Delta VFD EL - подключение ПЧ

Delta VFD EL – подключение ПЧ для двигателя

Про преобразователи частоты (ПЧ) слышали все, кто имеет дело с электрическими двигателями. Я постоянно имею с ними дело на работе, и вот дошли руки написать про реальную установку и настройку ПЧ. Предупреждаю – теория по работе и устройству ПЧ очень обширна, и если начать об этом рассказывать, статья получится огромной. А лучше, чем в официальной документации, мне не написать. Да и зачем?

Поэтому решил сразу перейти к делу, рассказав про реальное подключение преобразователя частоты на промышленном оборудовании.

Но всё же, немного теории для тех, кто немного не в курсе.

 

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:

 

Схема включения и работа преобразователя частоты

Схема включения ПЧ, если очень просто, выглядит так:

Простейшая схема

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 ПЧ

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.

 

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

Станок полировки кожи

В станке два двигателя – вытяжка пыли и привод полировки.

Обувной станок

Обувной станок полировки кожи, вид сбоку

Внутреннее устройство

Внутреннее устройство электрики станка полировки обуви

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

Старая схема

Старая схема полировки. Контакторы двигателей вытяжки и полировки

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

Старые кнопки

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

Электродвигатель, который подключается через преобразователь частоты

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель в работе. Шкив и ременная передача

 

Шильдик двигателя

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.

 

Установка и подключение преобразователя частоты

Теперь расскажу и покажу пошагово, как я смонтировал частотник.

Для начала приготовил переднюю панель.

Панель управления

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

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:

Delta 1,5

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

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

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

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.

Клеммы управления

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

Что получилось

В итоге панель управления приобрела такой вид:

Полировка в работе

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:

Подключение ПЧ

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:

Схема 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 читайте также мою статью про установку частотника в станок для резки труб.

Далее буду говорить применительно к конкретному ПЧ (инструкция в конце статьи).

Перед настройкой ПЧ желательно вернуть его параметры к заводским настройкам (по умолчанию), особенно, если он где-то уже использовался. Все параметры, которые я менял, сведены в таблицу:

Таблица параметров ПЧ
НомерНазваниеЗначениеОписание значения
00,03Отображаемый на дисплее параметр при подаче питания1Фактическая выходная частота
01,00Максимальная выходная частота Fmax60 ГцОграничение регулировки сверху
01,01Частота максимального напряжения50 ГцНоминальная частота двигателя
01,08Нижний предел выходной частоты30 %Ограничение частоты снизу (от Fmax=60Гц это 18Гц)
02,08Скорость изменения частоты0,1Работа кнопок Больше/Меньше
03,04Коэффициент усиления аналогового выхода103 %Коррекция показаний вольтметра
03,08Режим работы встроенного вентилятора3При нагреве ПЧ
04,04Режим управления Пуск/Стоп2Трехпроводная схема без фиксации
04,06Функция входа MI411Уменьшить выходную частоту
04,07Функция входа MI510Увеличить выходную частоту
06,01Токоограничение при разгоне100 %Защита ПЧ
06,02Токоограничение при работе90 %Защита ПЧ
06,03Защита от превышения момента (OL2)2Защита ПЧ
06,04Уровень перегрузки OL2100 %Защита ПЧ
06,06Тепловое реле защиты двигателя (OL1)0Режим для стандартного двигателя
07,00Номинальный ток двигателя (1 кВт)2,2Для работы теплового реле 06,06

Такую таблицу настроек очень полезно иметь в документации к любому ПЧ – это поможет в обслуживании, настройке и ремонте. У нас на предприятии это входит в состав документации на оборудование.

Двигатель в работе на номинальной мощности не используется – ведь полировка это очень нежный процесс. Поэтому нагрева и тем более перегрузки ни у двигателя, ни у частотника не ожидается. Ток двигателя на низких частотах, до 30 Гц – до 1,5 А (падает КПД), на высоких, до 60 Гц – до 1 А.

Скорость меняется кратковременным нажанием

Индикация скорости

А что, так можно было?

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.

Таблица скоростей ПЧ
Показания вольтметраВых. ЧастотаОбороты двигателя
3,4201200
5,1301800
6,8402400
8,4503000
9,3553300
10603600

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.

 

Видео

Дополнительная информация от коллег. Рекомендую посмотреть, увлекательно и познавательно!

 

Скачать

Как и обещал, выкладываю для скачивания материалы по теме.

4_82__2018_Elec VFD Samelectric.ru / Обзорная статья в журнале \"Электротехнический рынок\" от автора блога СамЭлектрик.ру про преобразователи частоты - устройство, назначение и примеры применения в промышленном оборудовании., pdf, 516.2 kB, скачан: 128 раз./

Manual VFD-EL_UM_RU_2016 / Руководство по эксплуатации на частотник Дельта, о котором идет речь в статье, pdf, 8.41 MB, скачан: 134 раз./

VFD Danfoss manual / Просто о сложном. Популярная книга про устройство и принципы работы преобразователей частоты и асинхронных двигателей., pdf, 2.36 MB, скачан: 200 раз./

Соколовский. Учебник по ПЧ для вузов / Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. Учебник, zip, 2.26 MB, скачан: 141 раз./

Сандлер, Сарбатов. Частотное управление. / Сандлер, Сарбатов. Частотное управление асинхронными двигателями, Библиотека по автоматике, 1966 г. Старая советская книжка, но очень хорошо расписана теория, zip, 1.53 MB, скачан: 149 раз./

А вот моя статья на Дзене – с чего начать изучение частотников?

 

На этом всё! Двигатель крутится, обувь полируется, а женщины радуют нас своими блестящими сапожками! Буду рад вопросам и обмену опытом в комментариях!

 

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(6 оценок, среднее: 4,17 из 5)
Загрузка...