Частотник для электродвигателя своими руками: схема, инструкция и подключение

В данной статье будет рассмотрен частотник для электродвигателя, принцип его работы и основные компоненты. Основной упор будет сделан на теорию, чтобы вы поняли принцип работы частотного преобразователя и смогли в дальнейшем осуществить проектировку и изготовление своими руками. Но для начала потребуется небольшой вводный курс, в котором будет рассказано о том, что такое частотник и для каких целей он необходим.

Львиную долю занимают в промышленности асинхронные двигатели. И ими управлять всегда было трудно, так как они имеют постоянную частоту вращения ротора, а изменять входное напряжение оказывается очень сложно, а порой даже невозможно. Но частотник полностью изменяет картину. И если раньше для изменения скорости движения транспортера, например, использовались разнообразные редукторы, то сегодня достаточно применить одно электронное устройство.

Кроме того, частотники позволяют получить не только возможность изменения параметров привода, но и несколько дополнительных степеней защиты. Отпадает необходимость в электромагнитных пускателях, а порой даже не нужно иметь трехфазную сеть для обеспечения нормальной работы асинхронного двигателя. Все эти обязанности, связанные с коммутацией и включением электропривода, переходят к частотному преобразователю. Он позволяет изменять фазы на выходе, частоту тока (следовательно, и скорость вращения ротора меняется), проводить регулировку запуска и торможения, а также можно реализовать множество других функций. Все зависит от микроконтроллера, используемого в схеме управления.

Сделать частотник для электродвигателя своими руками, схема которого приведена в статье, достаточно просто. Он позволяет осуществить преобразование одной фазы в три. Следовательно, появляется возможность использовать в быту асинхронный электродвигатель. При этом не потеряется его КПД и мощность. Ведь вы знаете, что при включении мотора в сеть с одной фазой происходит уменьшение этих параметров чуть ли не в два раза. А все дело в нескольких преобразованиях поступающего на вход устройства напряжения.

Первым по схеме идет выпрямительный блок. Более подробно о нем будет рассказано ниже. После выпрямленное напряжение подвергается фильтрации. И поступает чистый постоянный ток на вход инвертора. Он осуществляет преобразование постоянного тока в переменный с необходимым числом фаз. Вот этот каскад можно подвергнуть регулировкам. Он состоит из полупроводников, к которым подключена схема управления на микроконтроллере. Но теперь обо всех узлах более подробно.

Он может быть двух типов – одно- и трехфазным. Первый вид выпрямителя можно использовать в любой сети. Если у вас трехфазная, то достаточно произвести подключение к одной. Схема частотника для электродвигателя не обходится без выпрямительного блока. Так как имеется различие по числу фаз, значит, необходимо использовать определенное число полупроводниковых диодов. Если речь идет о частотных преобразователях, которые питаются от одной фазы, то требуется выпрямитель из четырех диодов. Они включаются по мостовой схеме.

Она позволяет уменьшить разницу между значением напряжения на входе и выходе. Конечно, можно использовать и однополупериодную схему, но она неэффективна, возникает большое число колебаний. Но если речь идет о трехфазном подключении, то необходимо в схеме использовать шесть полупроводников. Точно такая же схема в выпрямителе автомобильного генератора, никаких отличий нет. Единственное, что можно сюда добавить, так это еще три дополнительных диода, предназначенные для защиты от обратного напряжения.

После выпрямителя идет фильтр. Его основное предназначение – это отсечка всей переменной составляющей выпрямленного тока. Для более ясной картины нужно составить схему замещения. Итак, плюс проходит через катушку. А затем между плюсом и минусом включен электролитический конденсатор. Вот он-то и интересен в схеме замещения. Если катушка замещается реактивным сопротивлением, то конденсатор при наличии различного тока может быть либо проводником, либо разрывом.

Как было сказано, в выпрямителе на выходе постоянный ток. А при подаче его на электролитический конденсатор не происходит ничего, так как последний является разрывом цепи. Но вот есть небольшая переменная в токе. А если течет переменный ток, то в схеме замещения конденсатор становится проводником. Следовательно, происходит замыкание плюса на минус. Данные выводы сделаны по законам Кирхгофа, которые являются основными в электротехнике.

А вот теперь добрались до самого главного узла – каскада транзисторов. На них сделан инвертор – преобразователь постоянного тока в переменный. Если изготавливается частотник для электродвигателя своими руками, то рекомендуется использовать сборки IGBT-транзисторов, найти их можно в любом магазине радиодеталей. Причем стоимость всех компонентов для изготовления частотника окажется в десятки раз меньше, нежели цена готового изделия, даже китайского производства.

Для каждой фазы используется два транзистора. Они включены между плюсом и минусом, как изображено на схеме, приведенной в статье. Но есть у каждого транзистора особенность – управляющий вывод. В зависимости от того, какой на него подан сигнал, изменяются свойства полупроводникового элемента. Причем можно это произвести как при помощи ручного переключения (например, несколькими микровыключателями подавать напряжение на необходимые управляющие выводы), так и автоматического. Вот о последнем и пойдет речь дальше.

И если подключение частотного преобразователя к электродвигателю выполнить просто, достаточно только соединить соответствующие выводы, то со схемой управления все куда сложнее. Все дело в том, что возникает необходимость в программировании устройства, чтобы добиться максимально возможных регулировок от него. В основе находится микроконтроллер, к нему производится подключение считывающих устройств и исполнительных. Так, необходимо наличие трансформаторов тока, которые будут постоянно следить за мощностью, потребляемой электроприводом. И в случае превышения должно произойти отключение частотника.

Кроме того, предусматривается защита от перегрева. На выход микроконтроллера при помощи согласующего устройства (сборки Дарлингтона) производится подключение управляющих выводов IGBT-транзисторов. Кроме того, необходимо визуально контролировать параметры, поэтому нужно включить в схему LED-дисплей. Из считывающих устройств требуется добавить кнопки, которые позволят переключаться между режимами программирования, а также переменное сопротивление, вращением его изменяется скорость вращения ротора электродвигателя.

Хочется отметить, что изготовить можно и самостоятельно частотник для электродвигателя, цена же готового изделия начинается от 5000 рублей. И это для электродвигателей, мощность которых не превышает 0,75 кВт. Если нужно осуществить управление более мощным приводом, потребуется частотник подороже. Для использования в быту достаточно схемы, рассмотренной ниже. Причина – нет необходимости в большом количестве функций и настроек, самое главное – это возможность изменения частоты вращения ротора.

Принцип работы и схема подключения частотных преобразователей для асинхронных электродвигателей

Принцип управления частотой вращения электрического привода с двигателем постоянного тока довольно прост как по своей сути – изменением величины подводимого напряжения, как и по решению этой задачи – регуляторы напряжения постоянного тока довольно просты в проектировании и производстве. Но в настоящее время основная масса приводов в различных тех-процессах выполняется с применением асинхронных электродвигателей переменного тока.

Для осуществления возможности регулировать скорость вращения таких двигателей и были разработаны частотные инверторные преобразователи для асинхронных двигателей, или попросту “частотники”. Область применения этих приборов весьма обширна – в станках и электроприводах промышленного назначения, вытяжных вентиляторах, конвейерах и т.п.

В основу работы прибора заложено правило вычисления угловой скорости вращения вала электродвигателя, в которое входит такой параметр, как частота питающей сети. И поэтому, если изменять частоту питания обмоток, будет изменяться и скорость вращения ротора двигателя в прямой зависимости. Но при этом мощность аппарата будет падать. Для того, чтобы сохранить КПД устройства на неизменном уровне, вместе с частотой питания нужно также изменять и величину подаваемого на обмотки напряжения.

От метода, при помощи которого решается задача одновременного регулирования частоты и напряжения на выходе преобразователя, эти приборы и получили свое второе название – “инверторы”. В устройстве происходит инвертирование мощными электронными элементами входного переменного напряжения в постоянное, с регулируемой величиной напряжения и частотой импульсов на выходе. Управление выходным сигналом осуществляется при помощи широтно-импульсного регулирования выходным каскадом на полупроводниковых элементах. Таким образом, на электродвигатель по каждой из фаз поступают пачки импульсов изменяемой частоты и напряжения.

Частотные инверторы любой фирмы обязательно маркируются табличками с указанием основных характеристик:

• Максимальня мощность подключаемого электродвигателя ,
• Напряжение питающей сети,
• Количество фаз (трехфазный/однофазный).

Подключение прибора к электрической сети может производиться по схеме, изображенной на рисунке

К питающей трехфазной сети подключение производится через автоматический выключатель, рассчитанный на ток потребления нагрузки, и магнитный пускатель. Включение в сеть производится через клеммы RST, подсоединение электродвигателя – к клеммам UVW. Имеется также возможность дистанционного управления работой при помощи линии связи с компъютером.

Основная масса выпускаемых промышленностью частотников предназначена для работы в трехфазных сетях переменного тока, однако существуют и частотные преобразователи для однофазных двигателей.

Описание возможностей и настройку основных параметров покажем на примере распространенного инверторного преобразователя Mitsubishi D700.

На лицевой панели прибора находится кнопочная панель управления с цифровым дисплеем, позволяющие производить соответствующие настройки.

Ввод данных по основным параметрам работы и защиты производится путем входа в режим программирования через кнопку PU/EXT, затем кнопкой SET выбирается необходимый параметр и редактируется его значение.

Узнать больше об управлении частотным преобразователем Mitsubishi можно из инструкции на инвертор (СКАЧАТЬ) с. В ней также приведены схемы подключения и расшифровка кодов ошибок, выводимых на экран в случае срабатывания защиты преобразователя.

Почему электропитание именно ванной комнаты должно осуществляться особенно тщательно? Ответ на вопрос очевиден – ванная ввиду своих небольших размеров и постоянной повышенной влажности является помещением, где поражение электрическим током более […]

Широкое использование асинхронных трехфазных двигателей в различных механизмах и оборудовании часто сталкивается с проблемой резкого пуска силовой установки, что во многих случаях влияет на долговечность эксплуатации или приводит к выходу […]

Одним из важнейших условий безопасной эксплуатации современных зданий и сооружений является обязательное наличие в них так называемого аварийного освещения. В последние годы, в связи с участившимися случаями возникновения чрезвычайных ситуаций […]

егулировка оборотов электродвигателя часто бывает необходима как в производственных, так и каких то бытовых целях. В первом случае для уменьшения или увеличения частоты вращения применяются промышленные регуляторы напряжения – инверторные […]

Мир не стоит на месте, и благодаря современным технологиям число технологических решений, способных защищать определенную территорию, возрастает практически ежедневно. Рынок безопасности пополняется новшествами, основная задача которых – выявлять случаи незаконного […]

В данной статье мы рассмотрим вопросы организации автоматического управления домашним и наружным освещением, обеспечивающего определённый уровень комфорта в помещении и позволяющего снизить расходы на потребляемую осветительными приборами электрическую энергию.

Блоками, или источниками бесперебойного питания (ИБП) называются специальные электронные устройства, позволяющие защищать выбранные вами бытовые приборы как от перепадов напряжения в электросети, так и от полного его пропадания.

Не нужно рассказывать, какой полезной вещью в домашнем хозяйстве является обычный электрический паяльник. Но беда большинства этих приборов – перегрев жала, особенно это мешает, если не свариваешь им пластиковые трубы, […]

Продукция Schneider Electric

Acti 9 iC60 - Модульный автоматический выключатель на токи до 63 А

Исключительные качества модульного автоматического выключателя Acti 9 iC60 гарантируют абсолютную безопасность и повышенную непрерывность работы.
VisiSafe. полная безопасность при работе и обслуживании цепей.
Электробезопасность класса 2: постоянная безопасность для операторов и неквалифицированного персонала.
VisiTrip. быстрая локализация повреждённой отходящей цепи для сокращения времени ремонта.

Новая серия автоматических выключателей на постоянный ток

Номинальное напряжение: 12. 500В DC
Количество полюсов: 1П, 2П
Номинальный ток: 0,5. 63А
Ток отключения: 10кА
Кривая отключения: С
Соответствует стандартам ГОСТ Р 50030,
IEC 60947, UL 1077, GB 14048.2

Модульные автоматические выключатели до 125А

Номинальный ток: от 10 до 125 А
Различные диапазоны разрывных мощностей и кривых срабатывания: B, C, D.…
Соответствует стандартам МЭК 60898 или МЭК 60947-2
Позволяет выполнить изоляцию в соответствии с промышленными стандартами: МЭК 60947

Высокотехнологичные модульные автоматические выключатели до 125A

Номинальный ток: от 10 до 125 А
Различные диапазоны разрывных мощностей и кривых срабатывания: B, C, D и т.д.
Соответствие стандартам: IEC 60947-2, сертифицировано национальными разрешительными органами
Позволяет выполнить изоляцию в соответствии с промышленными стандартами: МЭК 60947
Рабочее напряжение: до 500 В переменного тока, напряжение изоляции: 690 В
Дополнительные подключаемые модули защиты от токов утечки на землю Vigi NG125
Дополнительное оборудование, устанавливаемое по заказу: индикация состояния и размыкания, шунтовой автоматически

Автоматические выключатели EasyPact в литом корпусе на токи от 15 до 600 A

Номинальный ток: от 15 до 600А
Отключающая способность от 7,5 до 50 кА при 400/415В
Исполнение 1, 2х, 3х и 4х полюсное
3 типоразмера: 100, 250, 400/600А
Исполнение со встроенной дифференциальной защитой на токи 250А
Автоматические выключатели соответствуют требованиям международных стандартов: МЭК 60947-2 (ГОСТ Р 50030.2), JIS 8370, JIS 8201-2-1 A1/A2, GB 14048-2, Nema-AB1, UL508, CSA22-2, IACS для торгового флота

Автоматические выключатели Compact NSX в литом корпусе на токи от 100 до 630 A

Номинальный ток: от 16 до 630 А 6 модификаций по отключающей способности: от 25 до 150 кА при 415 В Номинальное напряжение: до 690 В переменного тока 2 типоразмера от 16 до 630 A Исполнение с 3 или 4 полюсами Широкая гамма расцепителей: электронные Micrologic, термомагнитные ТМ, электромагнитный МА Соответствие требованиям морской классификации: МЭК 60947-1-2 (ГОСТ Р 50030.1-2), Nema, МЭК 68230 для тропического исполнения типа «2», CCC Соответствие требованиям морских классификационных обществ: Бюро Veritas, Lloyd's Register of Shipping, Det Norske Veritas и др.

Автоматические выключатели в литом корпусе от 630 A до 1600 A

Номинальный ток от 630 до 3200 А
2 диапазона размыкания: 200 кА при 440 В - 75 кА при 690 В для рам LB, рассчитанных на 630 и 800 A
4 диапазона размыкания: от 50 до 150 кА при 415 В
Номинальное напряжение: до 690 В
2 типоразмера от 630 до 3200 A
Единый шаг присоединения на полюс 70 мм
Модели с 3 и 4 полюсами

Выключатели-разъединители низкого напряжения

Номинальное напряжение: 690 В
Номинальные токи: от 40 до 2500 A
Категория нагрузки: AC23A/AC22A
Нет изменения электрических характеристик до 60 °C
Номинальное импульсно выдерживаемое напряжение: 8 кВ
Установка на DIN-рейку (для INS до 160А) и на монтажную плату
Гарантированное разъединение (INS гамма)
+ видимый разрыв (INV гамма)

Воздушные автоматические выключатели для передачи мощности на токи от 800 до 4000 A, идеальный выбор для установки на вводе электрораспределительного щита в зданиях различного назначения

Вы получаете высококачественное оборудование с требуемыми характеристиками по приемлемой цене:
Простота выбора, приобретения, хранения и установки.
Предложение, соответствующее международным стандартам и сертифицированное в международных системах, с неизменным качеством Schneider Electric

Aвтоматические выключатели для передачи мощности Masterpact NT на токи от 630 до 1600 A

Номинальный ток: от 630 до 1600 А
Диапазон размыкания: от 42 до 150 кА при 220/415 В перем. тока
Номинальное напряжение: до 690 В
1 одинарный блок от 630 до 1600 A
Единый шаг присоединения на полюс 70 мм
Модели с 3 и 4 полюсами
Четыре блока управления Micrologic с функциями измерений, управления энергопотреблением и анализа сети

Aвтоматические выключатели для передачи мощности Masterpact NW на токи от 800 до 6300 A

Номинальный ток: от 800 до 6300 А
Диапазон размыкания: от 42 до 150 кА при 220/415 В перем. тока
Номинальное напряжение: до 690 В
2 типоразмера от 800 до 6300 A
Единый шаг присоединения на полюс 115 мм
Модели с 3 и 4 полюсами
Четыре блока управления Micrologic с функциями измерений, управления энергопотреблением и анализа сети.

Шинопровод для освещения и распределения электроэнергии

Шинопроводы Canalis KBA представляют полное предложение в качестве системы освещения сооружений малой и средней высоты (гаражи, цеха, супермаркеты). Шинопроводы совместимы со светильниками Canalis KBL, которые поставляются в собранном виде и с подключенными ответвительными коробками.

Технические характеристики Canalis KBA:
Длина секций шинопровода: 2 или 3 м
Номинальный ток: 25 и 40 А

Шинопровод для освещения и распределения электроэнергии

Шинопроводы Canalis KBB представляют полное предложение в качестве системы освещения сооружений всех типов (гаражи, цеха, супермаркеты). Шинопроводы имеют высокую устойчивость к нагрузкам и позволяют крепить источники освещения на расстояниях между центрами до 5 метров, а также поддерживают установку различной осветительной фурнитуры.
Технические характеристики:
Длина секций шинопровода: 2 или 3 м
Номинальный ток: 25 и 40 А
Номинальный ток ответвительных коробок: 10 и16 А

Гибкий шинопровод для освещения и распределения электроэнергии

Благодаря гибкому дизайну, шинопроводы Canalis KDP можно легко прокладывать в различных местах при монтаже, что позволяет сократить сроки проектирования и установки. Они представляют собой оптимальное решение для помещений с навесными потолками или фальш-полами.
Технические характеристики:
Длина шинопровода: 24 м или 192 м (в катушке)
Номинальный ток: 20 А
Допустимый номинальный пиковый ток: 3,6 кА

Распределительный шинопровод малой мощности на токи до 160А

Шинопроводы Canalis KN предназначены для распределения электроэнергии малой мощности с токами до 160 А и оснащены передающей шиной для подключения простых систем управления/наблюдения (освещение или прочие типы нагрузок)
Технические характеристики:
Длина шинопровода: 1,5 м и 3 м
Номинальный ток шинопровода: от 40 до 160 А
Номинальный ток ответвительных коробок: от 16 до 63 A
Номинальное напряжение изоляции: 500 В

Распределительный шинопровод средней мощности на токи до 1000А

Шинопроводы Canalis KS предназначены для распределения электроэнергии средней мощности с токами до 1000 А для промышленных и коммерческих и сооружений с высокой плотностью нагрузки. Независимо от способа установки устройство обеспечивает уровень защиты IP55. Соответственно, его можно устанавливать практически в любых типах помещений.
Технические характеристики:
Длина секций шинопровода: 3м и 5 м
Номинальный ток секций: от 100 до 1000 А
Номинальный ток ответвительных коробок: от 25 до 400 A

Распределительный шинопровод большой мощности на токи до 5000А

Шинопроводы Canalis KT предназначены для передачи и распределения электроэнергии с токами от 800 до 5000 A. Высокий уровень защиты Canalis KT (IP55) предотвращает воздействие воды, систем пожаротушения и пыли. Компактный дизайн и прочный корпус устройства (IK08) позволяют использовать его в промышленности, торговых центрах, офисных зданиях и сфере услуг.
Технические характеристики:
Номинальный ток шинопровода:
- от 200 до 4000 А для алюминиевых проводников
- от 200 до 5000 А для медных проводников

Кабель-каналы из ПВХ пяти типоразмеров: 75×55, 95×55, 140×55, 165×55 и 185×55

Кабель-каналы из алюминия пяти типоразмеров: 75×55, 95×55, 140×55, 165×55 и 185×55

Напольные розеточные лючки на 4, 6 и 8 розеток и лючки доступа

-самовыдвижные розеточные блоки для установки в столешницах, готовые для подключения (с кабелем и вилкой);

-поворотные настольные розеточные блоки с кабелями и вилками;

-розеточные блоки для установки под столешницей или на полу

Мини-колонны из алюминия: анодированные и окрашенные в белый цвет, одно- и двусторонние, высоты 430 и 700

Напольные розеточные лючки на 4, 6 и 8 розеток и лючки доступа

Проволочные лотки PERFORMA предназначены для прокладки силовых и слаботочных кабельных трасс

Широкий выбор типоразмеров:
-высота — 35, 70, 105 мм
-ширина — от 60 до 600 мм

4 варианта покрытий для различных условий эксплуатации:
-злектрооцинковка
-бихромирование
-горячая оцинковка
-нержавеющая сталь

Высокая несущая способность благодаря запатентованной сдвоенной конструкции поперечин.

Безопасная конструкция, снижающая вероятность повреждения кабеля и травмирования монтажника.

Соответствие международным и российским стандартам.

широкий выбор типоразмеров и исполнений — возможность подбора оптимального размера под конкретную трассу и условия применения

легкий и быстрый монтаж за счёт малого веса лотков и наличия безвинтовых аксессуаров быстрой фиксации

удобство укладки и крепления кабеля, простота перевода кабеля на другой уровень

минимальное количество аксессуаров, простота организации поворотов путём формирования их из лотка непосредственно при монтаже

Компактные и миниатюрные выключатели в сборе, а также комплектующие для их сборки. В перечне устройств вы найдете классические выключатели типа XCKM, XCKL в сборе, комплектующие для сборки XCKM, XCKL, рабочие головки в сборе или с возможностью компоновки, промышленные выключатели типа XCKJ в сборе, комплектующие для сборки XCKJ, классические концевые выключатели XCKS в сборе и другое.

Простое управление давлением с использованием новых датчиков давления OsiSense™ XMLR, характеризующихся высокой производительностью и удобством использования.

Выключатели давления OsiSense™ ZMLP с дисплеем, которые могут быть подключены к отдельным датчикам давления для предоставления точной информации о давлении даже в условиях затрудненного доступа.

Бесконтактное обнаружение металлических объектов. В перечне устройств есть датчики в разных типах корпуса, датчики с универсальным напряжением питания и защитой от короткого замыкания, а также индуктивные датчики для специального применения.

Датчики для обнаружения изоляционных и токопроводящих материалов.

Датчики роликового типа Osisense™ XUY легко и просто интегрируются в роликовые конвейерные системы. Новая форма и более простой способ фиксации этих датчиков обеспечивает их более простую адаптацию в любых условиях.

Компактные фотоэлектрические лазерные датчики OsiSense™ XUK8T™ обеспечивают высокоточное надежное обнаружение с подавлением помех на больших расстояниях и измерение расстояния с использованием аналогового выхода.

Новый надежный фотоэлектрический датчик OsiSense™ XUX9ARCNT16, специально разработанный для контроля расстояния между двумя мостовыми кранами для предотвращения их столкновения. Красный луч, хорошо видный на отражателе, обеспечивает простую и быструю установку.

Новый ультразвуковой вилочный датчик на основе использования сквозного луча OsiSense™ XUVU для обнаружения прозрачных этикеток.