Генеральный директор АО «СПИК СЗМА» Александр Нозик и Генеральный директор ООО «Феникс Контакт РУС» Елена Семенова подписали соглашение о намерении развивать сотрудничество в сфере промышленной безопасности, технологий промышленной автоматизации и электротехники.
ПЧ для низких температур эксплуатации
Частотные преобразователи обычно имеют степень защиты IP20/IP21, иногда они поставляются производителями с высокой степенью защиты IP54 / IP55. Но даже вариант IP55 не может быть установлен на открытом воздухе по причине работы в ограниченном диапазоне температур, максимально: -20…+50 °С.
Если с верхним пределом диапазона +50 °С обычно проблем не возникает, то нижний предел -10…-20 °С подходит далеко не всем заказчикам для наружной установки. Чтобы эксплуатировать частотник 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.
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 дополнительный канал охлаждения шкафа, что не позволяет преобразователю частоты перегреться. Такая система климат-контроля разработана компанией СПИК СЗМА и успешно применяется в течение длительного времени у многих заказчиков.
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 нужен контроллер.
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.
Частотные преобразователи с такими функциями 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.
Кроме того, 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.
АО «СПИК CЗМА» включено в Реестр сертифицированных курсов по направлению «Проектирование систем противоаварийной защиты (ПАЗ) с учетом анализа опасностей и риска аварий на опасном производственном объекте». Регистрационный номер сертификата: РОСС RU.31461.04ИДД0.0001К02.
По этому же направлению в Реестр преподавателей в области функциональной безопасности вошел один из преподавателей Учебного центра СПИК СЗМА Александр Струков. Регистрационный номер сертификата: РОСС RU.31461.04ИДД0.0001П002.
Сертификаты выданы Системой добровольной сертификации в области функциональной безопасности.
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). 2019. С. 1-14.
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). 2019. С. 1-7.
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:
Станок по перемотке кабеля, ткани, бумаги, пленки и других полотен 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.
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.
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.
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, для чего 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.
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 |
| Величина задания | 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:
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.
Инвертор 1 управляет 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.
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 |
| Задание скорости инвертора 2 | 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.
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.
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.
Необходимо задать следующие параметры для ведущего (мастер) инвертора
| Параметр | Значение | Описание |
|---|---|---|
| [F826] | 3 | Команда задания частоты (3 = ведущий-мастер, передача задания частоты. 100% — это максимальная частота) |
| [F827] | 0 | Задание протокола коммуникации (0 = протокол TOSHIBA) |
| [F820] | 1 | Скорость передачи (1 = 19200 Кб/сек) |
| [F821] | 1 | Четность (1 = нечетный) |
| [CMOd] | 1 | Способ запуска (1 = с панели управления) |
| [FMOd] | 1 | Задания частоты (1 = с клеммы аналогового входа RR) |
| [F825] | 0.01 | Время ожидания передачи |
| [F829] | 1 | Интерфейс передачи (1 = 4-х проводный) |
Необходимо задать следующие параметры для ведомых инверторов
| Параметр | Значение | Описание |
|---|---|---|
| [F826] | 0 | Команда задания частоты (0 = ведомый, останавливается при аварии мастера) |
| [F827] | 0 | Задание протокола коммуникации (0 = протокол TOSHIBA) |
| [F823] | 1 | Таймаут соединения (1 = 1 секунда ожидания при потере соединения) |
| [F820] | 1 | Скорость передачи (1 = 19200 Кб/сек, как у мастера) |
| [F821] | 1 | Четность (1 = нечетный, как у мастера) |
| [CMOd] | 0 | Способ запуска (0 = с дискретных клемм, например, запуск с клеммы F или ST) |
| [FMOd] | 22 | Задания частоты (22 = с второго порта RS485) |
| [F810] | 1 | Задание 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] | 1 | Интерфейс передачи (1 = 4-х проводный) |
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 ведомыми. Таким образом, каждый двигатель будет управляться собственным частотным преобразователем.
Необходимо задать следующие параметры для ведущего (мастер) инвертора
| Параметр | Значение | Описание |
|---|---|---|
| [F826] | 5 | Команда задания момента (5 = ведущий-мастер, передача задания момента) |
| [F827] | 0 | Задание протокола коммуникации (0 = протокол TOSHIBA) |
| [F820] | 1 | Скорость передачи (1 = 19200 Кб/сек) |
| [F821] | 1 | Четность (1 = нечетный) |
| [CMOd] | 1 | Способ запуска (1 = с панели управления) |
| [FMOd] | 1 | Задания частоты (1 = с клеммы аналогового входа RR) |
| [F825] | 0.01 | Время ожидания передачи |
| [F829] | 1 | Интерфейс передачи (1 = 4-х проводный) |
Необходимо задать следующие параметры для ведомых инверторов
| Параметр | Значение | Описание |
|---|---|---|
| [F826] | 0 | Команда задания частоты (0 = ведомый, останавливается при аварии мастера) |
| [F827] | 0 | Задание протокола коммуникации (0 = протокол TOSHIBA) |
| [F823] | 1 | Таймаут соединения (1 = 1 секунда ожидания при потере соединения) |
| [F820] | 1 | Скорость передачи (1 = 19200 Кб/сек, как у мастера) |
| [F821] | 1 | Четность (1 = нечетный, как у мастера) |
| [CMOd] | 0 | Способ запуска (0 = с дискретных клемм, например, запуск с клеммы F или ST) |
| [Pt] | 9 | Шаблон V/f (9 = Векторное управление 2, скорость-момент или 22 = векторное управление с опцией энкодера, скорость-момент |
| [F420] | 22 | Задание частоты с помощью команды момента (22 = с второго порта RS485) |
| [F829] | 1 | Интерфейс передачи (1 = 4-х проводный) |
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.
ΔF = νL·Gain1·Gain2
Для настройки диапазона частот мертвой зоны для момента и коэффициента усиления используются следующие параметры
| Параметр | Название параметра | Диапазон настройки | Единицы измерения | Настройка по умолчанию |
|---|---|---|---|---|
| F320 | Коэффициент понижения * | 0.0 … 100.0 | % | 0.0 |
| F321 | Частота при 0% коэффициента понижения | 0.0 …. 320.0 | Гц | 10.0 |
| F322 | Частота при F320 коэффициента понижения | 0.0 …. 320.0 | Гц | 100.0 |
| F323 | Мертвая зона момента понижения | 0 … 100 | % | 10 |
| F324 | Выходной фильтр понижения | 0.1 … 200.0 | рад./сек | 100.0 |
* 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.
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.
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.
Частотный преобразователь напряжения — это электрический прибор, служащий для преобразования напряжения и частоты переменного тока в напряжение с заданной амплитудой и частотой. Он также способен преобразовывать постоянное напряжение в переменное с заданными характеристиками.
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).
Рассмотрим процессы, происходящие в электродвигателе в момент прямого пуска с помощью автоматического выключателя или кнопки включения контактора на примере обычного трехфазного асинхронного двигателя.
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 электрический 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.
Трехфазный электродвигатель сам по себе не нужен: на его валу обязательно присутствует нагрузка (самая простая — в виде лопастей вентилятора). В ситуации с нагруженным конвейером всё сложнее. Тем не менее, у этой нагрузки есть момент инерции – момент, который 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 вала как асинхронных, так и синхронных электродвигателей определяется частотой вращения магнитного поля статора. Магнитное поле вращается соответственно подаваемому на обмотки статора переменному току по трем фазам. Именно это «вращение» электрического тока в статоре приводит к 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.
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 изменения частоты вращения вала электродвигателя –изменить частоту переменного тока f.
Вот тут и приходит на помощь частотный преобразователь, иначе говоря ЧРП (частотно-регулируемый привод). Он, как говорилось в самом начале, позволяет задавать на своем выходе заданные в настройках амплитуду напряжения и частоту переменного тока.
Частота вы выходе может регулироваться в диапазоне 0.01 — 590 Гц если брать инверторы серии AS3 Toshiba. Для серии S15 Toshiba диапазон регулирования находится в пределах 0.01 — 500 Гц. Для серии nC3E Toshiba диапазон регулирования находится в пределах 0.01 — 400 Гц. Это объясняется функциональным назначением разных серий ПЧ.
Напряжение на выходе может изменяться в диапазоне от 0 В до напряжения питания ПЧ, т.е. текущего напряжения на входе частотного преобразователя. Это свойство можно использовать для получения нужного выходного напряжения и частоты, что ценно, например, для испытания стендового оборудования. Правда для этого придется использовать специальный выходной синусный фильтр, чтобы получить чистые синусоидальное напряжение и ток.
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 определенному напряжению. Этот называется законом скалярного управления U/f (V/f), где U или V — напряжение.
Также существует закон векторного регулирования. Векторное регулирование 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 «мозге» 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.
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.
Напряжение в звене постоянного тока после выпрямления трехфазного напряжения будет равно согласно формуле: 380*1,35 = 513 В.
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 показана только одна фаза: пачка выходных импульсов широтно-импульсной модуляции (ШИМ), проходя через обмотку электродвигателя, сгладится до формы, напоминающей синусоиду. Частота импульсов ШИМ (опорная частота) в промышленных преобразователях обычно составляет 3-4 кГц, но для ПЧ малой мощности может доходить до 16 кГц. Чем выше частоты ШИМ, тем будет меньше гармонических искажений «синусоиды» на выходе инвертора. Но при этом возрастают тепловые потери на силовых транзисторах, что уменьшает КПД. В ПЧ Toshiba величину частоты можно изменять, регулируя таким образом тепловые потери.
Выходное напряжение частотного преобразователя будет всегда ниже входного сетевого напряжения. Это связано с потерями в силовом модуле и алгоритме получения ШИМ импульсов.
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 и не вызывали перенапряжения на конце длинного кабеля. Подробнее о выходных фильтрах.
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.
Такие важные параметры как КПД частотника и производительность воздушного потока для его охлаждения можно посмотреть в соответствующем столбце следующей таблицы на примере серии VF-AS3 TOSHIBA.
| Питающая сеть | Допустимая мощность двигателя (kW) | Типоразмер частотника | Размер корпуса | КПД | Мощность тепловыделения на радиаторе охлаждения (Вт) *1 | Мощность тепловыделения передней части инвертора (Вт) *1 | Требуемое значение потока воздушного охлаждения (м³/мин) | Площадь стенок закрытой стальной оболочки без вентиляции (м²) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 3-фазы 380/480 В | 0.75 | VFAS3-4004PC | A1 | 0,89 | 56 | 26 | 0.32 | 1.13 |
| 1.5 | VFAS3-4007PC | A1 | 0,93 | 79 | 28 | 0.45 | 1.58 | |
| 2.2 | VFAS3-4015PC | A1 | 0,94 | 100 | 30 | 0.57 | 2.00 | |
| 4.0 | VFAS3-4022PC | A1 | 0,96 | 140 | 33 | 0.79 | 2.80 | |
| 5.5 | VFAS3-4037PC | A1 | 0,96 | 192 | 37 | 1.09 | 3.83 | |
| 7.5 | VFAS3-4055PC | A2 | 0,96 | 233 | 45 | 1.32 | 4.66 | |
| 11 | VFAS3-4075PC | A2 | 0,97 | 323 | 53 | 1.84 | 6.47 | |
| 15 | VFAS3-4110PC | A3 | 0,97 | 455 | 62 | 2.58 | 9.10 | |
| 18.5 | VFAS3-4150PC | A3 | 0,97 | 557 | 70 | 3.16 | 11.14 | |
| 22 | VFAS3-4185PC | A3 | 0,97 | 603 | 71 | 3.42 | 12.06 | |
| 30 | VFAS3-4220PC | A4 | 0,97 | 770 | 94 | 4.37 | 15.40 | |
| 37 | VFAS3-4300PC | A4 | 0,97 | 939 | 107 | 5.33 | 18.78 | |
| 45 | VFAS3-4370PC | A4 | 0,97 | 1101 | 123 | 6.25 | 22.02 | |
| 55 | VFAS3-4450PC | A5 | 0,98 | 1094 | 132 | 6.21 | 21.88 | |
| 75 | VFAS3-4550PC | A5 | 0,98 | 1589 | 175 | 9.02 | 31.78 | |
| 90 | VFAS3-4750PC | A5 | 0,98 | 1827 | 199 | 10.37 | 36.54 | |
| 110 | VFAS3-4900PC | A6 | 0,97 | 2920 | 309 | 16.58 | 58.40 | |
| 132 | VFAS3-4110KPC | A6 | 0,97 | 3457 | 358 | 19.62 | 69.13 | |
| 160 | VFAS3-4132KPC | A6 | 0,97 | 4013 | 405 | 22.78 | 80.26 | |
| 220 | VFAS3-4160KPC | A7 | 0,97 | 5404 | 452 | 30.68 | 108.08 | |
| 250 | VFAS3-4220KPC | A8 | 0,97 | 6279 | 606 | 35.64 | 125.58 | |
| 280 | VFAS3-4250KPC | A8 | 0,97 | 6743 | 769 | 38.28 | 134.86 | |
| 315 | VFAS3-4280KPC | A8 | 0,97 | 7749 | 769 | 43.99 | 154.98 |
*1) В таблице приведены данные для нормального (не тяжелого) режима работы преобразователя частоты.
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.
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.
Выше рассмотрены низковольтные частотные преобразователи. Но также существует множество вариантов высоковольтных преобразователей частоты. Компания СПИК СЗМА является дистрибьютором ПЧ среднего напряжения TMEIC.
В частотных преобразователях AS3 Toshiba присутствует 4 встроенных PID-регулятора. PID1 и PID2 являются внутренними регуляторами, PID3 и PID4 — наружными. Внутренние PID-регуляторы позволяют оперировать выходной частотой инвертора. Наружные PID-регуляторы можно свободно использовать для управления заслонками или другой запорно-регулирующей арматурой.
1.Контроль процесса (температура, давление, расход и т.д.)
2.Контроль скорости (для перемоточных станков)
3.Контроль позиционирования (для механизмов)
4.Контроль позиции в измерителе натяжения (для перемоточных станков)
Частотный преобразователь AS3 Toshiba позволяет в процессе работы переключаться между двумя внутренними PID-регуляторами. Принцип работы изображен на схеме ниже.
Допустим, требуется поддерживать давление воздуха в системе на уровне 100 кПа, но при этом температура воздуха в системе не должна превышать 38 °С. Для поддержания давления используется регулятор PID1 (основной), для температуры — PID2. В связи с тем, что производится управление одним компрессором, то два PID-регулятора не могут работать одновременно.
В частотнике AS3 Toshiba настраивается значение, при котором должен включиться второй PID-регулятор. Допустим, это должно происходить при превышении температуры 50 °С. Также необходимо задавать гистерезис на переключение регуляторов (диапазон пропуска) для обеспечения стабильности работы. Таким образом, при понижении температуры ниже 38 °С частотник переключит управление на первый PID-регулятор.
Рассмотрим возможность переключения между двумя PID-регуляторами, настроенными на разную реакцию изменения величины обратной связи. Оба они работают на один и тот же датчик температуры.
Если значение обратной связи PID1 от датчика температуры быстро возрастает и становится в течение 5 секунд ≥ 55% от задания, привод переключается с регулятора PID1 на PID2. Затем, если значение обратной связи уменьшается и становится в течение 5 секунд ≤ 45% от задания, привод переключается с регулятора PID2 на PID1. Это говорит о том, что регулятор PID2 настроен на более быструю реакцию, чем PID1.
| Параметр | Название | Диапазон настройки | Настройка по умолчанию | Задание для примера | Примечание |
|---|---|---|---|---|---|
| F359 | Регулятор PID1 | 0: Отключено 1: PID-контроль процесса 2: PID-контроль скорости 3: PID-контроль простого позиционирования 4: PID-контроль регулятора натяжения 5…10: — 11: Минус PID-контроль процесса 12: Минус PID-контроль скорости 13: Минус PID-контроль простого позиционирования 14: Минус PID-контроль регулятора натяжения |
0 | 1 | PID-контроль процесса |
| A310 | Регулятор PID2 | 0: Полярность, идентичная регулятору PID1 1: Полярность, реверсивная регулятору PID1 |
0 | 0 | Полярность, идентичная регулятору PID1 |
| A300 | Канал переключения PID1/PID2 | 0: Отключено 1: Обратная связь PID1 2: Обратная связь PID2 3: Входная клемма 4: Время |
0 | 1 | Обратная связь PID1 |
| A301 | Уровень переключения PID1/PID2 | 0 — 200 (%) | 0 | 50 | Когда значение обратной связи PID1 достигает ≥ 55% ([A301] + [A302]) от установленного значения, происходит переключение на PID2. PID1 активируется, когда значение обратной связи становится ≤ 45% ([A301] — [A302])% от установленного значения. |
| A302 | Гистерезис переключения PID1/PID2 | 0 — 200 (%) | 0 | 5 | Когда значение обратной связи PID1 достигает ≥ 55% ([A301] + [A302]) от установленного значения, происходит переключение на PID2. PID1 активируется, когда значение обратной связи становится ≤ 45% ([A301] — [A302])% от установленного значения. |
| A303 | Время переключения с PID1 на PID2 | 0: Отключено 1 — 2400 (сек) |
0 | 0 | Переключение с PID1 на PID2 по истечении времени [A303] от начала PID1. |
| A304 | Время переключения с PID2 на PID1 | 0: Отключено 1 — 2400 (сек) |
0 | 0 | Переключение с PID2 на PID1 по истечении времени [A304] от начала PID2. |
Для управления оборудованием, не связанным с выходной частотой инвертора в ПЧ AS3 Toshiba, можно воспользоваться двумя независимыми PID-регуляторами PID3 и PID4. В качестве единиц измерения величины задания, величины выхода и величины обратной связи применяются проценты.
Важно! Выходной сигнал в момент включения внешнего PID-регулятора равен нулю. Когда внешний PID-регулятор выключается, выходной сигнал также становится равен нулю.
| Параметр | Название | Диапазон настройки | Значение по умолчанию |
|---|---|---|---|
| A340 | A370 | PID-регулятор 3 | 4 | 0: Отключено 1: Внешний PID-контроль процесса 2: Внешний PID-контроль процесса (связь с входной клеммой) 3…10: — 11: Минус внешний PID-контроль процесса 12: Минус внешний PID-контроль процесса (связь с входной клеммой) | 0 |
| A341 | A371 | Выбор задания PID-регулятора 3 | 4 | 0: задается параметром FMOd/F207 1: Клемма RR 2: Клемма RX 3: Клемма II 4: Клемма AI4 (опция) 5…11: — 12: A357 | A387 | 0 |
| A342 | A372 | Выбор входа обратной связи PID-регулятора 3 | 4 | 0: — 1: Клемма RR 2: Клемма RX 3: Клемма II 4: Клемма AI4 (опция) | 0 |
| A344 | A374 | Пропорциональный коэффициент PID-регулятора 3 | 4 | 0.01 — 100.0 | 0.30 |
| A345 | A375 | Интегральный коэффициент PID-регулятора 3 | 4 | 0.01 — 100.0 | 0.20 |
| A346 | A376 | Верхний предел изменения PID-регулятора 3 | 4 | 0.0 — 250.0 (%) | 100.0 |
| A347 | A377 | Нижний предел изменения PID-регулятора 3 | 4 | 0.0 — 250.0 (%) | 100.0 |
| A348 | A378 | Дифференциальный коэффициент PID-регулятора 3 | 4 | 0.00 — 2.55 | 0.00 |
| A349 | A379 | Верхний предел задания PID-регулятора 3 | 4 | 0.0 — 250.0 (%) | 100.0 |
| A350 | A380 | Нижний предел задания PID-регулятора 3 | 4 | 0.0 — A349 | 0.0 — A379 (%) | 0.0 |
| A351 | A381 | Время задержки старта PID-регулятора 3 | 4 | 0 — 2400 (s) | 0 |
| A352 | A382 | Верхний предел выхода PID-регулятора 3 | 4 | 0.0 — 250.0 (%) | 100.0 |
| A353 | A383 | Нижний предел выхода PID-регулятора 3 | 4 | 0.0 — 250.0 (%) | 0.0 |
| A357 | A387 | Величина задания PID-регулятора 3 | 4 | A350 — A349 | A380 — A379 (%) | 0.0 |
| Клемма | Внешний регулятор PID3 | Внешний регулятор PID4 | Функция | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Положительная логика | Отрицательная логика | Положительная логика | Отрицательная логика | ||
| Входная | |||||
| 154 | 155 | 156 | 157 | Включение внешнего PID-регулятора | |
| 162 | 163 | 170 | 171 | Сброс расчетов интегрального и дифференциального коэффициентов внешнего PID-регулятора | |
| 164 | 165 | 172 | 173 | Переключение плюс/минус характеристики [A340] | [A370] внешнего PID-регулятора | |
| Выходная | |||||
| 206 | 207 | 210 | 211 | Регулирование в пределах заданного диапазона изменения [A346]…[A347] | [A376]…[A377] внешнего PID-регулятора | |
| 204 | 205 | 208 | 209 | Внешнее PID-регулирование в процессе работы | |
| Мониторинг и клеммы аналогового выхода FM/AM/импульсы | Функция | |||
|---|---|---|---|---|
| Внешний регулятор PID3 | Внешний регулятор PID4 | |||
| Задание параметра | Регистр для мониторинга по цифровой сети | Задание параметра | Регистр для мониторинга по цифровой сети | |
| 130 | FD96 | 133 | FE96 | Величина задания внешнего PID-регулятора |
| 131 | FD97 | 134 | FE97 | Величина обратной связи внешнего PID-регулятора |
| 132 | FD98 | 135 | FE98 | Выходная величина внешнего PID-регулятора |
Пример использования как внутренних, так и внешних PID-регуляторов для системы подготовки воздуха:
На представленной схеме вентилирования помещения показан процесс охлаждения воздуха с помощью водовоздушного теплообменника. Водяной контур служит для циркуляции холодной воды через теплообменник с помощью насоса.
PID-регуляторы PID1 и PID2 управляют вентилятором для обеспечения заданного расхода и, в критических случаях, для обеспечения заданной температуры воздуха. Например, при больших отрицательных температурах воздуха расходом можно пренебречь, достигая вторым регулятором улучшенного прогрева воздуха за счет более медленного его движения через нагреватель.
PID-регулятор PID3 по аналоговому каналу управляет насосом водяного контура для поддержания заданного давления. PID-регулятор PID4 может управлять другими вспомогательными системами (на схеме не показаны).
Компания СПИК СЗМА, как единственный официальный дилер Toshiba, предлагает купить для решения задач управление насосами, вентиляторами и станками частотники серии VF-AS3 по доступной цене. Вы получаете максимально качественную техническую поддержку и гарантию долгой работы преобразователя частоты.
Наш сервисный центр выполняет работы по диагностике и ремонту низковольтных и высоковольтных преобразователей частоты компании Danfoss. Кроме этого, возможны работы по пуско-наладке ПЧ на объекте.
В процессе сервисного обслуживания проверяется исправность электрических компонентов частотника и работа его программного обеспечения. В случае обнаружения проблем производится замена отдельного компонента или целого модуля: печатной платы или пульта управления.
Проведенное сервисное обслуживание ПЧ Danfoss позволяет значительно продлить срок его эксплуатации. Рекомендуемый срок проверки и тренировки конденсаторов любого привода — каждые 7 лет с момента его выпуска с завода.
