Преобразователь частоты

Автор: www.elektroportal.ru

Описание: В данной работе описывается сущность ПЧ и технико-экономическое обоснование его внедрения.

1) ЧТО ЖЕ ЭТО ТАКОЕ

Преобразователь частоты (иначе - частотно - регулируемый электропривод) представляет из себя статическое преобразовательное устройство, предназначенное для изменения скорости вращения асинхронных электродвигателей переменного тока.

Асинхронные электродвигатели имеют значительное преимущество перед электродвигателями постоянного тока за счет простоты конструкции и удобства обслуживания. Это обуславливает их однозначное преобладание и повсеместное применение практически во всех отраслях промышленности, энергетики и городской инфраструктуре.

Известно, что регулирование скорости вращения исполнительного механизма можно осуществлять с помощью различных устройств (способов), среди которых наиболее известны и распространены следующие:

механический вариатор
гидравлическая муфта
электромеханический преобразователь частоты (системы Генератор-Двигатель)
дополнительно вводимые в статор или фазный ротор сопротивления и др.
статический преобразователь частоты

Первые четыре способа отличаются различными комбинациями из следующих недостатков:

сложности в применении, обслуживании, эксплуатации
низкое качество и диапазон регулирования
неэкономичность

Все указанные недостатки отсутствуют при использовании преобразователей частоты.
Регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя в этом случае производится путем изменения частоты и величины напряжения питания двигателя. КПД такого преобразования составляет около 98 %, из сети потребляется практически только активная составляющая тока нагрузки, микропроцессорная система управления обеспечивает высокое качество управления электродвигателем и контролирует множество его параметров, предотвращая возможность развития аварийных ситуаций.

На рисунке показан состав силовой части такого преобразователя : входной неуправляемый выпрямитель - звено постоянного тока с LC-фильтром - автономный инвертор напряжения с ШИМ.

2) ЗАЧЕМ ЭТО ВСЕ НУЖНО

Это нужно для решения стандартных проблем практически любого предприятия или организации:

экономии энергоресурсов,
увеличения сроков службы технологического оборудования,
снижения затрат на планово-предупредительные и ремонтные работы,
обеспечения оперативного управления и достоверного контроля за ходом технологических процессов и др.

Значительная экономия электроэнергии легко достигается при одном условии - приводной механизм должен что-либо регулировать (поддерживать какой - либо технологический параметр).

Если это насос, то нужно регулировать расход воды, давление в сети или температуру чего-либо охлаждаемого или нагреваемого.

Если это вентилятор или дымосос, то регулировать нужно температуру или давление воздуха, разрежение газов.

Если это конвейер, то часто бывает нужно регулировать его производительность. Если это станок, то нужно регулировать скорости подачи или главного движения.

Можно сразу выделить типовые механизмы, отличающиеся высокой эксплуатационной и экономической эффективностью при внедрении преобразователей частоты и систем автоматизации на их базе :

НАСОСЫ, ВЕНТИЛЯТОРЫ, ДЫМОСОСЫ;
КОНВЕЙЕРЫ, ТРАНСПОРТЕРЫ;
ПОДЪЕМНИКИ, КРАНЫ, ЛИФТЫ И ДР.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня абсолютно доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора. Перспективность частотного регулирования наглядно видна из приведённого ниже рисунка.

Можно заметить, что при дросселировании энергия потока вещества, сдерживаемого задвижкой или клапаном, просто теряется, не совершая никакой полезной работы. Применение преобразователя частоты в составе насосного агрегата или вентилятора позволяет просто задать необходимое давление или расход, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снижение потерь транспортируемого вещества.

3) ЭТО НЕ ДОРОГО

В промышленно развитых странах уже практически невозможно найти асинхронный электродвигатель без преобразователя частоты.

Несмотря на кажущуюся значительную стоимость современных преобразователей, окупаемость вложенных средств за счёт экономии энергоресурсов и других составляющих эффективности не превышает в среднем 1,5 лет. Это вполне реальные сроки, а учитывая многолетний ресурс подобной техники и , можно подсчитать ожидаемую экономию на длительный период и принять правильное решение.

Но самая привлекательная особенность этого оборудования заключается в том, что оно представляет из себя один из наиболее выгодных объектов для инвестирования средств предприятия!

Почему?

С одной стороны, инвестируя средства в преобразователи частоты для своего производства, предприятие гарантированно возвращает эти средства за период срока окупаемости (как мы уже сказали, это около 1,5 лет), начиная этот процесс с первого дня внедрения, а в последующие 15, 20 лет предприятие просто получает чистую прибыль! С другой стороны, сделанные инвестиции ни на минуту не покидают пределов вашего предприятия!