Частотний перетворювач: конструкція, принцип дії

Частотний перетворювач — пристрій, що застосовується для трансформації електричного струму і напруги.

Перетворювач частоти для асинхронного двигуна необхідні для конвертації однофазного або трифазного змінного струму промислової частоти (50 — 60 Гц) в однофазний, або трифазний струм підвищеної частоти (100 — 400 Гц). Такий пристрій дозволяє зменшити пускові струми, а також істотно знизити споживання електроенергії (близько 50-65%), тим самим забезпечуючи захист електронного приводу від нагрівання і перевантажень.

Конструкція. різновиди перетворювачів

Частотний електропривод має ряд схем, до складу яких входять транзистор або тиристор. Базовим елементом електронної схеми є мікропроцесор, який відповідає за роботу додаткових елементів ланцюга і забезпечує виконання великої кількості додаткових завдань.

Перетворювач частоти є групою випрямлячів, а також інверторів, трансформують змінні струми в постійні.

Однофазний частотний перетворювач — є високотехнологічним пристроєм. Основне його завдання — перетворення робочої напруги мережі в побутове (220 В). При такій трансформації відбувається імпульс напруги в потрібних частотах (1 — 1000) Гц.

Частотний перетворювач для електродвигуна створює напруги, з заданими параметрами. Перетворювач частоти працює наступним чином:

  1. Спочатку відбувається випрямлення напруги електричної мережі, а також зниження імпульсів і фільтрація гармонік.
  2. Постійна напруга надходить з випрямляча в ланцюг інвертора, там воно трансформується в змінну зі змінною амплітудою і частотою.

Рис.1 Принципова схема частотного перетворювача

Роль силових елементів найчастіше виконують IGВТ-транзистори. Змінюючи частоту можна змінювати швидкість обертання електродвигуна (М).

Перетворювач частоти ділиться на дві великі різновиди:

  • З безпосереднім зв’язком.

Їх відмінна риса — випрямляч тиристорний, де поперемінно відкриваються і закриваються окремі тиристори і по черзі підключаються до обмотки котушки.

Мал. 2 Графічне зображення напруги перетворювача

Вихідна напруга синусоїди утворює пилкоподібна обрис з частотою близько 1 — 40 Гц. Область застосування такого роду перетворювачів вважається обмеженою через те, що незапіраемим тиристорам необхідні більш складні схеми керування. Що і несе за собою більш високу вартість обладнання.

Такі перетворювачі частоти працюють з високими величинами струмів і напруги мають коефіцієнт корисної дії порядку 95-98%. Також високовольтні частотні перетворювачі мають більш високу вартість, в порівнянні з низьковольтними.

Якщо порівнювати тиристорний перетворювач з транзисторним електроприводом, що мають аналогічну потужність, то другий прилад буде мати значно менші габарити, меншу вагу і буде відрізнятися більш надійною роботою.

  • З вираженим ланкою постійного струму.

Цей різновид датчиків набагато частіше зустрічається в сучасних пристроях, метою яких є регулювання частоти.

Перетворення відбувається в 2 етапи:

  1. спочатку відбувається випрямлення і фільтрація мережевої напруги;
  2. потім подача сигналу подається безпосередньо на інвертор, де і відбувається трансформація струму потрібних частот і амплітуди в змінний.

Коефіцієнт корисної дії при такій трансформації зменшується, при цьому збільшуються розміри пристрою. Синусоїдальний сигнал забезпечується самостійним інвертором напруги і струму.

Інвертори

Інвертор що це таке, навіщо і для чого потрібен? Інвертор — використовується у вигляді самостійного пристрою або є частиною конструкції різних приладів, таких як джерела безперебійного живлення (ІБП).

Вибираючи перетворювач необхідно врахувати його специфічні властивості:

  1. Забезпечення незалежності роботи різних видів пристрою від зміни сигналу в побутових мережах, що живляться змінним струмом.
  2. При використанні в схемах перетворення енергії, де інвертор є джерелом змінного струму, даний пристрій виступає, як сполучна ланка між усіма елементами ланцюга.
  3. Застосування інвертора знайшло широке поширення для сонячних батарей, вітрових генераторів, електро-і гідроелектростанціях.

Інвертори для сонячних батарей часто застосовують в побутових цілях, як інвертори для будинку з метою досить простого отримання електроенергії.

За своїм принципом роботи інверторні пристрої діляться на:

  1. автономні:
    1. інвертори напруги (АІН-автономний інвертор напруги);
    2. інвертори струму (АІТ-автономний інвертор струму).
  2. Залежні (обу
    мовлені параметрами мережі).

Як вибрати інвертор, який інвертор краще?

Вибір інвертора обумовлюється запитами споживачі і умовами його застосування. Сфера застосування — найрізноманітніша, від промислового застосування, до побутового особистого використання. За такими критеріями інвертор може бути:

  • інвертор для будинку;
  • інвертор для сонячних батарей;
  • інвертор для дачі.

Ще один різновид такого типу пристрою є інвертор напівавтомат. Він є частиною більшості зварювальних апаратів складається з наступних елементів:

  • джерела струму;
  • механізму подачі зварювального дроту;
  • зварювальний рукав;
  • пальник.

Зараз на ринку представлена ​​велика безліч зварювальних апаратів для виконання робіт різних рівнів складності.

Трифазний інвертор застосуємо для формування трифазного струму в електричних двигунах. Обмотки електродвигуна підключаються безпосередньо до самого інверторному пристрою. Такі різновиди інверторних пристроїв застосовні для роботи важких електродвигунів (електровози, теплоходи, бурових установки і т.п.).

Область застосування

Перетворювачі частоти застосовуються в багатьох автоматизованих системах. А саме:

  1. Сфера тепло- і водозабезпечення:
    1. частотний прилад в насосному обладнанні гарантує оптимальну подачу води;
    2. зберігає потрібний показник тиску в трубах;
    3. забезпечує запобігання ударів гідравліки.
  2. Виробництво різних виробів:
    1. паперу;
    2. скловолокна;
    3. склотканини;
    4. деталей, що вимагають намотування.
  3. Система кондиціонування і вентилювання.

Частотні перетворювачі для асинхронних двигунів застосовують, щоб знизити впливу середовища експлуатації. Після підключення даного типу електроприводу відбувається більш плавний запуск електродвигуна, знижується навантаження як на сам двигун, так і на всі деталі механізму.

Застосування частотних датчиків в галузі водопостачання дозволяє зменшити кількість споживаної енергії і води, а також істотно знизити кількість нещасних випадків, пов’язаних з пошкодженням трубопроводів.

Тиристорний перетворювач дуже часто застосовується при роботі двигунів з постійним струмом, яким необхідна постійна швидкість на непостійних навантаженнях.

Описаний в даній статті вид перетворювачів, забезпечує належний контроль якості продуктів, збільшує швидкість і якість виробництва виробів, виключаючи всілякі перебої в роботі. Також перетворювач частоти дозволяють реалізувати плавне і надійне рух всіх рухомих частин механізмів, що дає можливість використовувати обладнання в максимально тривалий період служби.

Ссылка на основную публикацию