Со времен изобретения самого первого электродвигателя человечество прошло большой путь. Важной вехой на этом пути стало 8 марта 1889 года, когда выходец из Российской империи Михаил Осипович Доливо-Добровольский запатентовал в Германии трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа «беличье колесо». Именно это изобретение открыло эру массового применения электрических машин, а данный тип двигателя до сих пор является самым распространенным.
В настоящее время существуют разные типы электродвигателей, которые применяются в разных сферах человеческой деятельности и требуют разного подхода к управлению ими.
Типы электродвигателей
Общая классификация электродвигателей выглядит следующим образом:
1. Электродвигатели переменного тока.
К ним относятся следующие типы двигателей:
· Асинхронные:
- Беличья клетка индукционная
- Электродвигатель с контактными кольцами
· Синхронные:
- Постоянные магниты
- Раздельного возбуждения
2. Электродвигатели постоянного тока.
3. Серводвигатели:
· Сервомоторы на переменном токе
· Бесщеточные сервомоторы
· Сервомоторы на постоянном токе
4. Шаговые двигатели.
5. Редукционные двигатели.
6. Прочие двигатели.
Для управления асинхронными электродвигателями есть два типа устройств: устройства плавного пуска и частотные преобразователи.
Устройства плавного пуска двигателей
Устройства плавного пуска позволяют решить основные проблемы асинхронных двигателей: высокий пусковой ток и невозможность согласовать момент нагрузки с крутящим моментом двигателя. УПП позволяет во время пуска двигателя удерживать все параметры в безопасных пределах.
Принцип действия устройства следующий: в нем есть два встречно направленных тиристора (в случае с устройствами компании INSTART – во всех трех фазах). Тиристоры – это полупроводниковые электронные ключи, которые имеют два устойчивых состояния: закрытое (низкой проводимости) и открытое (высокой проводимости). В закрытом состоянии они не пропускают ток, а в открытом – пропускают полностью.
При выполнении плавного запуска двигателя сигнал пуска отправляется на тиристоры таким образом, чтобы проходила только последняя часть каждого полупериода синусоидального напряжения. За время пуска периоды открытия тиристоров постепенно удлиняются, и напряжение плавно наращивается от начального значения до полного, пока тиристоры полностью не перейдут в открытое состояние. После выполнения основной функции устройство плавного пуска продолжает контролировать двигатель и в случае аварийной ситуации будет готово отключить его от сети.
Частотные преобразователи
Эти устройства позволяют регулировать скорость и момент электродвигателя, преобразуя частоту питающей сети. К устройству подключено питание на вход и выход (3 фазы выходит на электродвигатель), в устройство подаются команды «старт» и «стоп», а также входящий сигнал для управления выходной частотой.
Конструктивно внутри устройства находятся три основных элемента: выпрямитель, звено постоянного тока и инвертор. Питающее напряжение попадает в выпрямитель, а затем в звено постоянного тока, где перестает быть переменным и затем поступает в инвертор, где с помощью открывания и закрывания ключей управляющая электроника изменяет выходную частоту до нужных значений.
Преимущества использования преобразователей частоты и устройств плавного пуска:
· Экономия электроэнергии за счет управления скоростью двигателя;
· Улучшение качества продукции за счет более эффективного управления процессом;
· Снижение износа оборудования и увеличение срока его эксплуатации;
· Сохранение естественных ресурсов за счет увеличения КПД производства.
Выбор способа управления двигателем
Рассмотрим разные способы управления на примере насосной системы, к которой подключен асинхронный двигатель.
1 способ: Управление с помощью заслонки.
После насоса устанавливается заслонка, которая регулирует поток воды, механически уменьшая просвет трубы. Это самый примитивный способ управления, который не только требует постоянного присутствия сотрудника, управляющего заслонкой, но и повышает расход электроэнергии, а также влечет за собой высокий риск повреждения системы из-за слишком высокого давления: оно возникает, когда заслонка закрывается, а двигатель продолжает работать.
2 способ: Байпас.
Это способ, позволяющий снизить давление в системе: когда потребление воды снижается, она возвращается в трубу, подключенную к выходной и входной трубам, и идет по кругу. В этом случае все еще требуется постоянное присутствие сотрудника, управляющего заслонкой, и эффективность такой системы экономически невыгодна, ведь на движение воды по кругу постоянно расходуется электроэнергия.
3 способ: Система включения/выключения.
В этом случае двигатель насосной системы выключается, когда потребителям не нужна вода, и включается, когда нужна. Это помогает сэкономить электроэнергию, но здесь появляется новый существенный минус: резкое включение приводит к механическому и гидравлическому удару, который негативно влияет на все части насосной системы: сам двигатель, трубы, прочие детали. И чем чаще происходит включение и выключение, тем чаще будет выходить из строя насос и лопаться трубы.
4 способ: Управление скоростью электродвигателя.
Это самый прогрессивный и эффективный способ управления системой. С помощью частотного преобразователя можно регулировать скорость двигателя, выбирая именно те обороты, которые нужны в каждый текущий момент в зависимости от потребления воды. Это помогает снизить расход электроэнергии и при этом избежать гидроударов в системе при запуске двигателя, поскольку скорость изменяется плавно. Такая система будет экономичной, долговечной и надежной, а стоимость ее обслуживания будет низкой.
Таким образом, использование устройств плавного пуска и преобразователей частоты помогают снизить затраты на электроэнергию и обслуживание систем, продлить срок их эксплуатации и снизить затраты на обслуживание.
Посмотреть подробнее материал по теме можно в нашем видео:
Хотите знать больше?
Переходите на наш канал Завод INSTART.
Другие статьи по теме:
Реклама ООО “Инстарт” ИНН 7811609195 erid: 2VtzqxVwA4t
