Преобразователь частоты для конвейера: как правильно выбрать

Зачем нужен частотный преобразователь для конвейера

Частотный преобразователь позволяет управлять скоростью электродвигателя конвейера, обеспечивать плавный разгон и остановку, изменять производительность линии и интегрировать привод в систему автоматизации.

Для конвейерного оборудования особенно важны условия пуска. Лента, транспортируемый материал, редуктор и другие элементы механизма создают нагрузку, которая может существенно отличаться от нагрузки вентилятора или центробежного насоса.

Поэтому частотный преобразователь для конвейера нельзя выбирать только по мощности двигателя в кВт. Необходимо учитывать номинальный ток двигателя, характер нагрузки, требуемый пусковой момент, перегрузочную способность ПЧ и режим работы оборудования.

Какие параметры двигателя нужны для выбора ПЧ

Подбор начинают с шильдика электродвигателя. Необходимо определить:

• номинальную мощность двигателя;
• номинальное напряжение;
• номинальный ток;
• частоту;
• частоту вращения;
• схему соединения обмоток;
• режим работы двигателя.

Особое внимание следует уделить номинальному току. Предварительное условие выбора можно записать следующим образом:

I ПЧ ≥ I двигателя

Сравнивать необходимо номинальный выходной ток частотного преобразователя с номинальным током двигателя для фактической схемы его подключения.

Однако для конвейера одной проверки номинального тока недостаточно. Далее необходимо оценить условия пуска и требуемую перегрузочную способность преобразователя.

Почему для конвейера важен пусковой момент

Конвейер может запускаться как без груза, так и с материалом на ленте. Во втором случае электроприводу может потребоваться значительный момент уже в начале разгона.

На требуемый пусковой момент влияют:

• масса перемещаемого материала;
• длина и конструкция конвейера;
• угол наклона;
• трение в механизме;
• характеристики редуктора;
• частота пусков и остановок;
• необходимость запуска загруженного конвейера.

Поэтому два конвейера с двигателями одинаковой мощности могут предъявлять разные требования к частотному преобразователю.

Как учитывать перегрузочную способность ПЧ

При выборе необходимо проверить не только номинальный выходной ток, но и допустимую перегрузочную способность конкретной модели частотного преобразователя.

Производители могут указывать несколько режимов нагрузки с различными допустимыми токами и условиями кратковременной перегрузки. Использовать универсальный процент запаса для всех ПЧ неправильно.

Если конвейер запускается под значительной нагрузкой, имеет высокий пусковой момент или работает в тяжёлом циклическом режиме, требования к преобразователю будут выше, чем для механизма с лёгким пуском.

Конкретные значения допустимой перегрузки необходимо проверять по документации выбранной серии ПЧ.

Как выбрать ПЧ по напряжению

Класс напряжения преобразователя должен соответствовать питающей сети и параметрам двигателя.

Для промышленного конвейера с трёхфазным двигателем 380 В обычно применяют частотный преобразователь соответствующего класса напряжения с трёхфазным питанием 380–400 В.

При этом необходимо проверить данные на шильдике двигателя и схему соединения его обмоток.

Подробнее общий принцип выбора разобран в статье «Как подобрать частотный преобразователь по току двигателя».

Разгон конвейера

Одна из основных задач ПЧ — обеспечить контролируемый разгон конвейера. Плавный пуск позволяет уменьшить механические удары, рывки ленты и нагрузку на элементы привода.

Но время разгона нельзя задавать одинаковым для всех установок. Оно зависит от массы движущихся частей, загрузки конвейера, характеристик двигателя и редуктора, возможностей ПЧ и требований технологического процесса.

Если время разгона выбрано слишком коротким, ток и требуемый момент могут увеличиться настолько, что преобразователь сработает по защите.

Торможение и остановка конвейера

Режим остановки также необходимо учитывать ещё на этапе выбора частотного преобразователя.

Для части конвейеров достаточно плавного снижения частоты и естественного торможения двигателя. В других установках требуется более быстрая или контролируемая остановка.

При интенсивном торможении двигатель может переходить в генераторный режим и возвращать энергию в звено постоянного тока преобразователя. Это приводит к росту напряжения DC-шины.

В зависимости от конструкции ПЧ и требований привода могут применяться:

• торможение с заданным временем замедления;
• торможение постоянным током, если оно предусмотрено преобразователем;
• тормозной модуль;
• тормозной резистор;
• другие решения, предусмотренные производителем оборудования.

Тормозной резистор нельзя выбирать только по мощности двигателя. Его сопротивление и допустимая мощность должны соответствовать требованиям конкретного ПЧ и фактической энергии торможения.

Подробнее: как подобрать тормозной резистор для частотного преобразователя.

Регулирование скорости конвейера

Частотный преобразователь позволяет изменять скорость движения конвейера в соответствии с технологическим процессом.

Задание скорости может поступать:

• с панели управления ПЧ;
• от потенциометра;
• через аналоговый вход;
• с дискретных входов;
• от ПЛК;
• через поддерживаемый интерфейс связи.

Это позволяет синхронизировать конвейер с другими участками производственной линии и автоматически изменять его производительность.

Работа конвейера на низкой скорости

Если двигатель длительное время работает на низкой частоте вращения, необходимо учитывать условия его охлаждения. У стандартного двигателя с вентилятором на собственном валу эффективность охлаждения при снижении скорости может уменьшаться.

Допустимый диапазон скоростей зависит от двигателя, характера нагрузки и условий эксплуатации. Поэтому нельзя устанавливать универсальную минимальную частоту для всех конвейеров.

При необходимости длительной работы на малой скорости может потребоваться двигатель с независимой вентиляцией или другое техническое решение.

Какие функции ПЧ полезны для конвейера

При выборе преобразователя следует проверить наличие необходимых функций:

• настройка времени разгона и торможения;
• ограничение тока;
• защита двигателя;
• дискретные входы и выходы;
• аналоговые входы;
• реверс, если он необходим технологически;
• необходимые интерфейсы связи;
• поддержка внешних датчиков и сигналов автоматики;
• возможность подключения тормозного оборудования, если оно требуется.

Частотные преобразователи PROMPOWER для конвейеров

Для конвейерных приводов можно использовать различные серии частотных преобразователей PROMPOWER. Конкретную серию и модель необходимо выбирать по параметрам двигателя, характеру нагрузки и требованиям технологического процесса.

При подборе необходимо сравнить номинальный выходной ток ПЧ с током двигателя и отдельно проверить перегрузочную способность выбранной модели.

Модели представлены в разделе частотные преобразователи PROMPOWER.

Примеры PROMPOWER PD210 для конвейеров

Для конвейерных приводов можно рассмотреть преобразователи частоты PROMPOWER PD210. Серия предусматривает тяжёлый режим работы для механизмов с повышенными требованиями к пусковому моменту и перегрузочной способности.

PROMPOWER PD210-A4015B — 1,5 кВт, 3,8 А

Для небольшого конвейерного привода можно рассмотреть PROMPOWER PD210-A4015B 380 В . В тяжёлом режиме номинальный выходной ток составляет 3,8 А. Перед выбором его необходимо сравнить с номинальным током двигателя и проверить условия запуска конвейера.

PROMPOWER PD210-A4040B — 4 кВт, 9,5 А

Для следующего диапазона можно рассмотреть PROMPOWER PD210-A4040B 380 В . В тяжёлом режиме номинальный выходной ток составляет 9,5 А. При подборе необходимо учитывать загрузку конвейера, требуемый пусковой момент и частоту пусков.

PROMPOWER PD210-A4075B — 7,5 кВт, 17 А

Для более мощного конвейерного привода можно рассмотреть PROMPOWER PD210-A4075B 380 В . В тяжёлом режиме номинальный выходной ток составляет 17 А. Конкретную модель выбирают после проверки тока двигателя и фактического режима нагрузки.

Важно: указанные значения мощности и тока относятся к тяжёлому режиму работы. Конкретный ПЧ необходимо выбирать по номинальному току двигателя, условиям пуска, требуемому моменту и перегрузочной способности.

Пример подбора ПЧ для конвейера

Предположим, используется трёхфазный двигатель 380 В, установленный на ленточном конвейере.

Последовательность выбора:

1. проверить напряжение и схему соединения обмоток двигателя;
2. определить номинальный ток двигателя по шильдику;
3. выбрать соответствующий класс напряжения ПЧ;
4. проверить номинальный выходной ток преобразователя;
5. определить, запускается ли конвейер под нагрузкой;
6. оценить требуемый пусковой момент;
7. проверить перегрузочную способность ПЧ;
8. определить требуемое время разгона и остановки;
9. проверить необходимость тормозного резистора или другого способа торможения;
10. определить необходимые сигналы управления и интерфейсы связи.

Только после этого выбирают конкретную модель преобразователя.

Частые ошибки при выборе ПЧ для конвейера

• Выбор только по мощности двигателя. Необходимо проверить номинальный ток и условия нагрузки.
• Игнорирование запуска под нагрузкой. Загруженный конвейер может предъявлять повышенные требования к моменту и перегрузочной способности ПЧ.
• Слишком короткий разгон. Это может привести к повышенному току и срабатыванию защиты.
• Слишком быстрое торможение. При возврате энергии от двигателя возможно повышение напряжения в звене постоянного тока.
• Произвольный выбор тормозного резистора. Необходимо учитывать требования производителя ПЧ и фактический режим торможения.
• Игнорирование охлаждения двигателя. Это особенно важно при длительной работе на низкой скорости.
• Отсутствие проверки перегрузочной способности. Номинального тока ПЧ может быть недостаточно для конкретного режима пуска.

FAQ

Можно ли выбрать частотный преобразователь для конвейера только по мощности двигателя?

Нет. Мощность является одним из ориентиров. Необходимо проверить номинальный ток двигателя, напряжение, характер нагрузки, условия пуска и перегрузочную способность преобразователя.

Нужен ли запас по мощности ПЧ для конвейера?

Универсального процента запаса нет. Необходимость выбора более производительного преобразователя определяется током двигателя, режимом нагрузки, требуемым моментом и допустимой перегрузкой конкретной модели ПЧ.

Можно ли запускать загруженный конвейер через частотный преобразователь?

Можно, если двигатель, преобразователь и механическая часть рассчитаны на такой режим. При выборе ПЧ необходимо учитывать требуемый пусковой момент и допустимую перегрузку.

Нужен ли тормозной резистор для конвейера?

Не всегда. Он может потребоваться при быстром торможении или в режимах, когда двигатель возвращает значительную энергию в звено постоянного тока ПЧ. Необходимость и параметры резистора определяются для конкретного привода.

Можно ли регулировать скорость конвейера частотным преобразователем?

Да. Это одна из основных задач ПЧ. При этом необходимо учитывать допустимый диапазон скоростей двигателя, его охлаждение и требования механизма.

Какой ток ПЧ должен быть относительно тока двигателя?

При предварительном подборе номинальный выходной ток ПЧ должен быть не ниже номинального тока двигателя для фактического режима работы. Дополнительно проверяют перегрузочную способность преобразователя и характер нагрузки.

Заключение

Для правильного выбора частотного преобразователя для конвейера необходимо учитывать не только мощность электродвигателя, но и его номинальный ток, напряжение, характер нагрузки, условия запуска, требуемый момент, режим торможения и перегрузочную способность ПЧ.

Особое внимание следует уделять конвейерам, которые запускаются под нагрузкой, часто разгоняются и останавливаются или работают на низкой скорости.

Правильно подобранный и настроенный частотный преобразователь обеспечивает плавное управление приводом и позволяет интегрировать конвейер в систему автоматизации технологической линии.