Соответствие преобразователя частоты и электродвигателя
1. Важность правильного соответствия
Привод электродвигателей от преобразователя частоты стал необратимой тенденцией. На практике из-за неоптимального соответствия преобразователя частоты и электродвигателя нередко возникают проблемы. Выбирая преобразователь частоты, необходимо хорошо понимать характер нагрузки приводимого оборудования.
2. Подбор по типу нагрузки
Производственные машины подразделяются на три типа нагрузки: с постоянной мощностью, с постоянным моментом и вентиляторную (насосную). Каждый тип предъявляет к преобразователю частоты свои требования.
Нагрузка с постоянной мощностью
У шпинделей станков, прокатных станов, бумагоделательных машин, намоточных и размоточных устройств линий по производству полимерной плёнки требуемый момент примерно обратно пропорционален частоте вращения — это нагрузка с постоянной мощностью. Такой характер сохраняется лишь в определённом диапазоне изменения скорости: при очень низких частотах вращения из-за ограничений механической прочности нагрузка переходит в разряд нагрузки с постоянным моментом.
При регулировании с постоянным магнитным потоком электродвигатель работает в режиме постоянного момента, а при ослаблении поля — в режиме постоянной мощности.
Вентиляторная и насосная нагрузка
У вентиляторов, водяных и масляных насосов момент при снижении частоты вращения уменьшается пропорционально квадрату скорости, а потребляемая нагрузкой мощность пропорциональна кубу скорости.
При уменьшении требуемого расхода воздуха или жидкости регулирование скорости с помощью преобразователя частоты даёт существенную экономию электроэнергии. Однако на высоких скоростях потребляемая мощность растёт слишком быстро, поэтому не допускается работа вентиляторной и насосной нагрузки выше промышленной частоты.
Нагрузка с постоянным моментом
Момент нагрузки (TL) остаётся постоянным или практически постоянным при любой частоте вращения. При работе преобразователя частоты на такую нагрузку момент на низких скоростях должен быть достаточно большим, а перегрузочная способность — достаточной. Если требуется устойчивая работа на низкой скорости, необходимо учитывать охлаждение электродвигателя, чтобы не допустить его перегрева и выхода из строя.
3. На что обратить внимание при выборе преобразователя частоты
Ниже приведены технические аспекты, требующие особого внимания при подборе преобразователя частоты к электродвигателю:
Изменение тока и нагрева
При питании сетевого электродвигателя от преобразователя частоты его ток возрастает на 10–15 %, а нагрев — примерно на 20–25 %.
Влияние высших гармоник
При управлении высокоскоростным электродвигателем от преобразователя частоты возникает больше высших гармоник, которые увеличивают выходной ток преобразователя. Поэтому преобразователь частоты следует выбирать на один типоразмер больше, чем для обычного электродвигателя.
Электродвигатель с фазным ротором
По сравнению с обычным электродвигателем с короткозамкнутым ротором у электродвигателя с фазным ротором чаще возникают отключения по току, поэтому рекомендуется преобразователь частоты несколько большей мощности.
Мотор-редуктор
При приводе мотор-редуктора от преобразователя частоты диапазон применения ограничен способом смазки зубчатой передачи. При превышении номинальной частоты вращения существует риск выработки смазочного масла.
Критерий выбора
Основой для выбора преобразователя частоты служит ток электродвигателя; номинальная мощность учитывается лишь как справочная величина.
Коэффициент мощности и КПД
Выходное напряжение преобразователя частоты содержит много высших гармоник, что снижает коэффициент мощности и КПД электродвигателя.
Работа с длинным кабелем
При работе преобразователя частоты на длинный кабель следует учитывать его влияние на характеристики и при необходимости применять специальный кабель. Для компенсации этого влияния преобразователь частоты выбирают на один-два типоразмера больше.
Особые условия эксплуатации
Высокая температура, частые включения и отключения, большая высота над уровнем моря и другие особые условия снижают допустимую мощность преобразователя частоты, поэтому рекомендуется выбирать его на один типоразмер больше.
Синхронный электродвигатель
По сравнению с питанием от сети промышленной частоты при приводе синхронного электродвигателя от преобразователя частоты его выходная мощность снижается на 10–20 %.
Нагрузка с пульсирующим моментом
Для нагрузок с сильно пульсирующим моментом (компрессоры, вибромашины) и с пиковыми нагрузками (гидравлические насосы) следует детально изучить режим работы при питании от сети и выбрать преобразователь частоты большего типоразмера.