Преобразователь частоты¹⁾ — устройство для изменения частоты электрического напряжения (тока).

Регулирование скорости двигателя (электродвигателя) за счёт создания на выходе преобразователя частоты электронапряжения заданной частоты. Проще говоря: скорость вращения вала двигателя регулируется за счёт изменения напряжения питания и частоты двигателя.²⁾

При подключении выпрямителя к сети переменного тока он формирует пульсирующее напряжение постоянного тока. В звене постоянного тока происходит его сглаживание и фильтрация.
Постоянный ток в выходном инверторе преобразуется в переменный, имеющий частоту, отличную от входного.
Управляющий блок осуществляет согласование и контроль работы всех модулей преобразователя частоты.

В устройстве применяются транзисторы и тиристоры, обеспечивающие нужный электродвигателю входной ток. Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда устанавливают дроссели (сглаживают импульсы, которые может генерировать работающее вблизи мощное оборудование), а для снижения помех от электромагнитных полей — EMC-фильтры.³⁾

Пример эффективности ПЧ — управление подачей воды в водопроводной сети. Чаще всего подача воды регулируется с помощью задвижек, которые просто ограничивают пропускную способность трубопровода в определенной точке. При этом насос, подающий воду, продолжает работать с обычной скоростью, потребляя количество энергии, не соответствующее полезной работе.

Включив электродвигатель насоса через ПЧ можно получить существенную экономию электроэнергии (до 50%). В этом случае для уменьшения скорости потока нужно уменьшить частоту вращения насоса. При этом соответственно уменьшается и энергопотребление. ПЧ способен автоматически регулировать частоту вращения двигателя при помощи встроенного ПИД-регулятора (устройство для формирования управляющего сигнала с обратной связью). Для этого в нём предусматривается возможность управления от внешнего датчика по аналоговому сигналу. ⁴⁾

Иллюстрация работы насоса с преобразователем частоты (видео)

Иллюстрация работы преобразователя частоты для плавного пуска двигателя (видео)

Преобразователи частоты применяются в:

• электроприводах судов большой мощности
• конвейерах
• приводах вакуумных насосов с высокой частотой оборотов
• станках с ЧПУ для синхронизации работы по нескольким осям
• дверных доводчиках и системах, где необходимо плавное гашение колебаний
• стиральных машинах
• насосах, кондиционерах, компрессорах, вентиляторах
• автоматах для резания, сверления
• электрическом транспорте
• текстильной промышленности (швейные машины и др. оборудование)
• системах позиционирования (самонаведение, поворот башни танка и т. д.)
• для синхронизации клетей в прокатных станах (синхронная работа клетей)

Другие примеры использования преобразователей частоты.

• Один раз в год может выполняться чистка вентиляционных каналов, проверка внешних контактных соединений, контроль за возникновением коррозии и др.
• Один раз в 5–7 лет заменять конденсаторы в звене постоянного тока, опредёленные конденсаторы плат управления и вентиляторы.
• В случае длительного хранения ПЧ без напряжения на входе (обычно более 12 мес.) может потребоваться «формовка» конденсаторов звена постоянного тока. Для этого применяется соответствующий блок питания.

Техническое обслуживание печатных плат ПЧ включает:

• проверку наличия пыли и её удаление
• проверку наличия токопроводящих примесей пыли
• проверку наличия коррозии
• ведение документов по всем работам⁵⁾