Delta Electronics

Особенности применения трехфазных приводов переменного тока в однофазной сети

При соблюдении некоторых условий становится возможным использование преобразователей частоты с трехфазным питанием 220В и 380В серий VFD-B и VFD-F при питании их однофазным напряжением 220В и 380В соответственно.

Большинство типов промышленного оборудования и электродвигателей требуют 3- фазную питающую сеть. Для применений в условиях не планируемых, как промышленные или коммерческие, 3-фазные питающие сети не применяются из-за их высокой стоимости. Для использования 3- фазного оборудования в однофазной сети применяются коммутаторы, статические преобразователи напряжения, частотные преобразователи. Благодаря удешевлению приводов переменного тока и повышению их надёжности, наиболее эффективным способом является замена 1-фазного двигателя на 3-фазный и подключение его через частотный преобразователь.

Области применения приводов с однофазным питанием - насосы для перекачки воды, центрифуги, системы ирригации. Такие электроприводы маломощны и не всегда удовлетворяют владельцев. Необходима замена их на 3-фазные приводы. Но при этом возникают некоторые особенности, которые рассматриваются далее. Это связано с применением простых и недорогих 6-типолупериодных выпрямителей в обычных частотно-регулируемых приводах с широтно-импульсной модуляцией. Дополнительной особенностью является то, что напряжение, выпрямленное 6-типолупериодным выпрямителем (на шине DC) имеет пульсации 360Гц при включении в 3-фазную питающую сеть 60Гц (Рис.1), и 120 Гц при включении в 1-фазную сеть (Рис.2). При этом, полный коэффициент гармоник тока при 1-фазном включении составляет 90%, когда при 3-фазном он не превышает 40%, и при одинаковой величине выпрямленного напряжения амплитуда пульсаций напряжения на DC шине при однофазном включении значительно выше. Таким образом, для предотвращения перенапряжений выпрямителя и DC компонентов при однофазном включении частотного преобразователя необходимо уменьшать номинал двигателя.

Проведено тестирование 3-фазных моделей преобразователей серий VFD-B и VFD-F при включении в 1-фазную сеть, а также проверка соответствия такого применения UL стандартам для однофазных питающих сетей при дефорсированной нагрузке.

Используя такое включение, обратите внимание на правильность подключения для предотвращения аварийных ситуаций.

Выбор схемы подключения к сети, мощности привода, входного и выходного токов для приводов переменного тока.

К 1-фазной сети подключаются клеммы R-S (L1-L2) 3-фазного преобразователя частоты. Необходимо выбрать уменьшенную мощность и выходной ток. Так как входной ток обычно в два раза превышает уровень выходного тока проходящего через IGBT, его снижение является основным условием использования привода. Причиной увеличения входного тока является снижение величины коэффициента мощности и преобразование 3-фазного тока в 1-фазный. Снижение коэффициента мощности по сравнению с 3-фазным включением происходит из-за увеличения коэффициента гармоник входного тока.

При использовании DC реактора для 1-фазного включения коэффициент мощности обычно равен 0,7, когда при 3-фазном включении его величина обычно составляет 0,9. Включение привода переменного тока без DC реактора повышает коэффициент гармоник входного тока, поэтому необходимо его всегда применять.

Для подбора необходимого частотного преобразователя и DC реактора к имеющемуся двигателю необходимо руководствоваться таблицей. Все преобразователи Дельта мощностью более 15кВт имеют встроенный DC реактор. При применении преобразователя необходимо ориентироваться на значения мощности и диапазона тока , приведённые на его шильдике. В противном случае качественной работы оборудования не будет, произойдёт его быстрый износ и будет аннулирована гарантия.

Допустимые диапазоны входной частоты и напряжения сети.

Приведённый в таблице диапазон токов привода соответствует однофазному входу и частоте 60Гц. Диапазон напряжения 1-фазной сети 220/440В должен быть -10%...+5%, а 3-фазной -10%...+15%.

При 1-фазном подключении среднее значение напряжения DC шины будет меньше, чем при 3-фазном подключении. При 1-фазном включении необходимо уменьшить допустимые колебания входного напряжения. Таким образом, максимальное выходное напряжение будет несколько меньше входного напряжения. Входное напряжение для 230В моделей не должно быть меньше 228В, а для 460В моделей – меньше 406В, чтобы гарантировать напряжение на двигателе не менее 207В и 415В соответственно. Для улучшения момента при 60Гц на полной нагрузке, необходимо стабильное входное напряжение. Для обеспечения требуемого диапазона мощностей двигателя полезно применить дополнительно трансформатор.

Таблица даёт возможность подобрать преобразователь частоты для двигателей 220В и 440В.

По таблице можно проверить данные по входному и выходному току привода, току DC реактора, моделям преобразователей, предохранителям, автоматическим выключателям, сечению проводов. Подключение дополнительного DC реактора - стандартный способ уменьшить пульсации напряжения DC шины и увеличить фактор мощности для всех моделей. Для правильного выбора по таблице частотного преобразователя необходимо иметь информацию о мощности двигателя и его номинальном токе.