Преобразователь частоты — это силовой электронный блок, который является посредником между системой управления и электродвигателем. Он обеспечивает питание для двигателя, защищает его и задаёт необходимый режим работы — разгон, торможение или постоянное изменение скорости.
Для примера возьмем шлифовальный станок, который часто можно встретить в промышленном цеху или в столярной мастерской. Для качественной работы станка движение должно осуществляться в двух направлениях, скорость вращения ленты — меняться плавно, а аварийная кнопка мгновенно отключать питание. Без преобразователя частоты тут точно не обойтись.
Рис.1 Внешний вид шлифовального станка.
Подключение силовых цепей
Все провода, подключаемые к частотному преобразователю, можно разделить на 2 группы: силовые и контрольные. Рассмотрим подключение силовых.
Три провода сетевого питания 380 В, 50 Гц — клеммы R, S, T + провод заземления PE. Нейтраль частотному преобразователю не нужна. Даже если она у вас есть, подключать не нужно. А вот провода питания можно подключать в любом порядке. При необходимости чередование фаз можно изменить в программе частотника.
Три провода питания двигателя — клеммы U, V, W + провод заземления PE. На выходе напряжение может меняться от 0 до 380 В, а частота от 0 до 500 Гц. В этом и кроется смысл работы частотного преобразователя — он позволяет изменять скорость двигателя от нуля до номинального значения и даже выше, если это позволяет механика.
Рис.2 Подключение силовых цепей
Подключение цепей управления
С контрольными проводами всё несколько сложнее. Тут нужно хорошо подумать, прежде чем подключать. На выбор целая россыпь дискретных и аналоговых входов и выходов. В документации производители чаще всего публикуют стандартную схему подключения с заводскими настройками, но для каждого механизма на деле нужна своя схема и индивидуальные настройки.
Рис.3 Подключение цепей управления
У нас задача не самая сложная. Для управления шлифовальной машиной достаточно кнопок «Пуск», «Стоп», переключателя «Вперед – Назад» и переменного резистора для изменения скорости вращения, его ещё называют потенциометром.
К дискретным входам DI подключаются сигналы, которые могут принимать одно из двух состояний — «вкл» и «выкл» или логический 0 и 1. В нашей схеме это кнопки «Пуск», «Стоп», переключатель направления и аварийный «грибок». Мы будем использовать кнопки без фиксации, которые уже установлены на станке.
К аналоговым входам AI подключаются сигналы с непрерывно меняющейся величиной тока 4…20 мА или напряжения 0…10 В. Это могут быть датчики, сигналы от контроллера или другого внешнего устройства. В нашем случае — это ручка потенциометра, которая обеспечивает плавную регулировку скорости.
Потенциометр или переменный резистор — это регулируемый делитель напряжения с тремя контактами.
Рис.4 Внешний вид потенциометра
На два крайних неподвижных контакта подаётся постоянное напряжение 10 В от частотного преобразователя, а средний подвижный контакт служит для снятия текущей величины напряжения, которая зависит от положения ручки. Если ручка повернута наполовину, значит и напряжение будет только половинное = 5 В. Преобразователь пересчитает напряжение в задание скорости и разгонит двигатель.
Рис.5 Подключение потенциометра
Любой потенциометр не подойдёт, необходим с сопротивлением от 2 до 5 кОм, чтобы аналоговый вход стабильно работал. А ещё он должен быть с удобной ручкой, ведь крутить его придётся постоянно. Мощность может быть любой, даже 0,125 Вт достаточно. Идеально подойдёт XB5AD912R4K7 с сопротивлением 4,7 кОм.
На дискретные — DO и аналоговые выходы AO преобразователь выдает информацию о своем текущем состоянии, скорости или токе двигателя, достижении заданных значений или выходе за их пределы. В нашем случае выходы не используются, поэтому подключать нечего.
Настройка
Недостаточно просто подключить все провода к частотнику, его ещё нужно правильно настроить, чтобы механизм работал стабильно и долго. Для этого в частотном преобразователе несколько сотен параметров. Конечно, все настраивать не придётся, но вот основные — обязательно.
Настройка осуществляется с помощью клавиш на встроенной панели управления. С ними всё предельно просто.
Кнопка PRG отвечает за вход и выход из режима программирования. Кнопки вверх, вниз и вбок осуществляют навигацию внутри меню, а кнопка Enter — подтверждает выбор параметра или его значения.
MF.K — это дополнительная функциональная кнопка, которую можно настроить на необходимое действие, например переключение между местным и дистанционным управлением или смену направления вращения.
Зеленая и красная кнопки — это Пуск и Стоп, если управление осуществляется с панели.
Если запутались, не беда. Нужно несколько раз нажать на кнопку PRG, чтобы вернуться к исходному состоянию.
Рис.6 Внешний вид панели управления
А теперь к параметрированию
Во-первых, необходимо дать понять частотному преобразователю, какой двигатель к нему подключен. Для этого в параметры с F1-01 по F1-05 запишем значения с шильдика двигателя:
F1-01 = 1,5 кВт — номинальная мощность двигателя
F1-02 = 380 В — номинальное напряжение двигателя
F1-03 = 3,75 А — номинальный ток двигателя
F1-04 = 50 Гц — номинальная частота двигателя
F1-05 = 1400 об/мин — номинальная скорость двигателя
Рис.7 Шильдик двигателя
Теперь, когда основные данные о двигателе есть, нужно провести автонастройку. Этот процесс нужен, чтобы частотный преобразователь ещё лучше адаптировался к работе с конкретным двигателем: вычислил сопротивление и индуктивность обмоток. Так управление будет точнее, а экономия энергии — больше.
Для запуска процедуры устанавливаем F1-37 = 1 — статическая автонастройка и нажимаем кнопку «Run» на панели управления. Через пару минут дисплей переходит в исходное состояние и частотник готов к работе.
Далее переведём управление на внешние кнопки и настроим его
В нашем случае подойдёт трёхпроводное управление, где кнопка «Стоп» осуществляет разрешение на работу, кнопка «Старт» — запуск станка, а переключатель выбирает направление вращения.
Рис.8 Схема трёхпроводного управления
Настроим эти параметры:
F0-02 = 1 — управление через клеммы управления
F0-03 = 2 — задание частоты с AI1 (потенциометр)
F4-00 = 1 — пуск
F4-01 = 2 — выбор направления движения
F4-02 = 3 — разрешение работы
F4-03 = 47 — аварийный останов
F4-11 = 3 — режим трёхпроводного управления
Теперь станок начинает оживать, реагирует на нажатие кнопок и вращение ручки скорости. Остаётся настроить время разгона, торможения и проверить на практике удобство использования. Наш частотный преобразователь настроен и готов к использованию!
Защита и безопасность
Преобразователь частоты — умное устройство. После настройки в работу включаются все защитные функции, которые в случае аварии сберегут и сам частотник, и двигатель, и механизм.
Например, при заклинивании: преобразователь вычислит, что ток двигателя намного выше номинального, который мы установили в параметре F1-03 ранее, выдаст ошибку «Перегрузка двигателя» и отключится. Двигатель не перегреется и не сгорит, а механика останется целой.
А если возникла угроза здоровью оператора или поломки оборудования — спасет аварийная кнопка «грибок». При её нажатии преобразователь в мгновение остановит станок и отключит питание. Никто не пострадает!
Вместо заключения
Настройка частотного преобразователя — процесс увлекательный. Порой преобразователь берёт на себя не только управление двигателем, но и целой системой и может заменить даже простой контроллер. К частотнику можно подключать датчики, лампы индикации, реле и даже контакторы. Применение преобразователю можно найти везде: от насосов и конвейеров до сложных станков, подъёмников и лифтов. Главное внимательно изучать документацию и делать всё по порядку, тогда всё обязательно получится.
Ещё по теме
Настройка частотного преобразователя для регулирования давления в трубопроводе
Как настроить управление частотным преобразователем по сети Modbus
Инструкция по эксплуатации и чертежи MD310
Каталог с актуальными ценами
После того как все электрические подключения выполнены, для ввода в эксплуатацию требуется настроить преобразователь частоты. Процесс заключается в четырех основных пунктах, это:
- Настройка параметров электродвигателя – необходима для того, чтобы ПЧ адаптировался к конкретному двигателю.
- Внесение параметров для пуска и останова двигателя – от этих настроек зависит время пуска и останова двигателя, а также режим управления.
- Ввод защитных и ограничивающих уставок – на этом этапе определяется граничные значения различных параметров для защиты двигателя и самого частотника от выхода их из строя.
- Программирование дополнительных функций – это самый объемный и непостоянный пункт, так как в каждой конкретной задаче будут использоваться свои функции.
Правильное выполнение всех этапов программирования ПЧ позволит электродвигателю функционировать в оптимальном и безопасном режиме, защитит его от выхода из строя.
Интернет-магазин приводной техники
Программируемые параметры частотника
Каждая конкретная модель частотника имеет свой функционал, который напрямую влияет на количество настроек устройства. При этом не все параметры требуют программирования, а часто являются лишь дополнительной функцией.
Используя вышеописанную классификацию, опишем основные настраиваемые параметры ПЧ:
- Номинальные характеристики электродвигателя – находятся на шильдике мотора:
- Напряжение;
- Частота;
- Скорость;
- Мощность;
- Значение cos φ – не является обязательным;
- Крутящий момент – не является обязательным.
- Для пуска и останова электродвигателя:
- Команда пуска/останова – откуда будет происходить запуск ПЧ;
- Время разгона или кривая разгона – за какое время двигатель должен выйти на заданную скорость вращения;
- Время торможения или кривая торможения – за какое время на двигатель должна прекратиться подача питающего напряжения.
- Защитные параметры:
- Минимальные и максимальные значения частоты, скорости, крутящего момента, тока;
- Тепловая защита двигателя;
- Время работы при увеличенном или уменьшенном напряжении;
- Защита от обратного пуска.
- Дополнительные настройки:
- ПИД регуляторы;
- Передача данных;
- Настройка аналоговых и дискретных выходов;
- Различные режимы работы.
Этапы программирования и настройки частотного преобразователя
Выделим минимальный набор действий по настройке параметров преобразователя частоты:
- Ввод паспортных данных электродвигателя в ПЧ;
- Ввод принципа регулирования:
- Постоянная частота;
- Переменная частота – если выбран этот вариант, то требуется указать источник задания скорости вращения.
- Задать канал управления – то есть источник, откуда будет приходить команда запуска и останова.
После выполнения данных действий двигатель можно запустить, при этом следует убедиться в правильности вращения. Если вращение осуществляется неправильно, это можно изменить переключением фазных проводов или с помощью настройки частотного преобразователя.
Программирование частотных преобразователей на примере Innovert
Разберем пример настройки частотного преобразователя на примере устройства от Innovert. У рассматриваемого частотника имеются следующие группы настраиваемых параметров:
| № | Группа | Функции |  |
| 1 | A (Рr.A) | для текущего контроля | |
| 2 | B (Pr.B) | основные функции | |
| 3 | C (Рr.C) | для основных применений | |
| 4 | D (Pr.d) | параметры входов и выходов | |
| 5 | E (Рr.E) | вспомогательные настройки | |
| 6 | F(Pr.F) | для прикладного использования | |
| 7 | G (Рr.G) | для ПИД-регулятора | |
| 8 | H (Pr.H) | настройки последовательного канала связи | |
| 9 | i (Рr.i) | для усложнённого применения |
Чтобы осуществить базовое программирование преобразователя частоты, необходимо произвести следующее действия:
1. В п. Pr.b.00 (уставка рабочей частоты) указываем нужное нам значение характеристики. По умолчанию стоит 50 Гц. В данном случае оставляем его без изменения.
2. В п. Pr.b.01 (способ установки заданной скорости вращения) выставляем величину 4. При этом увеличение и уменьшение характеристики будет происходить с помощью внешних контактов «Up» и «Down».
3. В п. Pr.b.02 (способ пуска) вводим показатель 1. При этом пуск будет происходить с помощью управляемого входа.
4. В п. Pr.b.03 (режим доступа к кнопке «стоп» на панели частотника) указываем значение 1. Это позволит останавливать частотный преобразователь с его панели управления.
5. В п. Pr.b.04 (блокировка обратного вращения) вводим величину 1. То есть разрешаем обратное вращение.
6. В п. Pr.b.05 (максимальная рабочая частота) указываем номинальное значение электродвигателя 50 Гц. Это не позволит увеличить скорость вращения двигателя выше 50 Гц.
7. Далее необходимо настроить:
- Минимальную рабочую частоту Рr.b.06 – сохраняем по умолчанию 0 Гц;
- Время ускорения Pr.b.07 – указываем нужное значение, например 3 секунда;
- Время замедления Рr.b.08 – выставляем необходимое значение, например 3 секунда;
- V/F кривая: Максимальное напряжение Pr.b.09 – вводим 220 В;
- V/F кривая: Опорную частоту Pr.b.10 – оставляем 50 Гц;
- V/F кривая: Промежуточное напряжение Pr.b.11 – вводим величину 17;
- V/F кривая: Промежуточная скорость вращения Рr.b.12 – сохраняем значение 2.5;
- V/F кривая: Минимальное напряжение Pr.b.13 – вводим величину 15;
- V/F кривая: Минимальная частота Рr.b.14 – оставляем заводское значение;
- Несущая частота Pr.b.15 – указываем величину 9.
8. Остальные показатели мы оставляем с заводскими уставками.
В итоге получаем частотник, запускающий двигатель от дистанционных кнопок «пуск» и «стоп», которые коммутируют соответствующие цепи управления устройства. Управление скоростью вращения происходит с помощью кнопок «быстрее» и «медленнее», которые коммутируют контакты «Up» и «Down» преобразователя. При этом значение частоты не может быть поднято выше 50 Гц.
Для того чтобы наглядно увидеть процесс настройки и запуска электродвигателя от ПЧ Innovert, вы можете посмотреть видео:
Данная статья предназначена для быстрой настройки и запуска частотных преобразователей M-Driver в различных режимах управления. Прежде всего, в данном обзоре мы рассмотрим простые и более востребованные варианты конфигурации частотных преобразователей M-Driver. В описании режимов управления будут кратко описаны параметры и необходимые значения для правильной работы частотных преобразователей в заданному режиме. Если Вам необходимо более детально изучить представленные в статье параметры, то Вы всегда можете скачать подробное руководство пользователя. Для описания режимов работы частотных преобразователей мы будем использовать серию M300, так как она более простая и обладает меньшим функционалом по сравнению с серией M500 (при этом решения из данной статьи применимы к серии M500).
Первым действием Вам необходимо подключить силовые кабельные линии к частотному преобразователю:
- если артикул ЧП заканчивается на G1, то питание преобразователя 220В Вам необходимо подключить на клеммы R и T, фазировка в данном случае не играет роли;
- если артикул ЧП заканчивается на G3, то питание преобразователя 380В (3 фазы) Вам необходимо подключить на клеммы R,S,T;
- кабельные линии от двигателя подключаем к клеммам U,V,W частотного преобразователя.
Необходимо понимать, что частотные преобразователи с входным напряжением 220В (1 фаза) возможно подключать только к двигателям, у которых имеется возможность подключение в Δ 220В. Данный параметр можно посмотреть на шильдике двигателя.
После подключения и подачи напряжения на частотный преобразователь M-Driver загорается панель управления, и Вам необходимо произвести настройку частотного преобразователя. Обязательно первым этапом настройки Вам нужно ввести параметры двигателя в частотный преобразователь. Для это нажимаем кнопку PRGM и стрелочками верх/вниз выбираем группу параметров P1 и нажимаем кнопку ENT. После этого мы попадаем в подменю группы P1, где требуется внести изменения параметров двигателя (смотрим их на шильдике двигателя):
- P1-01 указываем мощность двигателя, кВт;
- P1-02 указывает номинальное напряжение двигателя, В (как правило это 220В или 380В);
- P1-03 номинальный ток двигателя, Ампер;
- P1-04 номинальная частота двигателя, Гц (как правило 50Гц);
- P1-05 скорость вращения двигателя, об/мин.
Эти параметры вводятся ОБЯЗАТЕЛЬНО в любой конфигурации управления частотным преобразователем! При игнорировании ввода данных параметров, частотный преобразователь может выйти из строя.
Далее рассмотрим настройки и схемы подключений различных режимов управления частотного преобразователя.
1. Заводской режим. После ввода пяти параметров (P1-01 — P1-05) частотный преобразователь готов к работе в ручном режиме. Нажимая кнопку RUN (Пуск) на панели управления, частотный преобразователь будет разгонять двигатель до выбранной Вами частоты. Частота двигателя в данном случае задается с встроенного потенциометра на панели (черное колесико), тем самым Вы регулируете скорость вращения двигателя вращая потенциометр. При нажатии кнопки STOP частотный преобразователь плавно остановит двигатель. В заводской настройки время разгона и останова двигателя составляет 20 секунд. Если Вам нужно ускорить время разгона или останова, то Вам необходимо изменить параметры P0-17 (время разгона) и P0-18 (время останова).
2. Запуск двигателя вперед или назад с помощью переключателя (с фиксацией), управление частотой с внешнего потенциометра. Для настройки данного режима управления нам понадобиться:
- установить характеристики двигателя в параметры P1-01 — P1-05 частотного преобразователя;
- выбрать в параметре P0-02 = 1 (управление с клемм ЧП);
- выбрать в параметре P4-11 = 0 (двухпроводное управление, заводское значение);
- выбрать в параметре P4-00 = 1 (движение вперед, клемма DI1);
- выбрать в параметре P4-01 = 2 (движение назад, клемма DI2);
- при необходимости отрегулировать время разгона и торможение в параметрах P0-17 и P0-18 соответственно;
- в параметре P0-03 указываем значение источника задания частоты. Если хотим задавать частоту с потенциометра на панели частотного преобразователя, то оставляем значение 4, если хотим устанавливать частоту с внешнего потенциометра, то указываем значение 2.
В таком случае нужно подключить провод с клеммы COM на переключатель и в зависимости от поворота переключателя сигнал будет подаваться на клемму DI1 или DI2. Переключатель желательно использовать на 3 положения, когда нейтральное положение, контакты переключателя не замыкаются и соответственно двигатель не работает. Если Вы подключаете внешний потенциометр для задания частоты, то необходимо производить подключение на клеммы 10V AI1 GND как показано на рисунке.
3. Запуск двигателя вперед или назад с помощью кнопок (без фиксации), управление частотой с внешнего потенциометра. Для настройки данного режима управления нам понадобиться:
- установить характеристики двигателя в параметры P1-01 — P1-05 частотного преобразователя;
- выбрать в параметре P0-02 = 1 (управление с клемм ЧП);
- выбрать в параметре P4-11 = 2 (трехпроводное управление);
- выбрать в параметре P4-00 = 1 (движение вперед, клемма DI1);
- выбрать в параметре P4-01 = 2 (движение назад, клемма DI2);
- выбрать в параметре P4-02 = 3 (трехпроводное управление);
- при необходимости отрегулировать время разгона и торможение в параметрах P0-17 и P0-18 соответственно;
- в параметре P0-03 указываем значение источника задания частоты. Если хотим задавать частоту с потенциометра на панели частотного преобразователя, то оставляем значение 4, если хотим устанавливать частоту с внешнего потенциометра, то указываем значение 2.
В таком случае нужно подключить провод с клеммы COM на кнопки с нормально разомкнутым контактом и в зависимости от нажатия одной из кнопок (без фиксации) подключенных к входам DI1 и DI2, двигатель будет двигаться вперед или назад. При этом нужно понимать, что кнопка СТОП должна иметь нормально закрытый контакт и должна быть подключена к входу DI3. Также сигнал DI3 можно задействовать на аварийный останов двигателя или для реле сухого хода.
4. Запуск двигателя вперед или назад с панели управления, регулирование частоты с внутреннего потенциометра. Для настройки данного режима управления нам понадобиться:
- установить характеристики двигателя в параметры P1-01 — P1-05 частотного преобразователя;
- выбрать в параметре P7-01 = 2 (переключение вращения двигателя вперед/назад по кнопке REV/JOG на панели управления);
- при необходимости отрегулировать время разгона и торможение в параметрах P0-17 и P0-18 соответственно.
В таком режиме управление двигателем происходит с панели управления ЧП, нажимая кнопку RUN происходит запуск двигателя. При нажатии кнопки REV/JOG происходит переключение вращения двигателя. Кнопка STOP отвечает за останов двигателя. С помощью встроенного потенциометра происходит регулирование скорости двигателем.
5. Запуск двигателя вперед с помощью переключателя или кнопки с фиксацией , регулирование частоты с внутреннего или внешнего потенциометра. Для настройки данного режима управления нам понадобиться:
- установить характеристики двигателя в параметры P1-01 — P1-05 частотного преобразователя;
- выбрать в параметре P0-02 = 1 (управление с клемм ЧП);
- выбрать в параметре P4-00 = 1 (движение вперед, клемма DI1, заводское значение);
- при необходимости отрегулировать время разгона и торможение в параметрах P0-17 и P0-18 соответственно;
- в параметре P0-03 указываем значение источника задания частоты. Если хотим задавать частоту с потенциометра на панели частотного преобразователя, то оставляем значение 4, если хотим устанавливать частоту с внешнего потенциометра, то указываем значение 2.
В таком случае нужно подключить провод с клеммы COM на переключатель и в зависимости от поворота переключателя сигнал будет подаваться на клемму DI1. Переключатель желательно использовать на 2 положения с нормально открытым контактом. Если Вы подключаете внешний потенциометр для задания частоты, то необходимо производить подключение на клеммы 10V AI1 GND как показано на рисунке.
В данной статье мы постарались описать самые простые и распространенные режимы управления частотным преобразователем M-Driver. Если у Вас имеются вопросы по настройке частотных преобразователей M-Driver, Вы можете связаться с нами любым удобным для Вас способом shop@analite.ru +7 343 227 227 4.
ПОЛЕЗНЫЕ СТАТЬИ:
- настройка частотного преобразователя в Modbus сети (для ЧП серии M500)
- настройка частотного преобразователя в режиме ПИД регулирования
- простые схемы режимов управления для серии M300
- простые схемы режимов управления для серии M500
- руководство пользователя на частотные преобразователи M-Driver