Конденсатор для преобразователя частоты

Использование частотных преобразователей в цепях питания асинхронных электромоторов позволяет не только значительно повысить управляемость системы, но и экономить, причем за счет нескольких факторов:

  • двигателю дается такая мощность, которая требуется для создания заданного крутящего момента на определенной частоте. Как правило, это далеко не всегда полная мощность и максимальные обороты, за счет чего получается достаточно высокий процент экономии электроэнергии, например, снижение оборотов на 20% позволяет экономить до 50% электроэнергии;
  • меньший износ оборудования, которое работает с минимальными пиковыми токами и ударными нагрузками, что продляет срок службы как электрооборудования, так и подключенных к мотору механизмов;
  • повышение точности производственных процессов приводит к снижению процента брака, минимизации риска поломки;
  • возможность применения рекуперации энергии торможения двигателя, особенно с большой инерционной нагрузкой на валу, позволяет также значительно сократить расходы на электроэнергию.

В тоже время последний фактор, связанный с возможностью рекуперации энергии, используется достаточно редко и только в сочетании с очень мощными двигателями, работающими в режимах пуска-стопа и реверса. Такая ограниченность использования возможности рекуперации объясняется рядом достаточно сложных технических задач, которые необходимо решить не только для получения генерируемой двигателем электроэнергии, но и для ее преобразования в напряжение с заданными параметрами для возврата в электросеть.

То есть, классическая схема рекуперации предусматривает оснащение частотного преобразователя дополнительной схемой, причем достаточно сложной и дорогостоящей, которая получает электроэнергию от двигателя, а затем преобразовывает ее в напряжении питающей сети. Также она синхронизирует его с параметрами этой питающей сети, то есть, обеспечивает такую же частоту и фазу рекуперативного напряжения для того, чтобы возврат его в общую питающую сеть предприятия не привел к изменению параметров напряжения общей центральной системы энергоснабжения.

Именно поэтому частотники с системой рекуперации и возвратом энергии в питающую сеть стоят достаточно дорого, и их применение оправдано с асинхронными электродвигателями большой мощности.

Принцип рекуперации с помощью установки дополнительного конденсатора

Если рассматривать принципиальную схему любого частотного преобразователя с двойным преобразованием частоты, то можно увидеть, что предварительно выпрямленное, а затем преобразованное в необходимую частоту которого можно регулировать, требует промежуточной фильтрации. В цепях фильтрации такого преобразователя обязательно используются конденсаторы частотника, которые уменьшают размер пульсаций и, соответственно, улучшают качество и стабильность выходного напряжения.

Поэтому, если установить в цепь фильтрации конденсатор большой емкости, который будет заряжаться энергией торможения двигателя, накопленный в нем в нем заряд может использоваться для кратковременного питания двигателя в момент его пуска, то есть обеспечивает работу в самом энергозатратном режиме.

Однако просто взять и включить электролитический конденсатор большой емкости в фильтр преобразователя вместо штатного нельзя по двум основным причинам:

  • во-первых, емкость конденсатора фильтра преобразователя рассчитывается согласовано с параметрами индуктивности и сопротивления нагрузки, то есть, самого асинхронного двигателя;
  • во-вторых, установка конденсатора большой емкости в фильтр приведет к значительному росту пускового тока в момент включения самого преобразователя в сеть, а также потребует сложной схемотехники для обеспечения подзарядки этой емкости в процессе рекуперации.

Поэтому наиболее оптимальным вариантом выглядит установка в преобразователь частоты конденсатора большой емкости в отдельную цепь питания, которая управляется независимыми электронными ключами.Такая схема работает следующим образом:

  • при первом запуске двигателя, то есть включении питания преобразователя, заряжается только конденсатор фильтра, а дополнительная емкость остается незаряженной, благодаря установленным ключам;
  • во время торможения электроэнергия, вырабатываемая двигателем в режиме генератора, поступает через ключи на дополнительный конденсатор и заряжает его;
  • во время последующего пуска двигателя или его реверса энергия на выходной генератор, питающий двигатель, напряжение сначала берется из дополнительного конденсатора;
  • после разряда дополнительного конденсатора до заданного минимума питание генератора переключается на сетевое;
  • далее цикл повторяется.

То есть, дополнительная емкость не заряжается от сети, и на ее заряд не тратится электроэнергия. В тоже время энергия, полученная за счет торможения двигателя в режиме генератора, накапливается в дополнительном конденсаторе и используются для последующего пуска двигателя.

Емкость современных конденсаторов достаточно велика, чтобы накопить значительный заряд энергии, тем самым ощутимо снизить общее потребление системы частотного преобразователя и электромотора.

Такое схемотехническое решение в области рекуперации работы отдельно взятого агрегата и его частотного преобразователя без привязки к общей питающей сети предприятия позволяет:

  • во-первых, сэкономить на стоимости частотных преобразователей с системой рекуперации и возвратом энергии в питающую сеть;
  • во-вторых, получить значительный процент экономии электроэнергии за счет ее накопления в конденсаторе и использовании в самом тяжелом режиме пуска двигателя.

Емкость такого дополнительного конденсатора рассчитывается по формулам, которые учитывают электротехнические характеристики двигателя. Мотор представляется в виде схемы замещения индуктивной и резистивной нагрузкой. По результатам такого расчета подбирается подходящий конденсатор из стандартного ряда готовых изделий, выпускаемых электронной промышленностью, емкость которого должна быть несколько выше расчетной.

Если вам требуется помощь в выборе частотных преобразователей, эффективность работы которых можно увеличить за счет добавления дополнительного накопительного конденсатора и схемы работы рекуперации электроэнергии, вы всегда можете обратиться за консультацией к нашим специалистам.



вернуться в блог

Копирование и распространение информации, упомянутой на страницах ies-drives.ru, возможно только при наличии письменного разрешения администрации сайта. По вопросам использования материалов обращайтесь по электронной почте info@ies-drives.ru.
Условия работы сайта Что такое преобразователь частоты
Преобразователи частоты INNOVERT