Наиболее технологичным на данный момент является асинхронный двигатель, допускающий возможность настройки, регулировки и управления, что позволяет максимально эффективно выполнять поставленные задачи, в полной мере раскрывать потенциал устройства, исключать повышенные нагрузки, сопряженные с риском поломки, чрезмерный расход электроэнергии. Важнейший момент в данной ситуации – грамотный подбор методики управления. Какие схемы и технологии доступны? В чем их особенности и преимущества?
Основные методы управления
Управление возможно по одной из двух наиболее распространенных схем:
-
Скалярная. Она базируется на поддержания постоянной пропорции между предельным моментом электромотора и моментом сопротивления на вращающемся валу. Основные контролируемые параметры в таком случае – напряжение питания и его частота.
-
Векторная. В данной ситуации под контролем находятся не только напряжение и его частота, но и фаза. Методика является более совершенной, оптимально подходящей для технологичных двигателей, способствующей достижению максимально возможного КПД.
Содержание статьи
[Скрыть]Скалярный метод
Практика показывает, что скалярная схема оптимально подходит для моторов малой и средней производительности, для которых характерна вентиляторная эксплуатация, например, обслуживание вентиляционных, компрессорных модулей. Базовый принцип, как уже было сказано, основан на том, что пропорция между частотой и напряжением питания остается примерно постоянной независимо от нагрузки.
Технология позволяет обеспечить постоянство крутящего момента, что необходимо для хорошей производительности и эффективной работы, однако, при минимальной скорости вращения ротора все же возможно снижение крутящего момента, что удается компенсировать увеличением значения напряжения относительно частоты.
Реализация скалярной схемы обязательно предполагает применение скоростного датчика, закрепленного на валу, так как под нагрузкой фактическая скорость вращения ротора может сильно отставать от частоты напряжения питания. Впрочем, даже такая модернизация не дает особо высокой точности, в сравнении с вектором. Именно недостаточная точность и является наиболее значимым недостатком, оказывающим влияние на распространенность методики. Впрочем, есть у нее и значимое достоинство – возможность управления не одним, а целым комплексом двигателей.
Практика показывает, что подобная методика управления двигателем оптимальна не только для вентиляционного оборудования, но и для насосов, формирующих давление, обеспечивающих необходимую интенсивность потока жидкости или газа за счет вращения крыльчатки с нужной скоростью. При управлении удается обеспечить плавность запуска и остановки, добиться достаточной точности скоростного регулирования, благодаря чему достигается не просто производительность, но защита от гидравлических ударов, вызванных скачками давления. Это снижает риск аварии, позволяет сохранить целостность не только основного оборудования, но и циркуляционного контура, исключить его разрывы и разгерметизацию.
Векторный метод
Векторная методика является более совершенной и точной, в сравнении с предыдущей. Она на 100% адаптирована для двигателей, работающих под огромными нагрузками, в том числе, использующимися в составе следующих установок:
-
вентиляционные комплексы высокой производительности, обслуживающие производственные цеха и другие крупные объекты;
-
бурильные установки;
-
подъемные механизмы, лифты, краны, манипуляторы;
-
роботизированные станки.
Особенность вектора заключается в том, что он не просто продуцирует гармонические токи и фазовые напряжения, что характерно для предыдущей схемы, но и корректирует магнитный поток обслуживаемого мотора. Это необходимо для изменения характеристик статорного и роторного магнитных полей, достижения оптимального взаимодействия между ними. При управлении, для выполнения всех сопутствующих вычислений, используются технологичные микропроцессоры.
Достоинства указанной схемы управления в сравнении со скаляром выглядят следующим образом:
-
Возможность регулирования скоростных характеристик в очень широких пределах.
-
Ротор вращается максимально плавно независимо от частотного диапазона, что снижает механические, вибрационные нагрузки, уменьшает риск аварии, способствует продлению эксплуатационного срока.
-
Сохранение стабильной скорости при увеличении или уменьшении выраженности нагрузки на асинхронный мотор.
-
Сведение к минимуму потерь при процессах перехода, благодаря чему увеличивается общий КПД системы.
Еще больше преимуществ схемы заметно при управлении лифтовым, подъемным устройством:
-
Высокий крутящий момент на роторе фиксируется даже при его скорости, близкой к нулю, что характерно для начала движения и остановки.
-
При таком управлении электромотор максимально защищен от перегрузок.
-
Минимальные посторонние шумы, что важно для комфорта обслуживающего персонала, а в случае с лифтами – всех пользователей.
-
Возможность использования алгоритмов рекуперации, то есть возврата части электроэнергии в систему питания, что снижает издержки предприятия, позволяет более рационально расходовать энергоресурсы.
-
Применение датчиков, обеспечивающих обратную связь, позволяет с высокой точностью позиционировать груз или лифтовую кабину, что необходимо для безопасности работ, сохранности имущества, защиты от травм.
-
Снижение общей нагрузки на подъемный комплекс, увеличение срока службы каждого из устройств в отдельности, снижение вероятности поломки.
Да, векторная схема довольно сложна и дорога во внедрении и реализации, требует учета многих параметров, использования современной электроники, требует от пользователя точной изначальной настройки, указания всех реальных, паспортных характеристик привода, однако, в конечном счете, все расходы и усилия оказываются на 100% оправданными, если речь идет о работе с производительными, мощными двигателями.
Резюмируя
Чтобы окончательно определиться с используемым управлением, сделать правильные выводы относительно преимуществ методик в каждом конкретном случае, нужно руководствоваться требованиями, распространяющимися на объект управления. Основные параметры выглядят следующим образом:
-
Диапазон технологических характеристик, которые должны оказаться под контролем.
-
Точность их регулировки.
-
Потребность в сохранении крутящего момента на валу мотора, что особенно значимо, если ротор вращается очень медленно.
-
Риски возникновения нештатных ситуаций и комплексы мер, применяемых в таких случаях.
Если все учтено грамотно, то с управлением двигателем не возникнет сложностей, оно окажется максимально надежным, точным и оправданным с экономической точки зрения, не сопряженным с неоправданными, лишними расходами.
