Рекомендации по выбору преобразователей частоты

Преобразователь частоты (ПЧ) - это сложное электротехническое устройство для управления электродвигателями (ЭД), которое позволяет регулировать обороты двигателя и осуществлять самые разные инженерные решения. Однако, чтобы ПЧ корректно, надежно и долго служил необходимо уметь его грамотно подбирать.

Многие пренебрегают узнавать у заказчиков даже минимально необходимую для подбора информацию, да и сами заказчики порой не охотно делятся этой информацией, а это приводит к негативному результату в итоге и преждевременному выходу из строя. В данной статье мы опишем, как осуществить грамотный подбор преобразователя частоты.

Прежде всего для подбора инвертора важно знать:
1) Номинальный ток электродвигателя (в Амперах)
2) Мощность ЭД (в кВт)
3) Тип нагрузки/применение (насос, конвейер, дробилка, вентилятор и т.д.)
4) Напряжение питания (1фаза ~220В / 3фазы ~380В / 3фазы ~690В и т.д.)

Желательно также знать:
5) Тип ЭД: трехфазный асинхронный (в 90% случаев) либо синхронный
6) Условия окружающей среды:

1. Тип помещения
2. Уровень влажности в % (с выпадением конденсата или без?)
3. Минимальная температура эксплуатации
4. Максимальная температура эксплуатации

7) Длина кабелей от частотного преобразователя до электродвигателя
8) Есть ли поблизости к установке ПЧ приборы, чувствительные к радиочастотным помехам

Подробнее о полученной информации:

1) Номинальный ток ЭД.
Важно запомнить неравенство:
Iном. ПЧ ≥ Iном.ЭД, где:
Iном. ПЧ - номинальный ток ПЧ (в Амперах). Информация берётся из руководства по эксплуатации
Iном.ЭД- номинальный ток ЭД (А). Информация берется с шильдика электродвигателя

Также есть еще одно неравенство:
Iпуск. ПЧ ≥ Iпуск.ЭД от ПЧ, где
Iпуск. ПЧ- перегрузочный ток частотного преобразователя в течение 1-й минуты. Информация берется из руководства по эксплуатации.
Iпуск.ЭД от ПЧ - пусковой ток электродвигателя при старте от ПЧ. Для различных применений он будет разный. Чем "легче" применение (насосы, вентиляторы), тем, как правило, меньше пусковой ток. Для определения данного параметра для простоты мы приложили Таблицу №1.

2) Мощность ЭД.
Зачастую заказчику трудно узнать информацию с шильдика электродвигателя по разным причинам (шильдик стёрся, документации на ЭД нет, поиск осуществляет не компетентный человек либо ЭД находится на удаленном объекте и мн. др.). Тогда можно осуществить подбор, основываясь на мощности, но далеко не всегда она соответствует мощности частотного преобразователя из-за больших номинальный токов ЭД и, в таком случае, мы рекомендуем брать ПЧ с запасом, т.е. хотя бы на номинал выше, в зависимости от применения.

3) Тип нагрузки/применение.
Данная информация поможет определить пусковые токи и пусковой момент, о котором говорилось в п.1) и осуществить подбор, согласно соотношению пускового момента к номинальному по Таблице №1.

Таблица№1. Пусковые моменты для различных применений

4) Напряжение питания.
Существует различное питание сети. Мы занимаемся продажей низковольтных преобразователей частоты для сетей с питанием:
- На входе ПЧ питание сети 1фаза ~220В,  на выходе ПЧ подает на двигатель 3фазы 220В (как правило, мощность ПЧ до 2,2кВт)
- вход/выход ПЧ - 3фазы ~380В
- вход/выход ПЧ - 3фазы ~690В
Для среднего и высокого напряжения (6кВ, 10кВ и др.) есть решение по двух трансформаторной схеме. Для этого проконсультируйтесь со специалистами ГК ИПМ.

5) Тип электродвигателя.
В большинстве случаев электродвигатели в России трехфазные асинхронные с короткозамкнутым ротором. С такими работают все частотные преобразователи. Если же двигатель синхронный с постоянными магнитами, то необходимо, чтобы у инвертора была предусмотрена работа с такими ЭД. На нашем сайте есть подробное описание и документация по каждой серии частотных преобразователей, где можно найти данную информацию либо проконсультируйтесь у специалистов ГК ИПМ.

6) Условия окружающей среды
Необходимо знать в какой окружающей среде будет работать частотный привод и в зависимости от этого выбирать необходимый уровень IP и защитное покрытие плат ПЧ.
Приведем распространенные примеры:
- ПЧ устанавливается в сухое теплое помещение с минимальным уровнем пыли - достаточно базового уровня IP20. Рекомендуется защита плат класса 3С2 либо улучшенный класс 3С3
- ПЧ устанавливается в шкафу управления - возможно поставить IP00 либо IP20 (важно в шкафу обеспечить достаточную вентиляцию для ПЧ)
- ПЧ устанавливается в помещение с высокой влажностью без образования конденсата, есть вероятность попадания брызг воды, запыленная среда - IP 54 либо IP66. Рекомендуется защита плат класса 3С2 либо улучшенный класс 3С3
- ПЧ устанавливается на линиях либо других применениях, где есть вероятность попадания прямой струи воды под разными углами - IP66. Рекомендуется защита плат улучшенного класса 3С3
- ПЧ ставится на улице либо в помещениях, где температура ниже -10 либо выше +50 - проконсультируйтесь у специалистов ГК ИПМ.

Рисунок №1. Степень защиты по IP

Таблица №2. Классификация химически опасных сред и коррозийной стойкости IEC61-721-3-3

*класс защиты 3С3 в среднем в 10 раз лучше, чем 3С2.

7) Длина моторного кабеля.
Если ПЧ будет устанавливаться вблизи электродвигателя и длина моторного кабеля не более 40-50 метров, то подойдёт большинство стандартных частотных преобразователей. Если же расстояние более 50 метров, то необходимо выбрать вариант ПЧ, где такое расстояние поддерживается. Как правило, даже у самого функционального и дорогого привода длина неэкранированного моторного кабеля не может превышать 300 метров. Если расстояние больше, то необходимо применять фильтр синфазных помех (синус-фильтр).
Информацию по каждому приводу можно найти на нашем сайте либо проконсультируйтесь со специалистами ГК ИПМ.

8) Приборы, чувствительные к радиочастотным помехам
Частотно-регулируемый привод является источником гармонических искажений и радиочастотных помех. Как правило, большинство приводов на нашем сайте имеют базовый ЭМС-фильтр. Однако, если есть чувствительные к помехам приборы и оборудование, то лучше предусмотреть улучшенный фильтр. В таких случаях рекомендуем проконсультироваться у специалистов ГК ИПМ.

Простой пример:

Водоканалу нужен преобразователь частоты. В ходе переговоров выяснилось, что у него центробежный насос на 250кВт с номинальным током 469А. Двигатель обычный трехфазный асинхронный 380В. Устанавливаться будет в щитовой, которая находится вблизи от насоса, расстояние моторного кабеля порядка 70 метров. Это водоканал, но щитовая достаточно сухая, т.к. находится на удаление, температура в среднем +20, однако среда запыленная, ПЧ будет стоять отдельно. Подбираем привод.

В зависимости от предпочтения клиента, бюджета и Вашего личного мнения Вы определитесь с клиентом с маркой и серией. Это должна быть серия для насосов с невысокой перегрузкой, серия, у которой есть мощности на 250кВт и выше на 380В, например: Schneider electric Altivar 61, VACON 100 FLOW либо DANFOSS AQUA Drive FC202 на 250кВт на 380В. не будем останавливаться на конкретной марке, возьмем, что у среднего ПЧ номинальный ток для мощности 250кВт будет 495А и перегрузочная способность 110% в течение минуты.

Iэд 469А < Iпч 495А, значит данный ПЧ подойдет к электродвигателю насоса, есть запас по току.

Согласно Таблицы №1 коэффициент для центробежного насоса 1,1, перегрузка для ПЧ 110% (также 1,1).

Iпуск. ЭД от ПЧ 515,9А <  Iпуск. ПЧ 544,5А

Вновь есть запас по току, значит ПЧ подходит.

У приведенных выше преобразователей частоты длина моторного кабеля допустима от 100 до 300 метров (в зависимости от марки и модели), значит любой из них подойдет.

Также в щитовой запыленная среда, значит выбираем ПЧ в защите IP54. Дополнительная защита плат ставится по усмотрению клиента, однако минимально мы рекомендуем класс 3С2.

Чувствительных к электромагнитным помехам приборов по близости нет.

Итак, клиенту подойдет любой из преобразователей частоты трёх марок на 250кВт.

В любых нестандартных случаях рекомендуем обращаться к грамотным специалистам ГК ИПМ, так как нам важно, чтобы привод работал корректно и долго и клиент остался доволен.