Системы электропривода

Системы регулирования скорости на переменном токе можно классифицировать по энергетическому принципу:

· системы с регулированием количества подводимой к электродвигателю энергии;

· системы с потерей энергии скольжения;

· системы с рекуперацией энергии скольжения.

К первому классу относят системы с регулированием подаваемого на статор напряжения и частоты (частотно-регулируемый электропривод, фазовое управление, вентильный двигатель). Их недостаток - преобразование всей подводимой энергии. Кроме того, устройства плавного регулирования высокого напряжения в большом диапазоне являются сложным и дорогостоящим типом электрооборудования.

К системам второго класса относятся реостатная система, привод с поворотным статором, с асинхронной муфтой скольжения, гидромуфтой и т.д. Многие из этих систем трудно реализуемые при больших мощностях, все они низкоэкономичны.

К системам третьего класса - с рекуперацией энергии скольжения относятся различные каскадные схемы включения асинхронного двигателя, при которых в роторную цепь асинхронного электродвигателя подается регулируемое напряжение. Из них сейчас применяется асинхронно-вентильный каскад (АВК). Основным недостатком этой системы есть существенное снижение коэффициента мощности при увеличении глубины регулирования. Также при работе двигателя по схеме АВК максимальная скорость асинхронного электродвигателя меньше номинальной, что уменьшает область экономичной работы вентилятора.

Известны машины двойного питания(МДП). Основное преимущество активных каскадов в возможности регулирования скорости вверх и вниз от синхронного значения, что позволяет снизить мощность преобразовательных устройств. Недостаток - неполный диапазон регулирования.

При выборе типа электропривода предпочтение следует отдавать системам электропривода переменного тока по следующим причинам:

· электроэнергия вырабатывается и передаётся потребителям в основном на переменном токе;

· электродвигатели постоянного тока по габаритам, весу и стоимости в 1,5...2,5 раза превышают двигатели переменного тока той же мощности и частоты вращения;

· надёжность ДПТ ввиду наличия коллекторно-щеточного узла и почти полного отсутствия закрытого исполнения значительно ниже, чем у двигателей переменного тока;

· момент инерции ДПТ в 1.5....1,7 раза выше, чем у АД с короткозамкнутым ротором, что обусловливает более высокое быстродействие систем привода переменного тока;

· энергетические показатели и регулировочные свойства систем переменного тока с преобразователями не хуже, чем у приводов постоянного тока. Например, перегрузочная способность у приводов с синхронными двигателями выше, чем у двигателей постоянного тока;

· стоимость статических преобразователей для ДПТ примерно равна стоимости преобразователей для приводов переменного тока, а система генератор-двигатель постоянного тока по весу и стоимости в 1,5...2,0 раза превосходит вес и стоимость преобразователей той же мощности, причем КПД системы Г–Д на 10...20% ниже.

Типы основных регулируемых электроприводов с краткой их характеристикой представлены в таблице.

Из таблицы видно, что вентильный двигатель и частотно-регулируемый асинхронный привод являются наиболее универсальными типами регулируемого привода с наилучшими техническими данными. Так, по режимам работы они не уступают приводу постоянного тока, выгодно отличаясь от него практически неограниченным диапазоном мощностей и частот вращения, большей надёжностью и простотой.

Применение регулируемого частотного электропривода позволяет сберегать энергию путем устранения непроизводительных затрат энергии в дроссельных заслонках, механических муфтах и других регулирующих устройствах. При этом экономия прямо пропорциональна непроизводительным затратам.

Кроме того, частотный привод имеет функцию энергосбережения. Эта функция позволяет при выполнении той же работы экономить еще до 30% электроэнергии путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД. В режиме энергосбережения преобразователь автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку и снижает выходное напряжение. Таким образом, снижаются потери в обмотках двигателя и увеличивается его КПД. Режим энергосбережения хорошо подходит для следующих задач:

· управление скоростью вращения вентиляторов и насосов;

· управление оборудованием с переменной нагрузкой;

· управление машинами, которые большую часть времени работают с малой нагрузкой.

Одним из главных объектов работы по энергосбережению являются системы водо и теплоснабжения. Основные направления экономии:

· сокращение расхода электроэнергии на работу оборудования;

· сокращение непроизводственных потерь теплоты и воды.

Технический и экономический эффект при использовании частотно-регулируемого электропривода достигается за счет:

· введения обратной связи по регулируемому параметру (давлению, температуре, частоте вращения, усилию). При этом привод позволяет автоматически регулировать мощность, потребляемую электродвигателем в зависимости от заданной пользователем программы;

· использования режимов "мягкого" пуска и остановки двигателя;

· снижения расходов на установку дополнительной регулирующей арматуры;

· сокращения эксплуатационных затрат.

Преимущества ЧРП становятся особенно заметными в применениях, когда объём, скорость, давление и т.д. регулируются, а оборудование оснащено двигателями с постоянной скоростью.

Освоение в производстве современных эффективных регулируемых электроприводов, кроме основного результата – повышения качества обслуживаемых ими технологических процессов при одновременном резком (до 50%) снижении энергетических затрат, позволит существенно снизить трудозатраты при производстве и эксплуатации, избавиться от импорта дорогостоящих изделий, приведет к заметному увеличению числа рабочих мест в сфере производства элементов электроники и позволит расширить экспорт высоких технологий.