Подключение трехфазного двигателя через частотный преобразователь

Содержание

• Плюсы и опции частотного преобразователя
• Разновидности частотных преобразователей
  • Двухтрансформаторные высоковольтные ЧП
  • Тиристорные ЧП
  • Транзисторные преобразователи
• Подключение частотного преобразователя
  • Подключение ЧП к трехфазному электрическому двигателю
  • Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через частотник по варианту звезда-треугольник
• Процесс подключения, настройки и запуска ЧП

Частотный преобразователь (ЧП) – прибор (устройство), преобразующий переменное напряжение с частотой 50 Гц в импульсное с частотой от 0 до 1000 Гц.

Плюсы и опции частотного преобразователя

С его помощью можно сделать плавным запуск двигателя и регулировать частоту его оборотов (чем больше частота на выходе ЧП, тем чаще крутится вал).

Защита двигателя от перегрузок в сети – ещё один важный плюс ЧП, как и малые потери мощности при запуске. Но главным является экономия электроэнергии (~50%)

Таким образом, частотные преобразователи применяют (по средством подключения к электрическому двигателю) с целью регулирования скорости вращения ротора, момента силы вала, а также для защиты двигателя от перегрева и перегрузок. Они же позволяют встроить трёхфазный двигатель в однофазную сеть, предохраняя его от перегрева обмоток двигателя и потерь мощности.

Для мощных двигателей подключения частотных преобразователей более актуальны (особенно при соединении звездой), поскольку от пускового тока у них выходит из строя изоляция проводов.

ЧП имеют опции:

• пуск/Стоп;
• плавный разгон, плавное торможение;
• реверс;
• варианты управления: дискретное, аналоговое, программное (кнопками, реле, датчиками, контроллером, прочими).

Разновидности частотных преобразователей

Схем  современного частотного преобразователя много, но можно выделить 3 основные категории.

Двухтрансформаторные высоковольтные ЧП

Имеющиеся в частотном преобразователе трансформаторы (понижающий и повышающий), низковольтный преобразователь и синусоидальный фильтр: преобразуют соответственно напряжение, частоту и сглаживают пиковые напряжения на выходе.

Схема работы преобразователя частоты в следующем:

• на входе напряжение подаётся на понижающий трансформатор 6 кВт;
• после трансформатора 400 В (660) подаётся на низковольтный преобразователь;
• с изменённой выходной частотой подаётся на повышающий трансформатор;
• напряжение на выходе восстановлено до первоначального.

Тиристорные ЧП

В составе подобных устройств многоуровневые преобразователи на основе тиристоров. В тиристорных ЧП трансформатор понижает напряжение, диоды выпрямляют его, конденсаторы – сглаживают. Сохраняющиеся на выходе высшие гармоники вызывают шум и дополнительный нагрев двигателя. Для снижения уровня этих гармоник применяются многопульсные схемы.

Тиристорные ЧП отличаются высоким КПД (до 98%) и широким диапазоном частот на выходе (0-300 Гц). Эти качества делают их достаточно востребованными.

Транзисторные преобразователи

Более технологичные ЧП собираются на разнообразных транзисторах (соединяющихся в транзисторные инверторные ячейки). Управляет ими и трансформатором (многообмоточный, сухой) микропроцессор.

У транзисторных преобразователей тоже широкий диапазон регулируемых частот и высокий КПД.

Подключение частотного преобразователя

Сначала необходимо убедиться, что характеристики ЧП и электродвигателя подходят друг другу, и чтобы преобразователь соответствовал сетевому напряжению. Кроме того, ЧП должен соответствовать классом пыле- влаго-защищенности месту эксплуатации и чтобы были выдержаны необходимые расстояния движущихся частей от мест прохода людей и расположения аппаратуры.

Преобразователи бывают и для однофазных сетей, и для трёхфазных.

Это интересно: к однофазной сети можно подключать трёхфазный преобразователь (по схеме треугольник), оснащенный дополнительно конденсаторным блоком. Но за это приходиться расплачиваться значительным падением мощности и КПД устройства.

Трёхфазный ЧП к трёхфазной сети подключается по схеме звезда.

Внимание! ЧП могут иметь дополнительные настройки. Они осуществляются либо встроенным ПО (программным обеспечением), либо при помощи DIP-переключателей.

Общий принцип подключения преобразователей один, но с небольшими различиями в разных моделях.

Подключение ЧП к трехфазному электрическому двигателю

Общая схема подключения через ЧП:

Где UZ – преобразователь частоты;

L – сетевая фаза;

N – нулевая фаза;

u, v, w – выводы на клеммы электродвигателя;

К1 – пуск электродвигателя через реле времени;

К2 – реверс;

К3, К4 – вторая и третья скорости.

Напряжение, подаваемое на фазы, запускает вращающееся электромагнитное поле статора. Регулировка производится с панели ЧП (съёмной) или с компьютера (через аналоговые входы).

Подключение трехфазного частотника производится следующим образом:

• на вход преобразователя подаются фазы питающего напряжения;
• к клеммным колодкам выхода ЧП подключаются (к каждому выводу) фазные проводники;
• получается схема звезда.

Подключение преобразователя однофазного реализуется по схеме треугольник:

Н1, Н2, Н3 – начала навивки каждой обмотки;

К!, К2, К3 – их концы.

Подключение осуществляется в 2 этапа:

1.     В клеммной коробке соединить клеммы по схеме треугольник.

2.     Далее провода  U1, V1 и W1 подсоединить к частотному преобразователю – соответственно к U, V, W.

За счёт такого рода ЧП в сеть 220 В можно подключить трехфазное устройство. Это выручает при отсутствии в помещении трехфазной сети.

Обратите внимание: если на шильдике двигателя стоит 220/380, то его можно подключить в трехфазную сеть, а если написано только 380В, то – нельзя.

Кстати из шильдика видно, что в трёх- и однофазной сетях токи будут разные – соответственно 2,9 и 5А. Эти параметры важны при подборе ЧП.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети через частотник по варианту звезда-треугольник

Самым популярным осуществлением плавного пуска асинхронного двигателя считается комбинированный метод звезда-треугольник.

Он позволяет уменьшить пусковые токи и момент (для вариантов с мощностью > 5кВт).

Если не делать пуск плавным, то пусковые токи в асинхронных двигателях могут достичь уровней токов короткого замыкания.

Сначала работает звезда – при пуске напряжение таким образом подаётся на статор. Потом треугольник – с набором двигателем номинальной скорости напряжение переключается на него (треугольник). Переключение осуществляет реле времени. На нём устанавливается время, достаточное для набора номинальных оборотов.

Процесс подключения, настройки и запуска ЧП

Просто правильно соединить ЧП с электродвигателем – недостаточно для начала нормальной совместной их работы. ЧП необходимо настроить (проверить настройки), иначе может запуск закончиться выходом агрегата из строя. Для демонстрации подойдет любой программируемый преобразователь. В данном случае – китайский HY01-D523D, на 1,5 вКт.

ЧП HY01-D523D

Сетевые фазы R, S и T (над блоком разъемов таблички с надписями) – каждая на 220 В. 

Поскольку нужно входное напряжение 220В, то подключения проводов возможны к любым двум фазам. В данном случае – R и T.

Далее клеммы P+ и PR – для подключения тормозного резистора, необходимого для быстрой остановки двигателя (или шпинделя). В данном случае обходятся без него, работая динамическим торможением и поджидая несколько секунд до остановки.

Фазы U, V, W – выходящие с частотника фазы по 220В (образуя 380В). Они соединены по схеме треугольника, потому что так вытекает из рисунка на крышке разъемной коробки двигателя.

Реализация подключения фаз треугольником

Схемы подключения на крышке разъемной коробки – треугольник и звезда

Контакт 9 – земля.

Включая ЧП в сеть, запускаем его:

Настройка частотника осуществляется этими кнопками и ручкой. Главная в программировании устройства – кнопка PRGM (программирование). Нажать на неё. Кнопками стрелка вверх, стрелка вниз и >>(изменение разрядов) производятся настройки: прокруткой чисел (параметров программы), изменением разрядов.

Каждый раз после набора настройки нажать кнопку SET (аналог Enter).

Проверка первого параметра: зайдя в PRGM выставить стрелочками параметр 0 в индикаторной строке и нажать SET. Этот параметр задаёт источник команд – 0 означает, что команды даются с этой панели, если 1, то команды пойдут с колодок под панелью. Если 2 – значит, управление через порт RS485 (с компьютера).

Ниже в таблице собраны основные настройки (обязательные для проверки) этого ЧП:

Длина кабеля между частотником и двигателем – не больше 15 метров для частоты 20 кГц, 30 м для 15 кГц, 50 м – для 10 кГц, 100 м – для 5 кГц, 150 – для 3.

После проверки выставления всех параметров нажать кнопку RUN. В индикаторной строке появился 0, то есть установлена пока частота 0 оборотов. Поворотом ручки медленно увеличивать частоту. Двигатель (вал) начал вращаться. И так до максимума (1400 оборотов). Если двигатель работает нормально, значит всё настроено.

Нажатие на кнопку STOP приводит к быстрой остановке. Нажатие на кнопку JOG приводит к смене направления вращения, это реверс.

Обратите внимание! Лицевая панель – съёмная, и может быть удлинена на 1,5-2 метра.

Двигатель, работающий с частоником

Обязательно! При настройке активно пользоваться прилагаемой к ЧП инструкцией.

При покупке частотных преобразователей важно получить вовремя необходимую консультацию относительно необходимых характеристик для вашей ситуации, в том числе по установке и подключению, чтобы максимально эффективно использовать ваш электродвигатель или другое трехфазное устройство.