Преобразователи частоты предназначены для регулирования скорости приводов переменного тока и могут встраиваться в соответствующие механизмы и устройства. В режиме вольт-частотного (U/f) управления скалярный преобразователь частоты DF работает без учета констант двигателя. Векторный преобразователь частоты DV использует бесдатчиковое векторное управление вместо обычного скалярного управления U/f, чтобы получить повышенный момент двигателя на малых скоростях при высокой её стабильности. Чтобы это реализовать, текущую велечину тока и напряжения на двигателе используют для расчёта реактивного тока (отвечающего за поток в машине) и активного (отвечающего за электормагнитный момент). Имея для этого постоянные (модели замещения) именно для данного типа двигателя можно оптимально управлять двигателем. Бесдатчиковое векторное управление обеспечивает усиление момента вращения на валу двигателя и позволяет демпфировать колебания скорости при изменении нагрузки. При использовании функции автонастройки постоянные подключённого к преобразователю двигателя могут быть определены автоматически и записаны в параметры. Этим способом можно избежать введения велечин постоянных вручную пользователем, который может и не знать их.
Область применения скалярных преобразователей частоты DF51/6:
- насосы и вентиляторы зданий или производственных помещений;
- регулирование пропускной способности;
- стандартные приводы станочных систем, а также обрабатывающих и упаковочных машин пищевой промышленности.
Область применения векторных преобразователей частоты DV51/6:
- универсальное применение в текстильной, бумажной и полиграфической промышленности;
- металлорежущие и обрабатывающие станки;
- приводы для механических погрузчиков, кранов и подъемников;
- области применения с повышенными требованиями к пусковому моменту и зависимости скорости вращения от момента.
Питание сети для DF51/DV51:
1 х 230 В, 50/60 Гц
3 х 230 В, 50/60 Гц
3 х 400 В, 50/60 Гц
Питание сети для DF6\DV6:
3 х 400 В, 50/60 Гц
Диапазон номинальных значений:
0,18 кВт – 2,2 кВт (при 230 В) DF5-322-…
0,38 кВт – 7,5 кВт (при 400 В) DF5-340-…
11 кВт – 132 кВт (при 400 В) DF6-340-…
0,18 кВт – 2,2 кВт (при 230 В) DV5-322-…
0,38 кВт – 7,5 кВт (при 400 В) DV5-340-…
0,75 кВт – 132 кВт (при 400 В) DV6-340-…
Подключение силовых цепей
1. Шина типа сети с указанием параметров.
2. Защитный автомат.
3. УЗО.
4. Сетевой контактор.
5. Сетевой дроссель, фильтр от радиопомех, сетевой фильтр.
6. Преобразователь частоты.
7. Дроссель двигателя, фильтр du/dt, синусоидальный фильтр.
8. Кабель двигателя.
9. Подключение двигателя.
10. Тормозной резистор, устройство торможения,питание постоянным током, подключение термистора CМ1-ТН.
- подключать на выходы преобразователей частоты напряжение или емкостную нагрузку (например, конденсаторы для компенсации реактивной мощности);
- соединять преобразователи частоты на параллельную работу;
- соединять силовой выход с входом (байпас).
Преобразователи частоты потребляют незначительную реактивную мощность. Поэтому компенсация реактивной мощности не требуется.
Выходы инвертора используют высокоскоростное переключение, так что при этом генерируется высокочастотный ток утечки. Для силовых цепей питания необходимо использовать специализированный автомат защиты, который определяет ток утечки только в диапазоне частоты, опасном для человека, и отсекает высокочастотный ток утечки.
Cетевые контакторы позволяют подключать и отключать преобразователи частоты как при работе, так и при аварии. Подача питания на преобразователь не должна быть чаще одного раза в 5 минут для DF51, в 3 минуты для DF6 и DV6.
Сетевой дроссель ограничивает броски токов при колебаниях напряжения сети. Броски токов в питающей сети, которые могут вывести из строя выпрямитель преобразователя частоты возможны:
- при несимметрии питающего напряжения более 3%;
- если мощность сети в точке подключения не менее 10-ти кратной мощности преобразователя частоты;
- если возникают перенапряжения в сети из-за: работы нескольких преобразователей частоты на общую сеть; совместной работа тиристорных устройств и преобразователей частоты; частых выключений устройств компенсации реактивной мощности.
В этом случае необходимо использовать сетевые дроссели с 3% понижением напряжения от номинального напряжения сети. Они снижают гармоники тока и общий ток сети на 30%. Сетевой дроссель продлевает срок службы конденсаторов в цепи постоянного тока преобразователя частоты.
Преобразователь частоты может создавать радиопомехи в бытовых сетях. Здесь должно быть предусмотрено подключение через выделенный трансформатор домовых потребителей. Для промышленных установок с преобразователем частоты требования электромагнитной совместимости (ЭМС) соблюдаются. Выполнение требований ЭМС достигается:
- уменьшением проводимых помех сетевым фильтром или фильтром от радиопомех с сетевым дросселем;
- уменьшением излучаемых помех посредством экранирования кабелей двигателя и кабелей управления.
Cетевые фильтры это комбинация сетевых дросселей и фильтров от радиопомех в одном корпусе, которые уменьшает гармоники тока и ограничивают радиопомехи. Фильтры от радиопомех уменьшают только влияние высокочастотных помех. Эмиссия помех возрастает при увеличении частоты коммутации преобразователя, а также длины кабеля до двигателя. Неэкранированные кабели работают как излучающие антенны и приемники. Для выполнения ЭМС экранируются все излучающие кабели (выход преобразователя частоты), так и кабели чувствительные к помехам (аналоговые задания, измерение).
Преобразователи частоты DF/DV 51/6 должны устанавливаться вертикально в шкафах управления или металлических устройствах со степенью защиты IP 54. Для достаточного охлаждения преобразователя частоты необходимо пространство сверху и снизу устройства не менее 100мм. Все проводящие элементы преобразователя, сетевой фильтр, фильтр двигателя, сетевой дроссель) должны быть заземлены звездой.
Силовые кабели двигателя должны быть с экраном. Максимальная длина кабеля не должна превышать 50м. При больших длинах необходимо использовать дроссели для ограничения du/dt. Если длина кабеля от преобразователя частоты до двигателя более 10м, то тепловые биметаллические реле могут работать со сбоями из-за высоких гармоник. В этом случае требуется установка фильтра для двигателя.
Нагрузка с большим моментом инерции или активная нагрузка, генерирует мощность обратно на инвертор. Если в процессе торможения наблюдается перенапряжение, это говорит о том, что генерируемая мощность превышает мощность инвертора. В этом случае используется динамическое торможение. Функция динамического торможения применяет постоянный ток на двигателях переменного тока для управления торможением. Торможение постоянным током реализуется импульсами постоянного напряжения на статор, что создает тормозной момент вращающемуся двигателю. Увеличивая время динамического торможения или ток динамического торможения, можно уменьшить время, необходимое для остановки двигателя. При торможении постоянным током можно добиться высокой точности и скорости торможения двигателя. Динамическое торможение при запуске: торможения используется для остановки и пуска двигателя по инерции без рекуперации энергии. Динамическое торможение для останова: регулирует время динамического торможения при останове, когда в нормальной работе вращение двигателя не тормозится до останова в результате инерции тяжелой нагрузки. Вместе с подключаемым внешним тормозным резистором, тормозной транзистор преобразователь частоты обеспечивает торможение двигателя с большим моментом инерции и обеспечивает длительное динамическое торможение.
Работа двигателей на частоте выше номинального значения может привести к механическим повреждениям двигателя (подшипников или их биениям), а также механизмов, присоединенных к ним.
Длительная работа двигателя на низких скоростях (ниже 25Гц) может привести к перегреву двигателя с самовентиляцией. В этом случае необходим больший двигатель или использование средств внешнего обдува.
Питание на двигатель можно подавать как от преобразователя частоты, так и прямо от сети, однако эти режимы должны быть механически заблокированы. Переключение питания двигателя между сетью и преобразователем частоты может происходить только в обесточенном состоянии. Выходные клеммы преобразователя частоты U, V, W нельзя подключать к напряжению сети. Это может привести к выходу из строя преобразователя частоты и пожару.
Функция тяжёлого пуска от сети используется при пуске от сети двигателей с большим пусковым моментом. Преобразователь частоты используется для подачи номинального тока двигателя, а не пускового. Пуск осуществляется напрямую от сети.
Для подключения линий управления используется экранированный кабель с витыми парами. Экран кабеля управления заземляется с стороны преобразователя частоты. Длина кабеля не должна превышать 20 м. Для более длинного кабеля необходим усилитель сигналов.
DF51, DF6 имеют 5 цифровых входа (1=+12 - +27В, 0=0 - +3В), DV51 - 6 цифровых входов, DV6 - 8 цифровых входов. Цифровым входам могут быть приписаны различные функции:
- пуск с панели управления, клемм;
- импульсный пуск/стоп с трехпроводным управлением;
- вращение вправо/влево;
- выбор входа задания с панели управления, клемм фиксированных частот (до 16-ти), O (0 - +10 В), ОI (4-20) мА или для DF6, DV6 O2 (-10 - +10 В);
- ускорение/замедление/сброс частоты (мотор-потенциометр).
- работа с ПИД-регулятором;
- применение толчкового режима;
- работа с тяжелым пуском;
- применение торможения постоянным током;
- блокировка преобразователя;
- защита параметров и др.
Если необходимо, то все функции цифровых входов могут быть сконфигурированы как активные, при подаче низкого сигнала на вход. Подключать цифровые входы можно как с использованием внутреннего источника питания, так и внешнего источника 24В. DF51, DF6 позволяют с помощью перемычек выбирать отрицательную логику (высокий уровень - отрицательное значение сигнала) и положительную логику (высокий уровень - положительное значение) для цифровых входов.
DF51 имеет 2 аналоговых входа: напряжения 0 - +10 В и токовый 4 - 20 мA, DF/DV6 дополнительно имеет аналоговый вход напряжения -10 - +10 В. Назначение аналоговых входов: подача заданной частоты работы инвертора, а также при работе с ПИД-регулятором подача величины задания и сигнала обратной связи. DF6, DV6 имеют вход термистора РТС для контроля температуры подключенного двигателя.
Преобразователи частоты имеют 1 релейный выход с перекидным контактом (2,5А активной нагрузки или 0,2А индуктивной) для сигнализации неисправности или отсутствия сетевого пмтания. Дополнительно DF51, DV51 имеют 2 транзисторных выхода (дo + 27 В, нагрузочная способность до 50мА), DF6 - 2 релейных выхода (5А активной нагрузки или 1 А индуктивной), DV6 - 5 транзисторных выходов (дo + 27 В, нагрузочная способность до 50мА). Этим выходам могут быть приписаны различные функции:
- достижение заданной частоты;
- превышение запрограммированной частоты;
- работа;
- токовая перегрузка;
- авария и др.
Программируемые цифровые выходы могут быть сконфигурированы на открытые (NO) и закрытые (NC) контакты.
Преобразователи частоты имеют 1 аналоговый выход (0 - +10 В, тактируемое напряжение с широтно-импульсной или частотной модуляцией). DF51, DF6 дополнительно имеют 2 аналоговых выхода: напряжения (0 - +10 В), тока (4 - 20 mA). Этим выходам могут быть приписаны различные функции:
- выходная частота;
- выходной ток;
- выходное напряжение;
- входная мощность преобразователя;
- термическая перегрузка;
- заданная частота для внутреннего регулятора скорости;
- момент (DV6).
Команда ПУСК/СТОП может быть приписана:
- цифровым входам: правое/левое вращение;
- кнопке START/STOP на панели управления;
- как импульсное трехпроводное управление цифровым входам DF6, DV6: пуск/стоп/изменение направления вращения;
- через последовательный порт RS422/RS485 DF6, DV6.
Значение заданной частоты может быть подано различными способами в зависимости от установки:
- через потенциометр на панели управления;
- через аналоговый вход O (0 дo 10В), OI (4 дo 20мA) или для DF6, DV6 O2 (-10 - +10 В);
- через цифровые входы с фиксированными частотами;
- через цифровые входы DF6, DV6 с функциями мотор-потенциометра: ускорение-торможение.
- последовательный порт RS422/RS485 DF/DV6.
Преобразователь частоты имеет встроенный ПИД-регулятор. Это делает возможным управление с обратной связью, т.к. регулируемая величина при этом приводится в соответствие с заданным значением.Свойства ПИД-регулятора:
- величина задания может быть установлена с панели управления, цифровых входов (фиксированные значения), подана на аналоговый вход напряжения (0 дo 10 В) или токовый (4 дo 20 мA);
- сигнал обратной связи может быть подан на аналоговый вход напряжения (0 дo 10 В) или токовый (4 дo 20 мA);
- допустимый уровень сигнала обратной связи может регулироваться в зависимости от необходимости в области ограничений физических параметров входа;
- благодаря масштабированию можно согласовать сигнал величины задания или/и обратной связи до уровня соответствующих физических величин и затем показать ее на дисплее.
Преобразователь частоты имеет электронную защиту двигателя, имитирующую работу биметаллического теплового реле. Если ток больше чем установленный ток срабатывания преобразователь отключает выходное напряжение. Также преобразователь частоты имеет электронную защиту двигателя, моделирующую тепловое состояние двигателя с самовентиляцией. Эта функция позволяет контролировать температуру подключенного двигателя.
Преобразователь частоты имеет список историй аварий.
Требуемый момент вращения при управлении вентилятором или насосом увеличивается пропорционально квадрату скорости. При задании квадратичной зависимости U/f для увеличения напряжения в низкоскоростом диапазоне возрастает потребляемая мощность системы.
Функция толчкового режима: напряжение подается без времени разгона, максимальная выходная частота не превышает 9,99 Гц, что приводит к малой скорости двигателя. В случае высокой частоты и большого момента сопротивления двигателя может генерироваться авария.
Функция вольтодобавки характеристики U/f увеличивает величину выходного напряжения преобразователя (и соответственно момента) в области низких частот в процессе каждого режима работы (разгон, установившийся режим, торможение) независимо от нагрузки двигателя.
Функция автоматическое регулирование напряжения AVR стабилизирует напряжение питания двигателя, если есть колебания напряжения промежуточной цепи, причиной которых может быть:
- нестабильность напряжения сети;
- кратковременные провалы и всплески напряжения при коротком времени разгона и торможения. Стабилизация напряжения двигателя обеспечивает удержание высокого момента двигателя, что особенно важно в режиме разгона.
Функция ограничения тока позволяет контролировать ток двигателя в процессе разгона и/или работы на постоянной скорости. Когда ток достигает порога ограничения преобразователь прекращает увеличение частоты при разгоне или уменьшает ее в установившемся режиме для ограничения перегрузки двигателя. Это предотвращает отключение двигателя по токовой перегрузке от увелеченного момента инерции или бросков момента сопротивления. Если ток двигателя снизится ниже заданной величины, выходная частота снова увеличится до заданной величины.
Преобразователь частоты позволяет выбирать характеристики U/f. При линейной характеристике преобразователь увеличивает выходное напряжение в линейной зависимомти до базовой частоты. При квадратичной характеристике для уменьшения момента нагрузки преобразователь увеличивает выходное напряжение в линейной зависимости до 10% велечины базовой частоты, затем выходное напряжение будет увеличиваться по квадратичной кривой. И наконец можно установить семь пар велечин частота-напряжение.
DV6 позволяет использовать режим энергосбережения, предназначенный для приложений с вентиляторами и насосами с уменьшенной характеристикой момента. В этом режиме выходное напряжение автоматически адаптируется к нагрузке двигателя, благодаря чему снижается ток и потребление энергии из сети.
Преобразователь частоты позволяет выбирать характеристики кривой разгона/торможения: линейная, тип S, тип U, тип обратное U. Дополнительно есть возможность определения кривизны характеристик типа S и U (до 10-ти точек).
Более подробную информацию и катологи по электротехническому оборудованию компании MOELLER смотрите на сайте www.moeller.ru и www.moeller.net
По вопросу приобретения оборудования компании MOELLER и получения консультаций в городе Калининграде обращайтесь в ТПК СВЕТОТЕХНИКА. На сайте www.st39.ru Вы можете узнать цены и перечень поставляемого оборудования. Справки по телефону: +7(4012)777-999.
Техническую поддержку по электротехническому оборудованию компании MOELLER вам могут оказать в представительстве компании MOELLER в Калининграде: ул.Университетская, 2г, (бизнес-центр "Юбилейный") к. 409, тел.: +7(4012)53-35-17