В настоящее время, асинхронный электродвигатель стал основным устройством в большинстве
электроприводов. Все чаще для управления им используется частотный преобразователь–инвертор с ШИМ регулированием.
Такое управление дает массу преимуществ, но и создает некоторые проблемы выбора тех или иных технических решений.
Попробуем разобраться в них более подробно.
При выборе мощности частотного преобразователя необходимо основываться не только на мощности
электродвигателя, но и на номинальных токах и напряжениях преобразователя и двигателя. Дело в том, что указанная мощность
частотного преобразователя относится только к эксплуатации его со стандартным 4–х полюсным асинхронным электродвигателем
в стандартном применении. Реальные приводы имеют много аспектов, которые могут привести к росту токовой нагрузке привода,
например, при пуске. В общем случае, применение частотного привода позволяет снизить токовые и механические нагрузки за
счет плавного пуска. Например, пусковой ток снижается с 600% до 100–150% от номинального.
Необходимо помнить, что хотя частотный преобразователь легко обеспечивает регулирование по скорости
10:1, но при работе двигателя на низких оборотах мощности собственного вентилятора может не хватать. Необходимо следить
за температурой двигателя и обеспечить принудительную вентиляцию.
Поскольку частотный преобразователь мощный источник высокочастотных гармоник, то для подключения
двигателей нужно использовать экранированный кабель минимальной длины. Прокладку такого кабеля необходимо вести на
расстоянии не менее 100 мм от других кабелей. Это минимизирует наводки. Если нужно пересечь кабели, то пересечение
делается под углом 90 градусов.
Плавный пуск, который обеспечивает частотный преобразователь позволяет снизить необходимую
мощность генератора. Так как при таком пуске ток снижается в 4–6 раз, то в аналогичное число раз можно снизить мощность
генератора. Но все равно, между генератором и приводом должен быть установлен контактор, управляемый от релейного выхода
частотного привода. Это защищает частотный преобразователь от опасных перенапряжений.
Трехфазные частотные преобразователи могут быть запитаны от однофазной сети, но при этом их
выходной ток не должен превышать 50% от номинального.
Экономия происходит по нескольким причинам. Во–первых, за счет роста косинуса фи до значений 0.98,
т.е. максимум мощности используется для совершения полезной работы, минимум уходит в потери. Во–вторых, близкий к этому
коэффициент получается на всех режимах работы двигателя. Без частотного преобразователя, асинхронные двигатели на малых
нагрузках имеют косинус фи 0.3–0.4. В–третьих, нет необходимости в дополнительных механических регулировках (заслонках,
дросселях, вентилях, тормозах и т.д.), все делается электронным образом. При таком устройстве регулирования, экономия может
достигать 50%.
За счет дополнительных входов управления частотного привода можно синхронизировать процессы на
конвейере или задавать соотношения изменения одних величин, в зависимости от других. Например, поставить в зависимость
скорость вращения шпинделя станка от скорости подачи резца. Процесс будет оптимизирован, т.к. при увеличении нагрузки на
резец, подача будет уменьшена и наоборот.
Для дополнительной защиты, кроме коротких экранированных кабелей, используются сетевые дроссели
и шунтирующие конденсаторы. Дроссель, кроме того, ограничивает бросок тока при включении.
Для безотказной работы частотного привода необходим надежный теплоотвод. Если использовать высокие
классы защиты, например IP 54 и выше, то трудно или дорого добиться такого теплоотвода. Поэтому, можно использовать
отдельный шкаф с высоким классом защиты, куда ставить модули с меньшим классом и осуществлять общую вентиляцию
и охлаждение.
С целью снижения затрат, можно использовать один частотный преобразователь для управления
несколькими электродвигателями. Его мощность нужно выбирать с запасом 10–15% от суммарной мощности всех
электродвигателей. При этом нужно минимизировать длины моторных кабелей и очень желательно ставить моторный дроссель.
Большинство частотных преобразователей не допускают отключение или подключение двигателей с помощью контакторов во
время работы частотного привода. Это производится только через команду стоп привода.
Кроме повышения КПД и энергосбережения такой электропривод позволяет получить новые качества
управления. Это выражается в отказе от дополнительных механических устройств, создающих потери и снижающих надежность с
истем: тормозов, заслонок, дросселей, задвижек, регулирующих клапанов и т.д. Торможение, например, может быть
осуществлено за счет обратного вращения электромагнитного поля в статоре электродвигателя. Меняя только функциональную
зависимость между частотой и напряжением, мы получаем другой привод, не меняя ничего в механике.
Назад