот алгоритм позволяет получить высокий пусковой момент и сохранить его до номинальной скорости асинхронного электродвигателя. Алгоритм обеспечивает высокое качество регулирования по скорости, даже при скачкообразном изменении момента сопротивления на валу. Важно и то, что векторное управление позволяет наилучшим образом обеспечить энергосбережение, т.к. преобразователь частоты (инвертор) передает в двигатель ровно столько мощности, сколько необходимо для вращения нагрузки с заданной скоростью, даже если входное напряжение больше чем 380В (например 440-460В, что часто встречается в промышленной сети). Экономия электроэнергии особенно заметна на мощных двигателях 11кВт и выше. В зависимости от применения достигается экономия энергии до 30%, а в некоторых случаях до 60%.

Различают сенсорный или полный векторный контроль и бессенсорный векторный контроль. Сенсорный векторный контроль позволяет точнее регулировать скорость асинхронного электродвигателя посредством датчика скорости (энкодера), установленного на двигателе, и устанавливаемой на преобразователе частоты (инверторе) плате обратной связи.

Рекомендуется:

1. Применять вольт-частотный метод в случаях, когда зависимость момента нагрузки двигателя известна и нагрузка практически не меняется при одном и том же значении частоты, а так же нижняя граница регулирования частоты не ниже 5…10 Гц при независимом от частоты моменте. При работе на центробежный насос или вентилятор (это типичные нагрузки с моментом, зависящим от скорости вращения) диапазон регулирования частоты – от 5 до 50 Гц и выше. При работе с двумя и более двигателями.
2. Вольт-частотный с обратной связью по скорости - для прецизионного регулирования (необходимо использовать инкрементальный энкодер) с известной зависимостью момента от скорости вращения.
3. Векторный – для случаев, когда в процессе эксплуатации нагрузка может меняться на одной и той же частоте, т.е. нет четкой зависимости между моментом нагрузки и скоростью вращения, а также в случаях, когда необходимо получить расширенный диапазон регулирования частоты при номинальных моментах, например, 0…50 Гц для момента 100% или даже кратковременно 150-200% от номинального момента. Векторный метод работает нормально, если введены правильно паспортные величины двигателя и успешно прошло его автотестирование. Векторный метод реализуется путем сложных расчетов в реальном времени, производимых процессором преобразователя на основе информации о выходном токе, частоте и напряжении. Процессором используется так же информация о паспортных характеристиках двигателя, которые вводит пользователь. Время реакции преобразователя на изменение выходного тока (момента нагрузки) составляет 50…200 мсек. Векторный метод позволяет минимизировать реактивный ток двигателя при уменьшении нагрузки путем адекватного снижения напряжения на двигателе. Если нагрузка на валу двигателя увеличивается, то преобразователь адекватно увеличивает напряжение и частоту на двигателе.
4. Векторный с обратной связью по скорости – для прецизионного регулирования (необходимо использовать инкрементальный энкодер) скорости, когда в процессе эксплуатации нагрузка может меняться на одной и той же частоте, т.е. нет четкой зависимости между моментом нагрузки и скоростью вращения, а также в случаях, когда необходим максимальный диапазон регулирования частоты при моментах близких к номинальному.

Не менее значимым фактором, определяющим выбор частотного преобразователя, является режим работы электропривода.

Известно, что любой электродвигатель может работать в 4-х режимах: двигательном, генераторном, в режиме динамического торможения и торможения противовключением.

Большинство современных преобразователей способны обеспечить первый и последний режимы работы двигателя. При этом последний вариант, торможение противовключением применяется только на низких скоростях вращения и довольно малых запасах энергии в рабочем органе.

Это означает, что отсутствие каких-либо дополнительных мер, приведет к выходу двигателя из строя. Именно поэтому в преобразователях такого типа используется торможение выбегом (при необходимости двигатель тормозится под воздействием силы трения в рабочем механизме). Данный способ приемлем при работе с насосами, но совершенно не подходит для электропривода станка.

При выборе преобразователя частоты не стоит забывать и о таком вопросе, как приобретение и использование дросселей. Существует два типа дросселей:

• сетевой;
• моторный.

Сетевой дроссель подключается непосредственно в сеть питания частотно-регулируемого привода (ЧРП), он выполняет защитные функции, являясь своего рода двусторонним буфером между преобразователем и нестабильной сетью.

Моторный дроссель подсоединяется между двигателем и преобразователем частоты. Он выполняет функции, связанные с ограничением скорости нарастания напряжения, а также для ограничения токов короткого замыкания.

Зачастую производители преобразователей частоты предлагают дроссели в качестве дополнительных опций.