+7(499)343-54-32
Разумеется, здесь нельзя не заметить, что само по себе регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя может выполняться и посредством других устройств, таких как, например, механический вариатор, гидравлическая муфта и другие. Однако в реальности все эти методы обладают существенными недостатками, к которым, прежде всего, относятся - сложность использования, низкое качество работы, высокая стоимость и, пожалуй, самое главное, очень небольшой диапазон регулирования.
И в этом плане применение частотно-регулируемого электропривода может рассматриваться как отличная альтернатива всем другим способам, поскольку именно его применение дает возможность выявить все плюсы асинхронных электродвигателей – таких как простота конструкции и удобство использования, позволяя порой даже занимать асинхронным двигателям нишу, прежде предназначенную для устройств постоянного тока. В немалой мере это связано с тем, что само регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя при применении частотно-регулируемого электропривода производится путем изменения частоты и величины напряжения питания двигателя.
Что это дает? Прежде всего экономичность, поскольку КПД такого преобразования составляет около 98 %, т.е. из сети потребляется практически только активная составляющая тока нагрузки. К тому же микропроцессорная система управления обеспечивает высокое качество управления электродвигателем, позволяя контролировать фантастически большое множество его параметров, и в силу этого предотвращая возможность развития аварийных ситуаций, поломки двигателя, станков и т.п.
Впрочем, чтобы выявить все плюсы применения частотно-регулируемых приводов, рассмотрим все эти и другие моменты подробнее.
Выше уже отмечалось, что преобразователь частоты (инвертор) позволяет экономить на непроизводительных затратах энергии. И в современных условиях это уже неплохо, но в данном случае нельзя не заметить, что преобразователь частоты позволяет не просто экономить электроэнергию. Не менее существенно, что он еще выполняет функцию энергосбережения.
В чем заключается эта функция? Прежде всего в том, что в режиме энергосбережения преобразователь частоты автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку и снижает выходное напряжение. Таким образом, снижаются потери на обмотках двигателя, и увеличивается его КПД. При этом, если сравнивать работу с приводом с выполнением аналогичной работы, но без привода, то эта функция позволяет сэкономить дополнительно от 5% до 60% электроэнергии в зависимости от типа производства путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД.
Еще одним важным моментом применения частотного преобразователя, является предотвращение резонанса. Дело в том, что в случаях возникновения резонанса в механической системе преобразователь частоты обходит резонансную частоту.
Очень важной функцией привода является функция предотвращения опрокидывания ротора. Данная функция предотвращения опрокидывания ротора или функция ограничения момента работает в трех режимах - при разгоне, при торможении и во время работы. Так, при разгоне, если задано слишком большое ускорение и не хватает мощности, преобразователь автоматически продлевает время разгона. При торможении функция работает аналогично. А вот во время работы эта функция позволяет в случае перегрузки системы вместо аварийной остановки продолжить работу, но уже на меньшей скорости. В ряде случае это бывает очень важно.
Следует также отметить возможность привода работать в режиме подхвата работающего двигателя. Что это означает и с чем связано?
Как известно, кратковременное отключение напряжения сети питания, равно как и понижение напряжения ниже допустимого уровня ведет к отключению управляющих работой электродвигателя электронных схем. При этом сам электродвигатель продолжает свободное вращение, которое поддерживается моментом инерции массивного ротора вместе с присоединенными к нему механизмами. Наиболее явно данное явление прослеживается в установках вентиляции промышленного значения, поскольку здесь лопасти вентилятора имеют достаточно большую массу, что порой приводит к свободному выбегу до одного часа, а то и более.
Казалось бы, в чем проблема? Проблема в инерции. Дело в том, что такой свободный выбег на самом деле очень опасен, поскольку подача питающего напряжения до того времени, когда электродвигатель полностью остановился неминуемо приводит к повышенному перерасходу пусковых токов и увеличенной нагрузке, которая носит характер удара на механические составляющие привода. Другими словами, включение электродвигателя в таких условиях (т.е. до полной остановки) может вызвать аварию и разрушение слабых узлов механической части электрооборудования. Причем нельзя не заметить, что подобная ситуация еще более усугубляется при раскрутке вала двигателя в обратном направлении, например, при обратной тяге в воздуховоде или обратным потоке жидкости в трубопроводах станций перекачки.
Для исключения появления подобных явлений собственно и разработана функция безударного плавного выхода на рабочий режим, включающая функцию «подхвата» вращения, при которой преобразователь частоты предварительно определяет и анализирует параметры состояния регулируемого двигателя, в том числе при его вращении - определяется частота вращения. При этом процессор преобразователя формирует импульсы возбуждения обмоток электродвигателя таким образом, чтоб не создавать перегрузок по току, в силу чего происходит своеобразная синхронизация работы преобразователя с частотой вращения двигателя. Собственно, сам этот процесс и принято называть «подхватом». При использовании этой функции частотный преобразователь при пуске определяет скорость вращения нагрузки и соответственно начинает регулирование уже не с нуля, а с той скорости, которая в этот момент есть в системе. При этом само время, необходимое частотному преобразователя для синхронизации с вращением двигателя, как правило, составляет от 4 до 6 секунд.
Еще одной важной функцией частотного преобразователя является функция защиты. При этом сам частотный преобразователь обеспечивают защиту как самого себя, так и электродвигателя. Сам набор функций защиты в данном случае определяется моделью преобразователя. Но если суммировать основные аспекты, то в целом функции защиты двигателя предполагают:
- токовую защиту мгновенного действия;
- токовую защиту двигателя от перегрузки по току;
- защиту двигателя от перегрева.
Одновременно практически все преобразователи частоты имеют ниже перечисленные функции самозащиты:
- от замыкания выходных фаз;
- от замыкания выходных фаз на землю;
- от перенапряжения;
- от недонапряжения;
- от перегрева выходных каскадов.
К дополнительным функциям защиты преобразователей частоты также можно отнести следующие:
1) от пропадания фазы на входе;
2) от ошибок передачи данных;
3) ошибка пропадания фаз на выходе.
И так суммируя все вышесказанное можно заметить, что применение частотно-регулируемого электропривода обеспечивает следующие моменты на производстве:
1. изменение скорости вращения в ранее нерегулируемых технологических процессах;
2. синхронное управление несколькими электродвигателями от одного преобразователя частоты;
3. замена приводов постоянного тока, что позволяет снизить расходы, связанные с эксплуатацией;
4. создание замкнутых систем асинхронного электропривода с возможностью точного поддержания заданных технологических параметров;
5. возможность исключения механических систем регулирования скорости вращения (вариаторов, ременных передач);
6. повышение надежности и долговечности работы оборудования;
7. большую точность регулирования скорости движения, оптимальные параметры качества регулирования скорости в составе механизмов, работающих с постоянным моментом нагрузки (конвейеры, загрузочные кулисные механизмы и т. п.).
А это все означает, что очевидной сегодня является не просто нужность, а даже необходимость приводов на многих производствах для решения многих их типовых проблем. И то сказать - экономия энергоресурсов, увеличение сроков службы технологического оборудования, снижение затрат на планово-предупредительные и ремонтные работы, равно как и обеспечение оперативного управления и достоверного контроля за ходом технологических процессов – все эти и многие иные задачи сегодня являются существенной частью современного бизнеса в его технологической производственной ипостаси. Во многом от их решения зависит сегодня успех или неуспех дела.
А потому применение приводов на производстве в силу их экономического эффекта – это не блажь и не попытка быть так сказать «на острие технологического процесса». И здесь немаловажной составляющей является правильный выбор марки привода и его типа. Увы, но реальность выбора такова, что ориентироваться нужно на серьезного производителя, на некий уже давно устоявшийся бренд.