Ремонт частотных преобразователей

Современные частотные преобразователи отличаются надежностью и значительным эксплуатационным ресурсом. Большинство неисправностей ПЧ связаны с ошибками выбора прибора, подключения и настроек. Однако, как и вся техника, эти устройства могут выйти из строя по независящим от производителя и условий эксплуатации причинам. Во всех случаях необходимо провести диагностику и устранить поломки.

Порядок проведения ремонтных работ

В случае поломок преобразователей частоты предусмотрен следующий алгоритм действий:

• Проверка состояния контактных соединений силовой и управляющей цепей. Неплотный контакт может вызвать перегрев и отключение преобразователя с индикацией соответствующего кода неисправности.
• Диагностика программного обеспечения. Программы для поиска ошибок и тестирования ПО поставляются в комплекте большинства частотников. Для выявления и устранения ошибок, преобразователь подключают к ПК, где инсталлированы программы производителя, и проводят тестирование. При обнаружении некорректно работающего ПО, его переустанавливают.
• Разборка корпуса и диагностика элементов преобразователя. Если ошибок программ не выявлено, преобразователь разбирают, удаляют пыль, попавшую внутрь корпуса, проводят диагностику аппаратной базы.
• При обнаружении неисправностей делают замену поврежденных модулей, перепаивают схемы.
• Ревизия состояния системы охлаждения. После проведения ремонта оценивают состояние встроенных вентиляторов охлаждения, делают их чистку, заменяют теплопроводящую пасту транзисторных и диодных плат.
• Сборка частотного преобразователя, проверка его работоспособности без подключения нагрузки. Практически во всех частотниках имеется тестовый режим, который позволяет проверить его исправность.
• Подключение отремонтированного частотного регулятора к электродвигателю, повторная настройка и проверка его работоспособности в реальных условиях.

Оборудование для ремонта

Для диагностики и устранения неисправностей частотных преобразователей используют специализированное программное обеспечение, диагностические стенды, контрольно-измерительные приборы.

• Источник переменного напряжения на 220, 380, 660 В частотой 50-60 Гц. Питающее напряжение должно совпадать с номинальным напряжением преобразователя.
• Двигатель переменного тока. Электрическая машина необходима для тестирования работоспособности преобразователя частоты. Номинальное напряжение, потребляемый ток и другие характеристики электродвигателя и преобразователя частоты должны совпадать.
• Реостат с переменным сопротивлением до 10 кОМ.
• Многофункциональное средство измерения электрических величин. Мультиметр используется для определения целостности схем, а также диагностики параметров транзисторов и других целей.
• Имитатор сигналов с блока управления и датчиков обратной связи.
• Устройство для определения искажений амплитуды напряжения с выходных силовых клемм преобразователя, измерения высокочастотных составляющих.
• Осциллограф для оценки длительности и формы импульсов, приходящих на инвертор.

При поломках ПЧ обязательно проведение комплексной диагностики. Простая замена неисправных микросхем и блоков далеко не всегда решает проблему. Особенно важна точная диагностика и настройка преобразователей для высокоточных электроприводов. Например, для регуляторов серводвигателей.

Диагностика преобразователей

Современные преобразователи частоты имеют функцию ведения журнала событий и самодиагностики. При возникновении неисправностей на дисплее устройства отображается код ошибки. Сбой в работе или поломка автоматически вносится во встроенную память частотника. Перед тем как приступить к ремонту, необходимо извлечь информацию об неисправностях и определить ее характер по коду. Такой метод не гарантирует выявление причины поломки, однако существенно упрощает определение характера поломки.

Информация о неисправности в памяти ПЧ носит обобщенный характер. Для точной диагностики необходимо спецоборудование и детальная проверка всех элементов частотника.

Характер поломки определится в ходе опробования частотного преобразователя в тестовом режиме, под нагрузкой и на холостом ходу. При этом оценивается величина и форма выходного напряжения, конфигурация и длительность импульсов ПИД-регулятора, пауза между ними, целостность силовых и управляющих цепей, исправность полупроводниковых преобразователей тока и напряжения.

Ремонт частотных регуляторов должен проводиться специалистами, имеющими достаточную квалификацию и специализированное образование.

При сбоях в работе преобразователя рекомендуется связаться со службой техподдержки, в некоторых случаях достаточно выполнить сброс аварийного режима или перенастроить преобразователь частоты.

Если устройство находится на гарантии, необходимо обратиться в сервисный центр компании производителя.

Запись вебинара «Техническое обслуживание преобразователей частоты VLT»

Частотный Преобразователь Схема Электрическая Принципиальная

Циркуляркой уже полным ходом пилили на конденсаторах, когда появился необходимый вариант прошивки. Модули содержат шесть силовых ключей и схему управления.

Рядом с микропроцессором показан SWD -разъем P2 интерфейса прошивки микропроцессора и отладки кода с последовательным доступом. Убеждаемся, что привод функционирует.

Они задействованы для измерений напряжений шины постоянного тока, аналогового входа, фазных противо-ЭДС. И с одной парой полюсов и с мя. Cтруктура и схема преобразователя частоты. Часть 1.

Долгий является также автором цикла статей о микроконтроллерах и многих других конструкций. Три диода и десяток резисторов, подключенных к процессору — хоть и не лучше схемотехническое решение, но решать задачу подхвата ротора или промышленной сети .

Следует отметить, что по современной терминологии подобные генераторы-формирователи называются контроллерами. Первый метод основан на назначении определенной зависимости чередования последовательностей широтно-импульсной модуляции ШИМ инвертора для заранее подготовленных алгори width=»800″ height=»1131″[/img] Каков принцип частотных методов регулирования?

Также происходит насыщение магнитопровода статора. Конечно можно было бы взять в магазине фирменный частотник, но все-таки вариант самостоятельного изготовления оказался для меня наиболее приемлемым.

Выходное напряжение изменяется с помощью отношения между длительностью открытого и закрытого состояния, причем для получения требуемого напряжения это отношение можно менять. Следует отметить, что по современной терминологии подобные генераторы-формирователи называются контроллерами.

Подключение электродвигателя через частотный преобразователь. Плюсы и минусы

Для чего нужен преобразователь частоты?

ПЧ – самое совершенное электронное устройство, через которое можно крутить асинхронный двигатель. Вот основные функции преобразователя частоты:

• Пуск/Стоп двигателя,
• Плавный разгон/замедление (торможение),
• Изменение рабочей скорости от 0 до 100% и выше номинала,
• Защита двигателя (их несколько – по току, температуре и др.),
• Реверс,
• Несколько вариантов управления (дискретное, аналоговое, по программе – от кнопок, реле, потенциометров, датчиков, контроллера, и т.д.).

Преобразователь частоты имеет несколько названий, которые используются на равных условиях:

• преобразователь частоты (ПЧ) – официальное название, его использует большинство производителей в своей документации,
• частотный преобразователь (ЧП),
• частотник – можно считать жаргоном, но в разговоре употребляется наиболее часто,
• инвертор,
• Inverter, Frequency Converter (FC), Variable Frequency Drive (VFD) – на английском.

Все эти названия могут использоваться в других сферах, поэтому иногда нужно уточнять. Что касается темы статьи, наша сфера – подключение преобразователя частоты для трехфазных асинхронных двигателей.

Конечно, асинхронный двигатель можно не только через ПЧ, для этого есть несколько различных устройств. По подключению двигателей у меня много статей, вот основные:

• Схемы подключения трехфазного электродвигателя
• Схемы подключения магнитного пускателя
• Подключение двухскоростного асинхронного двигателя
• Схемы подключения двигателя “Звездой” и “Треугольником”
• Реле для управления двигателем по схеме “Звезда-Треугольник”
• Мягкий пускатель (софтстартер) – устройство и применение
• Устройство плавного пуска (УПП) электродвигателя. Пример применения
• Описание работы схем на реле и контакторах

Пульт управления

Частотный регулятор управляется с пульта (ПУ), который идет в комплекте с прибором. Для подключения ПУ частотника необходимо монтировать в удобном месте по схеме в инструкции пользователя. После монтажа рукоять ПУ ставится в нулевое положение и дается команда RUN. Следующий шаг – плавный поворот рукояти на минимальный градус:

• Если после подключения частотного преобразователя к двигателю, последний вращается в правильную сторону, можно регулировать скорость. Здесь стоит разобраться, как этот показатель отображается на ПУ частотника. Есть 2 варианта – в оборотах/минуту или герцах. В первом случае показывается скорость вращательного движения электрического двигателя, во втором – питающее напряжение.
• Если двигатель запустился в обратную сторону, включаем реверс на частотнике.

Схема включения и работа преобразователя частоты

Схема включения ПЧ, если очень просто, выглядит так:

Простейшая схема включения преобразователя частоты

Для чего тут эта элементарная схема? – спросите вы. Тем не менее, есть инженеры-электронщики, которые нарисовать её не смогут.

Она может быть ещё проще, если убрать внешнее управление. Ведь управлять ПЧ можно непосредственно с передней панели.

Работа преобразователя частоты, если говорить о приведенной выше схеме, описывается просто: Три фазы на входе, три фазы на выходе. На входе три фазы имеют, как правило, линейное напряжение 380 В с частотой 50 Гц. В зависимости от типа подключенного двигателя, линейное напряжение на выходе изменяется от 0 до 380 В, при этом выходная частота зависит от напряжения, и может меняться от 0 до 100 Гц и более (там уже не выдерживает механика). Как зависит частота от напряжения, описывает вольт-частотная характеристика, которая в простейшем случае будет линейной:

Как работает преобразователь частоты. Типовая линейная зависимость напряжения от частоты

Этот график – ключевой для понимания принципа работы преобразователя частоты и его настройки. Обратите внимание – на вольт-частотной характеристике приведены названия основных точек и номера параметров.

Конечно, в таких делах очень много нюансов, но не буду вдаваться в подробности. Если нужно много теории и принципов работы ПЧ – в конце статьи будет что скачать и почитать. В том числе мою обзорную статью в журнале.

На этом введение можно закончить. Дальше будет пример подключения ПЧ, там я на практике покажу, какие параметры я настраиваю и почему.

Скалярный частотник для однофазного асинхронного двигателя

Начнём с того, что у каждого программера должен быть токарный станок. Ну… Или, как минимум, у меня он должен быть. И пусть даже без ЧПУ. Это моя мечта. И мечта сбылась. Станок куплен, привезён, поставлен на место парковки и… Надо бы его включить. А включить его не так и просто. И если не искать простых путей, то нужен «частотник», а по-научному: преобразователь частоты. И пусть я в этом профан, но я его сделал.

И вот с подключения двигателя и начинаются интересности. Сам по себе я в таком профан, есть некоторые общие знания, но как оно реально работает — понятия не имел. А уж когда вместо ожидаемых 3-х выводов 3-х фазника я узрел 4, да ещё и не 3 обмотки с общей точкой, а отдельные 2, да ещё с разным сопротивлением… Ну, я, кхм, скажем так — «удивился».

Так вот, двигатели. Они бывают трёхфазные, трёхфазные, включенные треугольником через конденсаторы и… однофазные конденсаторные.

— «полноценные» асинхронники. 3 обмотки, по-хорошему включённые звездой и повешенные на полноценные 3 фазы. Ну, или 3-х фазный частотник, коих валом на али.

Трёхфазные + треугольник + конденсаторы. Тут мы уже теряем в КПД, мощности и моменте, ну да если 3-х фаз нету, то вполне себе решение. Дёшево, просто, надёжно, сердито.

Вот о них то и пойдёт речь. Вообще, такие двигатели очень распространены. Это и вентиляторы моторчиков проекторов и приводы некоторых часов, и моторчики для маленьких наждаков и остальные применения, где не надо большой мощности, но нужны плюсы асинхронников: огромная надёжность + обороты, зависящие только от частоты питающего напряжения.

Базовая схема включения (картинка не моя, честно найденная на просторах интернета):

В общем, грубо, принцип такой: Есть стартерная обмотка, она наводит ЭДС в короткозамкнутом роторе. Со смещением по фазе включается рабочая обмотка. Она «отталкивает» замагниченный якорь, начинается вращение. При повороте на некий угол, всё повторяется. Мотор начинает крутиться.

Итого — нужно 2 фазы, смещённые на некий угол. Обычно это 90 градусов. Это и обеспечивается пусковым конденсатором. Ну а после набора оборотов — якорь начинает работать от самой же рабочей обмотки и стартерную обмотку можно вообще даже отключить. Ну, или запитать от рабочего конденсатора, существенно меньшей ёмкости.

Но это всё теория. А на практике то чего хочется? Хочется частотник. Что б само разгонялось, тормозило, крутилось в обе стороны, ну и с разными оборотами, конечно! И вот тут становится всё несколько сложнее. Дело в том, что таких частотников в продаже в разы меньше. И стоят они в разы больше. В общем — экзотика.

А ведь, если так задуматься, то разница от 3-х фазного не так и велика. И даже можно использовать ту же схемотехнику. При этом, есть те же 3 отвода: общий, стартерная обмотка, рабочая обмотка. И всё дело в прошивке. А значит — это можно сделать. И пусть это будет не векторное управление с кучей математики, а простое скалярное, но… как умею.

Итак — что требуется. Для начала посмотрим на графики синуса и косинуса (у нас же смещение 90 градусов) УСЛОВНО оно будет выглядеть так:

Т.е. задача элементарна: «притягиваем» к земле общий, подаём пачку положительных импульсов в стартерную обмотку, подаём пачку импульсов в рабочую. Затем подтягиваем общий к плюсу и подаём пачку отрицательных импульсов к стартерной, а затем и рабочей обмотке. Т.о. грубо получаем имитацию смены полярности и сдвиг фаз. От того, как часто мы это будем делать — будет зависеть «частота».

В общем — теория проста. В качестве контроллера ATMega 328 с бутлоадером ардуины (да по сути, сама ардуина, просто без лишней обвязки), в качестве драйвера IR2132 (старая, но с IR2136 не сложилось) и выходные ключи IRG4BC30. Дя моего 1.1КВт-го мотора этого более чем достаточно.

(Если повторять схему, то просто делается плата, в Arduino Duemilanove заливается скетч, затем Mega328 выдёргивается и впаивается в плату. Готово.)

А вот дальше… Дальше я погрузился в удивительный мир индуктивностей и силовой электроники. И всё оказалось не так и просто, как думалось вначале:

Скорость открытия и закрытия ключей — это важно. Deadtime — это ОЧЕНЬ важно.
2.
Включение балласта — обязательно с использованием диода, обращённого плюсом на силовой фильтрующий конденсатор. Иначе выбросы при снятии нагрузки с индуктивности на раз выводят из строя силовые IGBT.
3.
Охлаждение. На плате маленькие радиаторы — плохо. Либо перегреется, либо надо обдувать. Но если обдувать, то вся металлическая взвесь от станка, рано или поздно, закоротит что-то и будет бах.
3+.
Слюда, а точнее ОЧЕНЬ ТОНКАЯ слюда, это плохо. Она пробивается и получается то, что в заглавии статьи. В то же время силиконовые термопрокладки хуже по теплопроводности. Ну а керамика… У меня её нет.
4.
Торможение методом длинной пачки импульсов одной полярности на одну обмотку, быстро перегревает транзисторы и они сгорают. А так же, очень весело прыгает мотор, раскрученный до 3-х тыс оборотов и остановленный за 0.3 сек до 0.
5.
Когда у вас всё заработает и вы расслабитесь, включите схему без балласта и нажмёте пуск — будет бах. Это приводит ещё и к замене драйвера.

Сейчас реализовано вращение в обе стороны с плавной перестройкой частоты 25-75Гц с шагом 0.25. Была идея с тормозом. Сейчас закомментировано и надо будет менять схему. А именно, идея такая: я правильно подавал импульсы одной полярности, НО. Это надо делать через балластное сопротивление отдельным ключом.

Силовая часть: схема ещё будет дорабатываться, но на данный момент станок стоит в не отапливаемом помещении и работать с ним крайне сложно из-за замерзания масла.

#define Hi_ST 10 //Стартерный #define Hi_WK 11 //Рабочий #define Hi_M 12 //Общий #define Lo_ST 7 #define Lo_WK 8 #define Lo_M 9 #define SoftStart 6 //реле мягкого старта конденсатора #define RelBrake 1 #define LedFwd 4 //Светодиод «туда» #define LedRew 5 //Светодиод «обратно» #define LedStp 13 //Светодиод стоп #define CmdFwd 2 //Кнопка «туда» #define CmdRew 3 //Кнопка «обратно» Обе вместе — стоп. #define ValFwd 4 //Крутилка «Туда» 720 #define ValRew 5 //Крутилка «Обратно» 450 #define RemoteVal 0 //720 + 450 Пультик. Тут резестивный делитель. 1.2к на землю и через преключатель на плюс либо 750Ом, либо 1.5К int nn = 0; //Стартерная задержка (циклы работы стартерной обмотки «на полную») byte WkState = 0; byte OldRemVal = 0; //предыдущая команда с пультика int SoftStartMotor = 0; //Счётчик плавного увеличения частоты на старте. void setup() < pinMode(CmdFwd, INPUT); pinMode(CmdRew, INPUT); pinMode(Hi_ST, OUTPUT); pinMode(Hi_WK, OUTPUT); pinMode(Hi_M, OUTPUT); pinMode(Lo_ST, OUTPUT); pinMode(Lo_WK, OUTPUT); pinMode(Lo_M, OUTPUT); pinMode(SoftStart, OUTPUT); pinMode(RelBrake, OUTPUT); pinMode(LedFwd, OUTPUT); pinMode(LedRew, OUTPUT); pinMode(LedStp, OUTPUT); digitalWrite(RelBrake, LOW); AllOff(); delay(1500); digitalWrite(SoftStart, HIGH); Indicate(); >void loop() < byte CurRemVal = 0; int RemVal = analogRead(RemoteVal); if (RemVal >380 && RemVal 600 && RemVal 0) < WkState = 1; //Это не Бангладеш. Это необходимость СРАЗУ переключить лампочку, а тока потом тормозить мотор. Indicate(); Brake(); //Тормоз >WkState = 1; //А это на случай если томозить не надобно. Например после стопа. Indicate(); > if (!cmdF && cmdR) < if(WkState != 2 && nn >0) < WkState = 2; Indicate(); Brake(); //Тормоз >WkState = 2; Indicate(); > if (cmdF && cmdR) < if(WkState != 0) < WkState = 0; Indicate(); Brake(); //Тормоз >Indicate(); WkState = 0; > //Исполнение if (WkState == 0) //Стоп < SoftStartMotor = 0; nn = 0; delay(50); return; >nn ++; //Стартерная задержка (циклы работы стартерной обмотки «на полную») SoftStartMotor += 15; //Чем больше число, тем быстрее разгон. if (nn > 30000) nn = 30000; if (SoftStartMotor > 1200) SoftStartMotor = 1200; if (WkState == 1) //Вперёд < int delays = GetDelayByVal(min(1024-analogRead(ValFwd),SoftStartMotor)); //Ну наоборот я распаял. Бывает, чо… Инвертируем RotateFwd(delays-400); >else //Назад < int delays = GetDelayByVal(min(analogRead(ValRew),SoftStartMotor)); RotateRew(delays-400 ); >> //Крутим вперёд. Тут оборот void RotateFwd(int delays) < digitalWrite(Lo_M, !HIGH); //Включаем общий минус SendPosST(delays); delayMicroseconds(100); SendPosWK(delays); digitalWrite(Lo_M, !LOW); //Отключаем общий минус. delayMicroseconds(100); //Отрицательная полярность digitalWrite(Hi_M, !HIGH); SendNegST(delays); delayMicroseconds(100); SendNegWK(delays); digitalWrite(Hi_M, !LOW); delayMicroseconds(60); >//Крутим назад. Тут оборот void RotateRew(int delays) < digitalWrite(Lo_M, !HIGH); //Включаем общий минус SendPosST(delays); digitalWrite(Lo_M, !LOW); //Отключаем общий минус. delayMicroseconds(100); digitalWrite(Hi_M, !HIGH); SendNegWK(delays); delayMicroseconds(100); SendNegST(delays); digitalWrite(Hi_M, !LOW); delayMicroseconds(100); digitalWrite(Lo_M, !HIGH); //Включаем общий минус SendPosWK(delays); digitalWrite(Lo_M, !LOW); //Отключаем общий минус. delayMicroseconds(60); >//Отправка пачки импульсов void SendPulse(int pin, int delays) < /* digitalWrite(pin, !HIGH); MyDelay(delays); digitalWrite(pin, !LOW); */ byte pwrCycle = 0; while(delays >0) //Крутимся в цикле, пока не закончится время на такт < pwrCycle ++; if (delays 2000) //Если частота мала — уменьшаем импульс до 25% времени < SendPulse(Hi_ST,2000); delayMicroseconds(delays — 2000); >else < SendPulse(Hi_ST,delays); //delayMicroseconds(delays); //Для коротких интервалов, можно и 100% гнать стартерную — всё равно импульс будет 1-2шт и короткий >> > void SendNegST(int delays) < if (nn 2000) < SendPulse(Lo_ST,2000); delayMicroseconds(delays — 2000); >else < SendPulse(Hi_ST,delays); >> > //Тут должен будет жить тормоз. По идее под него надо отдельнй транзистор, подающий постоянку на обмотки через резистор. void Brake() < digitalWrite(LedStp, 1); AllOff(); digitalWrite(RelBrake, HIGH); delay(1600); digitalWrite(RelBrake, LOW); delay(300); return; //Serial.println(«Brake»); >void AllOff() < digitalWrite(Hi_ST, !LOW); digitalWrite(Hi_WK, !LOW); digitalWrite(Hi_M, !LOW); digitalWrite(Lo_ST, !LOW); digitalWrite(Lo_WK, !LOW); digitalWrite(Lo_M, !LOW); delayMicroseconds(300); >void Indicate() < digitalWrite(LedStp, (WkState == 0 ? 1:0)); digitalWrite(LedFwd, (WkState == 1 ? 1:0)); digitalWrite(LedRew, (WkState == 2 ? 1:0)); >//от 25 до 75гц с шагом 0.25 и 511 (центр пегулятора) = 50гц int GetDelayByVal(int val) < if (val
В общем-то почти классик, но собранная из 5-и разных схем. Диоды по «высоким» плечам в общем-то при применении IGBT транзисторов и не обязательны, но я сначала сделал, а потом только подумал

оно работает. Многое ещё стоит доделать, например выносной «пультик», тормоз. Может стоит поэкспериментировать с длительностью импульсов или сделать таки полноценный ШИМ имитирующий синус, а не постоянную скважность. Но пока это так. Может кому пригодится.

И в окончание, хотелось бы спросить: вместо балласта я поставил дроссель, «зажатый» диодами. На сколько я не прав в таком решении? Дроссель, я даже не знаю какой индуктивности. Взят из БП ATX, где он стоял в блоке компенсации реактивной мощности.

Ну а опыт… Опыт очень интересный. Я никогда б не подумал что это может быть столь сложно. И что 30В и 300В это огромная разница. Очень зауважал людей, которые такие вещи проектируют. А это цена моих ошибок:

Видео всего процесса можно посмотреть тут:

Вопросы более знающим, ответы хотелось бы в комментариях:

Дроссель что стоит по цепи +310. Стоит ли мне от него избавляться? Я поставил его в надежде что нарастание тока, в случае сквозного тока, будет медленней и драйвер успеет уйти в защиту по току.

У меня получаются импульсы одинаковой скважности. Критически ли это важно? Оставить, или всё ж таки делать нечто «синусозависимое» по скважности?

Для чего понадобился ПЧ

Ко мне обратился старый знакомый с обувного производства. Ему для предпродажной подготовки женских сапог требуется операция полировки, чтобы сапоги блестели.

Кстати, я уже делал у него пресс горячего тиснения, где установил регулятор температуры ФиФ. Теперь на сапогах можно получать красивые изображения.

Станок для полировки был в отвратительном состоянии, но его удалось привести в чувство, перебрав советские контакторы и подсоединив двигатели.

Тем не менее, для качественной обработки поверхности кожи было предпочтительно, чтобы линейная скорость полировки могла меняться. Кроме как ПЧ, другими способами это сделать невозможно. Замена шкивов не рассматривалась – скорость нужно менять оперативно и без инструментов.

В результате я установил преобразователь частоты Delta. Подключил и настроил его так, что можно менять обороты подключенного через него двигателя нажатием кнопок на панели управления. Дальше – подробности.

Устройство станка, перед установкой ПЧ

Итак, вот, что мы имели исходно:

Станок полировки кожи

В станке два двигателя – вытяжка пыли и привод полировки.

Обувной станок полировки кожи, вид сбоку

Внутреннее устройство электрики станка полировки обуви

Слева на фото – вводной автомат и контакторы. Это вся схема станка.

Старая схема полировки. Контакторы двигателей вытяжки и полировки

Ещё есть три кнопки управления – Пуск вытяжки, Пуск полировки, Стоп:

Старые кнопки управления контакторами. На левой оси – фетр (войлок) для полировки

Вытяжка нас не касается, хотя кнопки для её включения я устанавливать буду. А двигатель полировки подключим через ПЧ.

Электродвигатель, который подключается через преобразователь частоты

Асинхронный двигатель в работе. Шкив и ременная передача

Шильдик асинхронного двигателя, который предстоит подключить через частотник

При подключении ПЧ очень важно знать параметры двигателя. Загвоздка была в том, что на шильдике информация у него не читалась. Ведь настраивается единый привод, а это связка ПЧ+двигатель.

Забегая вперед скажу, что по внешнему виду двигателя я определил, что это движок на 3000 об/мин, а измерением тока и испытаниями я понял, что мощность двигателя – 1 кВт.

Вспомнил, что по двигателям у меня есть ещё статья – что такое пусковой ток двигателя, и как его узнать.

Подключение инвертора «звезда — треугольник»

После приобретения инвертора по доступной цене возникает вопрос: как подключить его к двигателю своими руками? Прежде чем это сделать будет нелишним поставить обесточивающий автомат. В случае возникновения короткого замыкания хотя бы в одной фазе, вся система будет немедленно отключена.

Подключение преобразователя к электродвигателю можно осуществить по схемам «треугольник» и «звезда».

Если регулируемый привод однофазный, клеммы электродвигателя подключают по схеме «треугольник». В этом случае потерь мощности не происходит. Максимальная мощность такого частотника 3 кВт.

Трехфазные инверторы более совершенны. Они получают питание от промышленных трехфазных сетей. Подключаются по схеме «звезда».

Чтобы ограничить пусковой ток и снизить пусковой момент во время запуска электродвигателя мощностью более 5 кВт используют вариант переключения «звезда-треугольник».

При пуске напряжения на статор используется вариант «звезда». Когда скорость двигателя станет номинальной, питание переключается на схему «треугольник». Но такой способ применяется там, где существует возможность подключения по обеим схемам.

Важно отметить, что в схеме «звезда-треугольник» резкие скачки токов неизбежны. В момент переключения на второй вариант скорость вращения резко снижается. Чтобы восстановить частоту оборотов, необходимо увеличить силу тока.

Наибольшей популярностью пользуются преобразователи для электродвигателей мощностью от 0,4 кВт до 7,5 кВт.

Установка и подключение преобразователя частоты

Теперь расскажу и покажу пошагово, как я смонтировал частотник.

Для начала приготовил переднюю панель.

Панель управления частотником, кнопки, вольтметр

Панель изготовил из текстолита. На панели будут закреплены кнопки с НО и НЗ контактами (без фиксации), и вольтметр в качестве тахометра.

Панель с обратной стороны – кнопки зафиксированы, осталось поставить контакты и закрепить вольтметр

Если говорить просто, вся переделка заключалась в том, что я выкинул контактор и поставил преобразователь частоты Delta, на 1,5 кВт:

Частотник Delta мощностью 1,5 кВт вместо контактора

Честно говоря, 1,5 кВт – многовато, то есть, ПЧ я выбрал с большим запасом (почти в 2 раза). Меньше мощность найти не удалось. Тем лучше с электрической точки зрения – запас карман не тянет.

Фото установки преобразователя частоты:

Частотник установлен в станок на боковую дверцу, вместо контактора

Знаю, что монтаж выполнен не идеально, хорошо бы использовать наконечники и бандажи на провода, но давайте не будем об этом…

ПЧ Дельта, через него подключен двигатель полировки

Ноль в питании станка и частотника не используется, приходит только 3 фазы и земля (PEN проводник).

Питание ПЧ – 3 фазы и земля на входные клеммы R, S, T

Не берите с меня пример – от РУ защитный проводник должен приходить на РЕ шину, и с каждой отдельной клеммы – отдельно на клемму ПЧ, на корпус, и ещё куда надо.

Подключение ПЧ Delta. Клеммы управления и выходные силовые клеммы на двигатель U, V, W

Что получилось

В итоге панель управления приобрела такой вид:

Установленный преобразователь частоты в работе, панель управления

Наклейки на кнопки я сделал при помощи программы Splan и самоклейки по методике, описанной в статье Моя эволюция маркировки.

Как всё работает, будет понятнее, если я приведу электрическую схему.

Схема подключения преобразователя частоты

После переделки вся схема станка, содержащая два привода, имеет вид:

Схема подключения преобразователя частоты

Первым делом скажу, приводы вытяжки и полировки имеют две общих части – питание и кнопку “Стоп”. Кнопка “Стоп” (SB3) имеет два электрически независимых контакта, которые останавливают оба привода сразу.

Особо придирчивые читатели обязательно упрекнут меня в моих словах, что “ноль в питании станка не используется”. Но у меня готов ответ)))

Привод вытяжки подключен по классической схеме с самоподхватом, о которой я писал неоднократно. Ссылки – в начале статьи. Рассмотрим поближе то, что нас интересует – схему подключения ПЧ:

Рабочая схема подключения ПЧ Delta

По силовой части я уже говорил, там всё просто.

По части управления. На схеме обозначены названия клемм, их видно и на фото установки. Чтобы вся схема работала правильно, все эти клеммы нужно правильно запрограммировать, без этого в подключении ПЧ никуда. Поэтому настройка ПЧ и его подключение – два неразрывно связанных понятия.

По настройке и подключению ПЧ

Принцип работы АД

Чтобы понять, зачем необходима обмотка пусковая, обратимся к примеру: мотор соединен лишь с рабочей обмоткой (220В).

В ней I1(однофазный ток) создает магнитное пульсирующее поле. Его можно разложить на два – с одинаковой амплитудой и скоростями вращения, но противоположно направленных — Фа и Фв. При неподвижном роторе эти поля создают моменты крутящие М1 и М2 отличные по знаку, но равные по величине.

Результирующий пусковой момент равен нулю (Мn= M1 – M2), т.е. мотор не сможет вращаться без приложения к валу нагрузки.

Поэтому и требуется пусковая обмотка. Создаваемое ею поле заставляет вращаться мотор. Направление вращения определяет пусковой начальный момент.

Индикация скорости

Крутая фишка многих ПЧ – выходные дискретные и аналоговые клеммы. На них можно запрограммировать множество событий. Например, в статье про установку ПЧ в лентопильный станок (труборезку) я рассказал, что выходное реле замыкается по достижении целевой частоты и дает сигнал на следующую функцию.

Тут я использовал аналоговый выход для индикации оборотов двигателя. Для этого установлена функция аналогового выхода “Индикация выходной частоты” (параметр 03.03 = 0). При этом максимальная частота 60 Гц соответствует напряжению 10 В. Я немного скорректировал показания вольтметра (на 3%) в параметре 03.04.

Выходное аналоговое напряжение подается на вольтметр постоянного напряжения с пределом 30 В. В результате оператор станка на индикаторе наблюдает число, которое однозначно соответствует скорости полировки.