Частотные преобразователи для асинхронных двигателей: принцип действия и эксплуатация

Сегодня в промышленности очень часто используются частотные преобразователи для асинхронных двигателей. Стоит заметить, что такие моторы имеют в своей конструкции три обмотки, которые соединяются по схеме «звезда» или «треугольник». Но у них есть один недостаток – регулировать скорость вращения ротора очень сложно. Но так было раньше. Сейчас, когда на помощь приходит микро- и силовая электроника, данная задача упрощается. Поворотом переменного резистора можно изменить скорость вращения в широком диапазоне.

Для каких целей необходим преобразователь частоты?

частотные преобразователи для асинхронных двигателей

Функций у данного устройства много, но чаще всего используется небольшое количество. По сути, для управления асинхронным двигателем нужно иметь возможность регулировки не только скорости вращения, но и времени разгона, торможения. Кроме того, в любой системе требуется наличие защиты. Необходимо, чтобы частотный преобразователь учитывал ток, который потребляет асинхронный двигатель.


Широкое применение получили частотники в системах вентиляции. Несмотря на кажущуюся легкость крыльчатки вентилятора, нагрузки на роторе очень большие. И моментальный разгон оказывается невозможным. Также возникают ситуации, при которых необходимо увеличение скорости вращения, чтобы поток воздуха стал больше или меньше. Но это лишь пример, частотный преобразователь нередко используется и в других системах. С помощью частотника можно синхронизировать скорость транспортера, состоящего из нескольких лент.

Принцип работы преобразователя частоты

частотный преобразователь

В основе лежит микропроцессорное управление и несколько схем для преобразования переменного и постоянного напряжений. Несколько процессов происходит с напряжением, которое подается на силовой вход устройства. Работа частотного преобразователя несложная, достаточно рассмотреть три этапа. Во-первых, происходит выпрямление. Во-вторых, фильтрация. В-третьих, инвертирование – преобразование постоянного тока в переменный.


Лишь на последнем этапе возможно изменение свойств и параметров тока. Изменяя характеристики тока, можно регулировать скорость вращения ротора асинхронного двигателя. В инверторном каскаде использованы мощные сборки из транзисторов. У этих элементов три вывода – два силовых, а один управляющий. От величины сигнала, подаваемого на последний, зависит вольт-амперная характеристика на выходе частотника.

Чем можно заменить ПЧ?

схема частотного преобразователя асинхронного двигателя

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей начали использоваться сравнительно недавно. Но наука шла к ним постепенно, сначала скорость вращения ротора изменяли при помощи шестерен или вариатора. Правда, такое управление было весьма громоздким, да и мощность привода тратилась впустую из-за лишних механизмов. Ременная передача помогала увеличить скорость вращения, но вот точно задать конечный параметр оказывалось очень сложно. По этим причинам использовать преобразователь частоты намного выгоднее, так как он позволяет избежать потерь мощности. Но самое главное – дает возможность изменять параметры привода, не внося изменений в механику.


Какой ПЧ выбрать для использования дома?

схема частотного преобразователя

Стоит заметить, что подключение может осуществляться к сети одно- и трехфазного тока. Все зависит от конкретной модели ПЧ, а если конкретнее, то от того, какая схема частотного преобразователя асинхронного двигателя использовалась при производстве. Чтобы понять принцип работы, достаточно посмотреть на структуру устройства. Самый первый узел – это выпрямитель, который собирается на полупроводниковых диодах. Это мостовая схема для преобразования одно- или трехфазного переменного тока в постоянный. Для использования дома необходимо выбирать те модели частотников, вход которых подключается к сети однофазного переменного тока. Связан выбор с тем, что в частных домах провести трехфазную сеть оказывается проблематично, да и невыгодно, ведь необходимо использовать более сложные приборы учета электроэнергии.

Основные узлы ПЧ

работа частотного преобразователя

Немного было сказано о том, что собой представляет схема частотного преобразователя. Но для детального изучения нужно рассмотреть ее подробнее. На первом этапе проводится преобразование – выпрямление переменного тока. Независимо от того, какое количество фаз на вход подается (три или одна), на выходе выпрямителя вы получаете постоянное однополярное (один плюс и один минус) напряжение величиной 220 Вольт. Именно столько между фазой и нулем.

Далее следует блок фильтров, который помогает избавиться от всех переменных составляющих выпрямленного тока. И на самом последнем этапе происходит инвертирование – из постоянного тока делается переменный при помощи силовых транзисторов, управляемых микроконтроллером. Как правило, частотные преобразователи для асинхронных двигателей имеют монохромный ЖК-дисплей, на который выводятся необходимые параметры.

Можно ли изготовить устройство самостоятельно?

Изготовление данного устройства связано со многими трудностями. Вам нужно освоить азы программирования микроконтроллеров, чтобы расширить возможности прибора. При этом важно учесть все основные требования. Например, возможность автоматического аварийного отключения при превышении предельно допустимого тока, который потребляется электродвигателем. Для этого на выходе необходимо устанавливать трансформаторы тока, которые будут проводить постоянный контроль. Также следует предусмотреть активное и пассивное охлаждение всех силовых элементов системы – диодов и транзисторов, а также отключение прибора при чрезмерном нагреве. Только в таком случае частотные преобразователи для асинхронных двигателей смогут безопасно эксплуатироваться.

Регулятор оборотов электродвигателя: принцип действия
Регулятор оборотов электродвигателя необходим для плавного разгона и торможения. Широкое применение получили такие устройства в промышленности. С их помощью изменяют скорость движения лент конвейера, вращения вентиляторов.
далее
Схема реверса с описанием подключения
Что такое реверс. Схема реверса для асинхронных трехфазных двигателей в трехфазной линии, однофазной линии. Подключение двигателей на 220 в в однофазную линию по схеме реверса. Создание реверса в моторах постоянного тока
далее
Можно ли собирать частотные преобразователи своими руками? Принцип ...
Изготовить частотные преобразователи своими руками довольно сложно, так как необходимо очень хорошо разбираться в силовой электронике и полупроводниковой технике. Но перед тем как задуматься о проектировании данного устройства, необходимо узнать, ...
далее
Трехфазный двигатель в однофазной сети. Схема правильного подключения ...
Для того чтобы включить трехфазный двигатель в однофазной сети требуется дополнительная схема подключения, в которую, помимо пусковой кнопки, входят два конденсатора. Их величину нужно знать, иначе работать система не будет.
далее
Привод частотный: краткое описание и отзывы
Привод частотный управляет электродвигателем путем изменения частоты и амплитуды питающего напряжения, при этом защищая его от неисправностей: перегрузок, короткого замыкания, обрывов в питающей сети. Подобные электрические приводы выполняют три ...
далее
Схема правильного подключения электродвигателя. Подключение однофазного электродвигателя
Существует несколько схем подключения электродвигателей. Всё зависит от того, какой тип машины используется. В быту каждый человек использует множество электрических приборов, около 2/3 из общего числа имеют в своей конструкции электрические двигатели различной мощности с разными характеристиками.
далее
Схема правильного подключения электродвигателя. Подключение однофазного электродвигателя
Генератор из асинхронного двигателя сделать самому своими руками. Как переделать асинхронный двигатель в генератор
Сделать генератор из асинхронного двигателя своими руками несложно, но придется постараться и потратить некоторые средства на приобретение комплектующих. Но для проведения работ необходимо знать некоторые тонкости. В частности, принципы работы асинхронного двигателя переменного тока, изучить основные элементы его конструкции. Главное в генераторных установках – это движение магнитного поля.
далее
Генератор из асинхронного двигателя сделать самому своими руками. Как переделать асинхронный двигатель в генератор
Синхронные электродвигатели: устройство, схема
Особенностью синхронных электродвигателей является то, что у магнитного потока и ротора скорости вращения одинаковы. По этой причине ротор электрического двигателя не изменяет свою скорость при увеличение нагрузки. На роторе находится обмотка, которая создает магнитное поле.
далее
Синхронные электродвигатели: устройство, схема