Достаточно часто пользователи средневольтных преобразователей частоты сталкиваются с задачей перевода питания электродвигателя с преобразователя частоты на сеть, с целью взять в регулирование другой механизм, или безударного забора питания электродвигателя из сети на преобразователь частоты с целью взять механизм в регулирование.
Задача эта не нова и в целом неплохо решена многими производителями частоты. Однако есть случаи, когда решить эту задачу не представляется возможным даже при помощи проверенного временем оборудования ведущих производителей. В этой статье мы детально остановимся на таких случаях и покажем, как преобразователи частоты Рустмаш АТ27 (правопреемник Триол) справляются с этой задачей и какую выгоду от этого получит потребитель.
Как преобразователь частоты переводит на сеть и забирает из сети электродвигатели?
На сегодняшний день существует три основных способа перевода электродвигателя на сеть с преобразователя частоты и забора электродвигателя из сети на преобразователь частоты.
Асинхронный: Самый старый и простой способ перевода/забора электродвигателя на сеть/ из сети, который можно было встретить на объектах, применяющих многоуровневые преобразователи частоты с 2005 по 2010 годы. В первую очередь, на вентиляторах, обладающих большой инерционностью. Этот способ заключался в разгоне электродвигателя на частоту, которая на 4-5% превышала частоту сети. Далее производилось снятие высокого напряжения с выхода преобразователя частоты, выдержкой паузы в 1,5-2 с, отключение выхода ПЧ от электродвигателя и последующее включение электродвигателя прямым пуском на сеть. Забор электродвигателя из сети осуществлялся путем отключения электродвигателя от сети, с дальнейшим его подхватом преобразователем частоты.
Данный метод неплохо зарекомендовал себя на вентиляторах, обладающих высокой инерцией, а вот на не инерционных нагрузках зарекомендовал себя плохо и вот по каким причинам:
- при асинхронном способе перевода на сеть подключение электродвигателя происходит без привязки к фазе и амплитуде сетевого напряжения, что приводит к кратковременному броску пускового тока в обмотках электродвигателя и возникновению ударного вращающего момента. Величина пускового тока может достигать 12 кратного значения номинального тока электродвигателя, что приводит к срабатыванию релейной или микропроцессорной защиты не только питающей электродвигатель ячейки КРУ, но и секционной ячейки, с дальнейшим аварийным отключением целой секции РУ 6, 10 кВ;
- при асинхронном заборе электродвигателя, приводящего малоинерционную нагрузку время сканирования и подхвата электродвигателя преобразователем частоты может быть соизмеримо со временем его полного останова. В ряде случаев это приводит к аварийному останову агрегата по технологическим защитам.
Синхронный: это современный и прогрессивный способ перевода/забора электродвигателя на сеть/ из сети, который основан на принципе точной синхронизации по частоте, амплитуде и фазе выходного напряжения преобразователя частоты и сети, а также поддержанию протекания требуемого значения тока в обмотках электродвигателя в момент переключения электродвигателя с ПЧ на сеть и наоборот. Такой способ исключает какие-либо электрические и механические переходные процессы в электродвигателе и нагрузке, что делает переключение электродвигателя в одну и другую сторону полностью безударным.
Рис.1 - Диаграмма перевода электродвигателя с ПЧ на сеть
1. амплитуда напряжения на статоре Электродвигателя;
2. мгновенное значение напряжения на статоре электродвигателя при питании от ПЧ и сети;
3. мгновенное значение напряжения управления на катушке выходного контактора ПЧ;
4. мгновенное значение тока статора электродвигателя при питании от ПЧ и сети.
Рис.2 - Диаграмма забора электродвигателя из сети на ПЧ
1. амплитуда напряжения на статоре Электродвигателя;
2. мгновенное значение напряжения на статоре электродвигателя при питании от ПЧ и сети;
3. мгновенное значение тока статора электродвигателя при питании от ПЧ.
Комбинированный: это компромисс между асинхронным и синхронным методами перевода/забора электродвигателя на сеть/ из сети. Суть которого заключается в наличии токовой паузы в момент переключения электродвигателя с ПЧ на сеть и наоборот, величина которой несоизмеримо мала по сравнению с асинхронным методом. Такой способ применяется в тех преобразователя частоты, где производителю не удалось в полной мере решить вопрос синхронного перевода/забора электродвигателя на сеть/ из сети или же в тех случаях, когда применение выходного реактора с достаточной, для синхронного переключения, величиной индуктивности приводит к недопустимой потере выходного напряжения преобразователя частоты.
Рис.3 - Диаграмма забора электродвигателя из сети на ПЧ комбинированным способом
1. амплитуда напряжения на статоре Электродвигателя;
2. мгновенное значение напряжения на статоре электродвигателя при питании от ПЧ и сети;
3. мгновенное значение тока статора электродвигателя при питании от ПЧ.
В дополнение к вышесказанному, стоит отметить, что наличие на выходе преобразователя частоты синусного фильтра сильно усложняет задачу синхронного забора электродвигателя из сети. Это требует дополнительных аппаратных и алгоритмических возможностей. На сегодняшний день, решение такой задачи под силу далеко не всем производителям преобразователей частоты среднего напряжения.
В чем преимущество алгоритма Рустмаш?
Компания Рустмаш серьезно продвинулась в совершенствовании алгоритмов перевода/забора электродвигателя на сеть/ из сети. На сегодняшний день в алгоритм синхронного переключения на сеть/из сети дополнен функционалом синхронизации выходного напряжения ПЧ не только по частоте, амплитуде и фазе, но и по форме выходного напряжения, повторяя при этом даже самую «искаженную» сеть. Что же это дает пользователю? Конечно же это - несомненное преимущество! Потому как для преобразователя частоты Рустмаш АТ27 качество питающей сети не столь критично. Мы также надежно переводим на искаженную сеть и забираем из искаженной сети электродвигатели, как из сети, где уровень высших гармоник соответствует стандарту. Там, где для других производителей качество сети является важным критерием, определяющим работоспособность оборудования, для нас это уж решенная задача! Это алгоритмическое преимущество позволило применять преобразователи Рустмаш АТ27 даже в самых слабых и проблемных сетях, что не под силу оборудованию других производителей.
Кроме этого существенного преимущества, преобразователи частоты Рустмаш АТ27 не требуют внешней синхронизации с питающей электродвигатель секцией. Синхронизация, измерения параметров питающей сети, в том числе и различных секций, реализовано в базовом исполнении ПЧ АТ27. Такое решение позволяет использовать его в качестве устройства частотного плавного пуска мощных, тяжёлых механизмов таких как шаровые мельницы, магистральные турбокомпрессоры и ряда других нагрузок.
Заключение
Наша цель и наша философия направлена на удовлетворение потребностей самого требовательного заказчика! Наши решения максимально охватывают все ниши, в которых применяется преобразователь Рустмаш АТ27, делая его незаменимым помощником и основной рабочей лошадкой на производстве.