Конструкция и принцип работы преобразователя частоты

Как известно, промышленному оборудованию и бытовой технике необходим электрический ток. Он передаётся через систему ЛЭП и трансформаторных подстанций в сети энергоснабжения. Это переменный ток со стандартными значениями частоты и напряжения, которые могут не всегда подходить для имеющейся техники. Поэтому приходится использовать такие устройства, как выпрямители, трансформаторы и преобразователи частоты. С их помощью не только подключают различные виды оборудования, но и управляют режимом их работы.

Преобразователи с непосредственной связью

Изменение частоты переменного электрического тока можно выполнить двумя основными способами. Для использования первого из них потребуется управляемый выпрямитель на тиристорах (электронных ключах) и присоединенный к нему асинхронный двигатель. Эта комбинация действует следующим образом:

• Напряжение из сети попадает на вход группы электронных ключей.
• Система управления в определённые моменты пропускает ток через тиристоры на обмотки мотора.
• Двигатель, вращаясь без нагрузки, создаёт на выходных клеммах переменный ток, «склеенный» из вырезанных выпрямителем участков входной синусоиды.

Фактически электромотор выступает в этой схеме в качестве генератора. График выходного напряжения будет выглядеть как довольно сложная ломаная линия, однако если аппроксимировать её (например, с помощью широтно-импульсной модуляции), то получится синусоида.

Преобразователи со звеном постоянного тока

Непосредственное изменение частоты правильнее было бы назвать её уменьшением, поскольку работает такая процедура только в одну сторону. Разумеется, это далеко не всегда удобно и существенно ограничивает возможности управления. Этот способ нельзя, например, использовать для регулировки скорости вращения моторов, приводящих в движение подъёмные тележки опорного мостового крана. Поэтому более широкое применение сегодня находят преобразователи со звеном постоянного тока.

Работают эти устройства следующим образом:

• Входное напряжение подаётся на выпрямитель.
• Полученный постоянный ток поступает в инвертор.
• Формируется необходимая частота и напряжение.

Используя этот способ, можно произвольно варьировать все параметры электрического тока. В частности, доступной становится тонкая регулировка скорости вращения асинхронных двигателей. Кроме того, такие устройства позволяют не только уменьшать, но и увеличивать частоту тока и менять количество его фаз.