Преобразователь частоты для асинхронного двигателя. Как работает

ЧП (частотный преобразователь для асинхронного электродвигателя) – это устройство, меняющее частоту и напряжение электротока, поступающего на обмотки статора. Этот процесс регулирует скоростной режим вращения двигателя, подстраивая его под разные рабочие условия.

Принцип действия частотника заключается в том, что он преобразует постоянное напряжение переменного тока (периодичность и амплитуда) в непостоянное с изменяемой частотой и амплитудой. Для этого применяются два способа.

Способ ШИМ

Способ ШИМ – это техника управления шириной импульсов в импульсной последовательности. Используется в электронике для модуляции ширины импульсов, чтобы получить аналоговый сигнал переменной величины. Этот метод широко применим во многих областях электроники, включая источники питания, преобразователи переменного тока, управление электродвигателями и так далее.

Принцип действия метода ШИМ заключается в том, что длительность импульсов сигнала изменяется пропорционально величине модулируемого аналогового сигнала. Это позволяет создать сигнал с непостоянной шириной импульсов, который после фильтрации может быть интерпретирован как аналоговый сигнал.

В частотном преобразователе, предназначенном для двигателей асинхронников, метод ШИМ применим для управления периодичностью и выходным напряжением. Они подаются на инверторный модулятор. Изменяя ширину импульсов управляющего сигнала ШИМ, можно регулировать выходное напряжение и частоту в соответствии с требуемыми параметрами.

Преимущества метода ШИМ включают высокую эффективность преобразования энергии, низкий уровень шума и возможность применения в широком диапазоне электронных устройств. Но он может также приводить к образованию высокочастотных помех, которые требуют дополнительной фильтрации.

Способ ПЧИ

Способ преобразования частоты путем изменения числа импульсов (ПЧИ) - это техника управления скоростью разновременного электродвигателя. Изменяется число импульсов, поступающих на обмотки статора.

Суть работы метода ПЧИ заключается в регулировке периодичности вращения электродвигателя. Например, при понижении частоты импульсов уменьшается частота вращения двигателя, а при увеличении - увеличивается. Это позволяет качественно управлять работой двигателя в широком диапазоне значений.

Основные преимущества метода ПЧИ включают повышенную точность и быструю регулировку. А также возможность обеспечения высокой энергоэффективности и сохранности оборудования за счет плавного пуска и остановки двигателя.

Основные компоненты частотного преобразователя

Основные компоненты ЧП для двигателя асинхронника включают в себя:

• Направляющий модуль, который отвечает за преобразование переменного тока сети в постоянное напряжение постоянного тока и фильтрацию шумов.
• Модуль управления, формирующий сигналы управления для инверторного модулятора.
• Инверторный модулятор, создающий выходной сигнал переменного тока с необходимыми периодичностью и амплитудой.

При изменении частоты поступающего на мотор электротока, меняется и темп работы ротора. Это позволяет координировать обороты мотора в большом диапазоне значений.

Как работает двигатель

Один из наиболее известных видов электрических двигателей – это асинхронный. Нашел применение на производствах и в бытовых условиях. Работает на основе взаимосвязи магнитного потока и электротока, передавая вращательное движение ротору.

К главным деталям разновременного электродвигателя относятся статор и ротор. Первый – статичная деталь, сделана из обмоток. Они генерируют магнитное поле во время прохождения по ним переменного электротока. Второй – вращается.

Как работает асинхронный электродвигатель:

• Подача электричества. На статор двигателя поступает переменное напряжение, создавая магнитное поле изнутри обмоток. Колебание напряжения определяет скоростные показатели вращения ротора.
• Индукция тока. Итогом возникновения магнитного поля непостоянного типа в обмотках статора становится появление в роторе электротока, обусловленное электромагнитной индукцией. Ток генерирует индивидуальное магнитное поле в роторе.
• Вращательное движение ротора. Взаимная работа магнитных полей статичной и движущейся основных деталей электромотора приводит к возникновению крутящего момента, что дает возможность ротору вращаться. Он движется за счет магнитного поля и индукционного тока.

Асинхронный электродвигатель называется так по той причине, что частота движения ротора все время меньше, чем быстрота вращения магнитного поля, создаваемого статором. Это значит, что не существует прямого механического соединения этих деталей – отсюда и появилось определение "асинхронный".

Следовательно, разновременный принцип работы мотора основывается на взаимном воздействии магнитных полей основных деталей, что дает возможность появиться вращению, которое приводит в движение оборудование и машины в различных отраслях.

Применение частотника в промышленности

Частотный преобразователь (ЧП) для асинхронного мотора широко применяется в промышленности для регулировки темпа его вращения. Он представляет собой устройство, которое преобразует подачу непостоянных напряжения и частоты. Позволяет продуктивно выполнять управление скоростью вращения двигателя в широком диапазоне значений.

Основное применение частотного преобразователя в промышленности включает следующие области:

• Управление насосами и вентиляторами. Дает возможность регулировать подачу воды или воздуха в соответствии с актуальными потребностями процесса. Это существенно экономит электроэнергию и обеспечивает оптимальную деятельность системы.
• Приводы конвейеров. Частотные преобразователи помогают эффективно контролировать быстроту движения конвейерной ленты, что особенно важно на промышленных предприятиях для оптимизации производственных процессов.
• Управление приводами оборудования. Возможность точной регулировки оборотов и плавного пуска и остановки оборудования, такого как компрессоры, насосы, вентиляторы и так далее.
• Электроприводы механизмов. Управление скоростью и изменением направления вращения электроприводов для механизмов и машин.
• Обработка материалов. Преобразователь частоты для асинхронного двигателя регулирует его скорость вращения. Он используется для дробления, измельчения, смешивания и других видов обработки материалов.

В целом, частотные преобразователи представляют собой важное оборудование для обеспечения гибкости, эффективности и экономии электроэнергии в работе промышленных систем и оборудования. Благодаря им значительно снижаются затраты электрической энергии, улучшается управляемость производственных процессов и продлевается срок службы оборудования.