Частотное регулирование. Инверторы (преобразователи частоты): схемы, применение, принцип действия

Согласно Википедии, преобразователь частоты — радиоэлектронное устройство для преобразования электрического (электромагнитного) сигнала путём переноса его спектра на некоторый интервал по оси частот. Другие названия преобразователя частоты электродвигателя − инвертор, инвертер, частотный преобразователь. Это устройство контроля работы электрического двигателя посредством регулирования числа оборотов (частотного регулирования) электропривода. Метод, с помощью которого осуществляется управление скоростью привода, получил название “частотное регулирование”; оно осуществляется за счет т.н. частотного привода.

Частотное регулирование электроприводов позволяет повысить надёжность работы оборудования и систем, улучшить качество производимой продукции и/или услуг, автоматизировать производство, экономить ресурсы и энергию. Широкое применение нашло также частотное регулирование насосов, которое позволяет точно поддерживать давление в системе водоснабжения, без провалов и гидроударов. Принцип (схема) частотного регулирования насосов заключается в изменении частоты вращения насосного агрегата, вследствие чего возможно плавное изменение напора насоса. 

Частотный преобразователь, посредством которого осуществляется частотное регулирование насосов, приводов, компрессоров и т.п., включает в себя функции устройства плавного пуска электродвигателя. Поэтому частотное регулирование, помимо прочего, обеспечивает экономию электроэнергии, воды (на насосных станциях), возможность автоматизации процессов, увеличение срока службы электродвигателей, трубопроводов и др. Существуют специальные формулы расчета срока окупаемости преобразователей частоты.

Частотный привод, как правило, состоит из синхронного или асинхронного электродвигателя и преобразователя частоты (инвертора). Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую и заставляет двигаться исполнительный орган технологического механизма. Частотный преобразователь (инвертор) плавно и бесступенчато регулирует частоту (скорость) вращения вала двигателя электронным образом. Простой преобразователь частоты осуществляет частотное регулирование − управление скоростью вращения вала − с помощью изменения частоты и амплитуды трехфазного напряжения, которое подается на электродвигатель.

Принцип работы преобразователя частоты: при частоте промышленной сети 50 Гц электродвигатель, имеющий 2 полюса, вращается со скоростью 3000 (50 Гц*60 сек) оборотов в минуту. Частотный преобразователь позволяет понизить частоту подаваемого на него переменного напряжения, что, в свою очередь, позволит снизить скорость вращения двигателя. Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования и состоят из звена постоянного тока, силового трехфазного импульсного инвертора и системы управления.

За счет преобразователя частоты напряжения (частотного регулирования) появляется возможность управлять производительностью технологического оборудования; это позволяет значительно повысить эффективность производства и сэкономить ресурсы. Частотные преобразователи напряжения (инвертеры) широко используются в промышленности: в системах водоснабжения и теплоснабжения, металлообрабатывающих и шлифовальных станках, конвейерных линиях, дробильном и буровом оборудовании и многом другом.

Существуют однофазный преобразователь частоты (для подключения на одну фазу), двухфазный преобразователь частоты (два однофазных транзисторных моста), трехфазный преобразователь частоты (для подключения к трехфазному питанию).

Если ранее для преобразования частоты двигателей были необходимы сложные и громоздкие электромеханические устройства типа мотор-генератор, то сегодня частотный привод − малогабаритное устройство на современной полупроводниковой базе, управление которым осуществляется встроенным микропроцессором. Кроме того, современные инверторы, помимо частотного регулирования, способны отслеживать исправность двигателя. Частотные преобразователи просты в обслуживании, сопрягаются с любой системой управления технологическим процессом, обладают интуитивно понятным программированием.

Компания “Комбарко” представляет CombiVario − российские преобразователи частоты высочайшего качества, не уступающего мировым стандартам, разработанные совместно с компаниями «Yaskawa» (Япония) и «TECO» (Тайвань). Инверторы CombiVario рассчитаны на мощность от 200 Вт до 300 кВт, имеют широкий набор функций. Все частотные преобразователи CombiVario производятся для российских условий, устойчивы к сбоям в работе ПО и к работе в «грязных» сетях.