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. Цены на сайте представлены в информационных целях и не являются публичной офертой. Условия работы сайта
Что такое преобразователь частоты
Преобразователи частоты INNOVERT
Универсальный компактный преобразователь частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51
Частотные преобразователи Danfoss серия VLT HVAC Basic Drive FC 101