test

11.07.2019

После обновления АИС «Метрконтроль» в рассылаемых ими справочниках центрального ведения появились ошибки. Конкретно – дублирование идентификаторов записей, что нарушает правила протоколирования изначально прописанные в Требованиях заложенные в ДЕЛЬТА-СИ. Эти ошибки препятствуют возможности загрузки данных справочников в ДЕЛЬТА-СИ (посредством мастера импорта данных). В результате, файлы справочника гос.реестра распознаются мастером импорта как содержащие ошибки протоколирования и данные справочника не загружаются в ДЕЛЬТА-СИ. В настоящее время мы работаем над тем как нам обойти эти ошибки, содержащиеся в справочниках АИС «Метрконтроль». Этот вопрос должен разрешиться (положительно или отрицательно) в ближайшее время. До этого момента мы не рекомендуем осуществлять загрузку данных справочников центрального ведения АИС «Метрконтроль» в АРМ Синхронизации.

10.07.2019

Учебный центр СПИК СЗМА приглашает всех желающих пройти обучение по теме “Проектирование систем противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) с учетом анализа опасностей и риска аварий на опасном производственном объекте. Проектная оценка функциональной безопасности систем ПАЗ” с 12 по 16 августа 2019 года

Длительность курса – 40 часов. По результатам обучения слушателям будут выданы удостоверения о повышении квалификации.

Программа курса

Оставить заявку

08.07.2019
27-28 июня 2019 года на базе ОАО «ГИАП» (г. Гродно, Белоруссия) состоялся обучающий семинар компании «БелЭнергоКИП» на тему «Обеспечение требуемого уровня функциональной безопасности SIL».

Семинар проводил сертифицированный международной организацией по техническому надзору «TÜV Rheinland» специалист по функциональной безопасности, сотрудник компании «Pepperl+Fuchs» Fabio Citterico (Италия).  

Среди слушателей семинара, помимо сотрудников ОАО «ГИАП», присутствовали также специалисты ОАО «Гродно Азот», ОАО «Нафтан», ОАО «Мозырский НПЗ» и других предприятий, входящих в состав концерн «Белнефтехим».

От СПИК СЗМА с докладом выступила Дарья Барабашова. Ее выступление было посвящено анализу опасности и работоспособности (HAZOP) и его роли в реинжиниринге систем ПАЗ. По мнению Дарьи, участники семинара проявили очень живой интерес к теме, подкрепленный имеющимися знаниями по вопросам функциональной безопасности. Изложенная методика формирования рекомендаций по уменьшению риска аварий (в том числе, списка контуров ПАЗ для технического задания) стала логичным завершением двухдневного тренинга.
02.07.2019

ПЧ для низких температур эксплуатации

Частотные преобразователи обычно имеют степень защиты IP20/IP21, иногда они поставляются производителями с высокой степенью защиты IP54. Но даже вариант IP54 не может быть установлен на открытом воздухе по причине работы в ограниченном диапазоне температур, максимально: -20…+50 °С.

Инвертор VF-AS3 Toshiba
Частотник VF-AS3 Toshiba IP20

Если с верхнем пределом диапазона +50 °С обычно проблем не возникает, то нижний предел -10…-20 °С подходит далеко не всем заказчикам для наружной установки. Чтобы частотник эксплуатировать в более широком диапазоне температур -60…+50 °С (УХЛ 1), необходимо устанавливать его в отапливаемый шкаф или блок-бокс. Второе решение получается значительно дороже и занимает больше пространства.

Защищенная система вентиляции частного преобразователя наружной установки

Защищенная система вентиляции шкафа с частотным преобразователем

Для экономии места и снижения стоимости защищенного частотного преобразователя, компания СПИК СЗМА применяет металлические оболочки с системой обогрева и вентиляции. Частотный преобразователь во время работы выделяет значительное количество тепла, которое используется для обогрева шкафа помимо имеющегося обогревателя.

В тоже время при высоких температурах +40…+50 °С окружающей среды открывается дополнительных канал охлаждения шкафа, что не позволяет преобразователю частоты перегреться. Такая система климат-контроля разработана компанией СПИК СЗМА и успешно применяется долгое время у многих заказчиков.

Защищенный частотник IP43
Защищенный частотный преобразователь IP54

Защита от воды и пыли

Установка ПЧ для эксплуатации на открытом воздухе подразумевает защиту от пыли, воды и снега. Конструктивные решения компании СПИК СЗМА обеспечивают требуемую степень защиты частотников и позволяют производить установку ПЧ на удаленных месторождениях.

Применение уникальных конструктивных элементов защиты позволяет обслуживать фильтры ПЧ без их замены.

Контролер для частотного преобразователя

В некоторых случаях требуется более широкий функционал для шкафа с частотным преобразователем. Это может быть контроль давления, расхода, температуры с одновременным управлением задвижками и клапанами. Такие функции выходят за рамки частотника, поэтому здесь уже нужен контроллер.

Контроллер станции управления насосами
Контроллер станции управления насосами

Установка такого контроллера в защищенный преобразователь частоты также предполагает защиту от воды, обогрев и охлаждение. Тем более если контроллер должен иметь панель оператора для визуализации и широкого управления.

Контроллер для частотного преобразователя
Контроллер для частотного преобразователя

Частотные преобразователи с такими функциями уже называются станциями управления. Компания СПИК СЗМА выпускает подобные решения на токи до 1800 А при напряжении 380/480 В. Такие автономные станции управления имеют возможность сохранять историю работы ПЧ, конфигурировать параметры ПЧ и подключенных датчиков в удобной визуальной форме.

Также можно отметить, что контроллер позволяет задавать пароли и группы пользователей для защиты от несанкционированного доступа. Журнал аварий и других событий можно всегда посмотреть на экране или переписать на флеш-накопитель.

Компания СПИК СЗМА является единственным партнером компании TOSHIBA на территории России и СНГ. Поэтому для покупки частотных преобразователей и электрических двигателей TOSHIBA, имеющих официальную гарантию, обращайтесь в нашу компанию.

01.07.2019

В последнее время у пользователей ДЕЛЬТА-СИ часто возникает вопрос относительно импорта данных о результатах поверочной деятельности в АИС «Метрконтроль». К сожалению, этот вопрос решился отрицательно. В результате переписки АИС «Метрконтроль», нами была получена следующая информация: АИС «Метрконтроль» не осуществляет и в ближайшее время не планирует осуществлять передачу данных о результатах поверочной деятельности во ФГИС «АРШИН». Поэтому передавать данные о результатах поверочной деятельности в АИС «Метрконтроль» сейчас не имеет смысла, эти данные дальше никуда не пойдут. Единственный вариант передачи данных о поверках в ФИФ (во исполнение норм законодательства) сейчас это передача непосредственно в ФГИС «АРШИН». Для обеспечения возможности передачи данных напрямую во ФГИС «АРШИН» (минуя АИС «Метрконтроль»), компания АО «СПИК СЗМА» выпустила новый отчетный модуль АРМ Метролога ДЕЛЬТА-СИ, предназначенный для выгрузки данных в том формате, который принимает на вход ФГИС «АРШИН». Сформированные этим модулем файлы Вы можете загрузить на сайте ФГИС «АРШИН». Для получения модуля Вы можете обратиться с запросом в службу технической поддержки ДЕЛЬТА-СИ по электронной почте: support@szma.com

25.06.2019

Рябинин И.А., Струков А.В. “Решение одной задачи оценки надежности структурно-сложной системы разными логико-вероятностными методами” // Сборник трудов 15-й Международной научной конференции «Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах» (МАБР-2019)

25.06.2019

Можаева И.А., Нозик А.А., Струков А.В. “Алгоритмы расчета показателей функциональной безопасности систем противоаварийной защиты” // Сборник трудов 15-й Международной научной конференции «Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах» (МАБР-2019)

25.06.2019

С 19-го по 21 июня 2019 года в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения (ГУАП) прошла пятнадцатая международная научная конференция «Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах» (МАБР­–2019).

Конференцию провели Институт Проблем Машиноведения РАН, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербургский Институт Информатики и Автоматизации РАН, АО «СПИК СЗМА», ООО «ИНО_ТЕЛ» при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ).

В работе конференции участвовали специалисты из 10-ти стран мира. Общее число участников превышало 60 человек. Учеными и специалистами университетов, компаний и бизнеса были представлены свыше 25 докладов.

В материалах международной научной конференции МАБР – 2019 опубликовано две статьи авторства сотрудников СПИК СЗМА:

30.05.2019

Управление намоточным станком

Станок по перемотке кабеля, ткани, бумаги, пленки и других полотен в современное время не обходится без использования преобразователей частоты. Обычно проблемы, связанные с контролем скорости вращения лентоведущих валиков и управления регулятором натяжения перекладывают на дорогостоящий контроллер. В этой статье рассматривается частотный преобразователь AS3 Toshiba, способный самостоятельно решать все эти проблемы без использования стороннего контроллера.

Станок по перемотке полотна с регулятором натяжения
Станок по перемотке полотна
Станок по разрезанию полотна на полосы
Станок по разрезанию полотна на полосы

Проблемы перемоточных станков

Натяжение полотна это растягивающее усилие, приложенное к полотну или кабелю в направлении его движения. При недостаточно сильном трении между полотном и валиком, положение полотна в поперечном движению направлении и скорость его движения будут неконтролируемыми. При чересчур большом натяжении может происходить растягивание полотна, морщение или его повреждение. В ситуациях, когда требуется контролировать натяжение нескольких лент одновременно (например при ламинировании), натяжение каждой из них должно быть одинаковым. Если это не так, то склеенное полотно будет скручиваться в сторону более натянутой ленты.

Оптимальное натяжение полотна или кабеля определяется опытным путем или по рекомендации завода производителя. На практике сила натяжения составляет 10…25 % предела прочности материала на разрыв.

Регулятор натяжения перемоточного станка с датчиком положения
Измеритель натяжения перемоточного станка

Еще одой проблемой является регулирование натяжения при размотке, намотке и перемотке, т.к. диаметры и массы рулонов в процессе работы машины изменяются.

Требуемое натяжение изначально задается технологом, с помощью задания требуемого натяжения в контроллере. В процессе работы система управления должна контролировать натяжение полотна с помощью датчика контроля натяжения и автоматически изменять скорость вращения валиков для обеспечения натяжения. Преобразователь частоты VF-AS3 Toshiba способен заменить контроллер перемоточного оборудования благодаря встроенному функционалу.

Инвертор VF-AS3 Toshiba
Преобразователь частоты VF-AS3 Toshiba

Встроенный функционал частотных преобразователей VF-AS3 Toshiba для станков намотки

В преобразователях частоты VF-AS3 Toshiba предусмотрено 2 ПИД-регулятора для управления скоростью вращения валиков по датчику натяжения.

ПИД-регулятор контроля скорости в системах намотки

ПИД-регулятор скорости предназначен для управления скоростью намоточного устройства и для этого процесса требуется очень быстрая реакция. Время ускорения / замедления частотника в этом режиме автоматически устанавливается на самое короткое время. ПИД-регулятор скорости также реагирует намного быстрее обычного ПИД-регулятора процесса, управляя увеличением / уменьшением скорости, которая отделена от времени ускорения / замедления. Фильтр задержки устанавливается на значение обратной связи для стабильной работы регулятора.

Схема задания параметров внутреннего ПИД-регулятора скорости
Схема задания параметров внутреннего ПИД-регулятора скорости

В намоточном станке важно регулировать скорость намоточного валика для обеспечения заданного натяжения.

Настройка ПИД-регулятора частотного преобразователя Toshiba сводится к заданию частоты, при которой будет обеспечиваться заданный уровень натяжения. Иными словами необходимо преобразовать уровень натяжения в частоту. Для этого нужно настроить следующие параметры:

Тип параметра Параметр Назначение параметра
Величина задания F389 Выбор входа задания PID1:
0: выбирается с помощью FMOd/F207
1: Вход RR
2: Вход RX
3: Вход II
4: Вход AI4 (опция)
5: Вход AI5 (опция)
6 … 11: –
12: С помощью FPId
13,14: –
15: С помощью команд Вверх/Вниз на входных дискретных клеммах
16: Импульсный вход
17: Высокоскоростной импульсный вход (опция)
18,19: –
20: Через встроенный Ethernet
21: Через связь RS485 (порт 1)
22: Через связь RS485 (порт 2)
23: Через опциональный модуль связи
FPId Задание PID1 (Только при [F389]=”12“)
Величина обратной связи F360 Выбор входа обратной связи PID1:
0: –
1: Вход RR
2: Вход RX
3: Вход II
4: Вход AI4 (опция)
5: Вход AI5 (опция)
6 … 16: –
17: Высокоскоростной импульсный вход (опция)
Плюс/Минус характеристика F359 2: ПИД-регулирование скорости (положительная характеристика)
12: ПИД-регулирование скорости (отрицательная характеристика)
Выходной сигнал F374 Диапазон расхождения величины задания и величины обратной связи при ПИД-регулировании
Настройка выходной клеммы 144/145 Сигнал о соответствии величины задания и величины обратной связи при ПИД-регулировании в пределах заданного [F374] диапазона

Остальные настройки параметров, показанных на схеме выше можно оставить по умолчанию, за исключением этих:

[F362] – Пропорциональный коэффициент ПИД-регулятора
[F363] – Интегральный коэффициент ПИД-регулятора
[F366] – Дифференциальный коэффициент ПИД-регулятора


Контроль позиции измерителя натяжения для перемоточных станков

В станках для перемотки применяется уже два приводных валика и измеритель натяжения полотна плавающего типа. Схематично управление перемоточным станком изображено на иллюстрации ниже. Заданное натяжение здесь обеспечивается разностью скоростей валиков размотки и намотки.

Схема работы внутреннего ПИД-регулятора натяжения перемоточного станка
Схема работы внутреннего ПИД-регулятора натяжения перемоточного станка

Инвертор 1 управляем электродвигателем валика размотки.
Инвертор 2 управляет электродвигателем валика намотки. На Инверторе 1 задается требуемая скорость перемотки. Далее сигнал задания скорости передается на Инвертор 2. Т.е. первоначально валики вращаются с одинаковой скоростью. Но потом в действие включается ПИД-контроль, работающий по заданию позиции измерителя натяжения. Таким образом, результирующая скорость второго валика будет изменяться так, чтобы обеспечить заданное натяжение.

На схеме ниже изображена схема ПИД-регулирования процесса перемотки.

Схема задания параметров внутреннего ПИД-регулятора натяжения перемоточного станка
Схема задания параметров внутреннего ПИД-регулятора натяжения перемоточного станка

Настройка ПИД-регулятора частотного преобразователя Toshiba для второго валика (намотки) сводится к заданию требуемой величины натяжения в единицах измерения частоты. Таким образом, будет происходить постоянная коррекция скорости вращения валика намотки. Для обеспечения этого нужно настроить следующие параметры:

Тип параметра Параметр Назначение параметра
Задание скорости инвертора 2 FMOd Выбор входа задания частоты:
0: –
1: Вход RR
2: Вход RX
3: Вход II
4: Вход AI4 (опция)
5: Вход AI5 (опция)
6 … 9: –
10: Колесо управления 1 (выключить питание и нажать OK для сохранения)
11: Колесо управления 2 (нажать OK для сохранения)
12: Заданная скорость Sr0
13,14: –
15: С помощью команд Вверх/Вниз на входных дискретных клеммах
16: Импульсный вход
17: Высокоскоростной импульсный вход (опция)
18,19: –
20: Через встроенный Ethernet
21: Через связь RS485 (порт 1)
22: Через связь RS485 (порт 2)
23: Через опциональный модуль связи
F207 Аналогично FMOd
Величина обратной связи F360 Выбор входа обратной связи PID1:
0: –
1: Вход RR
2: Вход RX
3: Вход II
4: Вход AI4 (опция)
5: Вход AI5 (опция)
6 … 16: –
17: Высокоскоростной импульсный вход (опция)
Мертвая зона регулирования F388 Допуск, в пределах которого не будет регулирования
Плюс/Минус характеристика F359 4: ПИД-регулирование скорости в режиме измерителя натяжения (положительная характеристика)
14: ПИД-регулирование скорости в режиме измерителя натяжения (отрицательная характеристика)
Выходной сигнал F374 Диапазон расхождения величины задания и величины обратной связи при ПИД-регулировании
Настройка выходной клеммы 144/145 Сигнал о соответствии величины задания и величины обратной связи при ПИД-регулировании в пределах заданного [F374] диапазона

Когда нет необходимости корректировать задание по измерителю натяжения, можно сохранить текущее значение ПИД-регулятора с помощью сигнала на входную клемму с настройкой 94/95. Полностью выключить ПИД-регулятор можно с помощью сигнала на входной клемме с настройкой 36. При этом на выходе ПИД-регулятора будет значение 0.

Остальные настройки параметров, показанных на схеме выше можно оставить по умолчанию, за исключением этих:

[F362] – Пропорциональный коэффициент ПИД-регулятора
[F363] – Интегральный коэффициент ПИД-регулятора
[F366] – Дифференциальный коэффициент ПИД-регулятора

Дополнительно можно задать запрет на обратное вращение с помощью параметра [F311]. Доступные варианты задания: 0 – допускается, 1 – запрет назад, 2 – запрет вперед.

Важно также задать небольшое время разгона ACC и время замедления dEC для быстрого отклика в диапазоне, чтобы не вызвать отключение инвертора.

Автоматизированная линия по производству бумаги

Перемоточный станок в производстве бумаги предполагает использование нескольких приводов с распределением скоростей между двигателями. Причем для для обеспечения контроля натяжения бумаги необходимо синхронно изменять скорость сразу нескольких двигателей. Для этой цели в преобразователе частоты AS3 Toshiba есть специальные функции, которые позволяют обойтись без использования стороннего контроллера.

Управление перемоточным оборудованием с распределением скоростей между приводами
Управление перемоточным оборудованием с распределением скоростей между приводами

Эта функция называется пропорциональный контроль скорости. Каждый двигатель управляется собственным инвертором. Все инверторы соединены между собой сетью по каналу RS485. В сети есть ведущий (мастер) инверторы и ведомые инверторы, которые получают от мастера задание по сети.

Параметры ведущего (мастер) инвертора нужно задать такие:

ПараметрЗначениеОписание
[F826]3Команда задания частоты (3 = ведущий-мастер, передача задания частоты. 100% – это максимальная частота)
[F827]0Задание протокола коммуникации (0 = протокол TOSHIBA)
[F820]1Скорость передачи (1 = 19200 Кб/сек)
[F821]1Четность (1 = нечетный)
[CMOd]1Способ запуска (1 = с панели управления)
[FMOd]1Задания частоты (1 = с клеммы аналогового входа RR)
[F825]0.01Время ожидания передачи
[F829]1Интерфейс передачи (1 = 4-х проводный)

Параметры ведомых инвертора нужно задать такие:

ПараметрЗначениеОписание
[F826]0Команда задания частоты (0 = ведомый, останавливается при аварии мастера)
[F827]0Задание протокола коммуникации (0 = протокол TOSHIBA)
[F823]1Таймаут соединения (1 = 1 секунда ожидания при потере соединения)
[F820]1Скорость передачи (1 = 19200 Кб/сек, как у мастера)
[F821]1Четность (1 = нечетный, как у мастера)
[CMOd]0Способ запуска (0 = с дискретных клемм, например, запуск с клеммы F или ST)
[FMOd]22Задания частоты (22 = с второго порта RS485)
[F810]1Задание частоты через коммуникацию по сети (1 = с первого порта RS485)
[F811]?Настройте требуемую величину точки 1 (%)
[F812]?Настройте требуемое значение частоты точки 1 (Гц)
[F813]?Настройте требуемую величину точки 2 (%)
[F814]?Настройте требуемое значение частоты точки 2 (Гц)
[F829]1Интерфейс передачи (1 = 4-х проводный)

Контроль раздачи момента для многоосного транспорта

В транспортном средстве с несколькими приводными колесами или винтами необходимо синхронно контролировать не только скорость, но и момент на валу каждого двигателя. В этом помогает функция контроля раздачи момента в частотном преобразователе AS3 Toshiba. Для этого необходимо объединить частотники в сеть и назначить одного из них мастером, а других ведущими. Таким образом, каждый двигатель будет управляться собственным частотным преобразователем.

Управление перемоточным оборудованием с распределением скоростей между частотниками
Управление оборудованием с раздачей момента между приводами

Параметры ведущего (мастер) инвертора нужно задать такие:

ПараметрЗначениеОписание
[F826]5Команда задания момента (5 = ведущий-мастер, передача задания момента)
[F827]0Задание протокола коммуникации (0 = протокол TOSHIBA)
[F820]1Скорость передачи (1 = 19200 Кб/сек)
[F821]1Четность (1 = нечетный)
[CMOd]1Способ запуска (1 = с панели управления)
[FMOd]1Задания частоты (1 = с клеммы аналогового входа RR)
[F825]0.01Время ожидания передачи
[F829]1Интерфейс передачи (1 = 4-х проводный)

Параметры ведомых инвертора нужно задать такие:

ПараметрЗначениеОписание
[F826]0Команда задания частоты (0 = ведомый, останавливается при аварии мастера)
[F827]0Задание протокола коммуникации (0 = протокол TOSHIBA)
[F823]1Таймаут соединения (1 = 1 секунда ожидания при потере соединения)
[F820]1Скорость передачи (1 = 19200 Кб/сек, как у мастера)
[F821]1Четность (1 = нечетный, как у мастера)
[CMOd]0Способ запуска (0 = с дискретных клемм, например, запуск с клеммы F или ST)
[Pt]9Шаблон V/f (9 = Векторное управление 2, скорость-момент или 22 = векторное управление с опцией энкодера, скорость-момент
[F420]22Задание частоты с помощью команды момента (22 = с второго порта RS485)
[F829]1Интерфейс передачи (1 = 4-х проводный)

Распределение нагрузки между двигателями транспортного средства или промышленного оборудования

Функция контроля снижения (Droop control) в частотнике AS3 Toshiba предотвращает концентрацию нагрузки на конкретном двигателе в многодвигательной системе из-за дисбаланса нагрузки, когда несколько преобразователей и двигателей используются для создания общего усилия.

Параметры этой функции позволяют двигателю проскальзывать (понижающая характеристика) в зависимости от момента нагрузки.

Управление оборудованием с равномерным распределением момента между приводами
Управление оборудованием с равномерным распределением момента между приводами

ΔF = νL·Gain1·Gain2

Следующие параметры используются для настройки диапазона частот, мертвой зоны для момента и коэффициента усиления:

ПараметрНазвание параметраДиапазон настройкиЕдиницы измеренияНастройка по умолчанию
F320Коэффициент понижения *10.0 … 100.0%0.0
F321Частота при 0% коэффициента понижения0.0 …. 320.0Гц10.0
F322Частота при F320 коэффициента понижения 0.0 …. 320.0 Гц100.0
F323Мертвая зона момента понижения0 … 100%10
F324Выходной фильтр понижения0.1 … 200.0рад./сек100.0

*1 В процессе работы ПЧ это значение можно изменить от 0.1 до 100.0, но задание или изменение на 0.0 (нет понижения) должно производиться только после остановки.

Примеры использования этой функции:

Управление равномерным распределением момента между двигателями проходки туннелей
Управление равномерным распределением момента между двигателями щита для проходки туннелей (12 асинхронных двигателей на 75 кВт)

Управление равномерным распределением момента между двигателями тележки
Управление равномерным распределением момента между двигателями тележки (2 асинхронных двигателя 30 кВт, масса тележки 250 тонн)

Управление равномерным распределением момента между двигателями нагнетателей бойлера
Управление равномерным распределением момента между двигателями нагнетателей бойлера

В случае с бойлером, лучшее сгорание получается при поддерживании соотношения воздуха и топлива постоянным. Свойства воздуха изменяются в зависимости от температуры сезона: зимой – тяжелая гравитация, летом – легкая гравитация.

Функция понижения может постоянно автоматически корректировать соотношение топливной смеси без использования датчика.

Частотные преобразователи Toshiba

Компания СПИК СЗМА как единственный официальный дилер Toshiba в России и СНГ предлагает купить частотные преобразователи серии VF-AS3 для решения задач управления станками. Вы получаете максимально качественную техническую поддержку и гарантию долгой работы преобразователя частоты.

27.05.2019

Что скрывается за этим названием

В этой статье рассматривается понятие частотного преобразователя напряжения. Как видно из названия, это электрический прибор служащий для преобразования напряжения и частоты переменного тока в напряжение с заданной амплитудой и частотой. Тем не менее, он так же способен преобразовывать постоянное напряжение в переменное с заданными характеристиками.

Для чего нужен частотный преобразователь?

Этот вопрос задают множество людей, которым впервые понадобилось подключить трехфазный двигатель насоса или вентилятора. Конечно, любой электродвигатель можно напрямую подключить к сети переменного тока через соответствующую защитную аппаратуру (моторный автоматический выключатель или контактор с тепловым реле).

Водяной насос управляемый преобразователем частоты
Насос водяной
Канальный вентилятор управляемый преобразователем частоты
Канальный вентилятор

Рассмотрим процессы, происходящие в электродвигателей в момент прямого пуска с помощью автоматического выключателя или кнопки включения контактора. При этом возьмем обычный трехфазный асинхронный двигатель.

На статорные обмотки электродвигателя подается переменное напряжение, которое генерирует соответствующее электромагнитное поле этих обмоток. Это поле направленное в сторону ротора в свою очередь заставляет генерироваться электрических ток в короткозамкнутых витках ротора. Затем ток в обмотках ротора генерирует ответное магнитное поле, которое и приводит к движению ротора относительно статора. Все эти процессы, возникающие в момент пуска называются процессом намагничивания статора и ротора.

Управление асинхронным электрическим двигателем с помощью преобразователя частоты
Асинхронный электрический двигатель

Трехфазного электродвигатель сам по себе не нужен – на его валу обязательно присутствует нагрузка: самая простая – в виде лопастей вентилятора, а куда как сложнее быть с нагруженным конвейером. И тем не менее у этой нагрузки есть момент инерции – момент, которые необходимо преодолеть двигателю для запуска вращения вала. Таким образом, все эти электромагнитные и механические силы в момент пуска напрямую соотносятся с обычным пусковым током двигателя. Как несложно догадаться, этот ток будет в несколько раз (2…7) больше номинального тока двигателя, который получится в установившемся режиме работы.

Скорость вращения электродвигателя или число оборотов в минуту

Скорость вращения вала как асинхронных так и синхронных электродвигателей определяется частотой вращения магнитного поля статора. Ведь у нас магнитное поле вращается соответственно подаваемому на обмотки статора переменному току по трем фазам. Именно это “вращение” электрического тока в статоре приводит в вращающемуся магнитному полю и определяется по формуле:

n = (60 • f / p) • (1 – s)

где n – номинальное число оборотов вала асинхронного электродвигателя, p – число пар полюсов (см. на паспортной табличке), s – скольжение (разность скоростей поля ротора и поля статора), f – частота переменного тока (например, 50 Гц). Число пар полюсов статора зависит от конструкции катушек статора. Скольжение зависит от нагрузки на валу электродвигателя. Таким образом, подключив электродвигатель к сети переменного тока мы получим вращение с постоянной скоростью.

Зачем нужно регулировать скорость и как это делается?

Заданное в паспортной табличке число оборотов двигателя на 1 минуту не всегда устраивает потребителя. Иногда скорость механизма хочется уменьшить, а давление в трубе наоборот поднять. Возникает потребность в изменении частоты вращения вала электродвигателя, как видно из формулы выше наиболее простой способ этого достичь – изменить частоту переменного тока f.

Паспортная табличка асинхронного электродвигателя
Паспортная табличка асинхронного электродвигателя

Принцип работы частотного преобразователя

Вот тут и приходит на помощь частотный преобразователь. Он, как говорилось в самом начале, позволяет задавать на своем выходе заданные в настройках амплитуду напряжения и частоту переменного тока.

С частотой все понятно, но зачем нужно изменять напряжение?

Дело в том, что для поддержания определенного магнитного поля в обмотках статора требуется изменять не только частоту, но и напряжение. Получается, что частота должна соответствовать определенного напряжению. Этот называется законом скалярного управления U/f (V/f), где U или V – напряжение.

Еще есть закон векторного регулирования – оно используется для оборудования, где требуется поддерживать необходимый крутящий момент на валу при низких скоростях электродвигателя, высокое быстродействие и точность регулирования частоты вращения. Векторное управление представляет собой математический аппарат в “мозгах” частотного преобразователя, который позволяет точно определять угол поворота ротора по токам фаз двигателя.

Использование частотника позволяет убрать большой пусковой ток, достигая таким образом значительного экономического эффекта при частых пусках и остановках электродвигателя.

Схема частотного преобразователя

Ниже представлена типовая схема частотного преобразователя. Входное сетевое трехфазное или однофазное напряжение подается через опциональный входной фильтр на клеммы диодного моста. Неуправляемый диодный (или управляемый тиристорный) мост преобразует переменное напряжение сети в постоянное пульсирующее напряжение. Для фильтрации пульсаций служит звено постоянного тока из одного или нескольких конденсаторов C.

Схема инвертора преобразователя частоты
Схема преобразователя частоты

Дроссель DCL в звене постоянного тока позволяет дополнительно сгладить пульсации напряжения после диодного моста и выполняет функции снижения гармоник выпрямителя, инжектируемых в питающую сеть.

Транзисторы T1-T6 инвертора с помощью специального алгоритма системы управления генерируют на клеммы электродвигателя 3 пакета импульсов, разнесенных по трем фазам на 120 градусов во времени. Ни рисунке ниже показано только одна фаза – пачка выходных импульсов широтно-импульсной модуляции (ШИМ), проходя через обмотку электродвигателя сгладится до формы, напоминающую синусоиду.

ШИМ инвертора преобразователя частоты
ШИМ инвертора

Между частотным преобразователем и электродвигателем можно установить дополнительный фильтр, позволяющий значительно улучшить форму выходного напряжения после частотника. Это необходимо для того, чтобы импульсы ШИМ не разрушали изоляцию обмоток двигателя, не вызывали перенапряжения на конце длинного кабеля. Подробнее о выходных фильтрах.

Тормозной прерыватель ( Brake Chopper)

На схеме частотного преобразователя можно заметить еще один транзисторный ключ T7. Его назначение – сброс энергии звена постоянного тока при значительном превышении напряжения на конденсаторах. Перенапряжение возникает в том случае, когда частота вращения вала электродвигателя превышает частоту тока на клеммах электродвигателя (например, при торможении). Это часто встречается на кранах или крупных вентиляторах, когда невозможно быстро затормозить вращение.

При наступления события превышения напряжения DC этот транзисторный ключ T7 замыкается передавая энергию звена постоянного тока на тормозной резистор. Конечно, резистор при этом может очень сильно нагреться и даже разрушится, но при этом не пострадает наиболее дорогое оборудование – частотный преобразователь.

Тормозной резистор является опциональным оборудованием и подключается к специальным клеммам преобразователя частоты.

Области применения и экономический эффект использования частотных преобразователей

Преобразователи частоты применяют в следующих сферах:

  • Краны и грузоподъемные машины. Крановые двигатели работают в старт-стопном режиме и переменной нагрузке. Применение частотных преобразователей позволяет убрать рывки и раскачивание груза при пусках и стопах. Также обеспечивается остановка крана точно в требуемом месте. При этом снижается нагрев электродвигателей и максимальный пусковой момент.
  • Привод нагнетательных вентиляторов в котельных и дымососах. Общее управление с плавной регулировкой дутьевых и вытяжных вентиляторов позволяет автоматизировать процесс горения и обеспечить максимальный КПД котельных агрегатов.
  • Транспортеры, прокатные станы, конвейеры, лифты. Частотник позволяет регулировать скорость перемещения транспортного оборудования без рывков и ударов. Это увеличивает срок службы механических узлов и позволяет экономить электроэнергию на старт-стопных режимах по сравнению с прямым пуском.
  • Насосные агрегаты и вентиляторы. Благодаря встроенным ПИД-регуляторам, частотники позволяют обойтись без задвижек и вентилей, регулирующих давление и расход. Также значительно увеличивается общий КПД линии водо- или воздухоподачи.
  • Перемоточные и намоточные станки. Современные частотные приводы Toshiba содержат 2 встроенных ПИД-регулятора: контроля скорости намотки и контроля позиции в регуляторе натяжения. Таким образом можно обойтись без использования внешнего контроллера для управления скоростью и натяжением перемоточного станка.
  • Электродвигатели станков с ЧПУ и поворотных механизмов. Использование частотника вместо коробки передач позволяет плавно увеличивать или уменьшать частоту вращения рабочего органа станка, осуществлять реверс. Встроенное в серию AS3 Toshiba управление несколькими режимами точного позиционирования может быть использовано для построения системы управления без использования контроллера. Таким образом, ПЧ широко используются для станков с ЧПУ и высокоточного промышленного оборудования.

Преимущества частотных преобразователей

  • Экономия электроэнергии. Использование ПЧ позволяет уменьшить пусковые токи и оптимизировать потребляемую мощность благодаря встроенным алгоритмам управления.
  • Увеличение срока службы электрического оборудования и механизмов. Плавный пуск и регулировка скорости вращения момента на валу позволяют увеличить межсервисный интервал механизма и увеличить срок эксплуатации электродвигателей.
    Появляется возможность отказаться от редукторов, дросселирующих задвижек для регулирования потока, электромагнитных тормозов и прочей регулирующей аппаратуры, снижающей надежность и увеличивающей энергопотребление оборудования.
  • Отсутствие необходимости проводить техническое обслуживание. Частотники не нуждающихся в регулярной чистке и смазке, как например, задвижки и редукторы.
  • Возможность удаленного управления и контроля параметров частотного преобразователя и подключенных к нему датчиков. В частотниках Toshiba реализована возможность подключения удаленных устройств телеметрии и телемеханики/ Это позволяет ПЧ встраиваться в системы автоматизации.
  • Широкий диапазон мощностей и типов двигателей. Линейка ПЧ может применяться для двигателей мощностью от 100 Вт и до нескольких МВт, как на асинхронные, так и на синхронные электродвигатели.
  • Защита электродвигателя от аварий и перегрузок. Частотные преобразователи содержат в себе защиту от перегрузок, коротких замыканий, обрыва фаз. Функции перезапуска при возобновлении подачи электроэнергии позволяют автоматически запускать двигатель.
  • Замена .двигателей постоянного тока. Ранее для регулирования момента и скорости вращения часто использовались двигатели постоянного тока, скорость вращения которых пропорциональна поданному напряжению. Их стоимость существенно дороже асинхронных двигателей и они подключаются с помощью дорогостоящих промышленных выпрямителей. Замена двигателей постоянного тока на асинхронные двигатели с частотным регулированием существенно уменьшает стоимость решения.

Внедрение частотных преобразователей дает значительный экономический эффект. Снижение затрат достигается за счет сокращения потребления электроэнергии, расходов на ремонт и техническое обслуживание электродвигателей и оборудования. Появляется возможность использования более дешевых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также сокращения других производственных издержек. Средний срок окупаемости частотных преобразователей составляет от 3-х месяцев до 3-х лет.

Частотные преобразователи Toshiba

Компания СПИК СЗМА как единственный официальный дилер Toshiba в России и СНГ предлагает купить частотные преобразователи серии VF-AS3 для решения задач регулирования скорости электродвигателя. Вы получаете максимально качественную техническую поддержку и гарантию долгой работы преобразователя частоты.