Серии ACS800 на напряжение 400 В

Для облегчения работ по проектированию электро­приводов предусмотрены программные инструментальные средства Drive Size, с помощью которых осуществляется выбор оптимального варианта двигателя, ПЧ и трансформа­тора.

Используя эти средства можно рассчитать значения токов и их гармонический состав, а также создать базирующуюся на значениях фактической нагрузки документацию технического расчета.

8. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ФИРМЫ «SIEMENS»

Фирма «Siemens» выпускает ПЧ нескольких серий для частотно-регулируемых электроприводов, отличающихся диа­пазоном мощностей, системами управления, функциональ­ными возможностями и конструктивным исполнением.

Преобразователи частоты серии MIDIMASTER предназна­чены для регулирования скорости низковольтных электро­двигателей.

Преобразователи MIDIMASTER Vector предназначены для регулирования скорости двигателей мощностью от 5,5 до 75 кВт и характеризуются наличием режима векторного управления, что позволяет использовать их в составе приво­дов рабочих машин с повышенными требованиями к пуско­вому моменту, перегрузочной способности и диапазону регу­лирования скорости.

Отличительными особенностями ПЧ этой серии являются:

• совместимость с асинхронными двигателями российского и зарубежного производства всех типов;
• высокая перегрузочная способность;
• встроенный ПИД-регулятор;
• возможность динамического торможения;
• программируемое время разгона и торможения с регули­руемым ускорением (замедлением);
• быстрое и надежное ограничение тока силовой цепи;
• малошумная работа двигателя за счет использования час­тоты ШИМ ПЧ в сверхзвуковом диапазоне;
• тепловая и электрическая защита ПЧ и двигателя;
• возможность подключения к промышленной шине PROFI-BAS-DP.

Преобразователи частоты MIDIMASTER Eco (диапазон мощностей от 5,5 до 315 кВт) имеют встроенный ПИД-регу­лятор и функцию энергосбережения.

Управление ПЧ осуществляется посредством набора пара­метров, позволяющих осуществить выбор, активизацию или запрет той или иной функции, задание значения параметра, а также контролировать его значение. Из всего набора пара­метров имеется группа базовых параметров, настройка которых позволяет для большей части простейших случаев при­менения быстро осуществить ввод привода в эксплуатацию. Другая группа параметров является экспертной и служит для точной настройки ПЧ.

Преобразователи частоты имеют шесть программируемых дискретных входов, способных инициировать различные функции управления, которые можно разделить на три груп­пы. В первую группу входят функции управления движением привода, такие как пуск, останов, реверс, способ торможе­ния. Вторую группу образуют функции управления выходной частоты ПЧ, сюда входят: выбор фиксированной частоты, плавное изменение выходной частоты при активном состоя­нии соответствующего дискретного входа. Третья группа объединяет служебные функции, например, разрешение дис­танционного управления и др.

Наличие в ПЧ встроенной функции ПИД-регулирования позволяет осуществить точное регулирование любого внеш­него параметра, поставленного в зависимость от скорости вращения двигателя: давления на выходе насоса, температуры в системе охлаждения, расхода и др. Для работы в этом ре­жиме требуется датчик внешнего параметра, сигнал от кото­рого подается на второй аналоговый вход.

Технические характеристики преобразователей частоты серии MIDIMASTER приведены в табл. 4.

Преобразователи частоты серии MICROMASTER имеют четыре модификации (410, 420, 430, 440) и предназначены для регулирования скорости низковольтных электропри­водов.

Таблица 4. Основные технические характеристики преобразователей частоты

Серии MIDIMASTER

Параметры	MIDIMASTER Vector 6SE32	MIDIMASTER Eco 6SE95
Диапазон мощностей, кВт	5,5-75	5,5-135
Напряжение питания, В	3 фазы 208-240 ± 10 % 3 фазы 380-500 ± 10 % 3 фазы 525-575 ± 10 %	3 фазы 208-240 1 10% 3 фазы 380–460/480/500±10% 3 фазы 525-575 ± 10%
Перегрузочная способ­ность в долях номиналь­ного тока, %	150 в течение 60 с; 200 в течение 2 с	110 в течение 60 с
Метод управления	Потокосцеплением, бессенсорное вектор­ное, вольт-частотный ;	Режим оптимизации электропотребления, вольт-частотный
Дискретные входы (программируемые)	(24 функции)
Аналоговые входы	(0-10 В, 2-10 В, ± 10 В, 0/4-20 мА)	(0-10 В, 2-10 В, ± 10 В, 0/4-20 мА)
Аналоговые выходы	2 (0/4-20 мА)	2 (0/4-20 мА)
Дискретные релейные выходы	(240 В/0,8 А - пере­менного тока, 30 В/2 А — постоянно­го тока	(240 В/1 А - перемен­ного тока)
Способ охлаждения	Вентилятор	Вентилятор
Диапазон рабочих тем­ператур, °С	От 0 до 40	От 0 до 40
Степень защиты	IP21/56	IP21/56

Преобразователи MICROMASTER 430 предназначены для электроприводов насосов и вентиляторов, MICROMASTER 440, благодаря наличию системы векторного управления — для решения задач, требующих применения электроприводов с большим диапазоном регулирования скорости.

В преобразователях этой серии реализован модульный принцип построения и используется новейшая технология IGBT. Для улучшения динамических характеристик и опти­мального управления предусматривается алгоритм прямого управления потоком двигателя.

Система управления электропривода обеспечивает:

• компенсацию скольжения;
• автоматический повторный запуск при кратковременном исчезновении напряжения сети;
• автоматическое регулирование технологического парамет­ра, зависящего от скорости электродвигателя;
• параметрируемое время разгона и торможения в диапазо­не 0-650 с;
• сглаживание графика пуска;
• быстродействующее токоограничение с целью обеспече­ния безаварийной работы;
• точный ввод заданного параметра благодаря наличию аналогового входа с большой разрешающей способностью;
• комбинированное торможение с целью обеспечения контролируемого быстрого останова;
• четыре частоты блокирования механического резонанса;
• высококачественное с автонастройкой ПИД-регулирование технологического параметра, зависящего от скорости двига­теля;
• быстродействующий репродуцируемый опрос цифровых входов и др.

Кроме того, в преобразователях MICROMASTER 430 пре­дусмотрены функции: энергосбережения, определения режи­ма «сухого хода» насоса, каскадного пуска до трех двигателей через встроенные релейные выходы системы управления.

Функциональная схема преобразователя частоты MICRO-MASTER 430 показана на рис. 3.

В преобразователях MICROMASTER 440 для расширения возможностей автоматизации имеются свободные функцио­нальные блоки арифметических и логических операций.

В преобразователях частоты предусмотрены следующие виды защит от:

• перегрева двигателя и преобразователя;
• замыкания на землю;
• нарушения изоляции двигателя;
• блокировки ротора двигателя;
• недопустимых значений превышения и снижения напря­жения сети;
• изменения параметров и др.

Технические характеристики преобразователей частоты серии MICROMASTER приведены в табл. 5.

Рис. 3. Функциональная схема преобразователя частоты MICROMASTER 430:

A/D — преобразователь аналог/цифра; AIN1, AIN2 — аналоговые входы; DINI — D1N6 — цифровые входы; РТС - входы для подключения термодат­чиков; AOUT1, AOUT2 — аналоговые выходы; RL1 — RL3 — релейные выхо­ды; AC/DC — преобразователь переменного тока в постоянный; DC/АС — преобразователь постоянного тока в переменный; CPU — центральный мик­ропроцессор

Преобразователи частоты серии SIMOVERT MV предна­значены для регулирования скорости асинхронных и син­хронных двигателей на напряжение до б кВ, применяемых в качестве электропривода насосов, компрессоров и вентиля­торов. При использовании в качестве привода рабочих ма­шин синхронных двигателей в силовой цепи применяются фильтры со структурой, отличающейся от фильтров для асинхронных двигателей.

Таблица 5. Технические характеристики преобразователей частоты

Серии MICROMASTER

При построении ПЧ в качестве элементной базы исполь­зуются высоковольтные IGBT модули. Выпрямительный блок ПЧ выполняется по 12- или 24-пульсной схеме. Предусматри­вается исполнение ПЧ с двумя преобразователями, один из которых со стороны сети (активный буфер) используется для рекуперации энергии торможения в сеть, а другой — для ре­гулирования скорости двигателя. С помощью активного бу­фера становится возможным реализация привода с механи­ческими характеристиками в четырех квадрантах (двигатель­ный и генераторный режим в обоих направлениях вращения привода).

Активный буфер вместе с фильтром дает возможность по­лучения не только = 1, но и частичной компенсации реактивной мощности других потребителей. Кроме того, обеспечивается режим работы практически с отсутствием высших гармоник.

Высокотехнологичный электропривод с ПЧ серии SIMOVERT MV и оснащенный активным буфером может эффективно эксплуатироваться в слабых электрических сетях с частыми провалами напряжения.

Функциональная схема электропривода с ПЧ серии SIMOVERT MV показана на рис. 4.

Управление магнитным потоком двигателя проводится с помощью надежной и эффективной системы с запоминанием модуля и частоты тока статора TRANSVECTOR, а применение цифровой системы управления ПЧ серии SIMADYN MV с использованием 32-битового сигнального процессора обеспе­чивает:

• возможность применения универсального и гибкого стан­дартного программного обеспечения;
• удобную систему управления и визуализации;
• возможность проведения всесторонней диагностики как на месте эксплуатации, так и через модем.

Система диагностики позволяет контролировать силовой выключатель, напряжение сети, режим работы входного трансформатора, выход из строя вентилятора, режим работы двигателя и модулей IGBT, напряжение промежуточного зве­на постоянного тока, состояние изоляции и др.

Рис. 4. Функциональная схема электропривода с преобразовате­лем частоты SIMOVERT MV:

QF — сетевой выключатель; Т — трансформатор; В — выпрями­тель; ДН — датчик напряжения звена постоянного тока; И — ин­вертор; ДНД — датчик напряже­ния на зажимах двигателя; ДТ — датчик тока двигателя; М — асин­хронный или синхронный двига­тель

Панель управления, включающая в себя устройство ото­бражения информации, кнопки и функциональные клавиши с двойными функциями, предлагает пользователю макси­мальные удобства по управлению электроприводом.

Электропривод имеет следующие характеристики: коэф­фициент мощности при использовании в ПЧ 12-пульсного выпрямителя > 0,96, а при использовании активного буфера — регулируемый; номинальный КПД 98,5 %; максимальная выходная частота 150 Гц; диапазон регулирова­ния скоростей 1:1000.

Электромагнитная совместимость с сетью электроснаб­жения обеспечивается либо традиционными способами, та­кими как увеличение фазности сетевого выпрямителя, либо применением в качестве сетевого выпрямителя активного буфера, выполненного на полностью управляемых ключевых элементах с использованием ШИМ.

Технические характеристики ПЧ серии SIMOVERT MV приведены в табл. 6.

Таблица 6. Технические характеристики преобразователей частоты серии SIMOVERT MV

Преобразователи частоты серии SINAMICS разработаны на базе последних достижений в области силовой и инфор­мационной электроники. Система управления ПЧ обеспечи­вает:

• векторное управление и регулирование момента (с датчи­ком скорости или без него);
• U/f -управление с различными характеристиками;
• анализ прохождения сигналов; «подхват на ходу» вращающегося двигателя;
• автоматический самозапуск двигателя после кратковре­менного исчезновения напряжения сети и др.

Все соединения силовой части электропривода с системой управления выполнены по оптоволоконной технологии. Уст­ройства управления оснащены ЖК-дисплеями с функциями отображения графики и имеют следующие особенности:

• вывод текстовых сообщений и графиков наблюдения за параметрами процессов;
• вспомогательные функции, описывающие причины и способы устранения неисправностей и др.

Преобразователь частоты SINAMICS GM150 предназначен для применения в однодвигательных электроприводах с квад­ратичным или постоянным моментом нагрузки, в которых не требуется рекуперация энергии в сеть. Основная область применения таких ПЧ — это электроприводы насосов, венти­ляторов и компрессоров.

ПЧ Sinamics SMI50 — более сложный преобразователь. Основная его особенность — это возможность рекуперации энергии в сеть благодаря наличию управляемого выпрямите­ля. Инвертор ПЧ выполнен на IGC тиристорах. Кроме того, ПЧ имеет общий промежуточный контур постоянного тока для подключения группы инверторов, каждый из которых работает на свой двигатель. Преобразователь частоты Sina­mics SMI50 ориентирован на применение в электроприводах, к которым предъявляются высокие требования при работе в динамических режимах, на низких частотах и тормозных ре­жимах с рекуперацией энергии в сеть.

Технические характеристики преобразователей частоты серии SINAMICS приведены в табл. 7.

Таблица 7. Технические характеристики преобразователей частоты серии SINAMICS

9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ КОМПАНИИ «SCHNEIDER ELECTRIC»

Компания «Schneider Electric» выпускает преобразователи частоты Altivar 11, 28, 38, 68, 71. Преобразователи предназна­чены для регулирования скорости низковольтных асинхрон­ных двигателей. ПЧ Altivar 68 охватывают диапазон мощно­стей от 75 до 500 кВт для применения с увеличенным момен­том и от 90 до 630 кВт для применения с нормальным момен­том. Работа с увеличенным моментом обеспечивает устойчи­вые малые скорости АД, соответствующие выходной частоте ПЧ 0,5 Гц.

Преобразователь частоты может использоваться для при­вода механизмов с постоянным и зависящим от скорости мо­ментом сопротивления. Выбор типа момента (постоянный или переменный) осуществляется программными средствами.

При этом возможны следующие виды управления приво­дом:

• нормальный, соответствующий заводской настройке ПЧ и обеспечивающий диапазон регулирования скорости АД 20:1;
• с увеличенным моментом, расширяющим диапазон регу­лирования скорости до значения 100:1 и увеличивающим мо­мент АД на низких скоростях;
• специальный для двигателей специального назначения и включенных параллельно на выход одного ПЧ;
• энергосберегающий с автоматической адаптацией соотно­шения U/f для согласования с характеристикой момента со­противления рабочей машины.

Для настройки статических и динамических характеристик в этих режимах служат следующие параметры регулирова­ния:

• IR-компенсация падения напряжения на активном сопро­тивлении статорной обмотки АД;
• поддержание уровня напряжения с целью увеличения мо­мента на низкой скорости;
• вид кривой соотношения U/f для согласования с характе­ристикой момента сопротивления рабочей машины;
• усиление и устойчивость контура регулирования, обеспе­чивающие требуемый вид переходного процесса.

Основными функциями ПЧ являются:

• встроенный ПИД-регулятор для регулирования параметров технологического процесса (расход, давление, скорость АД);
• задание до семи предварительно выбранных скоростей;
• пошаговая работа механизма с заданием интервалов времени от 0,2 до 10 с. В течение заданного интервала време­ни поступающие команды на вращение АД выполняться не будут;
• последовательность управления электромагнитным тормо­зом для управления подъемно-транспортных механизмов;
• настраиваемые аналоговые и логические входы;
• быстрее-медленнее (настройка нижней и верхней границ скоростей, темпов ускорения);
• пропуск частотных окон для предотвращения механиче­ского резонанса при работе исполнительного механизма на критических скоростях;
• функции компаратора;
• логические функции;
• пуск и регулирование скорости с помощью алгоритма век­торного управления магнитным потоком АД;
• четыре уровня энергосбережения для применения в элек­троприводах рабочих машин с зависящим от скорости мо­ментом сопротивления;
• защита АД и ПЧ;
• автоматический захват с поиском скорости («подхват на ходу»);
• увеличенный пусковой момент;
• раздельное питание цепей управления от источника 24 В;
• двойная конфигурация (управление от ПЧ двух двигате­лей).

Основные характеристики электропривода, оснащенного ПЧ Altivar 68, приведены в табл. 8.

Таблица 8. Основные характеристики электропривода с преобразователем частоты Altivar 68

Преобразователи частоты серии Altivar 38 мощностью от 0,75 до 315 кВт предназначены для электроприводов центро­бежных насосов и вентиляторов и являются упрощенным ва­риантом ПЧ, который обеспечивает:

• ускоренный ввод в эксплуатацию;
• быструю настройку доступными диалоговыми средствами;
• легкую интеграцию установки в системы автоматизации верхнего уровня;
• наличие функций, необходимых для управления насосны­ми и вентиляционными установками, таких как ПИ-регу-лятор, автоматический повторный пуск, «подхват на ходу», блокировка резонансных частотных окон, управление насос­ными станциями;
• функцию энергосбережения с автоматической адаптацией питания двигателя с целью оптимизации потребления энергии.

Технические характеристики ПЧ Altivar 38 приведены в табл. 9.

Таблица 9. Технические характеристики ПЧ Altivar 38

В результате сотрудничества компаний «Schneider Electric» и «Toschiba» с 2005 г. налажен выпуск ПЧ нового поколения Altivar 71 для управления двигателями мощностью от 0,37 до 500 кВт на напряжение от 200 до 480 В.

Преобразователи частоты Altivar 71 характеризуются сле­дующими особенностями:

• реализуют семь законов управления, включая работу с синхронными двигателями с возбуждением от постоянных магнитов;
• выдерживают провалы напряжения питания до 50 % и мо­гут функционировать без снижения мощности при темпера­туре окружающей среды 50 °С;
• обеспечивают перегрузочную способность до 220 % по моменту;
• имеют встроенный ПИД-регулятор;
• оснащены графическим терминалом;
• благодаря встроенному фильтру обладают хорошей поме­хозащищенностью;
• имеют встроенные коммуникационные протоколы MODBUS и CANopen, позволяющие легко осуществлять ин­теграцию в системы промышленной автоматизации;
• обладают совместимостью программных средств с ПЧ се­рий Altivar 58 и Altivar 68;
• имеют дополнительное оборудование: исполнение по сте­пени защиты оболочки IP54, фильтры ЭМС класса В, фильт­ры подавления высших гармоник, блоки рекуперации энер­гии в питающую сеть.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: