Асинхронные электродвигатели получили широкое распространение в качестве приводных агрегатов промышленных и бытовых механизмов благодаря несложной конструкции, низкой стоимости производства, эксплуатационной надежности. Существенными недостатками асинхронных машин являются высокий уровень пусковых токов, определенные трудности регулировки частоты вращения. Используемые для регулирования гидравлические и механические устройства (вариаторы, гидромуфты) имеют небольшой диапазон, сложны в использовании. Практически полностью избавиться от указанных недостатков позволяет применение частотных преобразователей.
Принцип работы и устройство.
Вращающееся магнитное поле, увлекающее за собой цилиндр ротора, создается переменным электрическим током, протекающим по обмоткам статора электродвигателя. Частота вращения поля в минуту (n) легко определяется по формуле:
n = (f×60)/p, где р – число пар полюсов обмоток статора, неизменная величина для серийного электродвигателя (1,2 или 3), а f – частота переменного тока (промышленный стандарт в нашей стране 50 Гц).
Включая в цепи питания асинхронной машины устройство, изменяющее частоту тока, удается добиться плавной регулировки скорости вращения ротора электродвигателя. Электромашинные преобразователи частоты (индукционного типа) не пользуются особой популярностью из-за низких технических и экономических характеристик.
Гораздо рентабельнее выглядит применение электронных преобразователей. В состав таких устройств входит:
• выпрямитель на мощных диодах для преобразования переменного тока в постоянный ток (с сохранением пульсации сигнала),
• емкостный фильтр,
• преобразователь (инвертор) на основе мостовой схемы из силовых транзисторных ключей,
• микропроцессорное управление.
С выходного каскада инвертора на статорные обмотки двигателя поступает переменная электрическая величина необходимой частоты и амплитуды.
Основные способы управления и схемы подключения.
Управление по вольт – частотному (скалярному) алгоритму применяют для регулирования частоты вращения стабилизированных электроприводов (двигатели насосов, вентиляторов), нагрузочный момент которых в установившихся режимах изменяется незначительно и при подключении нескольких асинхронных машин к одному «частотнику» (конвейерные линии).
Наилучших динамических характеристик позволяет добиться векторное (амплитудно-фазовое) управление. В этом случае обеспечивается высокий пусковой момент электропривода, оптимальная скорость вращения при мгновенном изменении нагрузки, снижение энергопотребления (до 50%). Применение в качестве обратной связи сигналов оптического энкодера (датчика скорости вала двигателя) повышает качество регулирования.
При подключении потребителей к частотному преобразователю следует учитывать соотношение мощностей работающего электропривода в различных режимах с возможностями устройства.
