Дополнительно в составе комплекса могут использоваться фильтры, которые нивелируют гармонические токовые искажения, снижают выраженность электромагнитных помех, обеспечивают максимальную защиту подключенного оборудования от отклонений, возникающих в сети питания. Для электроприводов, торможение которых происходит на повышенных скоростях, дополнительно рекомендуется применять тормозные резисторы, эффективно рассеивающие большие объемы энергии, формирующиеся в процессе остановки.
При конструировании наиболее требовательных систем также могут потребоваться электронные датчики, отслеживающие скорость и крутящий момент, компоненты, обеспечивающие необходимый уровень защиты подключенных устройств от сбоев питания.
Принцип действия
Основную функцию в частотно-регулируемом приводе выполняет преобразователь. Это устройство сформировано силовой и управляющей схемами. Первая базируется на тиристорах или транзисторах, являющихся электронными ключами, настройка которых выполняется ЦПУ. Транзисторы и тиристоры также позволяют наладить четкую синхронизацию с внешними управляющими системами, увеличить общий уровень защиты системы, обеспечить своевременную фиксацию отклонений и сбоев, чтобы исключить тяжелую поломку.
Силовая часть частотного преобразователя может быть выполнена по одной из двух схем:
-
С промежуточным звеном постоянного тока;
-
С прямой связью, без дополнительных звеньев.
Регулируемые системы второго типа несколько уступают первым. Функционирование построено на открытии тиристорных групп в определенном порядке, за счет чего и достигается подача напряжения на обмотки мотора. Напряжение на выходе в такой ситуации по конфигурации напоминало пилу, а частота не могла быть выше аналогичного показателя сети питания. Еще один значимый недостаток – ограниченный интервал регулировки.
Регулируемые приводы с дополнительным звеном постоянного тока лишены указанных недостатков. Их силовая схема сформирована выпрямителем, фильтром и инвертором на транзисторах. Их работа построена на двойном преобразовании напряжения, благодаря чему его форма становится идеальной, эффективно подавляются и разглаживаются все помехи. Общий список преимуществ таких регулируемых электроприводов выглядит следующим образом:
-
Расширенный интервал настройки;
-
Быстрая и максимально точная работа, соответствующая требованиям даже наиболее современных высокоточных производственных систем;
-
Эффективная корректировка частоты вращения даже при минимальных оборотах электропривода;
-
Продолжительный срок службы даже в условиях постоянных выраженных нагрузок.
Метод частотного управления может быть скалярным или векторным. С лучшей стороны зарекомендовал себя второй вариант, отличающийся максимальной точностью, универсальностью, поддерживающий возможность корректировки производительности даже на сниженных оборотах мотора.
Содержание статьи
[Скрыть]Области эксплуатации
Частотно-регулируемые приводы востребованы в следующих отраслях:
-
Добыча и глубокая переработка углеводородного сырья, обеспечение эффективной работы насосов, производственных, охлаждающих систем.
-
Металлургия. Электромоторы обеспечивают функционирование линий проката, вентиляционных, насосных модулей, конвейерных комплексов.
-
Добыча, переработка рудных и нерудных полезных ископаемых. Регулируемые приводы отвечают за работу дробильных установок, насосов, грохотов.
-
Химическая промышленность. Приводы формируют механическое усилие, без которого невозможна работать множества модулей и систем, от простых вентиляторов и насосов до специализированных установок, использующихся для гранулирования, глубокой переработки химических веществ.
-
Строительство. Работа подъемных устройств, от лифтов до технологичных кранов, позволяющих позиционировать груз с максимальной точностью.
-
Транспорт. Речь идет как об объектах транспортной инфраструктуры, к категории которых относятся терминалы, порты, склады, так и непосредственно о транспортных единицах.
Преимущества
Переход на частотно-регулируемые приводы требует определенных вложений, однако, практика наглядно показывает, что все они достаточно быстро окупаются. Система, работающая по данному принципу, требует примерно на 50 процентов меньше энергии, в сравнении с аналогом, где используются классические моторы. Уже за счет этого удается значительно снизить эксплуатационные расходы, в сжатые сроки компенсировать все траты, связанные с покупкой и монтажом современного оборудования.
Прочие достоинства регулируемых приводов таковы:
-
Обеспечение плавности запуска, разгона, остановки различных механизмов, например, лифтов, подъемников. Снижение механических нагрузок положительно отражается на долговечности, сроке службы систем, удается значительно снизить вероятность их поломки, увеличить интервалы технического обслуживания без вреда для надежности.
-
Увеличение общего уровня защиты подключенных устройств от сетевых проблем и сбоев. Частотные преобразователи защитят подключенные устройства от чрезмерных нагрузок по току, напряжению, обрывов фазы, коротких замыканий и других явлений, способных привести к крайне серьезным последствиям.
-
Возможность рекуперации энергии. Для этого используются дополнительные модули, рекуператоры. Если торможение привода растянуто по времени, происходит с очень высокой скорости, то рекуперация позволит вернуть в сеть довольно большие объемы энергии, что делает работу всего комплекса еще более эффективной, снижает траты ресурсов.
-
Увеличение точности работы подключенного оборудования. Наглядный пример – регулируемый электропривод, формирующий механическое усилие для перемещения лифтовой кабины, тележки, стрелы крана. Позиционировать рабочие элементы удается с максимальной точностью, плавность разгона, хода и остановки повышает общий уровень безопасности работы, исключает раскачивание груза и другие явления, которые могут привести к травмам обслуживающего персонала, порче дорогого имущества.
-
Повышение общего уровня безопасности производственного, инженерного комплекса. Например, если регулируемый привод обслуживает насос, обеспечивающий корректную работу системы отопления, водоснабжения или водоотведения, то удастся в полной мере исключить скачки давления, из-за которых возникает вероятность разгерметизации циркуляционного контура, повреждения запорно-регулировочной арматуры, серьезной аварии, устранение которой сопряжено с огромными денежными расходами.
Правила выбора
При подборе частотно-регулируемого приводного комплекса следует ориентироваться на следующие его характеристики:
-
Мощность и класс асинхронного мотора.
-
Интервал, в пределах которого необходимо корректировать скорость, а также требуемая точность настройки.
-
Потребность в поддержании заданного момента, скорости вращения на валу приводного элемента.
-
Эксплуатационные условия. Например, при повышенной влажности, выраженных температурных воздействиях, необходимо использовать устройства в соответствующем корпусном исполнении, исключающем повреждения и поломки.
Общее правило – лучше выбрать частотный комплекс с некоторым запасом по характеристикам, его эксплуатация окажется более стабильной, надежной и безопасной.
Частотно-регулируемые приводы действительно помогают оптимизировать работу различных инженерных систем, производственных комплексов, значительно уменьшают энергетические расходы и нагрузки без вреда для производительности. Главное – ответственно отнестись к их подбору, определить устройство, на 100% соответствующее конкретным эксплуатационным условиям.
