Регулирование скорости с помощью частотного преобразователя обычно подразумевает такую электромеханическую систему: асинхронный двигатель с частотным преобразователем, частотный преобразователь, программируемый контроллер и другие интеллектуальные устройства, исполнительные механизмы и программное обеспечение управления и т. д., образующие систему регулирования скорости переменного тока с разомкнутым или замкнутым контуром. Такая система регулирования скорости беспрецедентным образом заменяет традиционные схемы механического регулирования скорости и регулирования скорости постоянного тока, что значительно повышает степень механической автоматизации и эффективность производства, а также делает оборудование все более миниатюрным и интеллектуальным.
Если рассматривать энергопотребление всех двигателей в промышленных приложениях, то около 70% из них используются в вентиляторах и насосах. Преимущества энергосбережения и сокращения выбросов для таких нагрузок очевидны: огромная экономическая выгода и устойчивый социальный эффект. Именно исходя из этой цели, широко используется регулирование скорости вращения двигателей переменного тока с помощью частотного преобразователя. Например, в инверторном кондиционере при понижении заданной температуры достаточно лишь регулировать скорость вращения двигателя, чтобы уменьшить выходную мощность.
Помимо экономии энергии и простоты внедрения и применения, асинхронные двигатели с регулированием частоты обладают преимуществом плавного пуска, и нет необходимости проверять пусковые характеристики. Единственная ключевая проблема, которую необходимо решить, — это необходимость улучшения адаптивности двигателя к несинусоидальным напряжениям.
Принцип работы преобразователя частоты
Используемый нами частотный преобразователь в основном работает в режиме AC-DC-AC (преобразование частоты VVVF или векторное управление частотой). Сначала переменный ток промышленной частоты преобразуется в постоянный ток с помощью выпрямителя, а затем постоянный ток преобразуется в переменный ток с регулируемой частотой и напряжением для питания двигателя. Схема частотного преобразователя обычно состоит из четырех частей: выпрямителя, промежуточного звена постоянного тока, инвертора и управления. Выпрямительная часть представляет собой трехфазный мостовой нерегулируемый выпрямитель, инверторная часть — трехфазный мостовой инвертор на IGBT-транзисторах, на выходе которого формируется ШИМ-сигнал, а промежуточное звено постоянного тока выполняет функции фильтрации, накопления энергии постоянного тока и буферизации реактивной мощности.
Частотное регулирование стало основной схемой управления скоростью, широко используемой в бесступенчатых трансмиссиях в различных отраслях промышленности. Особенно с учетом все более широкого применения частотных преобразователей в области промышленного управления, использование частотно-регулируемых двигателей получило все большее распространение. Можно сказать, что благодаря превосходству частотно-регулируемых двигателей в управлении частотой по сравнению с обычными двигателями, везде, где используются частотные преобразователи, мы легко можем увидеть их в действии.
Для проведения испытаний двигателей с регулируемой частотой обычно требуется питание от частотного преобразователя. Поскольку выходная частота частотного преобразователя имеет широкий диапазон изменений, а выходной ШИМ-сигнал содержит множество гармоник, традиционные трансформаторы и измерители мощности больше не могут удовлетворить потребности в измерениях. В качестве источников данных можно использовать частотные анализаторы мощности и частотные преобразователи мощности и т.д.
Стандартизированный испытательный стенд для электродвигателей — это новый тип испытательной системы, разработанный в рамках плана повышения энергоэффективности электродвигателей в ответ на необходимость экономии энергии и сокращения выбросов. Стандартизированный испытательный стенд для электродвигателей стандартизирует и оснащает сложные системы, повышает их надежность, упрощает процесс установки и отладки, а также снижает стоимость системы.
Особенности двигателя с частотным преобразователем
Конструкция класса B, класс F, изоляция. Использование полимерных изоляционных материалов, вакуумно-прессового пропитанного лака и специальной изоляционной структуры значительно повышает устойчивость изоляции электрической обмотки к напряжению и механическую прочность, что достаточно для высокоскоростной работы двигателя и устойчивости к высокочастотным токовым воздействиям и повреждению изоляции инвертором.
Двигатель с частотным преобразователем обладает высоким качеством балансировки, а уровень вибрации соответствует R-уровню. Точность обработки механических деталей высока, используются специальные высокоточные подшипники, что позволяет ему работать на высоких скоростях.
В двигателе с частотным преобразователем используется система принудительной вентиляции и отвода тепла, а все импортные осевые вентиляторы отличаются сверхтихой работой, длительным сроком службы и мощным потоком воздуха. Это гарантирует эффективное рассеивание тепла от двигателя на любой скорости и обеспечивает длительную работу как на высоких, так и на низких скоростях.
По сравнению с традиционным двигателем с регулируемой частотой вращения, он обладает более широким диапазоном скоростей и более высоким качеством конструкции. Специальная конструкция магнитного поля дополнительно подавляет высокочастотные гармоники магнитного поля, что соответствует проектным показателям широкополосности, энергосбережения и низкого уровня шума. Он обладает широким диапазоном характеристик регулирования скорости с постоянным крутящим моментом и мощностью, стабильным регулированием скорости и отсутствием пульсаций крутящего момента.
Он обеспечивает хорошее согласование параметров с различными частотными преобразователями. В сочетании с векторным управлением он позволяет реализовать управление с нулевой скоростью и полным крутящим моментом, низкочастотное управление с высоким крутящим моментом и высокоточную регулировку скорости, позиционное управление и управление с быстрым динамическим откликом.
Дата публикации: 05.12.2023