Так как электропривод является одним из основных способов механизации производств и бытовых задач, в ряде случаев возникает необходимость регулировки оборотов электродвигателей. В зависимости от их вида и принципа работы используются различные технические решения. Одним из них является частотный преобразователь. Что это такое и где применяется Частотники, мы расскажем в этой статье.
Определение
По определению частотный преобразователь — это электронный силовой преобразователь для изменения частоты переменного тока. Но в зависимости от исполнения меняется и уровень напряжения, и число фаз. Может быть вам не совсем понятно, для чего нужен такой прибор, но мы постараемся рассказать о нем простыми словами.
Частота вращения вала синхронных и асинхронных двигателей (АД) зависит от частоты вращения магнитного потока статора и определяется по формуле:
n = (60 * F / p) * (1-S),
где n — число оборотов вала АД, p — число пар полюсов, s — скольжение, f — частота переменного тока (для РФ — 50 Гц).
Простым языком, частота вращения ротора зависит от частоты и числа пар полюсов. Число пар полюсов определяется конструкцией катушек статора, а частота тока в сети постоянна. Поэтому, чтобы регулировать обороты мы можем регулировать только частоту с помощью преобразователей.
Устройство
С учетом сказанного выше сформулируем заново ответ на вопрос, что это такое:
Частотный преобразователь — это электронное устройство для изменения частоты переменного тока, следовательно, и числа оборотов ротора асинхронной (и синхронной) электрической машины.
Условное графическое обозначение согласно ГОСТ 2.737-68 вы можете видеть ниже:
Электронным он называется потому, что в основе лежит схема на полупроводниковых ключах. В зависимости от функциональных особенностей и типа управления будут видоизменяться и принципиальная электрическая схема и алгоритм работы.
На схеме ниже вы видите как устроен частотный преобразователь:
Принцип действия преобразователя частоты лежит в следующем:
- Напряжение подается на выпрямитель 1 и становится выпрямленным пульсирующим.
- В блоке 2 сглаживаются пульсации и частично компенсируется реактивная составляющая.
- Блок 3 — это группа силовых ключей, управляемых системой управления (4) методом широко импульсной модуляции (ШИМ). Такая конструкция позволяет получить на выходе двухуровневое ШИМ-регулируемое напряжение, которое после сглаживания приближается к синусоидальному виду. В дорогих моделях нашла применение трехуровневая схема, где используется больше ключей. Она позволяет добиться более близкой к синусоидальной форме сигнала. В качестве полупроводниковых ключей могут использоваться тиристоры, полевые или IGBT-транзисторы. В последнее время наиболее востребованы и популярны последние два типа из-за эффективности, малых потерь и удобства управления.
- С помощью ШИМ формируется нужный уровень напряжения, простыми словами — так модулируют синусоиду, по очереди включая пары ключей, формируя линейное напряжение.
- Так мы вкратце рассказали, как работает и из чего состоит частотный преобразователь для электродвигателя. Он используется в качестве вторичного источника электропитания и не просто управляет формой тока питающей сети, а преобразует его величину и частоту в соответствии с заданными параметрами.