Для преобразования сетевого переменного напряжения промышленной частоты 50/60 Гц в переменное напряжение другой частоты используют устройства, называемые частотными преобразователями. Выходная частота преобразователя частоты может варьироваться в широких пределах, обычно — от 0,5 до 400 Гц. Более высокие частоты неприемлемы для современных двигателей в силу особенностей материалов, из которых изготавливаются сердечники статора и ротора.

Любой частотный преобразователь включает в себя две основные части: управляющую и силовую. Управляющая часть представляет собой схему на цифровой микросхеме, которая обеспечивает управление ключами силовой части, а также служит для контроля, диагностики и защиты питаемого привода и самого преобразователя.

Силовая часть включает в себя непосредственно ключи — мощные транзисторы или тиристоры. При этом частотные преобразователи бывают двух видов: с выраженным участком постоянного тока или с прямой связью. Частотные преобразователи с непосредственной связью имеют КПД до 98%, и способны работать со значительными напряжениями и токами. Вообще, каждый из двух названных видов частотников отличается индивидуальными достоинствами и недостатками, и для различных применений может оказаться рациональным применить тот либо другой.

С непосредственной связью

Частотные преобразователи с прямой гальванической связью появились на рынке первыми, их силовая часть — это управляемый тиристорный выпрямитель, в котором поочередно открываются определенные группы запираемых тиристоров, и по очереди подключают к сети обмотки статора. То есть в итоге напряжение, подаваемое на статор, по форме представляет собой кусочки сетевой синусоиды, которые и подаются поочередно на обмотки.

Синусоидальное напряжение превращается на выходе в пилообразное. Частота получается ниже сетевой — от 0,5 до примерно 40 Гц. Очевидно, области применения преобразователей такого типа получается ограниченной. Тиристоры же незапираемые требуют более сложных схем управления, что повышает стоимость данных приборов.

Кусочки синусоиды на выходе порождают высшие гармоники, а это дополнительные потери и перегрев двигателя со снижением вращающего момента на валу, кроме того в сеть идут неслабые помехи. Если применяются устройства компенсации, то опять же стоимость возрастает, габариты и масса увеличиваются, снижается КПД преобразователя.

К достоинствам частотников с непосредственной гальванической связью относятся:

    возможность продолжительной работы со значительными напряжениями и токами;
    стойкость к импульсным перегрузкам;
    КПД до 98%;
    применимость в высоковольтных цепях от 3 до 10 кВ и даже выше.

При этом высоковольтные частотные преобразователи, конечно, выходят дороже низковольтных. Раньше использовались всюду где необходимо — именно тиристорные преобразователи с непосредственной связью.

С выраженным звеном постоянного тока

Для современных приводов, с целью частотного регулирования, более широко применяются частотные преобразователи с выраженным блоком постоянного тока. Здесь преобразование выполняется в два шага. Сначала входное сетевое напряжение выпрямляется и фильтруется, сглаживается, затем подается на инвертор, где преобразуется в переменный ток требуемой частоты и напряжение необходимой амплитуды.

КПД при таком двойном преобразовании снижается, да и габариты устройства становятся несколько больше, нежели у преобразователей с непосредственной электрической связью. Синусоида формируется здесь автономным инвертором тока и напряжения.

В частотных преобразователях со звеном постоянного тока в качестве силовых ключей выступают запираемые тиристоры или IGBT-транзисторы. Запираемые тиристоры использовались в основном в первых выпускаемых частотных преобразователях такого типа, затем, с появлением на рынке IGBT-транзисторов, именно преобразователи на данных транзисторах стали доминировать среди низковольтных устройств.

Для включения тиристора достаточно короткого импульса, поданного на управляющий электрод, а для выключения нужно приложить к тиристору обратное напряжение или сбросить ток коммутации до нуля. Требуется специальная схема управления — сложная и габаритная. Биполярные же IGBT-транзисторы обладают более гибкой управляемостью, менее энергозатратной и довольно высокоскоростной.

По этой причине именно частотные преобразователи на базе IGBT-транзисторов позволили расширить диапазон скоростей управления приводами: асинхронные двигатели векторного управления на базе IGBT-транзисторов могут спокойно работать на малых скоростях без потребности в датчиках обратной связи.

Микропроцессоры вкупе с быстродействующими транзисторами дают на выходе меньше высших гармоник, нежели тиристорные преобразователи. В результате потери оказываются меньше, меньше перегреваются обмотки и магнитопровод, пульсации ротора на низких частотах снижаются. Меньше потерь в конденсаторных батареях, в трансформаторах, - срок службы этих элементов увеличивается. Погрешностей при работе становится меньше.


Дата 04.04.2017
 
  • Йога-тур "Неприступное чудо Алтая". Телецкое озеро 22-30 августа

    Долина ЧулышманЙога-центр "Атма" приглашает всех, кто желает отдохнуть, набраться сил и здоровья, улучшить знания духовной практики и прикоснуться к высоким истинам.

    Здесь Вас ждёт ежедневное общение с учителем Три Йоги, массажистом и специалистом по правильному питанию, имеющим международную сертификацию, многолетний опыт практики и высокий уровень квалификации.

     

     

    Телецкое озеро – самое загадочное и легендарное место Горного Алтая. Красота Телецкого озера может посоперничать с его таинственностью: алтайский заповедник, долина Чулышмана, водопад Учар и каменные грибы – впечатлят вас до глубины души! Остаться равнодушным невозможно – каждый путник оставляет на озере частичку себя, чтобы вернуться сюда вновь.

    Всякому, кто ищет вдохновение и уединение, необходимо побывать здесь хотя бы раз. Зеркальная гладь знаменитого Телецкого озера, отражает самые сокровенные мысли и позволяет ощутить полную гармонию с самим собой.

    Программа: