Установить частотный преобразователь. Схема подключения частотного преобразователя CP2000 с датчиком давления

Частотный преобразователь используется для изменения частоты напряжения, питающего трехфазный двигатель. Кроме того, частотник позволяет подключить трехфазный электрический двигатель к однофазной сети без потерь мощности. В случае, когда для этих целей применяются конденсаторы, последнее невыполнимо.

Подключение частотника предполагает размещение перед ним автоматического выключателя, работающего с током, равным номинальному (или ближайшему большему в ряду номинальных токов автоматов) потребляемому току двигателя. Если ПЧ адаптирован на работу от трехфазной сети, необходимо задействовать трехфазный автомат, имеющий общий рычаг. Такой подход позволяет в случае короткого замыкания одной из фаз оперативно обесточить и все остальные фазы. Характеристики тока срабатывания должны полностью соответствовать току одной фазы электрического двигателя. Если же частотник предназначен для однофазного питания, имеет смысл применить одинарный автомат, рассчитанный на утроенный ток одной фазы. В любом случае, установка частотника не должна осуществляется путем включения автоматов в разрыв нулевого или заземляющего провода. Здесь подключение выполняется только напрямую.

Далее настройка преобразователя частоты предусматривает присоединение его фазных проводов к соответствующим контактам электрического двигателя. Перед этим необходимо соединить в электродвигателе обмотки по схеме «треугольник» или «звезда». Конкретный тип соединения определяется характером напряжения, вырабатываемого непосредственно преобразователем частоты.

Как правило, на корпусе двигателя приведены два значения напряжения. В ситуации, когда вырабатываемому частотником напряжению соответствует меньшее из указанных, необходимо применить схему «треугольник». В противном случае обмотки соединяются по принципу «звезды».

Пульт управления, входящий в комплект поставки частотного преобразователя, располагают в удобном месте. Подключить его необходимо согласно схеме, приведенной в инструкции к ПЧ. Далее рукоятка устанавливается в нулевое положение и выполняется включение автомата. При этом на пульте загорается световой индикатор. Для работы преобразователя необходимо нажать кнопку «RUN» (запрограммировано по умолчанию). Затем необходимо немного повернуть рукоятку, чтобы электродвигатель начал постепенное вращение. В случае, если двигатель вращается в противоположную сторону, нажимается кнопка реверса. Далее следует настроить рукояткой необходимую частоту вращения. Важно учесть, что на пультах многих частотников отображается не частота вращения электрического двигателя (об/мин), а частота питающего электродвигатель напряжения, выраженная в герцах.

Из данной статьи вы узнаете, что такое рассмотрите его схему, принцип работы, а также узнаете о настройках промышленных образцов. Основной упор будет сделан на изготовление Конечно, для этого вам потребуется иметь хотя бы общее представление о проводниковой технике. Начинать необходимо с того, для каких целей используются преобразователи частоты.

Когда возникает необходимость в ПЧ

Современные преобразователи частоты — это высокотехнологичные устройства, которые состоят из элементов на основе полупроводников. Кроме того, имеется электронная система управления, построенная на микроконтроллере. С ее помощью производится управление всеми важнейшими параметрами электродвигателя. В частности при помощи преобразователя частоты можно изменять скорость вращения Возникает мысль о том, чтобы приобрести частотный преобразователь для электродвигателя. Цена такого устройства для моторов мощностью 0,75 кВт составит примерно 5-7 тыс. руб.

Стоит заметить, что изменить скорость вращения можно при помощи редуктора, построенного на основе вариатора, либо шестеренчатого типа. Но такие конструкции очень большие, применять их не всегда имеется возможность. Ко всему прочему, такие механизмы необходимо своевременно обслуживать, а их надежность крайне мала. Применение частотного преобразователя позволяет уменьшить расходы на обслуживание электрического привода, а также увеличить его возможности.

Основные узлы частотного преобразователя

Любой преобразователь частоты состоит из четырех основных модулей:

1. Блока выпрямителя.
2. Устройства фильтрации постоянного напряжения.
3. Инверторного узла.
4. Микропроцессорной системы управления.

Все они взаимосвязаны, причем блок управления контролирует работу выходного каскада - инвертора. Именно с его помощью осуществляется изменение выходных характеристик переменного тока.

О нем будет подробно рассказано ниже, приведена схема. Частотный преобразователь для электродвигателя имеет еще несколько особенностей. Стоит отметить, что в состав устройства входит несколько степеней защиты, которые также управляются микроконтроллерным устройством. В частности производится контроль температуры силовых полупроводниковых элементов. Кроме того, имеется функция защиты от короткого замыкания и превышения тока. Частотный преобразователь необходимо подключать к питающей сети посредством защитных устройств. Необходимость в отпадает.

Выпрямитель преобразователя частоты

Это самый первый модуль, через который протекает ток. С его помощью производится выпрямление переменного тока - преобразование в постоянный. Происходит это благодаря использованию таких элементов, как полупроводниковые диоды. Но теперь стоит упомянуть о небольшой особенности. Вы знаете, что питание большей части осуществляется от трехфазной сети переменного тока. Но не везде такая имеется. Конечно, на крупных предприятиях она есть, но в быту ее редко используют, так как проще провести однофазную. Да и с учетом электроэнергии дела обстоят проще.

А преобразователи частоты могут питаться как от трехфазной сети, так и от однофазной. В чем же разница? А она несущественная, в конструкции используются различные типы выпрямителей. Если речь идет про однофазный частотный преобразователь для электродвигателя, то необходимо применять схему на четырех полупроводниковых диодах, включенных по мостовому типу. Но если есть необходимость питания от трехфазной сети, следует выбрать иную схему, состоящую из шести полупроводниковых диодов. Два элемента в каждом плече, в результате вы получите выпрямление переменного тока. На выходе появятся «плюс» и «минус».

Фильтрация постоянного напряжения

На выходе выпрямителя вы имеете постоянное напряжение, но оно обладает большими пульсациями, все еще проскакивает переменная составляющая. Чтобы сгладить все эти «неровности» тока, вам потребуется применять как минимум два элемента - катушку индуктивности и электролитический конденсатор. Но обо всем стоит рассказать более детально.

Катушка индуктивности имеет большое число витков, она обладает некоторым что позволяет немного сгладить пульсации тока, протекающего через нее. Второй элемент - конденсатор, включенный между двумя полюсами. Он обладает поистине интересными свойствами. При протекании постоянного тока он по закону Кирхгофа заменяться должен обрывом, то есть между плюсом и минусом как бы ничего нет. А вот при протекании переменного - проводником, отрезком провода без сопротивления. Как было сказано выше, протекает постоянный ток, но в нем присутствует небольшая доля переменного. И она-то замыкается, в результате чего попросту исчезает.

Инверторный модуль

Инверторный узел, если быть точным, наиболее важный во всей конструкции. С его помощью производится изменение параметров выходного тока. В частности его частоты, напряжения и т. д. Состоит инвертор из шести управляемых транзисторов. Для каждой фазы два полупроводниковых элемента. Стоит отметить, что в инверторном каскаде используются современные сборки из IGBT-транзисторов. Хоть самодельный, хоть частотный преобразователь Delta, самый бюджетный и доступный на сегодняшний день, состоят из одинаковых узлов. Возможности только разные.

Они имеют три входа, столько же выходов, а также шесть точек подключения к устройству управления. Стоит отметить, что при самостоятельном изготовлении частотного преобразователя необходимо производить подбор сборки по мощности. Поэтому вы должны сразу определиться с тем, какой тип электродвигателя будет подключаться к преобразователю частоты.

Микропроцессорная система управления

При самостоятельном изготовлении вряд ли получится достигнуть тех же параметров, которые имеются у промышленных образцов. Причина этого кроется вовсе не в том, что выпускаемые сборки силовых транзисторов являются неэффективными. Дело в том, что в домашних условиях изготовить модуль управления оказывается довольно сложно. Конечно, речь идет не про пайку элементов, а о программировании микроконтроллерного устройства. Самый простой вариант — это изготовить блок управления, при помощи которого можно проводить регулировку скорости вращения, осуществление реверса, защиту по току и от перегрева.

Для изменения необходимо использовать переменное сопротивление, которое подключается к порту ввода микроконтроллера. Это задающее устройство, которое подает сигнал микросхеме. Последняя анализирует уровень изменения напряжения по сравнению с эталонным, которое составляет 5 В. Система управления работает по определенному алгоритму, который пишется до начала программирования. Строго по нему происходит работа микропроцессорной системы. Очень популярны модули управления фирмы Siemens. Частотный преобразователь этого производителя имеет высокую надежность, может использоваться в любом типе электропривода.

Как настроить преобразователь частоты

На сегодняшний день имеется много производителей данного устройства. Но алгоритм настройки у всех практически одинаков. Конечно, провести настройку преобразователя частоты без определенных знаний не получится. Вам необходимо иметь две вещи — опыт в регулировке и руководство по эксплуатации. В последнем имеется приложение, в котором описаны все функции, которые могут быть запрограммированы. Обычно на корпусе частотного преобразователя имеется несколько кнопок. Как минимум четыре штуки должно присутствовать. Две предназначены для переключения между функциями, при помощи остальных производится выбор параметров либо отмена введенных данных. Для перехода в режим программирования необходимо нажать определенную кнопку.

Для каждой модели частотного преобразователя свой алгоритм входа в режим программирования. Поэтому без руководства по эксплуатации невозможно обойтись. Стоит также отметить, что функции разбиты на несколько подгрупп. И запутаться в них не составит труда. Старайтесь не изменять те настройки, которые не рекомендует трогать производитель. Эти параметры нужно менять лишь в исключительных случаях. При выборе функции программирования вы будете видеть на дисплее ее цифро-буквенное обозначение. По мере набора опыта настройка частотного преобразователя будет казаться вам очень простым делом.

Выводы

При эксплуатации, обслуживании либо изготовлении частотного преобразователя необходимо соблюдать все меры предосторожности. Помните, что в конструкции устройства имеются электролитические конденсаторы, которые сохраняют заряд даже после отключения от сети переменного тока. Поэтому, перед тем как производить разборку, необходимо дождаться разряда. Обратите внимание на то, что в конструкции частотных преобразователей присутствуют элементы, которые боятся статического электричества. В частности это относится к микропроцессорной системе управления. Поэтому проводить пайку следует со всеми мерами предосторожности.

Имеет ряд настроек, позволяющих задать необходимый режим разгона и торможения электродвигателя. В статье мы расскажем, какими параметрами можно управлять и как их оптимизировать, чтобы избежать поломки оборудования.

Основные параметры разгона/торможения двигателя

Минимальная выходная частота. Параметр, определяющий значение частоты, при котором начинается вращение двигателя. Повышенная минимальная частота во многих случаях позволяет уменьшить нагрев двигателя при разгоне.

Нижний предел выходной частоты. Этот параметр ограничивает частоту на выходе преобразователя. Нижний предел не может быть меньше минимальной выходной частоты. Данная настройка необходима для обеспечения защиты двигателя и механизмов в случае ошибочной установки минимальной рабочей частоты.

Максимальная выходная частота. Параметр ограничивает выходную частоту сверху. Причем заданное (номинальное) значение частоты может быть меньше, либо равным максимальной выходной частоте. Данное значение используется для расчета теоретического времени разгона, а также привязывается к максимальному значению управляющих сигналов на аналоговых входах.

Частота максимального напряжения (номинальная частота двигателя). Этот параметр задается в соответствии со значением, указанным на шильдике электродвигателя. Как правило, оно равно 50 Гц. При такой частоте на двигателе действует максимально возможное для данного преобразователя напряжение. Если данный параметр выставить меньше необходимого, то двигатель будет работать с перегрузкой и никогда не разгонится до номинальной частоты.

Время разгона. Основной параметр, определяющий расчетное время, за которое электродвигатель разгонится от нулевой до максимальной выходной частоты. Темп нарастания, как правило, линейный, если не задано квадратичное изменение частоты. В случае, если нарастание задается в промежуточном диапазоне (не от нулевой и не до максимальной частоты), реальное время будет меньше заданного. Это обстоятельство нужно учитывать при проектировании оборудования.

Например, если минимальная выходная частота равна нулю, а максимальная – 50 Гц, то при установке времени разгона 10 сек и максимальной выходной частоте 25 Гц фактическое время разгона будет в 2 раза меньше, т.е. 5 сек. То же относится и к торможению.

Инерция нагрузки

На реальное время разгона и замедления также влияют различные механические и электрические параметры системы электропривода. Например, при установке очень малого времени разгона или торможения фактическое время может быть больше из-за инерции нагрузки на валу двигателя.

Инерция нагрузки при разгоне может привести к перегрузке по току, при этом преобразователь частоты выходит в ошибку. Чтобы такого не произошло, время разгона нужно выбирать по нескольким критериям. Если данный параметр не принципиален, можно выставить автоматический разгон. В этом случае преобразователь будет выбирать максимальный скоростной режим разгона или замедления, чтобы избежать ошибки перегрузки по току (разгон) или перенапряжению на звене постоянного тока (замедление).

Когда время торможения должно быть минимальным, применяют тормозные резисторы для выделения «лишней» энергии, полученной в результате торможения.

Дополнительная инерция при разгоне и торможении может проявляться также при аналоговом способе задания выходной частоты. Это происходит, когда на аналоговом входе устанавливается низкочастотный фильтр для уменьшения помех, либо в настройках выставлена большая инерционность задающего аналогового сигнала.

Во многих ПЧ имеется несколько вариантов времени разгона и торможения, которые можно применить для различных этапов технологического процесса. Переключение производится посредством подачи сигнала на соответственно запрограммированный дискретный вход.

1.1. Автоматический выключатель (или быстродействующие предохранители). Применение обязательно в соответствие с требованиями руководства по эксплуатации (РЭ) VFD-CP2000 .
1.2. Сетевой и моторный дроссель. Необходимость применения в соответствие с требованиями и рекомендациями РЭ.
1.3. Датчик давления . Двухпроводный датчик с питанием 24В DC и выходом 4…20мА, например, MBS1700 .

Схема подключения частотного преобразователя CP2000 с датчиком давления

2. Пробный пуск (без обратной связи) преобразователя частоты

Примечание: В данной инструкции подразумевается, что все не указанные здесь параметры должны иметь заводские значения. Иначе, предварительно выполните сброс на заводские настройки (00-02 = 9).

2.1. Выполните подключение преобразователя в соответствие с вышеприведенной схемой. Удостоверьтесь в правильности подключения и подайте на частотник питание. Убедитесь, что привод готов к работе (светится светодиод STOP и FWD, а на дисплее показание F 60.00 (или 50.00) Гц.)
С помощью кнопок MENU и ENTER войдите в меню программирования параметров и проверьте, что параметры Pr.01-01, Pr.01-02, Pr.05-01, Pr.05-02, Pr.05-03, Pr.05-04 имеют значения, соответствующие параметрам подключенного двигателя (значения параметров двигателя приведены на его паспортной табличке или в документации), в случае необходимости скорректируйте. Выйдите из режима программирования параметров (кнопкой ESC ) и установите частоту, например, F 30.00 Гц. Кнопками ⇑ ⇓ установить курсор напротив строки F и нажать ENTER. Младший разряд задания частоты начнет мигать. Кнопками ⇐ ⇒ выбрать нужный разряд, кнопками ⇑ ⇓ установить его значение. После всех установок нажать ESC. Задание частоты перестанет мигать.

2.2. Нажатием кнопки RUN запустите двигатель, при этом светодиод, расположенный над этой кнопкой должен начать светиться. Для остановки двигателя нажмите кнопку STOP . Индикаторы состояния будут отображать выбранный режим работы частотника.

2.3. Проконтролируйте ток нагрузки преобразователя (индикация Axx.xx. Нажать кнопку ⇑, при этом на верхней строке дисплея появится индикация тока (строка А)). Проконтролируйте давление с помощью внешнего манометра (если имеется). Если двигатель вращается в обратную сторону, то остановите привод кнопкой STOP , снимите с ПЧ питание и поменяйте местами две фазы моторного кабеля (клеммы U, V, W).

2.4. Если привод не вышел на заданную частоту или отключился, запишите код отключения, выполните действия описанные в главе «Информация об ошибках» РЭ или обратитесь к поставщику за консультацией.

2.5. Если пробный пуск прошел успешно, остановите привод кнопкой STOP и переходите к процедуре настройки и пуска частотного преобразователя с обратной связью.

3. Рабочий пуск привода (с обратной связью).

3.1. Войдите в режим программирования параметров, активизируйте ПИД-регулятор и настройте параметры:
00-03 = 2 – отображения многофункционального дисплея
00-04 = 10 – отображение обратной связи в %
00-20 = 0 – источник задания уставки давления – цифровой пульт
00-21 = 0 – управление (пуск/стоп) с цифрового пульта (00 - 21 = 1 – при использовании внешних кнопок - пуск/стоп с внешних терминалов)
00-23 = 1 – блокировка реверса
00-25 = 0162HEX – 16 – означает отображение единиц давления в барах, 2 – количество знаков после запятой
00-26 = 10.00 –задание и обратная связь находятся в диапазоне 0…10,00 бар (при использовании датчика давления с диапазоном 0-10бар)
03-00 = 0 – аналоговый вход AVI1 (нет функции)
03-01 = 5 – сигнал обратной связи ПИД-регулятора - это сигнал на входе ACI
03-02 = 0 – аналоговый вход AVI2 (нет функции)
08-00 = 1 – отрицательная обратная связь со входа ACI

3.2. Снимите с преобразователя напряжение питания и через 1 мин. подайте вновь. Установите заданное давление (например, F2.00 bar) и запустите привод кнопкой RUN .

3.3. Контролируйте выходной давление в системе (по манометру или на дисплее ПЧ «b XX.XX bar»). Если на дисплее появилось какое-либо сообщение об ошибке, и привод отключился, запишите код отключения, выполните действия, описанные в главе 9 РЭ, или обратитесь к поставщику за консультацией.

3.4. Если привод работает, но слишком медленно выходит на заданное значение, то увеличьте пропорциональный коэффициент ПИД-регулятора (параметр 08-01), но при слишком больших значениях возможно перерегулирование и автоколебания.

3.5. Если привод не выходит на заданное давление, т.е. сохраняется статическая погрешность, то увеличьте интегральный коэффициент ПИД-регулятора (параметр 08-02), но при слишком больших значениях возможно перерегулирование и снижение быстродействие системы. Подробнее о настройке ПИД-регулятора см. в РЭ.

4. Прочее

4.1. При необходимости использования в системе спящего режима, когда насос должен отключаться (засыпать) при небольшой производительности, обратитесь к параметрам 08-10… 08-12. Например,
08-10 = 30.00 Гц – частота входа в спящий режим
08-11 = 35.00 Гц – частота выхода из спящего режима
08-12 = 15.0 сек – задержка входа в спящий режим

4.2. При необходимости пуска привода одновременно с подачей сетевого напряжения нужно установить следующие параметры: 00-31=1, 02-35=1, - и установить перемычку (выключатель) между клеммами FWD и DCM преобразователя. Данный режим пуска не рекомендуется применять при необходимости частых пусков привода (чаще 1 раза в час), т.к. это может привести к повреждению преобразователя частоты.

4.3. Для реализации косвенной защиты от сухого хода нужно настроить параметры: 08-09=1, 08-13=10-50, 08-14=10-20 сек.

4.4. При необходимости реализации других режимов работы частотного преобразователя см. РЭ или обращайтесь к поставщику за консультацией.

5. Пояснения по настройке частотного преобразователя для работы в режиме многодвигательного управления насосами с переменным мастером

5.1. В этом режиме частотник CP2000 может управлять от 1 до 4 двигателей, последовательно разгоняя их и подключая напрямую к сети, если выходная частота преобразователя достигла значения, указанного в параметре 12-06 и держится в течение времени задержки переключения (параметр 12-05). Параметр 12-03 определяет задержку для подключения следующего двигателя к ПЧ. Ниже показаны диаграммы работы данного режима.

5.2. Настроечные параметры:
12-00=2 Каскадное управление с переменным мастером.
12-01=2…4 Задается кол-во двигателей (до 4-х)
12-03=1.0 Временная задержка переключения двигателя (сек)
12-04=1.0 Временная задержка перед выключением двигателя (сек)
12-05=10.0 Временная задержка перед переключением двигателя на прямое питание от сети (сек)
12-06=50.00 Выходная частота, при которой произойдет переключения в каскадном режиме (Гц)

5.3. На нижеприведенном рис. показан пример подключения 4-х электродвигателей (R6AA – опциональная плата релейных выходов, которая заказывается отдельно).