Частотный преобразователь

Существует несколько решений для изменения скорости  асинхронного электродвигателя переменного тока, например:

• Использование редуктора – это позволяет механически уменьшать выходную скорость за счет увеличения крутящего момента - выходная шестерня имеет больше зубьев, чем входная шестерня.
• Изменение числа пар полюсов – существуют многоскоростные двигатели, которые позволяют регулировать частоту вращения за счет переключения обмоток на определенное количество полюсов. При этом скорость двигателя изменяется ступенчато.
• Использование преобразователя частоты - позволяет управлять скоростью двигателя, за счет изменения частоты/напряжения.

Последний способ позволяет регулировать скорость двигателя в широком диапазоне, что невозможно при использовании только механического редуктора или добавлении дополнительных пар полюсов.

Частотный преобразователь — это устройство, которое используется для регулирования скорости и крутящего момента асинхронных двигателей. Его принцип работы основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Благодаря частотным преобразователям можно достичь максимального КПД, широкого диапазона регулирования скорости, момента, ускорения, линейного положения, экономии электроэнергии и т. д.

По способу управления частотные преобразователи могут быть скалярными или векторными.

• При скалярном управлении поддерживается постоянное соотношение между выходным напряжением и выходной частотой. Такой тип управления подходит для многих задач, не требующих высокой точности. Например, для управления насосными станциями или приточно-вытяжными системами вентиляции.
• Векторный режим позволяет контролировать не только выходное напряжение и частоту, но и фазу. То есть контролируется величина и угол пространственного вектора, что позволяет независимо регулировать скорость и момент на валу электродвигателя.

Векторное управление сложнее скалярного, но оно обеспечивает повышенную точность и расширенный диапазон регулирования, быструю реакцию на изменение нагрузки и т. д.

Благодаря этому векторное управление получило широкое распространение в различных системах позиционирования, подъёмных механизмах, экструдерах, металлообработке и других сферах.

Стоит отметить, что векторное управление также делится на два типа: с обратной связью и без обратной связи (бессенсорное).

Управление с обратной связью предполагает наличие датчиков обратной связи, в частности энкодеров. Это позволяет точно регулировать момент даже при низких частотах до 1 Гц.

Энкодер устанавливается на вал двигателя или другого механизма, связанного с двигателем, и передаёт данные о текущей частоте вращения частотному преобразователю. На основе этих данных частотный преобразователь изменяет напряжение, момент и, соответственно, скорость двигателя.

В системах без обратной связи скорость вращения двигателя определяется на основе математической модели, которая учитывает характеристики двигателя и мгновенные значения тока и напряжения. Затем на основе этих данных преобразователь изменяет значение выходной частоты.

Перед использованием частотного преобразователя в векторном режиме без обратной связи необходимо провести автоадаптацию на холостом ходу.