0

Вариаторы или преобразователи частоты?

Для регулирования скорости асинхронного электропривода могут применяться два типа устройств: механические вариаторы и преобразователи частоты.
Эти устройства отличаются принципами и особенностями применения. В данной статье мы рассмотрим эти принципы и особенности, а также постараемся помочь Вам сделать выбор между этими двумя типами устройств.
Вариаторы
Вариатор — механическая передача, позволяющая бесступенчато изменять частоту вращения вала приблизительно в диапазоне 1:6. Принцип его действия основан на изменении передаточного отношения между входным и выходным валом вариатора. Изменение передаточного отношения может производиться различными способами, например, за счет изменения радиусов качения обоих колёс, при неизменном диаметре промежуточного элемента (рис. 1, а-в) и т.п.

Вариаторы или преобразователи частоты?, image0026

При этом мощность, передаваемая от ведущего вала к ведомому (за исключением потерь на трение) сохраняется P=MЧn=const. То есть при уменьшении частоты вращения выходного вала момент на нем увеличивается.

Регулирование частоты вращения осуществляется вниз относительно номинального значения в пределах  приблизительно 1:6 (сплошная линия на рис. 2). С помощью вариаторов, оснащенных планетарной передачей можно получить частоты вращения, начиная с 0 об/мин (штриховая линия на рис. 2) и  почти до номинальных оборотов двигателя. Частота вращения вала двигателя остается неизменной во всем диапазоне изменения частоты вращения выходного вала вариатора.
Передаточное отношение вариатора может изменяться как вручную, так и автоматически с помощью дополнительного пневмо- или электропривода. Последние два способа достаточно дороги и используются в последнее время редко.
Преобразователи частоты
Преобразователи частоты — это электронные устройства для плавного бесступенчатого регулирования скорости вращения вала асинхронного двигателя в широком диапазоне (1:20 и более).
В простейшем случае частотного регулирования управление скоростью вращения вала осуществляется с помощью изменения частоты и амплитуды трехфазного напряжения питания двигателя.
Вариаторы или преобразователи частоты?, image0042  

Рис.2

Две зоны регулирования (частотное управление)
Меняя параметры питающего напряжения можно делать скорость вращения двигателя как ниже, так и выше номинальной. В зависимости от этого различают две зоны регулирования:
Зона сохранения момента (при скоростях ниже номинальной)
В этой зоне напряжение и частота двигателя связаны зависимостью:

U/f=const=UНОМ/fНОМ

Как  следует из названия, в этой зоне двигатель сохраняет свой момент, однако потребителю необходимо помнить ряд особенностей использования преобразователей в этой зоне.
Ухудшение вентиляции двигателя
Вентилятор любого общепромышленного двигателя рассчитывается, исходя из работы на номинальной скорости. Если же скорость уменьшается — уменьшается и эффективность работы вентилятора, что может вызвать перегрев двигателя. Преобразователи ведущих фирм снабжены специальной электронной термозащитой, не позволяющей двигателю перегреться.  Но для работы в длительном режиме на пониженных частотах и с номинальным моментом необходимо использовать специальный двигатель или общепромышленный двигатель, обдуваемый внешним вентилятором.
Не во всех механизмах эта проблема стоит столь остро. Существует широкий класс устройств, нагрузка которых зависит от скорости и уменьшается с уменьшением скорости (или квадрата скорости). Это, например, насосы и вентиляторы. Для таких устройств формируется специальная зависимость U от f  и проблема перегрева на низкой скорости, как правило, не стоит в силу малых потерь в двигателе.

Фактическое снижение момента на низкой скорости
Этот эффект присущ частотному управлению и вызван повышением тока намагничивания двигателя при низких частотах управляющего напряжения. В результате при за-коне регулирования U/f=const и частотах ниже ~UНОМ/7 момент двигателя начинает падать.  Для повышения момента в преобразователях предусмотрена функция повышения начального напряжения. Эта функция повышает момент, за счет увеличения тока на низкой скорости, но снижает КПД двигателя и увеличивает потери.
Зона сохранения мощности (при скоростях выше номинальной)
При частоте вращения выше номинальной мощность двигателя сохраняется, но момент падает.
При использовании общепромышленных двигателей с разным числом полюсов не следует вращать их выше 3000 об/мин, так как это может привести к проблемам с подшипниками. Для работы на более высоких скоростях используйте специализированные двигатели.

Векторное регулирование
При векторном регулировании, в отличие от частотного, управление скоростью осуществляется с помощью регулирования амплитуды и фазы вектора поля двигателя. Такое управление является наиболее точным. 

Преимущества векторного регулирования
Точная отработка скорости с компенсацией   скольжения
Глубокий диапазон регулирования
В области малых частот двигатель работает плавно и   сохраняет момент вплоть до нулевой скорости
Быстрая реакция на скачки нагрузки.
При резких скачках нагрузки практически не происходит скачков скорости, вследствие высокой динамики регулирования.
Оптимизация КПД двигателя на низких частотах.
За счет регулирования тока намагничивания, осуществляется оптимизация режима работы двигателя и снижение потерь в меди.

Вариаторы или преобразователи частоты?, image005  

Рис.3

 

Что же предпочесть?  

ВАРИАТОРЫ
Надежны, просты, во всем диапазоне регулирования сохраняют мощность (т. е. момент с понижением скорости увеличивается), не имеют проблем с перегревом двигателя.
Встраивание в автоматические системы связано с дополнительными затратами; в основном имеют невысокий диапазон регулирования.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
Надежны, многофункциональ-ны, экономят электроэнергию, могут использоваться как автономно, так и в составе любой автоматической системы регулирования (управляются от компьютера, контроллера, позволяют организовывать управление с использованием различных датчиков), регулируют скорость в широком диапазоне.
Следует помнить об особенностях работы в двух зонах регулирования.

 

Лучшие характеристики векторного режима, однако, не отменяют частотного регулирования. Например, в групповом приводе, где от одного преобразователя питаются несколько двигателей, можно использовать только частотный режим.

 

    Раздел: Частотный преобразователь

    Оставить комментарий

    Отправить сообщение

    CoDeSys GSM/GPRS модем Lectus OPC MasterSCADA Modbus MX110 Omron OPC-сервер owen OWEN Easy Logic owen logic PLC Configuration PROFIBUS s-200 SCADA scada системы siemens siemens plc SIMATIC Simplight SMS step7 TRACE MODE Динамизация ИП-320 ОВЕН ОВЕН ПЛК ОВЕН ПЧВ ПЛК ПЛК ОВЕН ПР 110 Панель оператора Программируемое реле Частотный преобразователь библиотека в CoDeSys визуализация диспетчеризация конфигурация панели программирование ПЛК серия NS сименс плк частотник частотное управление язык CFC язык ST
    .