Частотные преобразователи как оптимальное решение для управления насосными станциями

Общее описание частотных преобразователей

Асинхронные двигатели являются самыми применяемыми силовыми электроустановками, служащими для приведения в действие различных механизмов и машин. При изобретении асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором теоретически было доказано, что существует возможность управлять частотой вращения тем самым сделать применение электродвигателей без ограничений, но реализовать эту идею удалось гораздо позднее. Толчком к массовому развитию приборов управляющих частотой вращения электродвигателей стало применение в схемах сначала полупроводниковых тиристоров, а с развитием технологического прогресса транзисторов IGBT.

Применение частотных преобразователей для асинхронных электродвигателей позволило заменить двигатели постоянного тока процесс управления, которыми был прост, но конструкция двигателя являлось сложной, недолговечной и дорогой. До начала 80-х годов производство частотных преобразователей обходилось дорого, а их функциональность, не отвечали требованиям процессов, в которых они применялись. Биполярные транзисторы, на основе которых начали создавать силовые модули последних поколений частотных преобразователей позволили создать аппаратуру с гораздо лучшими характеристиками. Так стало возможным достичь частоту коммутации, превышающую 20кГц, а ток проводимый силовыми ключами достигает нескольких тысяч ампер при напряжении до нескольких киловольт.

Основные типы частотных преобразователей

Существует два типа частотных преобразователей, первый реализуется по схеме с непосредственной связью, который формирует на выходе синусоидальное напряжение, полученное из участков частоты входного напряжения, и получаемый в результате параметр не может быть выше или равным начальным условиям. Так при входной частоте 50Гц выходное значение составит при таком методе регулируемый диапазон от 0 до 33Гц. Второй метод, основанный на использовании промежуточного контура постоянного тока в схеме работы частотных преобразователей, выполненных на базе инвертора напряжения, получил самое широкое распространение и признание во всех областях.

Современные преобразователи частоты в зависимости от типа нагрузки применяют различные программы управления электродвигателями основанные на зависимости между скоростью вращения и выходной частотой. К простейшим типам программ управления, которые реализуют преобразователи частоты, относятся линейная зависимость и квадратичная зависимость, а для решения более сложных задач разработаны метод управления потокосцеплением и векторное управление без датчиков обратной связи. Для реализации последнего метода в частотных преобразователях применили программную схему управления математического предсказания положения ротора.

Читайте также:  Основные правила ухода за пластиковыми окнами

Экономический эффект от применения частотных преобразователей

Применение преобразователей частоты позволяет не только унифицировать технологические процессы, но и получить значительный экономический эффект. Одной из областей применения регулируемого электропривода с целью получения экономии электроэнергии является сфера коммунального хозяйства в которой широко используются центробежные насосы. В насосных системах соотношение момента вращения и скорости имеет квадратичную зависимость и благодаря реализации этой характеристики в управлении частотным преобразователем существует возможность приведения ее к идеальному естественному состоянию. Преобразователь динамически выбирает характеристику U/F, тем самым сокращая потери энергии при снижении нагрузки на валу двигателя путем снижения напряжения на статоре и одновременно частоты, при этом сохраняя постоянный момент на валу. Снижением напряжения достигается уменьшение потерь энергии на статоре и соответственно уменьшается абсолютное значение потерь в целом для всей системы. Как только нагрузка на двигатель начинает увеличиваться, преобразователь отрабатывает процесс в обратной последовательности и выводит систему к первоначальным значениям.

Насосная станция

Кроме того, существует дополнительная возможность привязать управление насосами к внешним датчикам уровня, давления или температуры используя программируемый регулятор, который использует ПИ или ПИД закон регулирования. Аналоговые сигналы датчиков, проанализированные системой управления, позволяют организовать оптимальное управление снижающее общую производительность насосов, но при том обеспечивается требуемый поток воды. Кроме того такой метод контроля позволяет помимо существенной экономии по мощности увеличить срок эксплуатации электродвигателей и увеличивает ресурс насосов. К дополнительным возможностям, которые открываются оператору при управлении насосами с применением интеллектуальной техники можно отнести целый ряд функций по управлению и сервисному обслуживанию установки. Каждая функция, которая реализуется программным обеспечением преобразователей частоты, в большинстве случаев, может использоваться как в ручном режиме за счет вывода на панель оператора соответствующих управляющих элементов либо в автоматическом режиме, реализуемом по времени, нагрузке и прочим показателям.

Читайте также:  Возможности винилового сайдинга

Для управления насосными системами частотные преобразователи могут быть укомплектованы внешним радиочастотным фильтром, который позволит использовать эти приборы в системах с усиленными требованиями по электромагнитной совместимости. Комплектация разнообразными модулями расширения позволяет интегрировать приборы в действующие системы управления или создавать на их базе новые локальные или сетевые коммуникативные связи.

Рубрика: Блог