Правильный выбор частотно-регулируемого привода и устройства плавного пуска
Вопрос видоизменения энергии очень актуален в современном мире. Всевозможные электроприводы служат единой цели - превращению электроэнергии в механическую силу. Они способны контролировать и настраивать работу как синхронных, так и асинхронных силовых установок, приводящих в движение различные механизмы - насосы для забора масла и воды, вентиляторы, лифты, конвейеры и т.д. Человечество изобрело много разных приборов для управления этими процессами, но, пожалуй, шире всех сегодня используются ЧРП и УПП.
Первое устройство - это частотно-регулируемый привод, известный под многими названиями, например, частотный инвертор и VFD (Variable-Frequency Drive). Второе - устройство плавного пуска, называемое ещё софт-стартером. Хотя оба и служат одной цели - управлению двигателем, но всё же принцип действия и применение обоих отличаются. Давайте подробнее разберёмся в их тонкостях.
Принципы работы
Начнём с рассмотрения работы частотного привода. Он обеспечивает динамический контроль крутящего момента во время запуска двигателя, остановки и в течение всего цикла его работы. Он, как правило, состоит из двух главных блоков - выпрямителя и инвертора.
Выпрямитель может быть управляемым или неуправляемым и служит для трансформации переменного тока (AC) в постоянный (DC), стабилизируя сетевое напряжение и подавая его на инвертор через промежуточные цепочки. Это устройство использует диоды, тиристоры или их сочетание. Диодный выпрямитель - неуправляемый, тиристорный - управляемый, а комбинированный называется полууправляемым. Инвертор превращает DC в AC и формирует, грубо говоря, нужную частоту. Здесь выполняется конечная адаптация выходного напряжения к потребностям двигателя.
С 60-х годов частотные преобразователи претерпели кардинальные изменения, начав активно использовать микропроцессоры и полупроводники, позволившие менять токовые характеристики каким угодно образом, добиваясь сохранения номинального момента на валу и настраивая движение с необходимой скоростью.
Софт-стартеры, или УПП, представляют собой твердотельные устройства, которые служат только одной цели - безударному, плавному запуску путем постепенного увеличения мощности за счет поднятия напряжения от нуля до полного, не изменяя частоты и не контролируя скорость в любой момент времени. Пусковой ток обычно в 6-8 раз выше, чем номинальный, поэтому резкий запуск находящегося в состоянии покоя агрегата плачевно отражается на его долговечности и вообще на всём процессе, обрывая транспортёрные ленты, допуская гидравлические удары и так далее, а эти стартеры призваны уменьшить стартовый ток, снимая стрессовые нагрузки плавным разгоном электромотора от нуля до полной скорости. Некоторые устройства плавного пуска рассчитаны на срабатывание как при запуске, так и при остановке силового агрегата.
На что нужно обратить внимание при выборе регулирующего прибора?
Если вы поговорите с продавцами частотных приводов, многие из них будут утверждать, что с широкими возможностями ЧРП устройства мягкого пуска стали нецелесообразными, поскольку преобразователи тоже гладко наращивают/уменьшают ток, к тому же позволяют экономить энергию, но на самом деле в жизни есть место для обоих. Если вам необходимо изменять скорость, контролируя нагрузку, то частотно-регулируемый привод, безусловно, будет хорошим выбором. Если же вы ищете лишь что-то, уменьшающее стартовый ток для своего асинхронного агрегата, то можно сэкономить средства и выбрать устройство плавного пуска.
Частотно-регулируемый привод
Главные характеристики, влияющие на выбор:
- диапазон мощностей преобразователя. Этот параметр влияет на возможное количество управляемых устройств. Тип подключения и основные компоненты сохраняются, а количество задач, решающихся одним прибором, увеличивается;
- входное напряжение. Сегодня качество бытовых электросетей всё ещё вызывает массу нареканий. Для успешного решения проблем со стабильностью нужен как можно более широкий диапазон входного напряжения в характеристиках частотного преобразователя;
- способы управления. Методов контроля есть несколько, и сегодня самые популярные из них используют компьютеры, логические контроллеры, встроенные и внешние панели/пульты или устройством управляют прямо через клеммы;
- режимы работы. ПЧ, как правило, действуют в двух режимах - скалярном или векторном. Первый проще, к тому же позволяет управлять более мощными агрегатами, сохраняя те же элементы цепи. Второй даёт возможность контролировать магнитный поток, позволяя силовому агрегату работать обычным образом или с повышенной точностью;
- частотный диапазон. Широкий спектр позволяет производить различную настройку агрегатов, предназначенных как для бытовых приборов, так и для тяжёлого промышленного оборудования с высокой номинальной частотой.
Конечно, есть и другие параметры, которые могут влиять на выбор ЧРП, тем более ассортимент этих устройств постоянно расширяется. Если вы не являетесь профессионалом в этой области, лучше обратиться за консультацией к специалистам, они помогут подобрать вам правильное оборудование для каких-то конкретных проектов.
Область применения
Различные виды ЧРП используются там, где требуется оптимальное регулирование скорости и экономия электроэнергии. Они хороши для снижения пикового расхода энергии или мощности, когда тот не требуется, предлагая динамический контроль крутящего момента и, как следствие, полностью контролируемую скорость, например, в насосах, конвейерах или вентиляторах, а также плавные ускорения с остановками. Частотные преобразователи поддерживают плавное движение мощных систем, таких как лифты и эскалаторы. Они могут обеспечивать любую нужную скорость, создавая идеальные условия для бытового и производственного оборудования, такого как кофемолки, миксеры и различные дробилки.
Устройство плавного пуска
Главные характеристики, влияющие на выбор:
- наличие/отсутствие шунтирующего контактора. В конце запуска и разгона двигателя до необходимых параметров хорошо бы вывести УПП из силовой цепочки, давая ему остыть. Этой цели служит шунтирование;
- способы управления. Есть аналоговые и цифровые устройства мягкого запуска, управляющиеся соответственно механически или электронно;
- фазность. УПП бывают неполнофазными (там есть ключи в одной - двух фазах) и полнофазными (с ключами во всех фазах). Последние гарантируют симметричное распределение тока;
- функция ограничения тока. Зачастую УПП без неё просто поднимают напряжение от нуля до номинальных цифр. Но без этой функции не обходится, если ток нужно ограничить, исключив опасность аварий вследствие превышения допустимого уровня;
- торможение. С этой функцией при поступлении тока начинается активное торможение электромотора (пример - подъемники, лифты, фуникулеры и т.д.);
- число запусков на единицу времени. Для разных проектов этот параметр выбирается индивидуально, рассчитывая определённые условия работы всего подключённого оборудования. На количество пусков может влиять длительность процесса запуска/остановки, наличие/отсутствие шунтирования и другие факторы;
- защитные механизмы. Качественная работа устройства обеспечивается защитой от перекоса или самопроизвольного изменения фаз, перегрева, перегрузок или слабого тока. Чем лучше защищено УПП, тем дольше оно прослужит, эффективно справляясь со своими задачами.
Область применения
Устройства плавного пуска необходимы там, где управление крутящим моментом требуется лишь при запуске (и/или остановке) или возникает необходимость уменьшить запредельные пусковые токи. Они также применяются, когда механическая система требует плавного хода без пиков напряжения или крутящего момента (например, при работе конвейеров, установок с ременной передачей, зубчатых колёс и т.п.). УПП хороши для насосов, устраняя перепады давления, возникающие в трубопроводах. Помимо этого они становятся идеальным решением там, где пространство и бюджет являются проблемой, поскольку обычно имеют меньшие габариты и стоят дешевле, чем частотные преобразователи.
Статьи
