Подключение преобразователя частоты. Частотный преобразователь для электродвигателя: схема
Частотный преобразователь используется для изменения частоты напряжения, питающего трехфазный двигатель. Кроме того, частотник позволяет подключить трехфазный электрический двигатель к однофазной сети без потерь мощности. В случае, когда для этих целей применяются конденсаторы, последнее невыполнимо.
Подключение частотника предполагает размещение перед ним автоматического выключателя, работающего с током, равным номинальному (или ближайшему большему в ряду номинальных токов автоматов) потребляемому току двигателя. Если ПЧ адаптирован на работу от трехфазной сети, необходимо задействовать трехфазный автомат, имеющий общий рычаг. Такой подход позволяет в случае короткого замыкания одной из фаз оперативно обесточить и все остальные фазы. Характеристики тока срабатывания должны полностью соответствовать току одной фазы электрического двигателя. Если же частотник предназначен для однофазного питания, имеет смысл применить одинарный автомат, рассчитанный на утроенный ток одной фазы. В любом случае, установка частотника не должна осуществляется путем включения автоматов в разрыв нулевого или заземляющего провода. Здесь подключение выполняется только напрямую.
Далее настройка преобразователя частоты предусматривает присоединение его фазных проводов к соответствующим контактам электрического двигателя. Перед этим необходимо соединить в электродвигателе обмотки по схеме «треугольник» или «звезда». Конкретный тип соединения определяется характером напряжения, вырабатываемого непосредственно преобразователем частоты.
Как правило, на корпусе двигателя приведены два значения напряжения. В ситуации, когда вырабатываемому частотником напряжению соответствует меньшее из указанных, необходимо применить схему «треугольник». В противном случае обмотки соединяются по принципу «звезды».
Пульт управления, входящий в комплект поставки частотного преобразователя, располагают в удобном месте. Подключить его необходимо согласно схеме, приведенной в инструкции к ПЧ. Далее рукоятка устанавливается в нулевое положение и выполняется включение автомата. При этом на пульте загорается световой индикатор. Для работы преобразователя необходимо нажать кнопку «RUN» (запрограммировано по умолчанию). Затем необходимо немного повернуть рукоятку, чтобы электродвигатель начал постепенное вращение. В случае, если двигатель вращается в противоположную сторону, нажимается кнопка реверса. Далее следует настроить рукояткой необходимую частоту вращения. Важно учесть, что на пультах многих частотников отображается не частота вращения электрического двигателя (об/мин), а частота питающего электродвигатель напряжения, выраженная в герцах.
Установку частотного преобразователя следует производить строго по инструкции. Особенно это важно для силовой части. Входные клеммы должны быть подключены только к фазам питающей сети, заземление к контуру заземления, а выходные клеммы – только к питаемому электродвигателю.
После подачи питания выбираем режим программирования, нажатием клавиши FUNC. Дисплей переходит в режим выбора функций. Клавишами со стрелками прокручиваем список функций (параметров), до тех пор, пока не появится та, значение которой мы хотим изменить. Повторное нажатие FUNC переключает редактор в режим установки значения параметров. Теперь стрелки работают на выбор требуемого значения. Прокрутив дисплей до требуемого значения, нажимаем кнопку STR. Автоматически попадаем на уровень выше и можем выбирать другую функцию. Повторное нажатие FUNC приведет к выходу в рабочий режим.
Сделаем настройки:
- A01 = 0 – частота вращения управляется с пульта клавишами
- A02 = 0 – двигатель запускается с пульта
- A03 = 50 – основная частота
- A04 = 50 – максимальная частота
Преобразователь будет работать от кнопок Run (запуск) и Stop (остановка). Во время работы на дисплее будет отображаться частота выходного напряжения. Частоту можно настраивать клавишами со стрелками, если выбрана функция F01.
Если двигатель работает и обороты регулируются, то можно настраивать контур обратной связи, если такой имеется и требуется его использование. В этом случае к клеммам аналогового входа подключается датчик сигнала обратной связи (например, давления), параметр A01 = 1. Все остальное зависит от конкретной конфигурации оборудования и требований к его работе.
Danfoss VLT HVAC
Имеет “мастер” (утилиту настройки) который облегчает подготовку двигателя к эксплуатации. При первом подключении включении двигателя, до подачи на него напряжения, на дисплее отображается ряд вопросов, на которые потребитель должен дать ответ при помощи выбора вариантов, прокручивая их кнопками направления. Необходимо подтвердить рабочую частоту сети; вид подключения двигателя: треугольник (delta), или звезда (grid); тип двигателя: асинхронный, синхронный.
Дальнейшие вопросы мастер предлагает в зависимости от типа выбранного двигателя. Для асинхронного двигателя надо указать его мощность, рабочее напряжение, частоту, ток, номинальную скорость – это все его паспортные, а не рабочие данные. Затем устанавливаются параметры скорости (лимиты) и разгона . После этого мастер спрашивает, нужна ли функция подхвата: “Active Flying start?” (для асинхронного двигателя), и т.д.
Убедившись, что включение в работу происходит нормально, то можно настраивать обратную связь, если это предусмотрено технологией оборудования, на которой двигатель будет эксплуатироваться.
Когда настройка преобразователя частоты производится для замкнутого контура регулирования, нужно выбрать другой мастер, тогда в меню Configuration Mode должен быть выбран параметр Closed Loop. (Дальше можно выбрать среди прочего источник сигнала обратной связи Feedback 1 Source и источник опорного сигнала Reference 2 Source. Это токовые входы 4-20 мА.)
При настройке контура обратной связи заданием является опорный сигнал (Reference) относительно которого работает компаратор контура. В зависимости от того, какую природу имеет управляющий сигнал (ток или напряжение) выбираются единицы измерения и устанавливаются пределы регулирования. Очень важно не ошибиться со знаком обратной связи – от этого будет зависеть реакция привода на сигнал ошибки. При “нормальном” регулировании сигнал обратной связи отрицательный и привод стабилизируется (в подавляющем большинстве применений требуется именно это), а при “инверсном” он ведет себя противоположным образом – либо идет “вразнос”, либо “сваливается”. Для управления скоростью этих процессов предназначены временные фильтры.
Также можно использовать ПИ регулятор и настроить привод под имеющуюся в механизме динамику. Пропорциональный коэффициент увеличивает быстродействие регулятора, однако, может привести к появлению колебаний скорости (рывков), которые даже могут оказаться незатухающими. То же самое происходит при уменьшении времени интегрирования. Оба параметра, по той причине, что динамика системы крайне редко поддается расчету, приходится подбирать опытным путем. (Лучше делать это методом половинного деления, так можно быстрее всего найти оптимальную точку на плоскости координат. Между прочим, оптимальные значения параметров ПИ-регулятора сами могут быть функцией какого-то состояния механизма).
Став счастливым обладателем частотного преобразователя HYUNDAI серии N700E покупатели иногда испытывают некоторые трудности при первом включении и настройке. В связи с этим, мы решили написать пошаговую инструкцию подкрепленную видеорядом по настройке частотных преобразователей HYUNDAI. Данная инструкция применима к самой распространенной серии N700E, для 1 и 3-х фазных ЧП мощностью от 0,4кВт и до 3,7кВт
Подключние питающих и моторных проводов.
Управление частотным преобразователем через дискретные клеммы
Первое включение и программирование частотного преобразователя
Включение преобразователя происходит после подачи питабщего напряжения. Для входа в меню необходимо нажать кнопку "Func ", перемещение по параметрам осуществляется нажатием кнопок "вверх" или "вниз", выбрав необходимую группу переменных, необходимо нажать кнопку "Func " и далее стрелочками выбрав параметр который хотим изменить, снова нажимаем "Func ", стрелочками задаем новое значение и обязательно нажимаем кнопку "STR " (иначе изменения не сохранятся в памяти).Выбор источников задания управляющих сигналов
| На гарячую линию, нам не редко поступают звонки от покупателей со словами "я включил частотный преобразователь, но двигатель не крутится, а сам частотник не реагирует на регулировку потенциометра на панели управления". Все верно, дело в том, что на заводе изготовителе по умолчанию задается источник управляющих сигналов с дискретных клемм, если необходимо управлять инвертором с лицевой панели, то для этого надо изменить следующие параметры: А01 (источник задания частоты) значение "1" меняем на "0" и нажимаем кнопку "STR", над потенциометром загорится светодиод информирующий нас о том, что частота вращения двигателя задается с потенциометра расположенного на панели управления. А02 (запуск двигателя), если планируется запускать частотный преобразователь с панели управления то значение "1" меняем на "0" и нажимаем кнопку "STR". Над кнопкой "RUN" загорится светодиод, теперь двигатель будет включаться и выключаться с панели управления. |
 |
Задание основных параметров
А03 - частота питающей сети, устанавливаем 50ГцА04 - максимальная выходная частота, можно задавать до 400 Гц. Выбирается в зависимости от типа двигателя и конкретных задач, по умолчанию 50Гц, но например, если подключается фрезерный шпиндель, то частота задается как правило 400Гц.
Н03 - задается номинальная мощность двигателя.
Н04 - указываем количество полюсов двигателя, как правило 4.
Н05 - задается номинальный ток двигателя (берется из паспорта двигателя).
Выше мы привели основные параметры которые необходимо задать при первом включении частотного преобразователя, со значениями остальных параметров и их назначениями Вы сможете прочитать в инструкции поставляемой с ЧП.
Настройка ПИД-регулирования
Частотные преобразователи HYUNDAI серии N700E имеют функцию ПИД-регулирования, которая позволяет поддерживать заданный параметр, например: Расход или давление.Для включения функции ПИД-регулирования, устанавливаем в параметре А46 значение "1", время отклика задается в F02 и F03 (время разгона и время торможения). Посмотреть работу функции ПИД-регулирования можно в видеоролике с 4.33.
Видеоинструкция к частотному преобразователю HYUNDAI N700E
Часто приобретя частотные преобразователь, мы открываем инструкцию, видим тысячу параметров, приходим в ужас…, оставляем всё как есть, и применяем частотный преобразователь с параметрами, установленными по умолчанию. К сожалению, в данном случае преобразователь используется неэффективно. Так поступает почти 80% потребителей частотных преобразователей.
Всё о чём будет сказано ниже применимо почти ко всем частотным преобразователям различных производителей.
1. Подключение.
Для того чтобы подключить частотный преобразователь, не достаточно просто открыть страницу со схемой подключения, и увидев там знакомые символы питающих линий и электродвигателя, просто присоединяем провода по схеме. Пред этим стоит обратить на рекомендованные производителем сечения и типы проводов, и дополнительного оборудования. Это крайне важно, для беспроблемной эксплуатации преобразователя частоты.
Реактор (катушка индуктивности) постоянного тока подключается (в разрыв) к плюсовой цепи звена постоянного тока. В частотных преобразователях напряжение выпрямляется, заряжаются конденсаторы большой ёмкости, а потом из этого постоянного напряжения с помощью IGBT транзисторов управляемых ШИМ получается выходное напряжение заданной амплитуды и частоты. Конденсатор во время работы часто заряжается- разряжается, с частотой равной частоте ШИМ, это негативно сказывается на его сроке службы и ещё вызывает помехи в электрической сети. Если представить конденсатор хранилищем напряжения, а реактор хранилищем тока, то работа в паре этих устройств благотворно скажется и на сроке службы частотного преобразователя и на искажение в питающей сети. Срок службы преобразователей и без реакторов достаточно долог, но если стоит задача сделать очень надёжную систему, можно их поставить.
Тормозные резисторы.
Для управления замедлением в большинстве не инерционных нагрузок достаточно простого снижения частоты и напряжения по определённому закону (например насосы), но для инерционных нагрузок и нагрузок требующих быстрой остановки (управление приводами тележек, лифтов, кранов), необходимо использовать динамическое торможение. Динамическое торможение подразумевает рассеивание энергии выделяемой двигателем (двигатель отключенный от сети, но вращающийся, работает в генераторном режиме, т.е. производит энергию). Для этого и служат тормозные резисторы. Есть ещё и блоки торможения и блоки торможения с рекуперацией, все они участвуют в динамическом торможении. Только при рекуперативном торможении часть энергии возвращается в электрическую сеть.
Фильтры
Большинство маломощных частотных преобразователей штатно оснащены входными фильтрами, это позволяет существенно снизить уровень помех выделяемых в электрическую сеть. Помехи имеют высокочастотный характер и могут негативно влиять на оборудование, работающее от данной питающей сети. Если встала проблема помех в питающей сети, а ваш преобразователь не оборудован встроенным фильтром, то его можно приобрести отдельно. Он не обязательно должен быть того же производителя, что и частотный преобразователь, но должен совпадать по мощности или току.
Выходные фильтры выполняют аналогичную функцию, но обычно применяются в тех случаях, когда очень большие расстояния от двигателя до частотного преобразователя. В таких вариантах часто возникают наводящиеся помехи и в обычных сетях, или проводках контрольно-измерительных приборов.
Входы- выходы.., зачем так много?
Дискретные входы
Почему дискретные? Данный вход может принимать только два внешних состояния, обычно замкнут или разомкнут. Подключив к ним внешние выключатели, мы можем реализовать множество функций. Например, назначить каждой кнопке (выключателю) одну из частот работы преобразователя. Напомню, что скорость вращения двигателя прямопропорциональна выходной частоте преобразователя, т.е. если двигатель имеет скорость вращения 1500 об/мин при 50 Гц, то при 25 Гц он будет вращаться со скоростью 750 об/мин. Можно кнопкам назначить функцию изменения скорости, начала работы, реверсирования. Это позволяют почти все преобразователи, необходимо лишь запрограммировать соответствующие параметры. Часто в инструкциях есть конкретные схемы применения данных входов, обратите на них внимание.
Аналоговые входы
Стандартный набор 0-10В, 4-20 мА. Это может быть совмещённый вход, где режим работы выбирается с помощью перемычки, или раздельные. 0-10В обычно применяется для подключения внешнего переменного резистора около 10кОм (можно использовать от 1кОм до 20кОм). Изменяя напряжение на данном входе, мы меняем выходную частоту преобразователя.
Вход 4-20 мА, обычно, применяется для подключения различных технологических датчиков, например датчика давления, и обладает большей точностью передачи сигнала и большей помехозащищённостью. Датчик подключается одним выводом к ”+” клемме встроенного в преобразователь источника питания, другой к токовому входу.
Дискретные выходы
Так же, как и входы они могут иметь всего лишь два состояния. Можно разделить их на два типа, выходы с сухим контактом (обычные контакты реле) и выходы с открытым коллектором. Если контакты реле можно использовать для коммутации различных сигналов, то открытый коллектор может только управлять непосредственно внешней нагрузкой, например реле. Данные выходы могут быть тоже запрограммированы на различные функции, например управлять группой насосов при построении насосной станции, коммутировать питание цепей средств оповещения о различных состояния частотного преобразователя. Обратите на них внимание. Всегда обращайте внимание на электрические параметры дискретных входов, не превышайте максимально возможные коммутируемые токи и напряжения. ВАЖНО! Дискретные и аналоговые входы могут иметь разные встроенные в частотный преобразователь источники питания, не перепутайте при подключении.
Цифровые интерфейсы.
Под интерфейсами будем понимать разъёмы для цифровой передачи данных. Данные могут предаваться по различным физическим интерфейсам как RS485, CAN, USB. Это позволяет провести программирование с компьютера, настроить удалённое управление электроприводом, синхронизировать работу преобразователей друг с другом. Обратите внимание и на данные разъёмы.
На частотном преобразователе могут быть и другие входы-выходы, интерфейсы, которые расширяют сферу применения конкретного частотного преобразователя, но это уже индивидуальные особенности. Рекомендую так же обращать на них внимание.
Установка, настройка и обслуживание преобразователя должна производиться только квалифицированным техническим персоналом. Небрежное обращение может привести к повреждению преобразователя. Запрещается бросать преобразователь, подвергать его ударам и тряске при переноске.
Указания по технике безопасности при монтаже преобразователя частоты (использована инструкция на преобразователь частоты DANFOSS):
1. Прикосновение к токоведущим частям может привести к смертельному исходу, даже если оборудование отключено от сети. При работе с токоведущими частями убедитесь, что отключены входы напряжения: как сетевого питания, так и любые другие (подключение промежуточной цепи постоянного тока), отсоединен кабель электродвигателя (если двигатель вращается).
Имейте в виду, что высокое напряжения в цепи постоянного тока может сохраняться, даже если светодиоды погасли. Прежде чем прикасаться к потенциально опасным токоведущим частям приводов мощностью до 7,5 кВт включительно, подождите не менее 4 минут. Подождите не менее 15 минут, прежде чем начать работу с приводами мощностью свыше 7,5 кВт.
2. должен быть заземлен надлежащим образом. Ток утечки на землю превышает 3,5 мА. Запрещается использовать нулевой провод в качестве заземления.
3. Кнопка на пульте оператора не выполняет функции защитного выключателя. Она не отключает преобразователь частоты от сети и не гарантирует пропадание напряжения между преобразователем и двигателем.
Проверка соответствия компонентов перед началом монтажа.
1. Сверьте кодовый номер преобразователя с тем, что было заказано.
2. Убедитесь, что входное напряжение, указанное на преобразователе частоты, совпадает с напряжением питающей сети, к которой планируется подключение. В случае, если напряжение питающей сети ниже входного напряжения преобразователя частоты, то устройство будет работать с пониженными характеристиками, или будет работать с ошибкой. Подключение устройства к питающей сети с напряжением, превышающим входное напряжение преобразователя, указанное на информационной табличке, не допускается!
3. Проверьте, что номинальное напряжение электродвигателя не превышает значения выходного напряжения преобразователя частоты. Номинальное напряжение электродвигателя в большинстве случаев определяется схемой соединения, поэтому убедитесь, подключен ли двигатель «звездой» или «треугольником», и какие значения напряжения соответствуют данной схеме подключения (указано на табличке двигателя).
4. Номинальный ток двигателя в большинстве случаев не должен превышать номинальный выходной ток преобразователя частоты, в противном случае привод не сможет развить номинальный момент.
1. Внешние условия должны соответствовать степени защиты корпуса – стандартное исполнение преобразователя – IP20 не защищает от попадания пыли или капель жидкости внутрь устройства. Исполнение корпуса IP54 защищает от пыли и влаги при соблюдении требований монтажа (использовании сальников, кабель-вводов и т.д. Убедитесь, что возле вентиляторов чисто, нет пыли и грязи.
2. Место установки должно быть сухим (максимальная относительная влажность воздуха 95%, при отсутствии конденсации).
3. Рабочая температура окружающей среды 0–40 °С. При температуре от -10 до 0 °С и свыше +40 °С работа будет происходить с пониженными характеристиками. Не рекомендуется эксплуатировать преобразователь частоты при температурах ниже -10 и свыше +50 °С, так как это может привести к сокращению срока службы изделия.
4. Максимальная высота установки устройства над уровнем моря для работы без снижения характеристик 1000 м.
5. Проверьте наличие возможности осуществлять вентиляцию преобразователя частоты. Допускается монтаж преобразователей «стенка к стенке» (корпусы IP 20 и 54), однако обязательно должно быть предусмотрено воздушное пространство 100 мм сверху/снизу устройства для преобразователя частоты мощностью до 30 кВт, 200мм для преобразователя частоты мощностью от 30 до 90 кВт и 225 мм для мощности 90 кВт.
При работе преобразователь нагревается, поэтому свободное пространство вокруг преобразователя должно составлять не менее 10 см и гарантировать циркуляцию воздуха и охлаждение. Поверхность, на которую устанавливается преобразователь, должна быть из невоспламеняющегося материала и иметь достаточную механическую прочность, чтобы выдержать вес преобразователя.
При установке преобразователя в шкафу необходимо обратить внимание на эффективность охлаждения. Необходимо следить, чтобы поток воздуха от вентилятора шкафа проходил как можно ближе к преобразователю. Пример расположения преобразователя в шкафу приведен на рисунке 3.1.
Преобразователь должен быть размещен так, чтобы не попадать в поток воздуха от других преобразователей и тепловыделяющих элементов другого оборудования, в том числе от тормозных резисторов. Желательно избегать размещения одного преобразователя над другим или выдерживать при этом минимальное расстояние между блоками 300 мм. Пример расположения нескольких преобразователей в шкафу показаны на рисунке 1.
Рисунок 1 – Примеры размещения в шкафу: а) один преобразователь; б) несколько преобразователей
Вентилятор принудительного охлаждения шкафа должен быть установлен так, чтобы получить максимальный обдув преобразователя. Для исключения рециркуляции нагретого воздуха снаружи и внутри шкафа рекомендуется устанавливать отражательные щитки.
1. К преобразователю частоты можно подключать кабели сети/двигателя с максимальным сечением указанным в таблице технических характеристик ПЧ.
2. Каждый привод должен быть заземлен индивидуально, длина линии заземления должна быть кратчайшей. Рекомендуемое сечение заземляющих кабелей должно быть того же сечения что и проводники питающей сети. При монтаже, прежде всего подключают провод заземления.
3. Необходимо установить входные быстродействующие предохранители (марки предохранителей уточняйте в руководствах по проектированию). Номиналы предохранителей можно уточнить в таблице технических характеристик.
4. Раздельные кабель-каналы должны использоваться для входных силовых кабелей, выходных силовых кабелей и кабелей управления.
5. Для выполнения требований по ЭМС используйте экранированные кабели. Обеспечьте защиту кабелей управления от электромагнитных помех.
6. Проверьте правильность подсоединения входных (клеммы L, N для 1 фазной сети и L1, L2, L3 для трёхфазной) и выходных силовых проводов (клеммы U, V, W).
7. Подключение к клемме PE преобразователя выполняется проводом заземления. Запрещается использовать нейтраль в качестве заземляющего провода. Объединение заземление и нейтрали может происходить только в месте физического заземления.
Проверка правильности подключения двигателя.
1. Максимальная длина без соблюдений требований по ЭМС неэкранированного моторного кабеля составляет до 50 м. Желаемые нормы ЭМС могут быть достигнуты посредством встроенных или внешних фильтров и экранированного кабеля. Максимальную длину кабеля в зависимости от категории среды уточняйте в руководствах по проектированию.
2. Согласно принятым на территории РФ нормам преобразователь частоты, как самостоятельное изделие может иметь различный класс ЭМС. Однако ГОСТ 51524-99 на электропривод (электропривод - изделие целиком - совокупность преобразователя частоты, электродвигателя и нагрузки) предписывает класс А1/B, который достигается только при использовании экранированных кабелей и улучшенного РЧ фильтра (у преобразователей Данфосс, встроенного в ПЧ)
3. В силовую цепь между приводом и двигателем не должно быть подключено конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности.
4. Двухскоростные двигатели, двигатели с фазным ротором и двигатели, которые раньше пускались по схеме «звезда» или «треугольник», должны быть постоянно включены по одной рабочей схеме и на одну скорость.
5. Если есть контактор или рубильник в цепи между приводом и двигателем, то на привод должен приходить согласующий сигнал о его положении. Не допускается разрывать цепь контактором при работающем от преобразователе частоты или намагниченном двигателе. В случае если двигатель оснащен тормозом, должен быть предусмотрен управляющий сигнал, согласующий его работу с преобразователем. Не допускается питать тормоз от блока питания преобразователя.
6. В случае если двигатель оснащен принудительной вентиляцией, должно быть предусмотрено её включение при работе двигателя.
7. В случае если двигатель оборудован датчиком температуры (термистором), то целесообразно завести этот сигнал на преобразователь частоты для возможности аварийного отключения электродвигателя при перегреве.