Частотное регулирование асинхронного двигателя

Содержание

• Настройка производительности
• Возможности приводной техники
• Основные преимущества регулирования частоты
• К вопросу об экономии

Управление работой электрического асинхронного двигателя, построенное на частотном регулировании – оптимальное решение с точки зрения экономии энергоресурсов, достижения максимального КПД. Подобного рода приводы все шире используются в различных хозяйственных, производственных отраслях, вентиляционных системах, насосных комплексах, так что частотное регулирование становится более востребованным. Каковы его принципы реализации, преимущества и особенности?

Настройка производительности

Первые исполнения преобразователей частоты использовались для того, чтобы подключенные к ним приводы функционировали с максимально возможной эффективностью. Традиционная схема регулировки построена на плавной корректировке числа оборотов асинхронного двигателя, вращающего момента силы. Ее основа – прямая зависимость между скоростью, с которой вращается магнитное поле асинхронного двигателя, от частотных характеристик напряжения на линии питания.

Максимальным спросом сейчас пользуются частотники, базирующиеся на электронных компонентах, полупроводниках и микропроцессорах. Методы корректировки производительности следующие:

1. Скалярный. Он построен на напряжении, показатели которого по амплитуде и частоте строго соответствует актуальной необходимости. Скалярная методика оптимально подходит для систем, где необходимо корректировать скорость оборотов привода, ориентируясь на текущую нагрузку.
2. Векторный. В этом случае двигатель вращается со стабильной частотой, нагрузка не имеет значения. В итоге, вал сохраняет точность позиции, удается добиться отличных рабочих параметров независимо от скорости, плавно запускать, останавливать асинхронный мотор.

Возможности приводной техники

В настоящее время частотные преобразователи максимально функциональны и универсальны. Допустимо подключение двигателя как малой мощности, составляющей пару сотен ватт, так и огромной, в мегаватты, независимо от номинальных рабочих характеристик, напряжения, тока. Работа оборудования автоматизирована, частотники самостоятельно определяют характеристики двигателя, подбирают оптимальную схему регулирования. Техника также может использоваться для внедрения трехфазного двигателя в обычную однофазную сеть, при этом, исключены любые проблемы с производительностью, а также для рекуперации электроэнергии, когда ее часть, например, используемая при торможении, возвращается обратно в сеть питания.

Основные преимущества регулирования частоты

Популярность двигателя асинхронного типа год от года растет. К сожалению, далеко не все пользователи уделяют достаточно внимания точности корректировки их скорости, защите подвижных, конструктивных элементов двигателя от ударных воздействий. Максимальная выраженность подобного рода воздействий фиксируется в моменты запуска двигателя, когда ток может превысить номинал в несколько раз. Частотное управление позволяет уверенно справиться с указанными проблемами. Преобразователь не дает двигателю работать под чрезмерными нагрузками, его актуальная производительность всегда соответствует потребностям.

Итак, регулирование частоты двигателей характеризуется следующими плюсами:

• Максимальная плавность старта, нагрузки на сеть незначительны, если ПЧ управляет насосом, то в циркуляционном контуре исключены резкие скачки давления, способные спровоцировать разрушение сегментов трубопровода, вывести из строя запорную арматуру.
• Продление эксплуатационного ресурса привода. Нагрузки минимальны, соответственно, механизмы почти не изнашиваются, обслуживающему персоналу не нужно регулярно проводить осмотры, менять поврежденные детали.
• Экономия энергии. Регулированию, основанному на изменении частоты, есть альтернативы. К примеру, реостатная схема предполагает внедрение активных сопротивлений на обмотки мотора, а ступенчатая – корректировку числа пар полюсов обмоток статора. Перечисленные методы, однако, по эффективности уступают более современному аналогу, не отличаются достаточной гибкостью, приводят к перерасходам энергоресурсов, что негативно отражается на финансовых показателях использующей их организации.
• Соответствие актуальным нормативно-техническим документам. Ожидается, что в ближайшее время на правительственном уровне будут утверждены новые регламенты, где четко зафиксированы требования по энергетической эффективности электромоторов. Полная, масштабная замена двигателей по всей стране выглядит утопией, это предполагает колоссальные расходы, доступные далеко не всем организациям, однако, этому есть альтернатива, связанная именно с частотной регулировкой. Она позволяет в полной мере соблюсти положения новых документов, повысить эффективность работы устройств, свести к минимуму траты энергетических ресурсов.

К вопросу об экономии

Как именно регулирование через изменение частоты позволяет уменьшить расход ресурсов? Эффективность методики объясняется, главным образом, кубической зависимостью между тратами энергии и интенсивностью вращения вала. К примеру, для двукратного снижения расхода достаточно лишь на 20 процентов уменьшить обороты. В стандартных режимах, как показывает практика, удается уменьшить потребление электроэнергии, по меньшей мере, на 30 процентов, но вполне достижимы и 70-процентные значения. Вдобавок, режим можно усовершенствовать за счет дополнительных функций, основная из которых – снижение реактивной компоненты тока при не слишком большой загрузке двигателя.

Регулирование по частоте предлагает и дополнительные режимы, выбираемые в соответствии с назначением подключенного асинхронного электромотора. Они разработаны для насосов, вентиляторов, подъемных механизмов, конвейерных лент, упаковочных станков. Их грамотное применение позволяет многократно увеличить базовые значения, именно от них и зависит общая картина экономии.

На практике понять, насколько эффективным является подобное регулирование, можно по довольно простому примеру. Допустим, что ПЧ подключен к насосу, обеспечивающему автономную подачу воды в многоквартирный комплекс. Средняя мощность двигателя будет составлять 20 киловатт, но потребность в подобной производительности возникает только в периоды пиковых нагрузок, утренние и вечерние часы, когда все члены семей возвращаются в квартиры.

Днем потребление куда меньше. Если добавить в систему преобразователь частоты, то легко можно уменьшить скорость до 80% от номинальной, что снизит реальную мощность потребления вдвое, как уже было обозначено раньше. Годовая экономия составит десятки тысяч киловатт-часов, а это просто огромная сумма. Более того, эта сумма не является окончательной, ведь можно задействовать и дополнительные режимы, адаптивные, ночные и прочие. Если сделать все правильно, то без дискомфорта при эксплуатации двигателя траты, связанные с ней, составят всего лишь 30% процентов в сравнении с непосредственным подключением к линии питания, без дополнительных звеньев в виде частотных регуляторов.

Практика показала, что частотный преобразователь отлично зарекомендовал себя в самых разных системах, коммерческих, промышленных, производственных. С его помощью можно наладить надежную, стабильную и максимально экономичную работу автономных отопительных комплексов, вентиляционных, климатических систем, конвейерных линий производства, рефрижераторных, холодильных установок.