Официальный интернет-магазин производителя
Меню

Частотные преобразователи: принцип работы и назначение

26 июня 2024

Чтобы решить проблему больших пусковых токов и некорректной работы оборудования, в составе которого присутствуют электродвигатели переменного тока, применяются частотные преобразователи. Они являются важными помощниками в электросистеме загородных домов с автономной системой отопления и водоснабжения, а также на производственных объектах, где задействовано различное станочное оборудование.

В нашей статье расскажем об этих устройствах подробнее, какой у них принцип действия и функционал, а также в каких случаях они устанавливаются в электросети.

Определение частотных преобразователей

Частотный преобразователь или частотник – это специализированное электротехническое устройство, которое изменяет/корректирует частоту переменного тока. Если на входе из электросети она составляет 50/60 Гц, то на выходе прибора величина может варьироваться от 0,01 до 500 Гц. Такое преобразование позволяет регулировать скорость вращения ротора асинхронного или синхронного электродвигателя в широких пределах без потери мощности, стабилизируя его функционирование.

Частота напряжения оказывает прямое влияние на электродвигатель. Например, если в электросети величина поменяется с 50 до 60 Гц, то скорость вращения агрегата увеличится. Частотный преобразователь позволяет контролировать и регулировать частоту таким образом, чтобы не повредить и оптимизировать работу электромотора.

Частотные преобразователи необходимы для оптимальной работы не только строительного и производственного оборудования (подъемных кранов, упаковочных машин, конвейеров, вентиляторов, лифтов и станков), но и бытовой техники (систем водоочистки и кондиционирования, отопительной техники, циркуляционных и скважинных насосов).

Функции и задачи

Основная функция частотного преобразователя заключается в обеспечении плавного нарастания или снижения скорости вращения электромотора в зависимости от рабочего процесса. За счет этого в отношении агрегата удается:

  • наладить плавную, точную и стабильную работу, ограничивая силу тока в момент старта и остановки, что позволяет нивелировать рывки и резкое торможение;
  • увеличить возможности (потенциал);
  • снизить энергопотребление;
  • обезопасить от перегрузок;
  • сохранить заложенный производителем срок службы.
Также частотные преобразователи могут обладать дополнительными видами защиты, например, от сетевых аварий, короткого замыкания, перегрева, импульсных перенапряжений и высокочастотных помех.

Как выглядит и из чего состоит

Внешне частотный преобразователь представляет собой компактный бокс (по размеру, как небольшой стабилизатор напряжения или ИБП), выполненный из пластика или металла. В основном корпус обладает защитой IP20.

Внутри бокса два компонента – силовой блок с питанием от напряжения 220/230 В или 380/400 В и блок управления с питанием 10-24 В постоянного тока.

Силовой блок состоит из:

  • выпрямителя (диодного моста), задача которого в преобразовании переменного тока в постоянный;
  • шины постоянного тока (конденсаторов) – устраняет поступающие из сети пульсации напряжения;
  • инвертора (силовых IGBT-транзисторов) – преобразует постоянный ток обратно в переменный, генерируя импульсы определенной формы. Определяет частоту вращения двигателя.

Управляющий блок (микропроцессор) соединен с панелью управления на корпусе устройства (управляет силовой платой – выполняет обработку поступающих с датчиков сигналов, регулирует вращение ротора электродвигателя и осуществляет аварийное отключение нагрузки при возникновении угроз в электросети).

В бытовых условиях в основном применяются электронные частотные преобразователи, которые позволяют управлять электродвигателем ручным или автоматическим способом, заранее установив на дисплее устройства подходящие параметры функционирования.

Способ установки и принцип действия

По сути, частотные преобразователи являются промежуточными звеньями между электросетью и нагрузкой с электродвигателем. В зависимости от модели они могут подключаться к трехфазной или однофазной сети (некоторые изделия в своем составе имеют гальваническую развязку). Устанавливаются перед нагрузкой. Могут крепиться на корпус агрегата, устанавливаться на стене или в отдельном закрытом электрощите, например, если в месте применения повышенная влажность или запыленность.

Современные модели частотников работают на основе технологии двойного преобразования. Схема их действия представлена ниже.

Схема работы частотного преобразователя схема

Процесс работы устройств осуществляется следующим образом:

  • поступающее из сети напряжение выпрямляется, при этом нивелируются гармонические искажения и незначительные скачки и просадки напряжения;
  • затем сигнал вновь становится переменным, но он уже со стабильным вольтажом, чистой синусоидой и определенным значением частоты, которое требуется для электродвигателя.

Примеры применения в различных отраслях

Частотные преобразователи в основном применяются для защиты и управления следующих типов промышленной и бытовой техники:

  • конвейеров, станков и электроинструментов (например, металло- и деревообрабатывающих станков, прессов, грузоподъемных машин, перфораторов и др.). Устройство обеспечивает равномерное функционирование двигателя, регулируя вращение его ротора;
  • вентиляторов в системах кондиционирования. Частотник позволяет менять скорость вращения лопастей, регулируя поток входящего/выходящего воздуха и, тем самым, поддерживая необходимое давление в вентиляторной системе;
  • насосов (скаженных, циркуляционных, водяных и других типов). У данной нагрузки частотник регулирует поток жидкости и обеспечивает плавную работу насоса. Это позволяет повысить эффективность отопительной системы или системы циркуляции воды, поддерживая требуемые параметры (расход, давление, температуру и др.) на требуемом для пользователя уровне.

Как выбрать частотный преобразователь?

Частотный преобразователь подбирается в зависимости от фазности нагрузки, её потребляемой мощности в разных режимах работы или номинального тока:

  • По току. Если у электродвигателя номинальный ток составляет 30 А, то данная величина у частотника должна превышать данное значение. Токовое значение агрегата указывается на шильдике нагрузки.
  • По потребляемой мощности. Если данные по току неизвестны, то устройство можно подобрать по полной потребляемой мощности агрегата. Она также должна быть ниже ресурса частотника.
  • По фазности. В основном частотник подключаются к трехфазной сети. Модели для сети 220/230 В имеют мощность до 3,5 кВт и рассчитаны на питание однофазных или трехфазных двигателей небольшой мощности.

Стабилизатор напряжения и частотный преобразователь

На интернет-форумах и в социальных сетях часто встречаются вопросы пользователей о том, можно ли устанавливать стабилизатор напряжения / ИБП совместно с частотным преобразователем и как их правильно подключать.

Стабилизаторы напряжения / ИБП и частотные преобразователи взаимодополняют друг друга, так как у них разный функционал. Частотники не способны защищать оборудование от скачков и просадок напряжения или могут это делать, но в узком диапазоне входного напряжения (в основном он составляет не более ±10-15% от номинала 220/230 В). Поэтому им требуется защита, если в электросети возникают резкие и значительные «прыжки» вольтажа.

С такой проблемой отлично справляется инверторный стабилизатор, который работает в самом широком диапазоне перепадов (90-310 В) и имеет мгновенную реакцию на сетевые колебания. Устройство ставится перед частотником и, в зависимости от выходной мощности, позволяет защитить не только частотник и электродвигатель, а также другую нагрузку, установленную на объекте.

Схема подключения стабилизатора напряжения / ИБП и частотного преобразователя картинка

Если в электросети происходят блэкауты, то вместо стабилизатора таким же образом можно установить источник бесперебойного питания, который обеспечит нагрузку резервным электроснабжением на период отключения электроэнергии.


Инверторные стабилизаторы напряжения и онлайн ИБП «Штиль»

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения IS5000 (5 кВА / 4,5 кВт) и IS7000 (7 кВА / 5,5 кВт) «Штиль»

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения IS8000 (8 кВА / 7,2 кВт) и IS10000 (10 кВА / 9 кВт) «Штиль»

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения IS12000 (12 кВА / 11 кВт) и IS15000 (15 кВА / 13,5 кВт) «Штиль»

Обзор стабилизаторов напряжения IS7000RT (7 кВА / 5,5 кВт), IS8000RT (8 кВА / 7,2 кВт), IS10000RT (10 кВА / 9 кВт) «Штиль»

Обзор трехфазных стабилизаторов IS3315RT (15 кВА / 13,5 кВт) и IS3320RT (20 кВА / 16 кВт) «Штиль»

Обзор настенных ИБП «Штиль» мощностью 300, 500 и 1000 ВА


Читайте также

6 октября 2023

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения «Штиль» IS12000 и IS15000
В статье подробно описаны преимущества и особенности данных устройств.

21 июля 2023

Обзор инверторных стабилизаторов напряжения «Штиль» IS8000 и IS10000
В статье подробно описаны технические преимущества данных устройств, их основные сферы применения, особенности установки и эксплуатации.

22 июня 2022

Онлайн ИБП с двойным преобразованием
Двойное преобразование в онлайн ИБП обеспечивает ряд преимуществ, которых нет у других устройств.

23 марта 2022

Инверторные стабилизаторы: устройство, принцип работы, преимущества и недостатки
В 2015 году «Штиль» представлен новый продукт – инверторные стабилизаторы с технологией двойного преобразования.

14 декабря 2021

Типы стабилизаторов напряжения и их главные отличия
Сравним в нашей статье технические характеристики и особенности работы релейных, электронных и инверторных стабилизаторов.

1 октября 2021

Полное руководство по использованию инверторных стабилизаторов
Данная статья поможет уменьшить число пользовательских ошибок и продлить безаварийную эксплуатацию оборудования «Штиль».

18 июня 2019

Онлайн ИБП – защита и бесперебойная работа вашего котла
О возможностях моделей ИБП, которые зарекомендовали себя в качестве надёжных систем бесперебойного питания газовых отопительных котлов.

25 марта 2019

Типы источников бесперебойного питания
Какие бывают типы ИБП – устройств, предназначенных для бесперебойного питания и защиты электроприборов от нестабильного сетевого напряжения.
31 670 ₽
38 870 ₽
48 130 ₽
73 390 ₽
136 350 ₽
126 430 ₽
141 590 ₽
256 010 ₽
189 270 ₽