Асинхронные и синхронные двигатели переменного тока обладают высокой надежностью, просты в производстве, имеют небольшую массу при высокой мощности. Главные проблемы такого привода – сложность регулирования скорости вращения и высокие пусковые токи. Для изменения угловой скорости ротора используют:
- Механические устройства (редукторы). Такой способ регулирования усложняет схему привода и увеличивает эксплуатационные расходы.
- Введение дополнительного сопротивления в цепь ротора. Этот метод подходит для двигателей с фазным ротором. Дополнительное сопротивление позволяет изменять частоту вращения в пределах 10-20 % от номинального значения. Кроме того, регулировочный реостат имеет высокую стоимость и значительные размеры.
- Изменение числа пар полюсов обмотки статора. Дополнительные обмотки статора увеличивают цену электродвигателя. Еще один серьезный недостаток этого метода – ступенчатое изменение частоты вращения ротора.
Регулировка величины питающего напряжения значительно снижает момент силы на валу и практически не применяется для электрических машин переменного тока. Наиболее перспективный метод изменения угловой скорости – увеличение или уменьшение частоты напряжения.
Для этого применяют частотные преобразователи – устройства для изменения частоты напряжения. Электрооборудование состоит:
- Из выпрямителя.
- Из фильтра.
- Из схемы управления.
- Из инвертора.
Переменное напряжение сети преобразуется в постоянное, фильтруется в промежуточном звене, преобразуется в переменное напряжение заданной частоты и подается на обмотки электродвигателя.
ПЧ успешно решают проблему регулирования угловой скорости вала, высоких пусковых токов и синхронизации момента на валу двигателя с нагрузкой. Кроме того, частотные преобразователи:
- Обеспечивают защиту двигателя от перегрузок, обрыва фаз, коротких замыканий, других аварийных режимов.
- Позволяют делать запуск с максимальным моментом.
- Контролировать разгон и обеспечивать торможение двигателя.
- Позволяют реализовать сложные схемы управления с обратной связью по технологическим параметрам.
- Могут осуществлять управление несколькими электродвигателями.
- Пригодны для высокоточных приводов.
Современные частотные преобразователи поддерживают большинство распространенных протоколов связи, применяющихся в автоматизированных системах. Приводы на их основе легко встраиваются в любые АСУТП. Главные преимущества частотного регулирования: снижение потребления электроэнергии и увеличение срока службы двигателей. Энергоэффективность синхронных приводов с преобразователями частоты соответствует классам IE4-IE5, экономия электроэнергии при их применении составляет до 60-70%.
Внедрение частотно-регулируемых приводов и модернизация действующего электрооборудования окупается за 2-3 года.
