Частотные преобразователи используются в промышленных сетях переменного тока со стандартной частотой 50-60 Гц. На выходе устройства можно получить любую частоту от 0,5 до 400 Гц. Этого достаточно для работы всей существующей линейки электродвигателей. Ток с частотой выше 400 Гц неэффективен ввиду технического устройства сердечников (собраны из отдельных пластин).
Все преобразователи частоты имеют сходную конструкцию, состоящую из двух базовых частей – управляющей и силовой. Первая часть реализована в виде электронной микросхемы, призванной обеспечить функционирование компонентов силовой части. Кроме того управляющий блок контролирует, диагностирует и выполняет функцию защиты как самого преобразующего устройства, так и подключенного электропривода.
Силовая часть состоит из ключей – транзисторов и тиристоров высоких мощностей.
Какими бывают преобразователи частоты
От структуры и принципа работы электропривода зависит и вид преобразующего устройства, который необходимо использовать. Рассмотрим эти два вида подробнее.
В частотном преобразователе с непосредственной связью применяется прямая гальваническая связь, а силовой частью здесь выступает управляемый выпрямитель с группами тиристоров. Кроме того устройства этого класса различаются по типу силовых вентилей и могут быть:
· с естественной коммутацией;
· с принудительной коммутацией.
Такие устройства еще называют непосредственными преобразователями частоты (НПЧ).
Суть работы такого преобразователя заключается в том, что итоговое напряжение, подаваемое к статору, представляет из себя кусочки сетевой синусоиды, которые в заданной очередности поступают на обмотки. В результате, сетевое синусоидальное напряжение преобразуется в пилообразное, а величина частоты снижается до небольшого уровня – 0,5-40 Гц. Из этого следует, что применение прибора с непосредственной связью ограничено небольшим сегментом электроприводов. В случае использования незапираемых тиристоров, стоимость таких устройств заметно увеличивается, так как для их работы требуется более сложная схема управления.
Частотные преобразователи с прямой гальванической связью имеют ряд достоинств, которые обуславливают их активное использование в промышленных сетях:
· продолжительная работа в условиях высоких напряжений и токов;
· способность противостоять импульсным перегрузкам;
· некоторые устройства могут работать в сетях с напряжением свыше 10 кВ;
· КПД данной линейки приборов составляет 98%.
Второй вид преобразователей частоты представляет приборы с выраженным звеном постоянного тока. Такие частотники наиболее актуальны для современного силового оборудования. Преобразование частоты в данном случае происходит в два этапа:
1. Выпрямление и фильтрация (сглаживание) сетевого напряжения на входе.
2. Подача постоянного тока на инвертор и преобразование в переменный ток с заданной частотой и напряжением.
Двойное преобразование требует дополнительных затрат, поэтому КПД таких устройств ниже, а габариты – больше по сравнению с частотниками НПЧ. Синусоиду здесь формирует автономный инвертор тока и напряжения.
Силовыми ключами преобразователей частоты со звеном постоянного тока выступают запираемые тиристоры и IGBT-транзисторы. В настоящее время частотники с IGBT-транзисторами доминируют в линейке низковольтных приборов.
В конструкционном отношении устройства могут быть:
1. Индукционные. Применимы для асинхронных двигателей с фазным ротором.
2. Электронного типа. Применяются для плавного регулирования оборотов обоих типов силовых агрегатов. В свою очередь такие частотники могут иметь два различных принципа управления – по заранее установленным физическим параметрам и по методу векторного управления.
На сайте компании ЭНЕРГОПУСК представлены частотные преобразователи всех видов и конфигураций, предназначенные для использования в различных промышленных условиях.