Сегодня преобразователи частоты (ПЧ) стали неотъемлемой частью современных электроприводов, обеспечивая регулирование скорости, защиту электродвигателя и оптимизацию работы оборудования.
В этой статье мы опишем основные правила и детали подбора, подробно рассмотрим новую линейку SEPDRIVE®, расскажем, какой преобразователь частоты выбрать для HVAC/ОВиК, как подобрать преобразователь частоты для насосного, общепромышленного и специализированных применений.
Зачем нужен преобразователь частоты
Частотный преобразователь — это устройство, предназначенное для регулировки частоты вращения электродвигателя и его защиты. Применение частотных преобразователей для управления электродвигателями позволяет:
- Точно регулировать и поддерживать скорость и момент на валу двигателя;
- Повысить энергетическую эффективность оборудования;
- Надёжно защитить оборудование от перегрузок и аварий;
- Уменьшить износ механизмов за счет плавного пуска и останова;
- Повысить гибкость управления технологическим процессом.
Наша новая линейка преобразователей частоты SEPDRIVE® отлично зарекомендовала себя в решении промышленных задачах. Вот ключевые преимущества преобразователей частоты SEPDRIVE®:
- Энергоэффективность — режимы энергосбережения запускаются в зависимости от нагрузки электродвигателя, позволяя снижать энергопотребление;
- Комплексная защита — многоуровневая система защиты и предотвращения перегрузок, перегрева и аварийных ситуаций;
- Адаптация под российские условия — высокая надежность работы за счёт учёта особенностей систем электроснабжения.
Критерии оценки, при выборе преобразователя частоты
Как правильно выбрать частотный преобразователь для электродвигателя и на какие ключевые параметры выбора стоит обратить особое внимание:
Тип двигателя
При выборе преобразователя частоты ключевое значение имеет совместимость с типом электродвигателя, поскольку различные модели предназначены для работы с определёнными видами машин. Важно учитывать, работает ли ваша система на однофазных или трёхфазных двигателях, а также тип самого электродвигателя — синхронный или асинхронный. Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором нужны разные параметры настройки преобразователя, чтобы обеспечить надёжную и эффективную работу.
Неправильный подбор устройства может привести к снижению производительности, перегреву или даже выходу оборудования из строя.
Подбирая преобразователь частоты, обязательно уточняйте:
- тип электродвигателя;
- фазы и напряжение электродвигателя;
- его номинальную мощность, номинальный ток и частоту вращения;
- требования к запуску, торможению и регулировке скорости.
Доверьте выбор подходящего ПЧ специалистам: профессиональная консультация позволит учесть все технически особенности двигателя и преобразователя частоты, позволит понять какой частотный преобразователь лучше выбрать и гарантировать стабильную, безопасную работу всей системы.
Также обратите внимание, что преобразователи частоты SEPDRIVE® спроектированы с учетом всех требований по совместимости с различными типами электродвигателей: как синхронных, так и асинхронных, с короткозамкнутым или фазным ротором. Технические характеристики SEPDRIVE® позволяют эффективно использовать их как для стандартных применений, так и при работе с двигателями, требующими тяжелых пусков или имеющих специфические параметры.
Назначение
Существуют два основных типа преобразователей частоты:
Универсальные
Этот тип подходит для большинства стандартных применений: вентиляции, насосов, конвейеров, компрессоров, вентиляторов и других механизмов, где не требуется особых характеристик или высокой перегрузочной способности. Универсальные преобразователи отличаются широким диапазоном настроек и возможностью интеграции с различными типами оборудования.
Наши ПЧ SEPDRIVE® серии GK900-L – это унифицированное решение для управления электродвигателями в системах HVAC/ОВиК, водоснабжения и водоотведения. Привод оптимизирован для работы с вентиляторами и насосами и включает в себя такие функции как: каскадное управление до 4-х насосов в режиме переменного или постоянного мастера, функция контроля уровня воды в резервуаре, функция очистки насоса, пожарный режим. Может работать в режиме поддержания уровня давления, так и поддерживать перепад давления. Позволяет работать с импульсными датчиками и расходомерами и имеет развитые коммуникационные возможности для интеграции в уже существующие системы управления.
Общепромышленные и специализированные
Предназначены для специфических задач и работы с определенными видами оборудования. К примеру, существуют преобразователи для лифтов, крановых установок, экструдеров, текстильных или деревообрабатывающих машин. Они учитывают особенности управления нагрузкой, динамику пуска и торможения, повышенные требования по надежности и защите.
Наши ПЧ SEPDRIVE® серии G900H – это решение для общепромышленных применений, где требуется поддержание работы электродвигателя в векторном режиме или в режиме прямого управления моментом. Имеет специализированные функции для кранового применения и для использования на лифтовых подъемах. Развитые возможности работы с датчиками скорости и положения (энкодеры и резольверы), развитые коммуникационные возможности.
Выбор типа и модели преобразователя частоты зависит от требований к характеристикам механизма и специфики производственной задачи.
Грамотный подбор позволяет значительно повысить эффективность, снизить энергопотребление и повысить надежность оборудования.
Мощность и номинальный ток
Правильный выбор мощности преобразователя частоты — залог стабильной, безопасной и эффективной работы электропривода. Недостаточная мощность устройства может привести к его перегрузке, невозможности корректного запуска и аварийной остановке двигателя. Слишком высокий запас, напротив, не только экономически неоправдан, но и может спровоцировать отключения на малых нагрузках или не срабатывания защиты за счет малых рабочих токов двигателя.
Для оборудования с равномерной нагрузкой рекомендуется подбирать преобразователь по номинальному рабочему току двигателя — с небольшим запасом (обычно 10–20%). Если вы работаете с оборудованием, требующим высоких пусковых моментов (например, дробилки, конвейеры, смесители), выбирайте преобразователь с возможностью кратковременной перегрузки до 150–200% от номинального тока двигателя.
В случаях, когда один преобразователь обслуживает несколько двигателей, расчёт мощности и тока должен учитывать запуск сразу нескольких агрегатов. Тут уже потребуется обратить внимание на суммарные значения пусковых и рабочих токов и использовать специальные расчётные формулы, которые можно найти в технических документах на оборудование.
Базовая формула для выбора мощности преобразователя:
P
ПЧ ≥ P
дв × K
запаса
где
P
ПЧ — номинальная мощность преобразователя частоты,
P
дв — номинальная мощность двигателя,
K
запаса — коэффициент запаса (чаще 1,1–1,2, для тяжёлых режимов — до 1,5).
Номинальный выходной ток преобразователя также должен выбираться с запасом относительно номинального тока двигателя. В противном случае, преобразователь частоты будет работать с перегрузкой, что может привести к выходу из строя ПЧ или двигателя.
Советы:
- Обязательно учитывайте реальный характер нагрузки и динамику работы оборудования.
- Для коллективных приводов (несколько двигателей на одном ПЧ) проводите расчёт с учётом особенностей запуска и пусковых токов.
- Внимательно сверяйтесь с технической документацией вашего оборудования.
Особое внимание — синхронные двигатели!
Если в вашей системе используются синхронные электродвигатели, стандартный преобразователь частоты применять нельзя. Необходим специализированный ПЧ, поддерживающий работу с синхронными машинами: он обеспечивает требуемое управление током возбуждения и стабильный рабочий процесс, что критически важно для подобных двигателей. Перед приобретением обязательно проверьте этот параметр в технических характеристиках устройства.
Линейка частотных преобразователей SEPDRIVE® — это надежные решения для управления электроприводами в сферах от ЖКХ до тяжелой промышленности. Диапазон мощностей — от 0,75 до 1120 кВт, а варианты исполнения и широкие функциональные возможности отвечают запросам большинства предприятий.
Условия эксплуатации
При выборе преобразователя частоты важно учитывать условия окружающей среды, в которых он будет работать. Эксплуатационные факторы напрямую влияют на надежность, срок службы и безопасность устройства.
Особое значение имеет степень защиты корпуса оборудования по стандарту IP (Ingress Protection). Она определяет устойчивость преобразователя к проникновению пыли, влаги и других внешних воздействий:
- от IP00 до IP20 — базовая степень защиты, допустима только для установки внутри электрических шкафов в чистых и сухих помещениях.
- IP21–IP23 — допускается использование в помещениях с минимальной запылённостью и редкими незначительными брызгами воды.
- IP54 — обеспечивает защиту от пыли и водяных брызг, подходит для производственных цехов с повышенной запылённостью и влажностью.
- IP65 и выше — максимальная защита от пыли и струй воды, рекомендуется для тяжёлых промышленных условий, открытых площадок, агрессивных сред.
Важны также рабочие температуры. Убедитесь, что выбранный преобразователь рассчитан на эксплуатацию при температуре окружающей среды, характерной для вашего объекта. Для зон с повышенной температурой или недостаточной вентиляцией требуется использовать устройства с усиленным или принудительным охлаждением и учитывать снижение мощности при превышении рабочей температуры.
Неправильный выбор степени защиты и игнорирование климатических факторов повышает риск поломки, выхода устройства из строя или возникновения аварийных ситуаций.
Рекомендация:
Перед покупкой обязательно оценивайте реальные условия эксплуатации и сверяйтесь с технической документацией на преобразователь частоты. Это позволит избежать нежелательных простоев и лишних затрат на ремонты.
Электромагнитная совместимость
Частотные преобразователи при эксплуатации формируют не только полезный выходной сигнал, но и создают электромагнитные помехи (ЭМП) и гармонические искажения — они могут снижать качество электроэнергии, сказываться на работе чувствительной электроники и радиосвязи, а также вызывать сбои в работе стороннего оборудования.
Уровень гармонических искажений и помех в радиодиапазоне определяется и контролируется согласно требованиям стандартов (ГОСТ 32144-2013, ГОСТ Р 55055-2012, ГОСТ 30804, IEC 61800-3). Для оборудования, используемого в медицинских, жилых и общественных зданиях, предъявляются особенно строгие нормативы по ЭМС — для них обязательно применение преобразователей с встроенными или внешними RF-фильтрами.
Меры обеспечения ЭМС:
- Сетевые фильтры (EMI, RF): подавляют радиочастотные помехи, снижают излучение по питающей сети.
- Входные и выходные дроссели: уменьшают гармонические искажения на входе, защищают оборудование от перепадов напряжения и снижают уровень помех и повышают стабильность работы оборудования.
- du/dt-фильтры и синусоидальные фильтры: устанавливаются на выходе ПЧ для сглаживания фронтов импульсов и формирования максимально "чистого" синусоидального напряжения, что существенно снижает электромагнитные помехи.
- Активные фильтры: способны самостоятельно генерировать компенсационные токи и создавать гармоники, противоположные по фазе, тем самым "гася" уже появившиеся искажения.
- Многопульсные схемы (12, 18-пульсные): позволяют добиться минимального уровня гармоник по сравнению с базовыми шестипульсными схемами.
- Усовершенствованные ШИМ-алгоритмы: современные ПЧ применяют интеллектуальные алгоритмы модуляции для минимизации паразитных спектров и гармоник выходного сигнала.
- Экранирование кабелей и грамотное заземление: обязательные требования при монтаже для предотвращения распространения помех на соседние коммуникации.
Рекомендации:
Уточняйте, для каких объектов и условий предназначен преобразователь частоты, и подбирайте решения с необходимым набором фильтров и дросселей в соответствии с нормативными требованиями. Для медучреждений, офисных зданий и сложных промышленных комплексов обращайте особое внимание на соответствие стандартам ЭМС.
Тип управления
При выборе преобразователя частоты важно понимать, какой тип управления используется в устройстве. Основные типы — это скалярное, векторное управление. Каждый из них отличается принципом работы, точностью и возможностями регулирования параметров электродвигателя.
Типы управления частотными преобразователями:
Скалярное управление (V/f)
- Принцип: поддержание постоянного соотношения между напряжением и частотой (V/f).
- Преимущества: простота реализации, низкая стоимость, надежность.
- Особенности: подходит для простых задач, где не требуется высокая точность управления моментом и скоростью, например для насосов, вентиляторов, компрессоров.
- Точность и регулирование: ограниченная точность регулирования момента, особенно на низких оборотах; возможны пусковые перегрузки.
Векторное управление
- Принцип: управление магнитным потоком и моментом электродвигателя отдельно за счёт сложных алгоритмов (обычно с обратной связью по току или скорости).
- Преимущества: высокая точность регулирования скорости, поддержание момента практически во всём диапазоне регулировки частоты вращения электродвигателя; быстрая реакция на изменение нагрузки.
- Особенности: применяется там, где важна точность и широкий диапазон регулирования или поддержание постоянного момента вне зависимости от скорости вращения электродвигателя— механизмы подъёма, экструдеры, конвейеры, приводные устройства с тяжёлыми условиями работы, подъемно-транспортные механизмы.
- Точность и регулирование: позволяет точно регулировать момент даже на нулевой или малой скорости.
Таким образом, выбор типа управления зависит от специфики задачи, требований к точности регулирования скорости/момента.
Как подобрать частотный преобразователь SEPDRIVE®
Ниже перечислены основные характеристики преобразователей частоты SEPDRIVE®, на которые стоит обратить внимание при подборе оптимального решения:
|
SEPDRIVE® СЕРИИ GK900
|
|
Light Duty
0,75–1120 кВт
Питание: 3×380–440 В
Перегрузка: 120% — 60 сек, пусковой момент 180%
I/O: 5(10)DI, 2(4)AI, 1(2)AO, 2(5)DO, 1(2)RO +STO (опция)
Покрытие плат: 3С3, IP20 FireMode Drive
Интерфейсы: Profinet, Profibus, CAN, EtherCAT, Modbus RTU/TCP/IP
Поддержка: LCD/LED панели
Каскад: до 4 насосов
|
Heavy Duty
0,75–1000 кВт
Питание: 3×380–440 В
Перегрузка: 150% — 60 сек, пусковой момент 200%
I/O: 5(10)DI, 2(4)AI, 1(2)AO, 2(5)DO, 1(2)RO +STO (опция)
Покрытие плат: 3С3, IP20
Управление: V/f, SVC1/2
Интерфейсы: Profinet, Profibus, CAN, EtherCAT, Modbus RTU/TCP/IP
Поддержка: LCD/LED панели
Дробилки, экструдеры, конвейеры
|
Crane Duty
0,75–1000 кВт
Питание: 3×380–440 В
Перегрузка: 200% — 60 сек, пусковой момент 200%
Поддержка всех типов энкодеров
Контроль тормоза: отказ, проскальзывание
Полный набор защит
Крановые макросы: подъём, тележка, поворот/вынос стрелы
Точность скорости: ±0,02%, отклик по моменту
|
|
GK900L
|
GK900G
|
GK900H
|
|
Режим управления
|
Интерфейсы связи
|
|
- Скалярное V/f управление
- Векторное управление SVC1/SVC2
|
Modbus; PROFIBUS; PROFINET; EtherCAT; и др.
|
Функциональные возможности:
|
Преднагрев насоса (Pump Pre-heating)
Повышает надёжность запуска и снижает износ оборудования при включении.
|
Обнаружение обрыва фаз (Three-Phase Disconnection Detection)
Контроль наличия всех фаз питания для обеспечения стабильной и безопасной работы.
|
Защита от сухого хода (Pump Dry Run Protection)
Останавливает работу при отсутствии воды, предотвращая повреждение оборудования.
|
Контроль уровня воды (Water Level Control)
Алгоритм для мониторинга и поддержания уровня воды в резервуаре.
|
|
Управление постоянным давлением (Constant Pressure Control)
Поддерживает стабильное давление в системе независимо от нагрузки.
|
Пожарный режим (Fire Mode)
Специализированный режим для противопожарных систем, с контролем силовых и управляющих линий.
|
Автоматическая очистка насоса (Automatic Pump Cleaning)
Поддерживает стабильную работу насоса, предотвращает его засорение и заклинивание.
|
Каскадное управление насосами (Pump Cascade Control)
Каскадный режим работы до 4-х насосов, без применения внешних контроллеров.
|
|
Расчёт расхода (Flow Calculation)
Точное измерение расхода для эффективного управления жидкостями.
|
Встроенный фильтр C3 (Built-in C3 Filter)
Снижает уровень электромагнитных помех и повышает стабильность сигнала.
|
Защита от гидроударов в трубопроводе (Pipeline Pressure Protection)
Защита от высокого давления в системе, предотвращение разрыва труб.
|
Обнаружение разрыва трубопровода (Water Pipe Rupture Detection)
Предупреждает об аварии и помогает избежать повреждений оборудования и помещений.
|
|
Режим энергосбережения (Energy Saving Mode)
Оптимизация энергопотребления для снижения эксплуатационных расходов.
|
Режим сна (Sleep Mode)
Снижение энергопотребления в периодах отсутствия нагрузки.
|
Поддерживает подключение LCD панели для простой настройкии отображения текущих параметров
|
Основные советы по выбору ПЧ
Важно помнить, что при выборе ПЧ главное:
- Определите основные задачи: для чего будет использоваться ПЧ (насосы, вентиляторы, конвейеры, краны и т.д.).
- Проверьте совместимость с вашим двигателем: учитывайте тип, мощность, номинальное напряжение и рабочие характеристики двигателя.
- Учитывайте условия эксплуатации: важно знать требования к перегрузкам, наличию тяжелых пусков, внешним условиям (температура, влажность, запылённость).
- Обратите внимание на набор защит: ПЧ должен обладать современными средствами защиты от перегрева, коротких замыканий, скачков напряжения и других аварийных ситуаций.
- Проверьте интерфейсы и управляющие функции: наличие нужных протоколов связи, возможность интеграции в АСУТП, пульт или панель управления.
- Выбирайте проверенного производителя: это гарантия качества, стабильной работы и своевременной технической поддержки.
Правильный выбор преобразователя частоты — залог стабильной работы оборудования, его энергосбережения и долговечности. Применяя приведённые рекомендации и ориентируясь на характеристики проверенных решений, таких как линейка SEPDRIVE®, вы обеспечите своему предприятию надежную и эффективную автоматизацию. Если потребуется консультация какой частотный преобразователь выбрать для двигателя или подбор ПЧ под конкретную задачу — наши специалисты всегда готовы помочь и сопроводить ваш проект «под ключ».
