Регулирование скорости электродвигателей

Из-за постоянно растущей степени автоматизации в промышленности существует постоянная потребность в более автоматизированном управлении и постоянном увеличении скорости производства, поэтому постоянно разрабатываются более совершенные методы дальнейшего повышения эффективности производственного оборудования.

Трехфазные двигатели с частотно-регулируемым управлением сегодня являются стандартом всего автоматизированного технологического оборудования, коммерческих и общественных зданий.

Высокоэффективные асинхронные двигатели, но особенно конструкции двигателей, такие как двигатели с постоянными магнитами, синхронные реактивные двигатели, нуждаются в регулировании скорости вращения, многие двигатели даже не могут работать напрямую от стандартного трехфазного источника питания.

Зачем использовать регулирование скорости вращения электродвигателя?

Есть много причин для установки скорости:

• Экономия энергии и повышение эффективности систем;
• Адаптация скорости привода к требованиям процесса;
• Адаптация крутящего момента или мощности привода к требованиям процесса;
• Улучшение рабочей среды;
• Снижение механической нагрузки на машины;
• Снижение уровня шума, такого как вентиляторы и насосы.

В зависимости от применения преобладает то или иное преимущество.

Однако доказано, что управление скоростью обеспечивает значительные преимущества во многих различных приложениях. Каковы варианты управления частотой вращения двигателя?

В промышленности используются три основные технологии реализации контроля скорости. Каждый из них имеет свои уникальные характеристики.

Гидравлический

Их часто предпочитают использовать в конвейерах, особенно в землеройном и горнодобывающем оборудовании. В основном это связано с присущей гидравлическому блоку способностью «мягкого пуска».

Механический

• Ременные и цепные передачи (с регулируемым диаметром);
• Фрикционные передачи (металлические);
• Трансмиссии с переменной скоростью.

Многие инженеры по-прежнему предпочитают механические решения для некоторых приложений, особенно механических, главным образом из-за их простоты и низкой стоимости.

Электрический

• Сервосистемы (например, сервоусилитель и серводвигатель с постоянными магнитами);
• Двигатель постоянного тока с управляющей электроникой;
• Двигатель с контактным кольцом (управление асинхронным двигателем с фазным ротором).

В прошлом электрические устройства контроля скорости были сложными в эксплуатации и дорогими. Они использовались для самых требовательных работ, где альтернативы не было.

Приведенный перечень технических решений по регулированию частоты вращения двигателя не является исчерпывающим и предназначен только для того, чтобы дать представление о возможностях.

Частотный преобразователь

По определению, частотный преобразователь — это электронное устройство, которое преобразует переменный ток одной частоты в другую частоту.

Современные частотные преобразователи могут использоваться для установки и поддержания скорости или крутящего момента приводимой машины с точностью ±0,5 %. Это не зависит от нагрузки по сравнению с работой асинхронного двигателя с фиксированной скоростью, где скорость может варьироваться на 3-5% (проскальзывание) от холостого хода до полной нагрузки.

Производители двигателей используют разные концепции для достижения высокой эффективности электродвигателей.

Пользователям может быть сложно отличить основные преимущества одной технологии от другой, но они обязательно заметят, что энергоэффективным двигателям нужны высокотехнологичные элементы управления.

В принципе, почти все двигатели можно эксплуатировать с помощью алгоритмов управления, специально адаптированных к конкретным типам двигателей.

Некоторые производители преобразователей частоты применяют свои конструкции для узкой группы технологий двигателей, но многие производители имеют различные встроенные и дополнительные алгоритмы при вводе в эксплуатацию.

Для клиента важно, чтобы преобразователь частоты можно было легко ввести в эксплуатацию на основе данных, которые обычно доступны для используемого типа двигателя.

После ввода в эксплуатацию пользователь должен быть уверен, что система действительно настолько проста, как он ожидал, поэтому онлайн-измерение фактического энергопотребления и легкий доступ к важным эксплуатационным данным имеют важное значение.

Следует помнить, что все компоненты системы важны для потенциальной экономии энергии. По данным Немецкой ассоциации производителей электротехники и электроники, около 10 % экономии можно получить за счет использования высокоэффективных двигателей, 30 % экономии достигается за счет переменной скорости, но до 60 % потенциальной экономии достигается за счет использования всего комплекса. 

Смотрите также: Для чего нужен электропривод с регулируемой скоростью