Производимая скорость, с которой будет работать электродвигатель, зависит исключительно от частоты питающего напряжения. Поэтому, чтобы управлять скоростью вала электродвигателя, необходимо управлять самой частотой. Такую возможность позволяют устройства, называемые преобразователями частоты, главное действие которых - это преобразование выходного напряжения с постоянной частотой и амплитудой в напряжение имеющее переменные параметры. Процесс такого управления электродвигателем выполняется в плавном режиме с широким скоростным диапазоном и не сопровождается увеличением скольжения, за счёт чего имеет лишь незначительные потери мощности.
В большинстве случаев, состоят частотные преобразователи из таких основных узлов:
- неуправляемое звено постоянного тока, состоящее из диодного силового выпрямителя и фильтра;
- импульсный силовой автономный инвертор, состоящий из 6-ти транзисторных ключей для подключения обмоток электродвигателя к выводам выпрямителя с отрицательным и положительным сигналом;
- система управления;
- система авторегулирования;
- конденсатор фильтра;
- дроссель.
Регулирование выходного параметра напряжения и частоты выполняется путём влияния широтно-импульсного высокочастотного управления, которое определяется как период модуляции, в котором обмотка статора выполняет поочерёдное подключение к обоим полюсам выпрямителя в поочерёдности. Это образует кривую выходного напряжения в форме прямоугольных импульсов с двухполярной высокочастотной последовательностью. Регулирование такого напряжения на инверторе может быть выполнено:
- амплитудным способом, путём выполнения изменений входного напряжения;
- широтно-импульсным, через внесение изменений в программу переключения вентилей при постоянном напряжении.
Благодаря современному развитию микропроцессорной и прочей элементной базы, второй способ получил большее распространение при изготовлении современных образцов преобразователей частоты. В первую очередь это произошло благодаря умению широтно-импульсной модуляции приводить возникающую на статорных обмотках форму токов, посредством воздействия фильтрующих свойств самих обмоток, в форму близкую к синусоидальному значению. Такой тип управления имеет высокий КПД и соответствует аналоговому управлению амплитудой и частотой напряжения. Также этот показатель достигается благодаря выполнению преобразователей с использованием запираемых транзисторов или имеющих изолированный затвор биполярных транзисторов.
Прослеживая подобнее схемы, можно увидеть, что поочерёдное переключение по определённому алгоритму всех ключей, позволяет протекать через них требуемых активных составляющих переменного тока электропривода, в то время как через диоды проходит его реактивные составляющие.
Отличается ли работа частотников с электродвигателями от работы с другими устройствами
Главная задача частотника, как уже говорилось – задать выходной параметр частоты тока и напряжения для питания электродвигателя. Эти величины и будут влиять на скорость его работы. И поскольку во всех приводных устройствах основным движущим механизмом является электродвигатель, суть выполнения действия одно – вращение ведущего вала. Сегодня выпускаются инверторы для различных агрегатов: промышленных вентиляторов, насосов, холодильных установок, кранового и прочего оборудования. И во всех из них одна приводная система, базирующаяся на роторно-статорном механизме, называемом электрический двигатель.
Единственная разница заключается в наборе технологических параметров, позволяющих использовать в тех или иных агрегатах, например, современные многие частотные преобразователи Веспер изготавливаются из расчёта на мощные силовые нагрузки, связанные с подъёмно-грузовыми действиями. Возможен вариант малых мощностей для бытовых насосов или мини насосных станций. Именно по техническим параметрам и определяется будущее назначение, выраженное в характеристиках через тип нагрузки:
- общепромышленные;
- лифтовые и крановые;
- вентиляторные и насосные.
Не изменяется назначение и при использовании устройства плавного пуска, с единственной разницей в отсутствии воздействия на частотник излишних токов, связанных с заданием электродвигателю торможений, когда, как известно, последний частично приобретает функции электрогенератора. Для улучшения работы преобразователей и управления ими используют различное оборудование, по типу протоколов, регуляторов, пультов и прочих аксессуаров.
