Как подобрать частотный преобразователь к двигателю

Частотный преобразователь подбирают по номинальному току двигателя с таблички и по характеру нагрузки. Киловатты — только ориентир. У каждого частотника два номинала: для лёгкого режима (насосы, вентиляторы) и для тяжёлого (конвейеры, мешалки, дробилки, подъём). Один и тот же частотник в тяжёлом режиме тянет двигатель меньшей мощности. Дальше проверяют напряжение сети, нужен ли тормозной резистор и сколько двигатель будет работать на малых оборотах.

Шаг 1. Ток и напряжение с таблички

С таблички двигателя переписывают номинальный ток, напряжение со схемой и мощность. Частотник должен выдавать не меньше этого тока в выбранном режиме.

Почему ток, а не мощность. Двигатели одной мощности бывают с разным током: у них разный КПД и коэффициент мощности, разное число полюсов. ABB в руководстве по подбору советует выбирать частотник по требуемому току и мощности, а не по одной цифре кВт. А если двигатель работает в жарком цехе или с пониженной нагрузочной способностью, запас нужен ещё больше.

Пример из каталога. Двигатель 15 кВт, 1465 об/мин, 380 В Δ / 660 В Y, ток 29,0 А при 380 В. Частотник на 380 В должен давать 29 А длительно в нужном режиме. Двигатель подключают треугольником, как и от сети.

Схема подключения. Трёхфазный частотник на 380 В выдаёт три фазы 380 В. Двигатель 380 Δ / 660 Y к нему подключают треугольником. Двигатель 220 Δ / 380 Y — звездой. Пуск «звезда — треугольник» с частотником обычно не нужен: плавный разгон делает сам частотник.

Шаг 2. Лёгкий или тяжёлый режим

Производители дают два номинала тока. Названия разные, смысл один.

Цифры перегрузки и длина цикла у серий разные. Например, у Danfoss FC 360 лёгкий режим — 110 % на минуту, тяжёлый — 150–160 % на минуту в зависимости от мощности. У Siemens SINAMICS G120X — 110 % на 60 секунд в цикле 300 секунд и 150 % на 60 секунд в цикле 600 секунд. Смотрите таблицу своей серии.

Что из этого следует. Частотник, который в лёгком режиме рассчитан на 11 кВт, в тяжёлом может тянуть только 7,5 кВт. Если поставить частотник «по киловаттам» на дробилку, он будет отключаться при пуске под нагрузкой.

Шаг 3. Сеть: одна фаза или три

• Сеть 380 В, три фазы — обычный случай для цеха. Частотник на 380–480 В.
• Сеть 220 В, одна фаза — бывают частотники с однофазным входом, но только малых мощностей. Выход у них — три фазы 220 В. Двигатель к ним подключают на 220 В, то есть треугольником при табличке 220 Δ / 380 Y.

Частотник не повышает напряжение: какое на входе, примерно такое и на выходе. Трёхфазный частотник на 380 В от 220 В не заработает как положено. Питание трёхфазного частотника от одной фазы допускают не все производители, и с уменьшением выходного тока. Это надо проверять по руководству конкретной серии.

Шаг 4. Нужен ли тормозной резистор

Когда частотник быстро снижает обороты, двигатель работает как генератор и возвращает энергию в частотник. Напряжение внутри растёт, и частотник отключается по защите. Тормозной резистор сжигает эту энергию в тепло.

Резистор нужен, если:

• тяжёлую нагрузку надо останавливать быстро: конвейер, маховик, центрифуга;
• груз опускается: подъёмник, лебёдка;
• остановок много.

Для насоса и вентилятора, которые останавливаются выбегом, резистор обычно не нужен.

Сам ключ для резистора (тормозной прерыватель) встроен в частотники малых и средних мощностей у многих серий. Например, у ABB ACS580-01 в малых габаритах он встроен, а резистор покупают отдельно. У больших частотников прерыватель часто внешний.

Шаг 5. Малые обороты и нагрев двигателя

Обычный двигатель охлаждает вентилятор на собственном валу. На малых оборотах он дует слабо, а ток при постоянном моменте остаётся прежним. Двигатель греется.

SEW-Eurodrive пишет: ниже примерно 20 Гц двигатель с самовентиляцией нельзя длительно нагружать номинальным моментом. ABB в руководстве приводит пример: самовентилируемый четырёхполюсный двигатель на 300 об/мин держит около 80 % момента. Если конвейер или мешалка подолгу работают на малой скорости, нужен двигатель с независимым вентилятором или двигатель с запасом.

Редуктор на малых оборотах тоже меняет условия смазки. Об этом стоит спросить завод-изготовитель редуктора.

Выше 50 Гц

Частотник может разогнать двигатель выше 50 Гц. Но мощность выше номинала не растёт, а момент падает. Подшипники и балансировка ротора тоже имеют предел оборотов. Если нужно выше номинала, это решают вместе с изготовителем двигателя.

Длинный кабель до двигателя

Частотник выдаёт импульсы. На длинном кабеле они дают выбросы напряжения на обмотке, и изоляция стареет быстрее. Производители задают предельную длину кабеля для каждой серии. Если двигатель далеко, ставят выходной дроссель, dU/dt-фильтр или синус-фильтр. Длину кабеля пишите в заявку.

Если на линии регулируемый двигатель YCT

На старых линиях скорость часто меняют без частотника — двигателем серии YCT. В каталоге есть такой: YCT250-4B. Скорость у него задают напряжением возбуждения, а обратную связь даёт тахогенератор. Это другой способ регулирования, частотник к такому двигателю не добавляют. Если YCT меняют на обычный двигатель с частотником, подбирают по моменту и диапазону скорости с таблички: у YCT250-4B это 118 Н·м и 132–1320 об/мин. Учтите шаг 5: на нижней границе такого диапазона обычному двигателю нужен независимый вентилятор.

Стандарты

Регулируемые электроприводы описывает серия IEC 61800. Часть 2 задаёт общие требования и номинальные данные, часть 3 — электромагнитную совместимость (категории C1–C4 по месту установки), часть 5-1 — безопасность.

Что написать в заявке на частотник

1. Табличка двигателя: мощность, ток, напряжение со схемой, обороты.
2. Механизм: насос, вентилятор, конвейер, мешалка, подъём.
3. Сеть: 380 В три фазы или 220 В одна фаза.
4. Диапазон скорости и сколько времени работа на малых оборотах.
5. Как часто пуски и остановки, нужно ли быстрое торможение.
6. Длина кабеля до двигателя.
7. Как управлять: кнопки на панели, сигнал 4–20 мА, связь с контроллером.

Как это делаем мы

• По табличке двигателя и описанию механизма подбираем частотник у завода-изготовителя: ток, режим, напряжение, торможение.
• Найденное присылаем до заказа с характеристиками; если частотнику нужен резистор, фильтр или дроссель, указываем это сразу.
• На заводе сверяем маркировку и шильдик отгружаемого частотника с согласованной позицией.