На что следует обратить внимание при выборе частотного преобразователя для электродвигателя
В этой статье мы расскажем, как выбрать частотный преобразователь для электродвигателя самостоятельно или при помощи специалистов.
Содержание:
- Как самостоятельно выбрать частотник?
- Частые ошибки при выборе ЧП
- Примеры подбора ЧП
- Особенности выбора частотника при покупке оборудования в Веспер
- Чек лист выбора преобразователя частоты
- Ответы на актуальные вопросы по выбору частотников (FAQ)
Подключив электродвигатель привода через преобразователь частоты, можно повысить прибыльность компании за счет сокращения производственных расходов. Гибкость настроек, широкие возможности по регулированию параметров, предусмотренные функционалом современных ПЧ, обеспечивают повышение производительности технологического оборудования различных сфер производства, что существенно улучшает экономические показатели даже при использовании устаревших основных фондов.
Стоит подробнее рассмотреть, как подобрать частотный преобразователь для электрического двигателя, с учетом рекомендаций по самостоятельному изучению характеристик или с обращением к профессионалам.
Как самостоятельно выбрать частотник?
Частотник можно подобрать тремя способами:
- использовать общепромышленное исполнение;
- выбрать устройство определенной специализации;
- учитывать технические параметры аппарата.
Далее подробнее изложены условия по каждому из перечисленных вариантов.
Общепромышленные преобразователи частоты
Это самый простой способ. К примеру, мощную универсальную модель векторного типа EI-9011 можно использовать для различного оборудования. Защищенное исполнение корпуса класса IP54 обеспечивает надежную работу в опасной среде. Единственный недостаток этого решения – высокая стоимость устройства, при избыточности параметров для определенных условий применения.
Оценка оборудования по мощности
Стандартный ряд частотников по мощности включает варианты с такими значениями (в ваттах): 60, 90, 120, 180, 250, 370, 550, 750, 1 100, 1 500, 2 200, 3 000, 4 000, 5 500, 7 500, 11 000, 15 000, 18 500, 22 000, 30 000, 37 000, 45 000, 55 000, 75 000.
Мощность преобразователя частоты должна быть несколько больше, чем у электродвигателя. Например, для мотора на 2 кВт подойдет ЧП на 2,2 кВт.
Минус в том, что двигатель не всегда загружен на полную, тогда характеристики частотного преобразователя избыточны. А если на пике нагрузка окажется больше среднего значения, аппарат может не всегда обеспечить работоспособность приводного механизма.
При выборе модели можно руководствоваться материалами из таблицы:
| Мощность мотора, Вт | Значение напряжения, В | Величина тока электродвигателя, А | Мощность ЧП при работе в насосном режиме, Вт | Мощность ЧП при работе в общем режиме, Вт | Коэффициент запаса |
|---|---|---|---|---|---|
| 750 | 380 | 2 | 750 | 1 100 | 1,15 |
| 1 500 | 380 | 3,5 | 1 600 | 2 200 | 1,15 |
| 2 200 | 380 | 4,9 | 2 200 | 3 000 | 1,15 |
| 3 000 | 380 | 6,5 | 3 000 | 4 000 | 1,15 |
| 4 000 | 380 | 8,3 | 4 000 | 5 500 | 1,15 |
| 5 500 | 380 | 12 | 5 500 | 7 500 | 1,2 |
| 7 500 | 380 | 15,3 | 7 500 | 11 000 | 1,2 |
| 11 000 | 380 | 22,2 | 11 000 | 15 000 | 1,2 |
| 15 000 | 380 | 30 | 15 000 | 18 500 | 1,25 |
| 22 000 | 380 | 44 | 22 000 | 30 000 | 1,25 |
Как выбрать по характеристикам?
При оценке характеристик электрооборудования, важно учитывать ряд показателей, приведенных далее.
Для однофазных и трехфазных двигателей
Важно понимать, на какую сеть по количеству фаз рассчитан ЧП, оценивать параметры номинального напряжения. Некорректный выбор оборудования по этим условиям грозит аварийной ситуацией. Доступен выбор одно- и трехфазных исполнений на 220 и 380 В. Первые допускают возможностью подключения к двигателям на три фазы, но вряд ли уместны в приводах повышенной мощности.
Частотники для однофазных приводов применяют относительно редко.
Не менее важно учитывать условия подачи напряжения со стороны энергопоставляющей компании. При критическом снижении нагрузки оборудование аварийно отключится, а резкий скачок может привести к выходу привода из строя. Риски можно минимизировать, если запас по отклонениям базовых характеристик у частотника достаточно большой.
Особенности подключения звездой и треугольником
Правильная работа оборудования требует корректного подключения. Выбор схемы между звездой и треугольником определяется напряжением питания ЧП, параметрами мотора.
Для трехфазных моделей чаще используют звезду, с соединением обмоток в общую точку. Такой подход необходим для полного задействования мощности, оптимизации характеристик.
Однофазные аппараты обычно подключают треугольником, каждый из углов которого соответствует одной фазе. Это повышает КПД при работе от стандартной электросети на 220 В.
Комбинированный метод подойдет для приводов мощностью выше 5 кВт. При пуске звезда снижает стартовый ток, а последующий переход на треугольник увеличивает загрузку оборудования. Но при подключении привода через ЧП эта схема избыточна, поскольку оптимизация характеристик достигается применением частотника.
По частоте
Еще одна важная характеристика – частотный диапазон. От частоты тока зависят обороты двигателя. Расширение этого диапазона увеличивает вариативность применения устройства.
У моделей, работа которых основана на инвертировании напряжения, аппарат выдает фиксированную частоту, вне зависимости от входных характеристик. У всех частотников Веспер функционирование построено по такому принципу.
Подбор частотного преобразователя по мощности и рабочему току
Исходя из значения мощности и рабочего тока, возможен подбор частотного преобразователя с применением следующих методов:
- по номинальному току мотора, который умножают на коэффициент от 1,05 до 1,1 для определения аналогичной характеристики у ЧП;
- с использованием формулы расчета полной мощности в кВА: Wчп = Uм × Iм × √3/1 000 (перемножают напряжение и ток мотора, с поправкой полученного значения).
Исходные параметры частотника не должны уступать характеристикам электродвигателя. Необходимую информацию можно получить в технических документах, сопровождающих оборудование, или из данных на паспортной табличке мотора.
Выбор ПЧ по току двигателя
Если условия эксплуатации приводного механизма предполагают пиковые скачки нагрузки, диапазон перегрузок преобразователя частоты должен допускать эти риски.
Например, при выборе частотника для двигателя АИР 90L6 на полтора киловатта, при токе 4,2 А, напряжении 380 В выходит:
- необходимое значение тока ЧП составит 4,2 × 1,15 = 483 А.
Подойдет аппарат на 5 А.
Как выбрать ЧП по току, а не только по мощности?
Даже если данные по току указаны в документации или на шильдике, правильнее измерить эту характеристику фактически. Это исключит проблемы, если мотору придется работать при перегрузках. Важно, чтобы значение длительного рабочего тока двигателя не превышало номинальный выходной показатель для частотника.
При оценке характеристик стоит учитывать возможность увеличения или падения мощности привода, в зависимости от КПД, коэффициента соsφ.
Эти условия можно изучить на примере моторов на 1,5 кВт с разным током:
| Мотор | Мощность, Вт | Обороты в минуту | Значение тока для напряжения 220 / 380 В | Коэффициент КПД | Коэффициент мощности | Iп/Iн |
|---|---|---|---|---|---|---|
| АИР 80 А2 | 1 500 | 3 000 | 6,2 / 3,6 | 0,78 | 0,85 | 6,5 |
| АИР 80 В4 | 1 500 | 1 500 | 6,8 / 3,9 | 0,78 | 0,8 | 5,3 |
| АИР 90 L6 | 1 500 | 1 000 | 7.3 / 4.2 | 0,76 | 0,7 | 5 |
При этом изменением схемы подключения можно варьировать нагрузкой выходными характеристиками.
По условиям режима нагрузок
Электродвигатель может работать в насосном (вентиляторном) и общепромшыленном режиме при постоянном моменте. В первом случае вращающий момент увеличивается с квадратной зависимостью от оборотов. Это характерно для центробежных насосов, вентиляторов, компрессоров. Изменение потребляющей мощности зависит от куба частоты, что экономит энергию при замедлении привода.
При общепромышленном режиме вращающий момент стабилен на любой скорости. Это условие соблюдено в отношении конвейеров, грузоподъемного и станочного оборудования.
Формула подбора выглядит так:
- для насосного режима: Р = Рраб × (f/fраб)3;
- для общепромышленного режима: Р = Рраб × (f/fраб).
Здесь Рраб и fраб. соответствуют рабочей мощности и частоте, а f – фактической частоте.
Выбор ПЧ для вентилятора или иного оборудования по схеме управления
Предусмотрено применение следующих схем управления для частотных преобразователей:
- векторной – технологичные аппараты повышенной точности; поддерживают работу оборудования на малых оборотах или при резких скачках скорости вращения, при значительном диапазоне регулирования (от 1 до 200); недостатки в высокой цене, необходимости точных настроек, которые сложно выполнить без участия профессионалов; можно использовать на конвейерах, грузоподъемных машинах, станках;
- скалярной – уступают предыдущей категории по диапазону регулировок (от 1 до 10), точности работы, но покупка обойдется намного дешевле; уместны в ситуации, когда условия функционирования привода жестко регламентированы, без опасности больших отклонений – на насосах, вентиляторах, компрессорах и пр.
Эти условия нужно учитывать.
Таблица выбора частотного преобразователя
Дополнительные особенности выбора можно изучить по данным в таблице:
| Схема управления мотором | Кратность регулирования скорости | Погрешность оборотов, % | Продолжительность увеличения момента, мс | Момент пуска | Стоимость | Стандартные примеры установки (на каком оборудовании) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Скалярный | От 1 до 10 | От 5 до 10 | Не контролируется | Ограниченный | Небольшая | На насосах, вентиляторах, компрессорах | ||
| Векторный | Линейный | С полиориентированным управлением | > От 1 до 200 | Отсутствует | < В пределах 2 | Повышенный | Значительная | Высокопроизводительные: краны, лифты, транспорт и т.д. |
| С прямым управлением моментом посредством ПВМ | > От 1 до 200 | Отсутствует | < В пределах 2 | Повышенный | Значительная | На ГПМ, транспорте | ||
| Нелинейный | С прямым управлением моментом по таблице включений | От 1 до 200 | Отсутствует | < В пределах 1 | Повышенная | Значительная | Для высокоэффективного оборудования на электрической тяге | |
| С прямым самоуправлением | > От 1 до 200 | Отсутствует | В пределах 2 | Повышенная | Значительная | |||
Сравнительные параметры ЧП при работе в разных режимах сведены в таблицу:
| Параметры | Скалярная схема управления | Векторная схема управления | Работа в насосном режиме | Работа в общепромышленном режиме |
|---|---|---|---|---|
| Точность регулировки | 0,5 процента | 0,01 процента | 1 процент | 0,1 процента |
| Диапазон регулировок | От 1 до 10 | От 1 до 100 | От 1 до 10 | От 1 до 50 |
| Момент при пуске | 100 % на 5 Гц | 150 % на 0,5 Гц | 80 % на 10 Гц | 150 % на 2 Гц |
| Степень быстродействия | Средняя | Высокая | Низкая | Высокая |
| Категория энергоэффективности | Стандартная (IЕ2 – IЕ3) | Высокая (IЕ3 – IЕ4) | Базовая (IЕ2) | Повышенная (IЕ3) |
| Для какого оборудования применяют | Вентиляторов, насосов | Станков, ГПМ | Центробежных установок | Конвейеров, подъемников |
Выбор ПЧ для насоса и других приводов по дополнительному функционалу
Для оценки необходимости определенных дополнительных опций, частотник подбирают, исходя из условий применения, рабочих нагрузок (количество контролируемых приводов, режимы регулирования), условий среды на объекте эксплуатации.
Понятнее изучить эти особенности можно на таком примере:
- при небольшой скорости вращения, без больших отклонений, при умеренных нагрузках можно ограничиться недорогим простым исполнением с минимальным набором доступных опций;
- при переменных оборотах, возможности быстрого пуска и остановки – потребуется модель, функционал которой включает блок отвода тепловой энергии на случай интенсивного торможения;
- при необходимости точного регулирования условий движения (на станочном оборудовании) лучше покупать устройство с широким диапазоном параметров, поддерживающее работу на тихом ходу.
Функционал частотных преобразователей может включать различные дополнительные опции. При выборе модели важно понимать, какие возможности необходимы, а без чего можно обойтись.
При обзоре наиболее актуальных, речь идет о таких функциях:
- удаленном или дистанционном управлении;
- централизованной работе в составе кластера;
- контроле одного приводного механизма;
- одновременном управлении несколькими двигателями;
- наличии прямой связи;
- в защищенном корпусе, с делением по классам IP;
- модульности;
- использовании встроенного дисплея, контрольных индикаторов;
- программировании для задания алгоритма работы;
- состава входов и выходов дискретного, аналогового или цифрового типа;
- методе модуляции, диапазоне частотных параметров;
- тормозном блоке, с возможностью удаления излишков тепловой энергии при торможении;
- автоматических настройках;
- возможности запуска (при поиске скорости) со свободным вращением вала мотора.
При выборе оборудования Веспер можно согласовать дополнительную комплектацию модели, с добавлением опций, заявленных заказчиком.
По условиям гарантийных обязательств, сервисному обслуживанию
Кроме учета технических характеристик, при выборе модели важно оценивать условия для заказчика по следующим моментам:
- возможности, сроке гарантии;
- рациональности конструкции, размерам и весу;
- надежности оборудования;
- условиям контроля качества, отсутствию брака в готовой продукции;
- имиджу производителя, наличию успешных разработок и решений;
- предоставлению профессионального гарантийного и сервисного обслуживания;
- возможности консультирования со специалистами при возникновении вопросов;
- срокам поставок запчастей;
- наличию пунктов сервиса.
Соблюдение всех перечисленных условий возможно исключительно при обращении к компаниям, обладающим большими интеллектуальными возможностями, технологичным производством.
При обзоре российских брендов, можно отметить, что этим критериям полностью удовлетворяет Веспер. Разработки производителя сертифицированы, что подтверждает безопасность применения, соответствие действующим техническим стандартам. Лучшее подтверждение высокого качества продукции, достойного уровня обслуживания – успешные примеры использования оборудования бренда на ведущих производственных мощностях РФ в различных сферах.
Частые ошибки при выборе ЧП
При выборе модели ЧП покупатели нередко допускают такие характерные ошибки:
- не учитывают ток мотора, ограничившись оценкой по мощности;
- недооценивают риски работы при перегрузках, что грозит аварийным выходом оборудования из строя;
- не используют тормозной резистор, дроссель, другие необходимые устройства безопасности;
- неправильно выбирают модель по степени защиты.
Эти риски можно исключить, обратившись к специалистам.
Примеры подбора ЧП
Можно рассмотреть несколько примеров подбора ЧП для различного оборудования.
Для подключения трехфазного двигателя центробежного насоса на 7,5 кВт с током 15,2 А подойдет аппарат насосной серии аналогичной мощности, при показателе электротока 16 А.
Для мотора мощностью 11 кВт, 380 В, 22 А на конвейере можно использовать общепромышленное исполнение на 15 кВт, рассчитанное на ток 30 А.
Двигатель на 3 кВ, 6,4 А, 380 В станка с ЧПУ потребуется векторный частотник на 4 кВт, при показателе тока в 8 А.
Особенности выбора частотника при покупке оборудования в Веспер
При выборе частотных преобразователей Веспер ассортимент моделей весьма разнообразен. Рационально оценить исполнения по предъявляемым критериям поможет профессиональный консультант компании. Специалисты организации обладают большим опытом подбора электрооборудования разного назначения и условий работы.
Покупка техники у крупного производителя – удобная возможность получить аппарат с широким функционалом, заточенным под конкретные задачи. Специалисты инженерно-технической службы Веспер предоставят рекомендации по выбору устройства, разработают схему дополнительной комплектации, исходя из условий, заявленных пользователем.
Возможно обеспечение таких требований:
- монтаж оборудования в корпусе, степень защиты которого соответствует агрессивности среды по месту эксплуатации;
- дополнительная установка датчиков, счетчиков, таймеров, дросселей, автономного питания, устройств динамического торможения, для надежной работы оборудования.
Подробную информацию об условиях обслуживания можно получить в ходе телефонной консультации с менеджером компании.
Чек лист выбора преобразователя частоты
Корректно подобрать модель ЧП поможет следование условиям чек-листа. Необходимо выдержать следующие условия:
- сравнить мощность мотора и частотника;
- оценить соответствие по току;
- определить характеристики напряжения;
- выбрать корректный тип нагрузки;
- убедиться в соответствии корпуса ЧП по степени защиты;
- изучить особенности интерфейса;
- определить характер торможения;
- оценить общие условия эксплуатации приводного механизма.
Взвесив все перечисленные факторы, можно убедиться, что все условия при выборе частотника учтены.
Ответы на актуальные вопросы по выбору частотников (FAQ)
Можно ли подключить однофазный двигатель к ЧП?
Частотники применяют для подключения однофазных двигателей, что обеспечивает преимущество использования моторов на 220 В. На выходе ЧП с одной фазой при схеме треугольником можно получить трехфазную сеть, не потеряв в мощности, чтобы оптимально задействовать трехфазные электродвигатели.
Какой запас мощности нужен при выборе ЧП?
Коэффициент запаса определяется типом оборудования, характером нагрузок. К примеру, на насосах и вентиляторах можно ограничиться величиной 1,1 – 1,15, общепромышленного оборудования – от 1,15 до 1,25, при тяжелых условиях – от 1,25 до 1,5. При этом важно, чтобы по номинальному току частотник не уступал мотору, при наличии запаса от 10 до 25 процентов.
Что важнее при выборе частотного преобразователя: ток или мощность?
Большее значение имеет ток, но важно понимать, что один показатель из указанных зависит от другого. Поэтому условия нужно оценивать комплексно.
Нужен ли дроссель при подключении частотника?
Входной дроссель рекомендуют применять для частотных преобразователей мощностью от 5 кВт. Это устройство снижает гармоники, обеспечивая безопасность при эксплуатации оборудования.
Когда нужен тормозной резистор при использовании ЧП?
Применение тормозного резистора для ЧП актуально, если условия эксплуатации привода предполагают частые резкие торможения.
Какова разница между скалярной и векторной схемой управления?
При скалярной схеме обороты состоят в прямой зависимости от частоты. Этот тип устройств актуален при работе с насосами, вентиляторами. При векторном способе обеспечивается точный контроль момента и скорости, эффективность при небольших оборотах. Этот метод применяют на станках, ГПМ.
Насколько необходимо дополнительное оборудование при использовании частотника?
Необходимость использования дополнительного оборудования зависит от условий работы приводного механизма. Обязательно потребуется установка автоматического выключателя на входе. Другие приборы используют, исходя из особенностей эксплуатации привода.
Можно ли подключать одновременно несколько приводов от одного ЧП?
Это допускается, с учетом некоторых ограничений. Это возможно в отношении моторов со сходными параметрами, при их синхронной работе. Совокупное значение токов электродвигателей не должно превышать аналогичный показатель для ЧП, с коэффициентом запаса не меньше 1,25. Каждый из моторов нужно оборудовать индивидуальной защитой. При таком способе управления нельзя использовать модели преобразователей частоты векторного типа.