Jak vybrat frekvenční měnič (frekvenční měnič)?

Jednou z důležitých oblastí energetické účinnosti ve výrobních procesech je zavádění energeticky úsporných zařízení, mezi které patří především elektrický pohon s proměnnou frekvencí (VFD) nebo frekvenční měnič. Úspěšná implementace frekvenčních měničů pro řešení různých výrobních problémů je vysvětlována především širokým používáním asynchronních elektromotorů (až 90 % trhu) vyznačujících se vysokou mírou spolehlivosti, jednoduchostí konstrukce, nízkou cenou, snadným zapojením, atd. Tyto elektromotory však mají také některé nevýhody, které snižují rozsah jejich použití nebo snižují jejich účinnost, například: nemožnost plynule řídit otáčky rotoru a v důsledku toho nehospodárné použití pro určité úkoly, značné startovací proudy atd.

Pro odstranění výše popsaných nevýhod asynchronních elektromotorů byly vyvinuty frekvenční měniče.

Měnič kmitočtu neboli frekvenční měnič je systém pro řízení otáček rotoru asynchronního (nebo synchronního) elektromotoru.

Hlavní kritéria, která je třeba vzít v úvahu při výběru frekvenčního měniče:

1. Je napájení jednofázové (220-240 V) nebo třífázové (380 V)?
Důležitým parametrem frekvenčního měniče je požadavek na napájecí napětí. Měniče jsou napájeny převážně z třífázové sítě střídavého proudu o napětí 380 V. To plně vyhovuje běloruským standardům kvality napájení. Je třeba také poznamenat, že existují také nízkopříkonové měniče (do 3,7 kW), které jsou určeny pro provoz z jednofázové sítě s napětím 220–240 V.

2. Síla
Proud motoru (A) a výkon (kW)? Při výběru jmenovitého výkonu frekvenčního měniče doporučujeme provést následující:
— Určete jmenovitý proud měniče, který musí být zvolen stejný jako jmenovitý proud elektromotoru nebo větší.
— Určete celkový výstupní výkon měniče se zaměřením na jmenovitý výkon elektromotoru.

3. Typ řízení: skalární nebo vektorový frekvenční měnič?
Skalární řízení má přímý vztah mezi výstupním napětím měniče a jeho výstupní frekvencí, při změně frekvence se amplituda napětí mění tak, že poměr maximálního momentu motoru k momentu aktuální zátěže zůstává nezměněn. Tento poměr se nazývá přetížitelnost motoru. Pomocí skalární metody je možné současně ovládat skupinu elektromotorů. Vektorové řízení umožňuje zvýšit přesnost udržování a řízení točivého momentu a otáček na hřídeli motoru na dané úrovni. Vektorové frekvenční měniče se doporučuje používat, když se zatížení mění na stejné frekvenci, tzn. neexistuje jasný vztah mezi rychlostí otáčení a kroutícím momentem. Při snižování zátěže snížením napětí na motoru umožňují vektorové frekvenční měniče minimalizovat jalový proud elektromotoru. Dalším výrazným rysem vektorového řízení je schopnost řídit točivý moment na hřídeli elektromotoru, když pracuje na frekvencích blízkých nule.

4. Stupeň ochrany
Frekvenční měniče mohou mít následující stupně ochrany:
IP21 – Kryty navržené pro vnitřní použití a poskytující přiměřenou úroveň ochrany proti malému množství padající vody a nečistot.
IP54 – Kryty navržené pro venkovní použití a poskytující dostatečnou úroveň ochrany před polétavým prachem, deštěm, plískanicí a tvorbou ledu
IP65 – Kryty navržené pro vnitřní i venkovní použití a poskytující přiměřenou úroveň ochrany proti korozi, polétavého a vodního prachu, stříkající a tryskající vody

Přečtěte si více

Víno: co to je, druhy a kategorie nápojů

5. Metody řízení práce
Některé mechanismy musí být ovládány úlohou, plynule měnící otáčky elektromotoru otáčením rukojeti potenciometru a v některých případech je vyžadován provoz při pevných otáčkách. V obou případech je navíc možné jej ovládat ze samotného invertorového panelu nebo přes analogové vstupy pomocí tlačítek, přepínačů a potenciometrů. Při implementaci druhé možnosti musíte zajistit dostatečný počet požadovaných vstupů.
V případě použití externího ovládacího zařízení (ovladač, logické relé atd.) je nutné zajistit shodu technických parametrů. Typicky se jedná o proudové nebo napěťové signály s rozsahy 0. 20mA, 4. 20mA a 0. 10V, v tomto pořadí. Pokud je frekvenční měnič řízen přes síť, je nutné mít odpovídající rozhraní s protokolem přenosu dat. Motor může být řízen automaticky, to vyžaduje PID regulátor a schopnost organizovat zpětnou vazbu ze snímače řízeného parametru.

6. Rozsah nastavení
V případě, že není zamýšleno snížení otáček o více než 10 % jmenovité hodnoty, lze použít jakýkoli převodník vhodný pro jiné parametry. Je-li však potřeba výrazněji snížit rychlost otáčení a krouticí moment musí být udržován na jmenovité úrovni, pak musí být frekvenční měniče schopny podporovat provoz elektromotoru při frekvencích blízkých nule. 5. Počet řídicích vstupů Diskrétní vstupy jsou potřebné pro zadávání řídicích příkazů (start, stop, zpětný chod, brzdění atd.). Analogové vstupy jsou nutné pro vstup zpětnovazebních signálů (nastavení a ladění měniče během provozu). Digitální vstupy jsou potřebné pro vstup vysokofrekvenčních signálů z digitálních snímačů rychlosti a polohy (kodérů). Vstupů není nikdy příliš mnoho, ale čím více vstupů, tím složitější systém lze postavit a tím je dražší.

7. Počet výstupních signálů
Diskrétní výstupy slouží k výstupu signálů o různých událostech (porucha, přehřátí, vstupní napětí nad nebo pod úrovní, chybový signál atd.). Analogové výstupy se používají k budování složitých systémů se zpětnou vazbou. Doporučení pro výběr jsou podobná jako v předchozím odstavci.

PS Výhody použití frekvenčního měniče:
— Vysoká přesnost regulace otáček motoru
— Úspora energie v případě proměnného zatížení (tj. provozu elektromotoru s částečnou zátěží).
— Kompletní ochrana motoru – před přetížením, přehřátím, zkratem, problémy s napájením (zasekávání, střídání, ztráta fáze).
— Rovná se maximálnímu rozběhovému momentu.
— Možnost dálkové diagnostiky měniče a motoru přes průmyslovou síť.
— Zvýšená životnost jak samotného elektromotoru, tak i zařízení k němu připojeného díky hladké akceleraci a brzdění rotoru (žádné škubání, žádné hydraulické rázy v potrubí při čerpacích aplikacích)
— Snížený hydraulický odpor potrubí v důsledku absence regulačního ventilu
— Měnič obvykle obsahuje PID regulátor a lze jej připojit přímo k čidlu regulované veličiny (např. tlaku).
— Žádné startovací proudy
— Řízené brzdění a automatický restart v případě výpadku proudu
— Zvednutí rotujícího elektromotoru
— Stabilizace rychlosti otáčení při změně zatížení
— Další úspory energie díky optimalizaci elektrického buzení. motor