Шкафы управления асинхронными двигателями на базе преобразователей частоты

НАЗНАЧЕНИЕ

Шкафы управления с частотным регулированием предназначены для контроля и управления стандартными асинхронными электродвигателями одного типоразмера в соответствии с сигналами управления. Стандартная линейка предусматривает возможность изготовления шкафов для управления от 1 до 6 электродвигателей.

Применение частотного регулирования в управлении насосными установками обеспечивает:

энергосбережение,
бесступенчатое регулирование,
точное поддержание заданных параметров системы,
минимальные потери в двигателе.

Применение частотного регулирования каждым электродвигателем в управлении насосными установками обеспечивает:

наиболее эффективное энергосбережение,
бесступенчатое регулирование (отсутствие «мертвых» зон поддерживаемого параметра),
точное поддержание заданных параметров посредством регулирования частоты вращения всех подключенных электродвигателей,
минимальные потери в двигателе,
работу насосов находящихся в эксплуатации с одинаковой частотой вращения,
отсутствие в схеме механических контакторов переключения,
плавный запуск и останов каждого электродвигателя во всех режимах работы (возможность гидроударов сведена к нулю, увеличивается эксплуатационный ресурс системы управления и насосов),
сохранение функции частотного регулирования при аварии одного из преобразователей частоты.

Принцип работы шкафа управления

Шкаф управления имеет два режима управления для каждого электродвигателя в отдельности – Ручной и Автоматический, выбор режима осуществляется переключателем с лицевой панели шкафа.

В ручном режиме управление насосами осуществляется с лицевой панели шкафа кнопками «Пуск» / «Стоп» соответствующего насоса с отображением индикации состояния. Пуск насоса осуществляется плавно с выходом на предустановленную частоту. В автоматическом режиме – от сигналов внешних датчиков.

Принцип работы шкафа основан на хорошо зарекомендовавшей себя схеме каскадного включения электродвигателей, по сигналу от внешнего датчика обратной связи (давление, расход, температура, уровень, перепад давления и т.д.).

Автоматический режим

Преобразователь частоты начинает работу, изменяя частоту вращения электродвигателя насоса в соответствии с показаниями датчика давления на основе ПИД-регулирования. В начале работы всегда запускается один частотно-регулируемый насос. Производительность установки меняется в соответствии с потреблением путём включения/выключения требуемого числа насосов и параллельной регулировки насосов, находящихся в эксплуатации.

Если задание не достигнуто и насос работает на максимальной частоте то, через определенный промежуток времени контроллер включит дополнительный преобразователь частоты в работу и насосы синхронизируются по частоте вращения (насосы в эксплуатации работают с равной частотой вращения). И так до тех пор, пока давление в системе не достигнет заданного значения.

При достижении заданного значения давления, контроллер начнёт снижать частоту всех работающих преобразователей частоты, если в течение определенного времени частота преобразователей держится ниже заданного порога, будет произведено отключение дополнительных насосов, поочерёдно через определенные промежутки времени. После этого, если на контроллере включен «спящий режим», произойдет выключение последнего преобразователя.

Во время переходного процесса при пуске дополнительного насоса, основной насос снижает скорость и насосы выходят на синхронную частоту работы.

Во время переходного процесса при останове дополнительного насоса, основной насос поддерживает давление, начиная с минимальной заданной скорости.

Для выравнивания ресурса электродвигателей по времени может быть реализована функция смены последовательности включения и выключения насосов.

В шкафу предусмотрено автоматическое включение резервных насосов в случае выхода из строя рабочих, выбор количества рабочих и резервных насосов предусмотрен на панели контроллера.

Преобразователи частоты кроме регулирования, обеспечивают плавный пуск всех электродвигателей. Это позволяет избежать применения дополнительных устройств плавного пуска, ограничить пусковые токи электродвигателей и увеличить эксплуатационный ресурс насосов, за счёт уменьшения динамических перегрузок исполнительных механизмов при пуске и останове электродвигателей. Для систем водоснабжения это означает отсутствие гидроударов при пуске и останове дополнительных насосов.

Для каждого электродвигателя преобразователи частоты выполняют множество функций управления и защиты: регулирование частоты вращения, защита по перегрузу, торможение, мониторинг механической нагрузки, дисплеи, счётчики моточасов. Данный набор функций позволяет избавиться от дополнительного оборудования.

Шкафы управления позволяют точно поддерживать заданный параметр (расход, давление, температура, перепад давления, перепад температуры) за счет регулирования частоты вращения всех электродвигателей с помощью преобразователей частоты.

Функция «День-Ночь»

Для случая двухуровневого задания «День-Ночь» предоставляется возможность задать уровень давления, который будет поддерживаться в дневные часы, и уровень задания – в ночные. В этом случае логический модуль будет автоматически использовать задание в зависимости от показаний часов реального времени и настройки блока «День-Ночь».

Уровень поддерживаемого давления определяется в логическом модуле и может быть установлен фиксированным (два уровня «День-Ночь»), либо при установке блока внешнего задания – меняться в зависимости от сигнала внешнего задания.

Аварийные ситуации

Обрыв или потеря сигнала датчика давления

При отсутствии сигнала с датчика давления происходит пуск всех насосов на предустановленную частоту (возможность пользовательского изменения).

Авария преобразователя частоты

В случае аварии преобразователя частоты происходит останов соответствующего электродвигателя, загорится индикация «Авария» насоса, срабатывают контакты диспетчеризации, и происходит пуск резервного электродвигателя с частотным регулированием от своего частотного преобразователя.

Авария рабочего насоса

В случае возникновения аварии насоса преобразователь частоты зафиксирует аварию двигателя (перегрузка по току, перегрев насоса, недогрузка насоса, перегрузка насоса, потеря двигателя, короткое замыкание в двигателе) загорится индикация «Авария» насоса, срабатывают контакты диспетчеризации, и происходит пуск резервного электродвигателя с частотным регулированием от своего частотного преобразователя.

Модификация с двумя вводами питания

В случае установки шкафа управления на объектах I (кроме особой группы) и II категорий электроснабжения шкаф может быть изготовлен с питанием от двух независимых источников электроснабжения (со встроенным АВР или без).

В шкафах со встроенным АВР при обрыве, пропадании или неправильной последовательности подключения фаз происходит автоматическое переключение с основного ввода на резервный, а при восстановлении питания на основном вводе – обратное переключение. На лицевой панели предусмотрен выбор основного ввода питания с помощью переключателя.

В шкафах управления с двумя вводами питания без встроенного АВР питание каждого насоса осуществляется от своего ввода, например, от двух распределительных панелей.

Увеличение функциональности шкафа. Опции

Имеется возможность расширить функционал базовой версии шкафа с помощью следующих опций:

Диспетчеризация

Блок диспетчеризации через GSM/GPRS модем (в шкафу устанавливается модем и антенна; дальность связи – ограничена покрытием сети GSM).
Блок диспетчеризации через радиомодем (дальность связи – до 8 км прямой радио-видимости).
Блок диспетчеризации через телефонный модем (дальность связи – ограничена длинной кабеля).
Блок диспетчеризации «Работа» на 1 электродвигатель (перекидной контакт на клеммной колодке).
Блок диспетчеризации «Сеть» на один ввод (перекидной контакт на клеммной колодке).
Блок диспетчеризации режима работы шкафа «Автоматический» (перекидной контакт на клеммной колодке).
Блок диспетчеризации «Сухой ход» (перекидной контакт на клеммной колодке).

Протоколы передачи данных

Блок коммуникационного модуля Modbus RTU.
Блок коммуникационного модуля Profibus DP.
Блок коммуникационного модуля Ethernet.
Блок коммуникационного модуля DeviceNet.

Для установки на лицевую панель

Блок выносного пульта преобразователя частоты FDU
Блок вольтметра на 1 ввод (встраивается на заводе)
Блок счетчика моточасов на 1 электродвигатель.
Блок «Задание» (потенциометр на двери шкафа).

Опции общего применения

Блок выходного дросселя для преобразователя частоты.
Блок подключения тормозного блока преобразователя частоты.
Блок подключения внешнего задания 4...20 мА.
Блок подключения 2-х аналоговых датчиков 4...20 мА (поддержание перепада).
Блок подключения реле перепада давления на 1 насос.
Блок защиты от повышенного/пониженного напряжения на один ввод.
Блок подключения датчика Рt100 или Pt1000 на 1 электродвигатель.
Блок подключения датчика РТС на 1 электродвигатель.
Блок подключения дистанционного пуска/останова шкафа в режиме «автоматический»
Блок подключения ключа безопасности на 1 электродвигатель
Блок защиты от «сухого» хода 1 электродвигателя.

Технические характеристики (без опций)

Мощность преобразователя частоты	от 0,23 до 1200 кВт
Внешние подключения	реле давления для защиты от «сухого» хода датчик обратной связи 4-20 мА (давление, расход, перепад давления и др.) термоконтакт (при наличии защиты в двигателе) энкодер тахогенератор
Выходные сигналы (диспетчеризация)	сигнал «Авария» каждого механизма (насоса)
Индикация	сигналы «Сеть»; «Работа» каждого насоса; «Авария» каждого насоса; «Ввод 1», «Ввод 2» – для модификации с двумя вводами
Защиты	от короткого замыкания от тепловой перегрузки по току от перегрева двигателя (при подключении термоконтактов) от пропадания, перекоса или неправильной последовательности подключения фаз
Температура окружающей среды	-20°C – +50 °C
Относительная влажность	20 % – 90 % (без конденсата)
Степень защиты	IP00, IP20, IP31, IP54, IP65
Корпус шкафа	Металл

Скачать опросный лист на шкафы управления с ПЧ >>>

Примеры выпускаемых шкафов управления на базе ПЧ:






Комплектный шкаф с группой ПЧ, оборудованных выходными фильтрами dU/dt для работы с длинными кабельными трассами до ЭД