Тиристорный преобразователь частоты — что это?

Чтобы превратить переменный ток в постоянный, нужно использовать особые устройства. Поможет в этом тиристорный преобразователь частоты, который принято использовать в разных сферах промышленности, чтобы регулировать напряжение и другие параметры электроэнергии. Разберемся, что это за устройства, где они применяются и как работают, а также ознакомимся с их основными преимуществами.

Содержание статьи:

1. Понятие ТПЧ
2. Для чего он нужен
3. Особенности тиристорных преобразователей
4. Принцип работы, конструкция, схема
5. Преимущества

Понятие ТПЧ

Конструктивно тиристорный преобразователь частоты представляет собой прибор электромагнитного, электромеханического или просто электронного типа, отвечающий за преобразование тока. Он незаменим для сохранения энергии механических элементов, например, двигателя, вентилятора, насоса. Вследствие этого обеспечивается оптимальная степень нагрузки, скорости и прочих показателей. Энергия двигателя экономится, потери снижаются, а КПД растет. Все это происходит в рамках преобразования отметки частоты входящего переменного тока напряжения в постоянный ток. Причем далее эта частота обратно конвертируется в переменное напряжение с применением транзисторов биполярного типа, оснащенных изолированным затвором.

Для чего он нужен

Многие интересуются, зачем нужна такая установка, особенно, если они подключают трехфазный двигатель впервые. Логично, что любой мотор может быть подключен к сети напрямую с применением защитной аппаратуры в виде моторного выключателя или же контактора с реле. Но в данном случае необходимо изучить процессы, которые наблюдаются в электрическом двигателе непосредственно на этапе прямого пуска посредством автоматического выключателя или кнопки активации контактора на примере стандартного асинхронного двигателя.

Сначала на обмотки подается напряжение переменного типа, оно генерирует определенное магнитное поле, которое направляется к ротору и заставляет вырабатываться электрический ток непосредственно в короткозамкнутых витках. После этого током генерируется ответное поле, которое и приводит ротор в движение относительно статора. Все эти процессы называются намагничиванием.

При этом сам по себе трехфазный двигатель не требуется. На его валу непременно есть нагрузка. Если конвейер нагружен, дело обстоит гораздо сложнее. Однако нагрузка имеет момент инерции, который двигатель должен преодолеть с целью запуска вала. Так, все эти силы имеют прямое и непосредственное отношение к пусковому току двигателя, он будет превышать номинальный ток в 2-7 раз.

Особенности тиристорных преобразователей

Тиристоры могут быть задействованы в роли ключей, каталог их номенклатуры имеет ряд отличительных особенностей. В первую очередь, они заключаются в том, что многие элементы не нуждаются в подаче на постоянной основе управляющего сигнала. Здесь как раз и применяется возможность подобных систем пребывать в открытом состоянии после снятия управления. Запирание случается лишь при снижении тока или смене полярности напряжения в области катода или анода.

Также пользователь может вовсе не дожидаться, пока будет изменена полярность тока, или пока он уменьшится. Для этого можно применять особые тиристоры запираемого типа, имеющие защиту за счет подачи сигнала на управляющий электрод. Любой преобразователь предполагает искажение формы напряжения, в момент переключения могут давать о себе знать импульсы помех, и чтобы снизить их уровни, требуется применение особых схемных решений. К ним относится коммутация, монтаж помехоподавляющих фильтров и другие.

Принцип работы, конструкция, схема

В целях преобразования нагрузки на практике может применяться преобразователь категории IGBT. Он представляет собой электрический механизм для преобразования тока, а также для управления его уровнем и иными параметрами. С его помощью появляется возможность уравнивания показателей электрических редукторов. Речь идет о скорости вращения непосредственно в момент пуска, значении угла и других.

Тиристорный преобразователь незаменим в отношении двигателя постоянного тока, он задействуется совместно с системой автоматического регулирования и применяется достаточно широко за счет следующих преимуществ:

• высокий коэффициент полезного действия, достигающий 95% и более, в зависимости от конкретной модели;
• внушительный спектр контроля, возможность применения для двигателя с разной мощностью — от десятых киловатта до нескольких мегаватт;
• способность противостоять выраженным нагрузкам;
• надежность и продолжительность в плане срока службы;
• абсолютная точность работы.

В состав конструкции системы традиционно входят следующие элементы:

• трансформатор;
• блоки выпрямительного назначения;
• вспомогательный реактор для сглаживания преобразования;
• защитная система.

На сегодняшний день многие системы предполагают подключение к трансформатору с применением реактора. Первый элемент в рамках данной схемы является связующим звеном между напряжением входящего и выходного типа, говоря проще, он уравновешивает разницу между параметрами. Также в состав электросхемы входит сглаживающий реактор, его применение незаменимо для нейтрализации пульсаций. Но реактор есть в системе не всегда, ведь если индуктивность достаточная, он не используется.

Механизм способен пропускать посредством инвертора автономного типа первичную нагрузку. Далее процессы проходят в выпрямляющих блоках, которые устанавливаются в области выходного звена. Чтобы подключить прочие индукционные потребители, задействуют шины, способствующие выравниванию питания в целевой группе устройств.

Преобразователь может функционировать на низкой или высокой частоте. В соответствии с нужным показателем и происходит выбор конкретной модели. В механизмах, где применяется трехфазный ток, задействуется альтернативный вариант подключения. Однофазный ток переносит влияния и преобразования, в то же время в процессе преобразования трехфазного тока снижается КПД. Использование подобной методики способствует реализации системы генератор-двигатель без применения генератора. Именно поэтому происходит обширная регулировка частот вращения шпинделя даже в условиях низких скоростей. Наряду с этим можно установить механические и иные показатели электропривода.

Также стоит рассмотреть схемные решения тиристорных преобразователей, чаще всего встречаются такие варианты:

• токовые инверторы последовательного и параллельного типа;
• комбинированные устройства;
• преобразователи напряжения;
• резонансные системы.

Преимущества

Системы такого плана обрели достаточно широкое распространение за счет многочисленных достоинств. Их ключевое преимущество по сравнению с машинными механизмами заключается в высоком уровне КПД и отсутствии потерь холостого хода, по этой причине наблюдается снижение потребления мощности от сети и расходов на использование.

Еще одно важное и значимое преимущество заключается в особенностях регулировки. Ее можно осуществить без переключения в рамках силовых цепей. Все это позволяет избежать применения коммутирующих устройств. Перед приобретением преобразователя частоты надо также оценить его другие плюсы:

• качественные детали, с которыми устройства работают бесперебойно и длительно;
• повышенная степень надежности и безопасности;
• простая и удобная эксплуатация;
• коэффициент полезного действия достигает 95%;
• есть хорошая стойкость к короткому замыканию;
• способность выдерживать перенапряжения;
• обеспечение защиты силовых элементов за счет внутренней самодиагностики;
• дистанционное управление и регулирование посредством специального пульта;
• отображение параметров в цифровой форме;
• опция адаптации к имеющемуся оборудованию;
• простота перенастройки параметров;
• моментальная смена комплектующих, а также запчастей;
• действие гарантии и осуществление сервисного обслуживания.

Это далеко не все плюсы, но они являются основными, а потому заслуживают первостепенного внимания. В процессе выбора нужно обязательно учитывать, какие преимущества первостепенны под конкретные задачи, а какие из них можно не учитывать.

Таким образом, тиристорный преобразователь представляет собой необходимо устройство в определенных сферах. Современные модели работаю исправно и эффективно, а также способствуют решению широкого спектра задач.

В ряде ситуация тиристорные преобразователи не уступают частотникам, которые работают на основе транзисторов IGBT. Они имеют сравнительно невысокую цену и могут выдерживать ток, параметры которого превышают номинальные значения. Применение преобразователей на тиристорах управляемого и неуправляемого типа не создает никаких препятствий для их работы. Наоборот, их задействование способствует упрощению целого ряда процессов и повышению степени их результативности.