Для чего нужен частотник и как сделать его своими руками для трехфазного электродвигателя

17.03.2020

Для управления скоростью вращения электродвигателя, используют специальные электротехнические устройства – частотные преобразователи. В зависимости от типа применяемого двигателя и количества используемых фаз, преобразователи частоты могут быть спроектированы для однофазного и трёхфазного режима электропитания. Однофазный режим соответствует номинальному напряжению сети – 220В, а трёхфазный – 380В.

Назначение частотных преобразователей

Для максимальной оптимизации производственного процесса, в приводном механизме которого присутствуют электродвигатели, необходимо использовать преобразователи частоты. Они позволяют продлить эксплуатационный ресурс оборудования и рационализировать работу электродвигателя. Асинхронные двигатели переменного тока могут функционировать и без инверторов. В таком случае они будут совершать обороты с одинаковой скоростью, без возможности регулировки частоты вращения. Также отсутствие частотника во входной цепи, приведёт к постоянным перегрузкам и возрастанию тока (во время пуска двигателя) в 5-7 раз выше номинального значения. Такие перенапряжения пагубно отражаются на состоянии обмоток двигателя и приведут к выходу из строя электрической машины.

” Важно! Для осуществления плавного пуска и регулирования входных параметров электродвигателя, используют частотные преобразователи 380В (для трёхфазного подключения обмоток) и 220В (для однофазной цепи с нулевым проводом) ”

Стоит отметить, что использование современных инверторов в тандеме с электродвигателями, позволяет сократить потребление энергоресурсов вдвое!

Принцип работы преобразователей частоты

Несмотря на различное количество входных клемм однофазных (1-фаза; 2-ноль) и трёхфазных (1-я фаза; 2-я фаза; 3-я фаза) частотников, их принцип действия полностью совпадает.Формируемые действия:

• выпрямление переменного тока питающей сети;
• формирование сигнала необходимой частоты управляющим микропроцессором, который попеременно осуществляет открытие/закрытие IGBT-транзисторов;
• фильтрация входных параметров преобразуемого сигнала;
• приобретение синусоидальной формы конечного сигнала за счёт сглаживания последовательности прямоугольных импульсов индуктивностью обмоток.

Существует три основных класса соединения частотных преобразователей, которые различаются фазностью подключения входных и выходных терминалов.Классы подключения:

1.  фаза на входе – 1 фаза на выходе;
2.  1 фаза на ходе – 3 фазы на выходе;
3.  3 фазы на входе – 3 фазы на выходе.

Первые два класса подключения реализуются на однофазных преобразователях, а третий класс – на трёхфазных.

Особенности работы преобразователя частоты 220 В

Основное отличие преобразователя частоты 220В от трёхфазного инвертора, заключается в возможности пуска и управления асинхронным трёхфазным электродвигателем от бытовой сети номинальным напряжением 220В. Подключать двигатель в этом случае следует по электрической схеме «треугольник». Это позволит избежать значительной потери мощности в работе системы.

Преимущества однофазного инвертора:

• минимальные массогабаритные показатели;
• высокий коэффициент энергосбережения;
• наличие высоких функциональных возможностей;
• внушительный диапазон изменения вращающего момента на валу двигателя;
• возможность универсального исполнения для специфических видов оборудования;
• максимальная защита электродвигателя от перенапряжений и токовых перегрузок;
• приемлемое соотношение цены и качества, относительно стремительной самоокупаемости частотника за счёт снижения энергопотребления.

Преобразователи частоты 220В, предназначенные для однофазных электродвигателей, легко и просто внедряются в уже существующие установки. Частотники выступают в роли промежуточного элемента между электродвигателем и питающей сетью. После правильного подключения «фазы» и «ноля», остаётся лишь настроить рабочие параметры, оптимизирующие работу привода.

Специфика эксплуатации частотного преобразователя 380 В

Помимо обычного эксплуатационного процесса, в котором на входе и выходе преобразователя частоты присутствуют три фазы по 380В каждая, существует и возможность альтернативного подключения.

Частотный преобразователь 380В можно запитать и от одной фазы. Однако мощность при таком подключении снизиться процентов на 40%. Это связано с допустимой нагрузкой по току на силовые транзисторы и тиристоры, присутствующие в схеме преобразования.

“ Внимание! При подключении трёхфазного преобразователя к однофазной сети с напряжением 220В, на выходе инвертор будет выдавать три фазы по 220В каждая, а не 380В. В связи с этим, электродвигатели рассчитанные на напряжение 380/220В – соединяют по схеме «треугольник», а приводы 127/220В – по схеме «звезда» ”

Преимущества трёхфазного частотника:

• возможность применения в сетях с изолированной нейтралью;
• простой ввод в эксплуатацию;
• снижение потребляемой электроэнергии;
• автоматическая диагностика параметров вращения двигателя и предупреждение аварий;
• производство пуска и торможения привода с наименьшей вероятностью возникновения ударных нагрузок;
• максимальный КПД;
• широкий диапазон установки скорости вращения, ускорения и момента;
• максимальная рекуперация мощности электродвигателя во время падения входных значений напряжения или тока;
• высокая надёжность и способность интуитивного управления.

Для получения значения выходного напряжения равного 380В, при подключении трёхфазного частотника к однофазной сети, необходимо применение однофазного трансформатора 220/380В. Всемирно известные бренды электротехнической продукции, производят специализированные преобразователи частоты, со встроенным повышающим трансформатором. На выходе такого агрегата из однофазной сети 220В, выдаётся трёхфазное напряжение 380В.

Остались вопросы? Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Преимущества регистрацииВы сможете:

• Приобретать оборудование со скидкой сразу после регистрации
• Совершать покупки намного быстрее и удобнее
• Следить за выполнением заказов
• Смотреть историю своих заказов, получать рекомендации
• Получить накопительную систему скидок на все оборудование
• Участвовать в акциях
• Получать первыми информацию о новых товарах и услугах
• Видеть документы по отгрузкам
• Получать консультации у специалиста, прикрепленного к вашей компании

Получите доступ ко всем предложениямВойдите под своим логином или пройдите легкую процедуру регистрации и получите доступ ко всем горячим предложениям

• Цена: ¥300 ($47.62)

Всем привет! Продолжаю обзоры на комплектующие для ЧПУ. На этот раз — нашел недорогой частотный преобразователь для трехфазных двигателей. Его особенности — для работы VFD-M достаточно всего 1-фазного подключения сети ~220В, то есть его можно использовать дома/в гараже и там, где нет трехфазной промсети. Частотник умеет выдавать как 50Гц на выходе, так и 400Гц (максимум). Небольшой фотообзор и тест под катом. В продолжение к обзору на шпиндель добавляю обещанный обзор на частотный преобразователь.Характеристики: Бренд: Delta Products Серия: VFD-M Series Модель: VFD015M21A Drive Мощность: 2Hp/1500W Тип входного питания: 230V Single Phase Input (Version A) Класс защиты: IP20 (от пыли) Выходная частота: 0.1 to 400 Hz Регулировка: Built In PID Feedback Control, Built In MODBUS Communication, Auto Torque Boost & Slip Compensation Тормоз: присутствует тормозной транзистор, можно тормозить как постоянным током, так и дополнительно устанавливать тормозной резистор. Размеры H x W x D: 12 х 15 х 9 см Масса в упаковке: 1.5 кг Несколько слов про VFD

Частотный асинхронный преобразователь частоты служит для преобразования сетевого трёхфазного или однофазного переменного тока частотой 50 (60) Гц в трёхфазный или однофазный ток, частотой от 1 Гц до 800 Гц.

(Цитата отсюда) Фактически установкой через дисплей или шину данных можно управлять направлением вращения, стартом-остановкой, частотой (и мощностью, то есть напряжением) на двигателе. Плюс, в зависимости от модели частотного преобразователя, присутствуют в большом количестве различные настройки (ограничивающие и т.п.) Для подключения шпинделя нам нужен самый дешевый частотный преобразователь на 1,5кВт, желательно однофазный (преобразователь сам делает на выходе три фазы), который проще использовать в «бытовых» условиях. Используется вот такой вот шпиндель. Фото маркировки на двигателе. Присутствует метка направления вращения и напоминание о режиме питания двигателя (400Гц) Выбрал вот такой вот лот Delta VFD-M VFD015M21A. Стоимость ¥300 ($47.62). Про посредника будет в самом конце. Получил по итогу вот такую коробку. Внутри стандартная упаковка Дельты — формованные картонные вставки, 2 шт. Инструкция в комплекте.

Внешний вид Delta VFD-M VFD015M21A Размеры устройства небольшие, можно установить в какой нибудь электрический ящик (при желании). Внешний вид панели управления ЧП Присутствуют вентиляционные отверстия. Напоминаю, защита по IP20. Шильдик с названием модели Нижняя крышка, под которой прячутся клеммы выхода Распиновка клемм Клемма заземления Нижняя часть корпуса, отверстия вентилятора Задняя металлическая крышка. под ней стоит массивный радиатор мосфетов. Под верхней крышкой находится клеммы подключения сети и порт RJ-11 для сети RS485/Modbus Схема подключения Для проверки присобачил евровилку Для электрического подключения к шпинделю используется разъем типа GX16 (4 контакта), это так называемые «авиационные» разъемы, которые обеспечивают защиты от пыли и влаги. На самом деле обычный промышленный разъем. Контакты «1 »,«2 »,«3» подключаются к частотному преобразователю (U, V, W), контакт «4» — к заземлению (общий провод, GND) Внешний вид разъема GX16 Для подключения водопровода есть два фитинга, вход и выход. Для удобства можно купить силиконовый шланг, как вариант — армированный силиконовый шланг. Устанавливаем провода с разъемом GX16 к ЧП На инвертере промаркируйте провода (U, V, W). Последовательность влияет на направление вращения. Сверху ввод, снизу выход (красные провода). Выходные провода. Однофазный вход ~220В Панель управления Панель съемная Описание интерфейса панели Размер панели небольшой Гнездо для панели Первое включение По умолчанию стоит 60Гц. Так что если включить, то двигатель будет медленно вращаться и греться. Ток на двигателе (включал кратковременно — проверить вообще живой ли ЧП) Разборка ЧП. Корпус на защелках Внутри: плата управления, которая служит для подключения панели управления и клемм, далее силовая плата преобразователя, под ней скрывается блок с силовыми каскадами (мощные мосфеты). Обратная сторона верхней платы (Управления) Силовая плата Плата управления. На плате управления присутствует 20-MHz контроллер Renesas Electronics America M3062LFGPGP (16-Bit 20MHz 256KB (256K x 8) FLASH 100-LFQFP) Под задней крышкой установлен радиатор мосфетов и блок выходных конденсаторов. Общественность помогла — это все таки входные накопители. Дальше разбирать не стал, так как ЧП мне нужен еще работоспособным. Еще раз чип M3062LFGPGP Схема подключения. Для замены стартовых параметров входим в режим программирования Р, по инструкции, выбираем нужный параметр, нажимаем Энтер и меняем его. Активируем потенциометр на панели: Увеличиваем частоту до 400Гц Сохраяем, выходим из меню настроек. Небольшое видео по включению VFD-M вместе со шпинделем 1,5kW Видео по настройке VFD-MДополнительная информация — еще видосыВместо вывода: Частотный преобразователь — весьма полезное устройство. Я искал именно дешевый с хорошим соотношением цена/качество (так то Дельта — отличные частотники). И очень важно было найти ЧП для однофазной сети. На авито видел б/у по 10-15 тысяч рублей, но в тот период мне попадались все 3-фазные. Так что вариант получился отличный. Сейчас заказал еще один с Тао на 2.2кВт (однофазный) для циркулярной пилы, так как замучился с фазосдвигающими конденсаторами. А тут сразу и плавный пуск, и реверс за $52.Обзор на шпиндель от JagerТехническая документация на VFD015M21AЕще про VFD-M При необходимости можно посмотреть видео на Ютубе про настройку — это более наглядно, чем читать техдокументацию. Особенно если нет опыта работы с ЧП.Подборка документации на VFD-MИнформация о посредникеСобственно говоря, я пользовался услугами посредника Yoybuy При регистрации на первую покупку выдается купон на скидку $10 для заказов от $50, только купон валидный небольшое время. Заказывал почти 9 кг запчастей и электроники, вышло около $85 только за доставку (включая страховку и пересылку ДЛ). Частотник По итогу обошелся около $70. Для сравнения — цена на Delta VFD-M на Али

Как подключить трехфазный двигатель в однофазную сеть?

Человечество на полную катушку пользуется современными техническими изобретениями,обладающими принципиальной новизной. Жизнь порой заставляет изучать навороченные раскладки, поражаться уловкам доморощенных технарей. И даже не будучи фанатами, нам просто иногда хочется быть в теме. На самом деле для понимания вопроса, всего лишь надо идти от элементарного к сложному, от завязки к развязке. И начинать лучше с прояснения непонятных вещей.

Что такое трехфазная сеть?

Фаза означает изменение направления между величинами электросети в один и тот же момент времени. В случае 3-х ф. тока, используют три напряжения, ориентированных в 3-х различных направлениях. Таким образом, напряжение сети вычисляется сложением векторных  величин, и не равняется алгебраической сумме всех напряжений.

Рассмотрим на примере того же двигателя. При подаче напряжения 380 В на катушку используются разные пары фаз в определенной последовательности для каждой обмотки. Собственно поэтому характеризуют цепь 380 Вольтами, а не скалярным сложением (220 + 220 + 220 = 660)В. Это объяснение очень упрощено и не совсем полно, но, надеемся, хорошо представлено. Да и написано так, чтобы было ясно, нам, электрическим«чайникам».

Излагая техническим слогом, в трехфазовой электросети, цепи проводников несут три переменных значений физических величин, которые достигают мгновенные пики в разное время. Принимая один проводник в качестве эталона, остальные два течения запаздывают во времени на одну треть и две трети от одного цикла тока. Эта задержка между фазами, имеет эффект передачи мощности в течение каждого цикла, а также позволяет производить вращающееся магнитное поле.

Способы подключения обмоток

Двигатели в быту и любительской практике приводят в действие самые различные механизмы — циркулярно работающую пилу, электрический рубанок, вентилятор, сверлильный станок, насосное оборудование. Не зная, как работают электродвигатели, лучше не лезть в дебри с частотниками. Двигатели бывают:

• постоянного
• и переменного тока (асинхронные и синхронные).

Механизм включает в себя ротор и статор. Изученный еще в школе принцип электромагнитной индукции лежит в основе принципа их работы. Большая часть производимых электродвигателей являются«асинхронными». Откуда взялось это слово? Частота вращения подвижной детали(ротора) всегда отстаёт от частоты вращения магнитного поля неподвижной (статора). Шкала частот на выходе варьируется – 1000, 1500, 3000… об./мин. И все потому, что ротор способен вращаться на валу с различной скоростью внутри сердечника.

По числу полюсов агрегаты бывают одно-, двух, трехполюсные. В сердечнике статора последних расположено по обмотке на каждую фазу, концы которых выведены к клеммной коробке. За счёт чего можно увеличить скорость асинхронного двигателя (АД) без потери мощности? За счет смены числа пар полюсов.

Для перехода к другим способам, а их существует еще два, нам не обойтись без условных обозначений «звезда» и«треугольник». Три обмотки катушки могут соединяться двумя способами: в точке или по кругу, отсюда произошли названия соединений «звезда», «треугольник».

Что будет, если трёхфазный движок, соединенный треугольником, включить в электросеть 380 В? Пусковые токовые значения в этом случае могут увеличиться в семь раз, что приведёт к сетевой перегрузке. Имея дело с двигателями, нужно, быть предельно внимательными. Покупая товар, непременно задумайтесь, если на шильдиках изображён значок треугольник/звезда (а не наоборот звезда/треугольник) при том же напряжении 220/380 В.

Как подключить трехфазный двигатель в сеть 220 В

Использование трёхполюсного АД в однофазной электросети интересует многих владельцев частных домов. Агрегаты пользуются всё большей востребованностью в домашнем хозяйстве. По своей конструкции они довольно просты и отличаются неприхотливостью в эксплуатации. Однако, в плане подключения двигателя к однофазной сети не все так просто.

Пульсирующее поле однофазного тока, не способно привести ротор электродвигателя во вращение – такой ток необходимо преобразовать в многофазный и после этого лишь подавать на агрегат.

На рационализаторские предложения с применением ЛАТр-ов и прочих самодельных конструкций не стоит обращать внимание. Областью запредельной НАНО технологии и научной фантастики не занимаемся, на гонорар за поддержку «нобелевских лауреатов» рассчитывать не приходится. На сегодня известно два толковых способа преобразования однофазного тока в многофазовый – это подключение агрегата через:

1. фазосдвигающий конденсатор;
2. частотный преобразователь.

Рассмотрим их по очередности.

1. Сдвиг фаз при помощи конденсаторов

В трёхфазных цепях создать вращающееся магнитное поле не проблема, при энергетической генерации в обмотках статора наводится ЭДС благодаря вращению намагниченного ротора. Некоторые умудряются прибегать к незамысловатым «хитростям». Применяют различные схемы, для составителей которых, главный вопрос в том, чтобы обеспечить работу электрооборудования без потери мощности.  Например, существует метод сдвига фаз в обмотках по отношению друг к другу.

Достаточно  подключить конденсатор параллельно одной из обмоток, сначала подобрав номинал устройства таким образом, чтобы  обеспечить необходимый сдвиг фаз. Этот вариант неплохой, если следовать старому правилу: чем меньше деталей и они проще, тем надежнее система в целом. Конденсатор, конечно, штука сравнительно копеечная, ставится за минуту, но требует особых навыков. А вот второй метод с преобразователем, хоть и дороговатый, но окупается удобством. Согласитесь, совсем немаловажный фактор.

1. Частотники, работающие от однофазной сети

Частота в нашей сети постоянная и равна 50 Гц. Частотник служит для преобразования однофазного переменного тока 50 Гц в трёхфазный, частотой от 1 до 800 Гц. Вся технология процесса сводится к управлению скоростью вращения асинхронного электродвигателя. Подключить ПЧ – это значит, подобрать правильное сечение кабеля, типы проводов, и дополнительное оборудование. Не думайте, что открыв страницу в инструкции, вам сразу станет суть ясной. Вы можете даже не достигнуть результата, подсоединив провода по схеме, если не обратите внимание на некоторые нюансы. На что именно?

Своими руками преобразователь из одной в три фазы.

Так как трёхполюсный движок нужно запитать через ЧП от однофазной сети, то и кабелей нужно два: до частотника  двужильный (до 50 м можно использовать лишь неэкранированный кабель, экранированный — до 15 м), от частотника до двигателя – только трехжильный. Одна из жил проводов заземляющая, остальные фазные. Сечение выбирается по техническому паспорту на частотник. Требуемое напряжение в проводах, как раз,получается по току и сопротивлению (согласно сечению) кабеля по знакомой формуле: U = R*I. Расчётные данные следует принимать по ПУЭ.

Частотник советуют покупать с удвоенным запасом, не менее чем на 2 кВ. Его номинальное значение рассчитано лишь на мощность машины, а значит, в лучшем случае он отключится по теплу, в худшем – задымится. Все они собраны по одинаковой схеме, на двух тиристорах управляемых мультивибратором. Схема несложная. Лучше выбрать простой и по мощней. Покупать там, где есть выбор и обязательно с гарантией.

Частотный преобразователь 220-380, чьей фирмы лучше?

Ответим на вопрос по существу. Азиатских производителей на рынке продаж подобной техники – бесчисленное множество. Устанем перечислять. Отечественный сборщик ЧП – это своего рода лотерея (иногда зависит от того, в какой день недели устройство собрано).

Частотники фирмы Siemens обычно полностью соответствуют предъявляемым требованиям. Достаточно проста в наладке ЧП продукция производства АВВ или Danfoss.  Она по цене и качеству, лучше других. Покупайте, не задумываясь. Судя по отзывам, имеют весьма достойный девайс. Динамические характеристики повышенные благодаря векторному управлению, которое также обеспечивает высокий момент на низких частотах во время пуска и работы.

Универсальные компактные модели ЧП отлично справляются с задачей преобразования сетевых параметров,их очевидные преимущества выражаются в следующем:

• способность выработки «полноценного» трёхфазного тока;
• отсутствие потерь в мощности движка;
• пригодность для любой конструкции  электродвигателя;
• конструктивность очень простая.
• собственнаяэнергопотребляемостьминимальная.

Где применяются преобразователи частоты однофазный вход-выход 1 ф. 220 В

Асинхронные двигатели (АД) чаще применяются в быту, нежели в промышленности, в частности в системе однополюсных канальных вентиляторов и водяных насосов. Не секрет, что возникают затруднения, связанные с регулировкой скорости вращения АД. В чем и состоит задача однополюсных преобразователей частоты вход-выход 220-220.

Неравномерность крутящего момента может привести к аномальному шуму и вибрации в агрегате. Для регулировки скорости трехфазных электродвигателей применяются однополюсные частотники 220/380 В(вход/выход), иногда со специальным контроллером, служащим для управления устройством.

Такие виды преобразователей предназначаются для работы в технологическом (насосы и вентиляторы, транспортирующие механизмы, экструдеры, миксеры и т.п.) и энергосберегающем оборудовании (станции управления насосами, системы климата и кондиционирования и т.п.). Модели выпускаются с возможностью крепления на ДИН-рейку. Имеют широкий диапазон регулировки частоты на выходе. Умный пульт управления обеспечивает комфортные условия рабочей обстановки.

Дабы избежать осложнений, с которыми часто встречаются в процессе эксплуатации 3-х полюсных электродвигателей в однофазных сетях, следует придерживаться правил:

1. мощность двигателя, применяемого в качестве ЧП, выбирается большей, чем мощность подсоединяемого к нему электропривода;
2. на практике преобразователи мощностью 4 кВт способны решать все существующие хозяйственные проблемы в частном доме. Можно ориентироваться на нагрузку 2-3 кВт, что приемлемо для энергосети;
3. рабочий ток преобразователя в обычном режиме должен быть больше, чем указанно его значение в паспорте данного типа электродвигателей (иначе ЧП просто сгорит);
4. подключение преобразователя осуществляется в строгой последовательности: первым запускается ЧП, затем 3-х полюсные потребители. Выключается оборудование в обратной последовательности.

Вывод

Сегодня не «вчерашний день», но если случится, что вам потребуется подключить трёхполюсный двигатель на 230 В, мы думаем, вы справитесь. Ведь на самом деле – все должно быть понятно. Вам понадобится обычный 1-полюсный частотный преобразователь 220-380 В.

Частотник 0,75кВт из Китая — преобразователь 220 в 380 3 фазыИспользуемые источники:

• https://epusk.ru/articles/chastotnye-preobrazovateli/chastotnye-preobrazovateli-220-380-volt/
• https://mysku.ru/blog/taobao/58092.html
• http://chistotnik.ru/chastotnyj-preobrazovatel-220-v-vyxod-3-fazy.html