Устройство предназначено для регулирования и стабилизации скорости вращения асинхронных двигателей, работающих от промышленной электросети 380 В.  Преобразователь частоты n700e обеспечивает очень высокие динамические показатели, так что, простой и дешевый асинхронный электродвигатель можно использовать там, где раньше можно было применить только электропривод постоянного тока.

Преобразователь частоты n700e (пр-ва Хёндай, Юж. Корея) имеет габариты от 210х275х168 до 806х1200х395 мм (в зависимости от мощности двигателя), вес от 4.2 до 170 кг соответственно и может работать с двигателями мощностью от 5.5 до 350 кВт. Всего в серии есть 24 исполнения по ряду мощностей.

Принцип работы

Силовая часть преобразователя показана на рисунке 1 ниже. Здесь же кратко изображены контуры управления, за исключением внешнего. Такая конфигурация встречается часто, в простых применениях преобразователей. Чтобы эксплуатировать hyundai n700e грамотно и ответственно, потребитель должен в общих чертах представлять себе его устройство и принцип работы. Полезно сделать это еще до приобретения, чтобы читать инструкцию по эксплуатации без лишних трудностей.

chastotnyj-preobrazovatel-hyundai-n700e

Рисунок 1.

На рисунке 1 диодный мост (выпрямитель) D1-6 выпрямляет сетевое трехфазное напряжение, а конденсатор C накапливает небольшой запас энергии для сглаживания пульсации. Дроссель L подавляет помехи, идущие в сеть от преобразователя. Мост на транзисторах IGBT (инвертор) T1-6 использует выпрямленное напряжение для питания обмоток двигателя.

С этой целью производится периодическое открывание транзисторов (ключей) инвертора по определенному алгоритму.

Драйверы ic1-3 служат для управления ключами — они преобразуют импульсы ШИМ (широтно-импульсного модулятора) в ток управления затворами транзисторов. Важной функцией драйвера является блокировка сквозного тока, который мгновенно способен вывести плечо моста из строя (любую пару из верхнего и нижнего ключа).

Если открыт верхний ключ, то обязательно должен быть закрыт нижний с ним в паре ключ. Ток будет протекать через нижний ключ другого плеча. Из этого становится понятно, что любая обмотка двигателя может быть присоединена к источнику питания (конденсатору C) в любой полярности. Тем самым и обеспечивается возможность протекания переменного тока через обмотки двигателя.

Работа внутреннего контура управления обеспечивается датчиками тока h1-3. Также необходима информация о напряжении между обмотками. Все эти данные являются обратной связью для сигнального процессора, который непосредственно управляет модулятором ШИМ.

Благодаря индуктивности обмоток двигателя ток в них нарастает не мгновенно (один из законов коммутации в электротехнике), что дает возможность управлять им при помощи времени, то есть ширины импульса или, другими словами, длительности открытого состояния ключей.

Моменты запаздывания тока по каждой фазе обеспечиваются аналогично, своевременным подключением и отключением обмоток в нужной полярности. Все это становится возможным благодаря тому, что частота ШИМ составляет несколько тысяч Гц, что значительно больше частоты формируемых синусоид и обеспечивает их квантование (вместе с частотой опроса датчиков).

Теперь ясно, что при помощи ШИМ можно управлять и частотой моделируемого переменного напряжения, и силой тока в обмотках. Это открывает очень большие возможности.

ВНИМАНИЮ ИНЖЕНЕРОВ-МЕХАНИКОВ! Это уравнивает громоздкие, сложные и дорогие традиционные электроприводы постоянного тока и дешевые, простые асинхронные моторы. Более того! Динамика, которую обеспечивает преобразователь частоты n700e, лучше любого варианта с приводом постоянного тока.

При помощи задания частоты можно эффективно управлять скоростью вращения двигателя, а при помощи задания тока — их крутящим моментом (хотя в действительности эти параметры имеют связь между собой). Поскольку подключаемый двигатель представляется внутри преобразователя его математической моделью, то никаких дополнительных датчиков (тахометров и датчиков нагрузки) не требуется.

По току и напряжению всегда можно динамически рассчитать момент и скорость с приемлемой для приводов точностью. В этом и состоит принцип векторного управления, который осуществляет преобразователь частоты hyundai n700e.

Подключение преобразователя

На рисунке 2 изображена схема подключения наиболее важных цепей, включая управление. Выбирать преобразователь из модельного ряда необходимо в соответствии с мощностью выбранного двигателя, это быстрее окупится. В инструкции по эксплуатации есть таблица для выбора модели. Все модели имеют одинаковую схему подключения.

Клеммы PD P RB и N предназначены для целей, предназначенных для рекуперативного торможения. Перемычка установлена на заводе по умолчанию. Ее можно заменить на реактор постоянного тока. При работе с двигателями небольшой мощности энергия торможения (когда двигатель работает в режиме генератора)  возвращается в конденсаторы C. Избыток энергии компенсируется внутренней цепью из резистора и ключа, включенных последовательно. (На схеме рисунка 1 они не показаны для простоты).

chastotnyj-preobrazovatel-hyundai-n700e

Рисунок 2.

Моторы средней мощности способны заряжать конденсаторы до опасных значений (более 400 В) и нуждаются в использовании тормозных резисторов, которые шунтируют конденсаторы. Такие резисторы подключаются внешним образом к клеммам RB и P (См. инструкцию.)

Наиболее мощные моторы, работающие в условиях длительного торможения (шахтные подъемники, краны), требуют использования специальных внешних тормозных прерывателей. Это комбинация мощных резисторов с хорошим охлаждением и ключей, управляемых ШИМ, для регулирования нагрузочной способности. Такое решение используется при мощностях двигателей от 30 до 150 кВт.

Преобразователь частоты n700e имеет сигнальные реле, которые позволяют судить о его текущем состоянии при интегрировании во внешние системы автоматизации. Контакты AL0-AL2 замыкаются при аварийном состоянии преобразователя. Контакты RN0-RN1 замыкаются при выполнении определенного условия (программируется потребителем).

Для управления от логических контроллеров или релейных схем (при согласовании с помощью транзисторных каскадов с открытым стоком или истоком) имеется группа контактов: P24 – питание внешних ключей, 1 – 6 входная логика (все функции программируются) и CM1 – цифровая земля. Из функций доступны: реверс, ступенчатое управление скоростью (16 поз.) и функция толчка – эта функция компенсирует малый начальный крутящий момент, свойственный асинхронным двигателям.

Клемма FM – это аналоговый вывод частоты модулятора (на вольтметре 0-10В). Эта величина пропорциональна скорости вращения, но не следует путать ее с самой скоростью! Скольжение асинхронных двигателей сильно зависит от нагрузки.

Клеммы H, O и L служат для подключения резистора (L – аналоговая земля, может не допускать соединения с CM1, см. инструкцию). Резистор 1 кОм 1 Вт проволочный,  выполняет функцию регулировки скорости. Клемма OI выполняет аналогичную роль, но здесь для управления используется токовая петля 16 мА.

Помимо прочего, имеется интерфейс RS-485 для дистанционного управления и местный пульт с дисплеем для задания настроек. Клемма G – обязательное заземление корпуса преобразователя.

Преобразователь частоты n700e позволяет программировать все динамические характеристики двигателя:

  • скорость вращения;
  • направление вращения;
  • вращающий момент (с перегрузкой 1.5);
  • характеристику разгона;
  • характеристику торможения;
  • пусковой момент;
  • функция ПИД-регулятора.

Подготовка к работе

Если используется стандартный двигатель (тот, для которого преобразователь настроен по умолчанию) то ввод в эксплуатацию будет наиболее простым. Стандартный двигатель подразумевает указанную мощность и 4 полюса (1500 об/мин для 50 Гц). Выполнив подключения и включив питание, следует убедиться, что на пульте оператора горит светодиод Power. Если все идет нормально, можно приступать к конфигурированию преобразователя под рабочее окружение. Здесь возможно несколько вариантов и это тема для отдельной статьи.

ВНИМАНИЕ! При отключении преобразователя, следует выждать не менее 10 минут, во избежание поражения током. За это время должны разрядиться фильтрующие конденсаторы в цепи постоянного тока.

Настройка преобразователя n700e

После выполнения всех необходимых подключений и их проверки, потребитель должен инициализировать преобразователь для работы бессенсорного векторного управления, если он использует нестандартный двигатель. По причине большой сложности этой процедуры производитель предусмотрел процедуру автонастройки для двигателей, отличающихся от рекомендованных по умолчанию. К счастью для потребителей, это оказывается возможным.

С помощью пульта оператора необходимо, после подачи питания, войти в меню: FUNC, выбрать функцию H01 = 1, а затем остальные параметры для всей этой группы функций: мощность, число полюсов, номинальный и холостой токи, скольжение, сопротивление обмоток, индуктивность, и т.п. Часть этих параметров может потребовать специализированных измерений или, в крайнем случае, электротехнических расчетов.

Частотный преобразователь n700e корейской компании Hyundai хорошо зарекомендовал себя у потребителей. При отличных эксплуатационных качествах и надежности он имеет сравнительно небольшую цену.

Видео-паспорт на серию частотных преобразователей HYUNDAI N700E