(8362) 73-14-21
  • Качество
  • Надежность
  • Динамичность

Асинхронный электродвигатель – основа рентабельности технологических процессов

Регулируемые по скорости асинхронные электродвигатели сегодня получили широкое распространение в процессах, связанных с использованием энергосберегающего электрооборудования, и в настоящее время, благодаря эффективным эксплуатационным характеристикам, доминируют по количеству и качеству над другими моделями регулируемых приводов. Статистические исследования рынка доказали, что асинхронные двигатели с регулируемыми по скорости электроприводами по сравнению со своими аналогами имеют более низкую стоимость и повышенную надёжность в применении. На двигатели, оснащённые другими электроприводами, приходится самый большой расход мировой электроэнергии.

Несмотря на эти явные преимущества, в отечественном электротехническом оборудовании до настоящего времени в большинстве случаев использовались электроприводы постоянного тока. Известно, что стоимость двигателя гораздо выше цены систем регулирования его скорости, работающих на постоянном токе, поэтому в разработке систем необходимо соблюдать ценовой баланс. Немаловажной проблемой в эксплуатации моторов является подгорание коллекторно-щеточного механизма, после которого двигатель требует дополнительного обслуживания. Невысокая относительно двигателя стоимость и низкая аварийность при эксплуатации послужили росту популярности регулируемых по скорости асинхронных электродвигателей.

Электродвигатель асинхронный АИР 80 B2 У3 Электродвигатель асинхронный АИМЛ 100 S2 У2,5 взрывозащищенный * Нажмите на фото, чтобы увеличить его

Отсутствие подвижных контактов способствует дополнительной степени надёжности асинхронного электродвигателя, а доступная цена – ещё одна веская причина для его приобретения.

Однако управление подобным оборудованием в своё время вызывало серьёзные проблемы. В чём же они заключались?

Общая теория управления была разработана в средине тридцатых годов прошлого века, но внедрение на практике её постулатов стало возможным только тогда, когда были произведены мощные тиристоры. Асинхронный электропривод совершенствовался одновременно с транзисторными схемами. Практически одновременно в России, Японии и Германии были сформулированы основные методы векторного регулирования скорости асинхронного электродвигателя, но на практике общеизвестные научные факты подтвердила компания «Сименс», разработавшая систему «Трансвектор». Несовершенство советской базы не позволило создать аналогичную систему, которая повсеместно практиковали в Европе и США, и сегодня огромное количество преобразователей импортного производства поступает на отечественный рынок.

Электронные высокотехнологичные устройства для плавной регулировки скорости оборотов вала асинхронного двигателя называются преобразователями частоты. Вращение вала происходит посредством нескольких процессов — трансформации постоянного тока в переменный ток, которую осуществляет промежуточное звено постоянного тока, преобразовании напряжения с постоянным током в трёхфазное напряжение с переменным, в котором варьируются частота и амплитуда, управляющие приводом, и комплексом управления инвертором.

Широтно-импульсная модуляция (сокращенно ШИМ), которая применяется в этой схеме, даёт возможность прикладывать напряжения звеньев постоянного тока непосредственно к обмоткам двигателя, создавая эквивалентный синусоидальному напряжению эффект необходимой частоты и амплитуды.

Основная характеристика ШИМ – период модуляции, за который вывод обмотки поочерёдно замыкается на положительных и отрицательных полюсах звеньев постоянного тока. Протяжённость этих процессов вычисляется по синусоидальному закону. Если тактовые частоты имеют высокие значения (2 … 15 кГц) из-за фильтрующих свойств обмоток моторов в них возникают синусоидальные токи, частота и амплитуда которых может быть определена значениями моделирующей функции. Благодаря такому импульсному управлению преобразователь обладает большим КПД. Такой способ на практике близок по своим показателям к аналоговому управлению, осуществляемому вариациями частоты и амплитуды напряжения.

Векторное регулирование отличается от частотного управлением скоростью вращения двигателя, которое происходит посредством необходимого изменения амплитуды и фазы вектора поля. Векторное управление обладает повышенной точностью в динамических и статистических процессах и является наиболее экономичным. Основными преимуществами такого управления являются: компенсация скольжения без отсутствия обратной связи при чёткой обработки необходимой скорости; широкий диапазон регулировки; плавность работы двигателя при малых частотах, мгновенная реакция на перепады нагрузки. Высокая мобильность регулировки позволяет избежать резких скачков скорости при внезапных нагрузках, а при работе на низких частотах оптимизируется КПД оборудования. Оптимальный режим работы двигателя при векторном управлении и минимальные потери достигаются за счёт регулирования тока намагничивания.

Такие преобразователи распространены в различных сферах химической и металлургической промышленности, в нефтедобывающей отрасли, ЖКХ. Особенно обосновано применение регулируемого асинхронного электропривода в различных энергосберегающих комплексах, где это оборудование уже зарекомендовало себя как высокоэффективное.

Управляемые электродвигатели центробежных насосов

Использование преобразователя частоты в центробежном насосе с электродвигателем обуславливает стабильность давления в гидросистеме при помощи регулирования скорости вращения насосного двигателя. Малый расход, не используя лишней энергии, определяет малую скорость вращения, необходимую для стабильного номинального давления в системе. Плавное регулирование скорости двигателя, расположенного в насосе, позволяет преобразователю частоты поддерживать постоянный напор в гидросистеме, экономя при этом до 60% энергии.

Насос центробежный с электродвигателем * Нажмите на фото, чтобы увеличить его

Управление двигателем насосов происходит посредством преобразователя частоты. Установка датчиков давления в напорный коллектор позволяет проводить мониторинг с помощью системы обратной связи. Экономия при подобной технологии происходит по следующим позициям: электроэнергия (40-60%) и количество перекачиваемой воды, причём параллельно исключаются гидроудары, которые значительно сокращают эксплуатационный срок оборудования. Плавный пуск всех значимых компонентов электрического оборудования на номинальных значениях тока существенно продлевает срок эксплуатации электрических двигателей и измерительно-контрольной аппаратуры.

Регулируемые приводы в компрессорных установках

Кроме экономии электроэнергии (до 60%), применение частотно-регулируемого привода дополнительно обеспечивает снижение износа коммутационной аппаратуры (в связи с отсутствием больших пусковых токов); уменьшение утечки сжатого воздуха (за счет оптимизации давления в пневмосети); увеличение срока службы электродвигателя (из-за снижения его нагрузки и отсутствия тяжелых пусковых режимов).

Применение частотного регулирования в котельных

Частотно-регулируемые двигатели, применяемые в котельных, успешно решают задачи по согласованию всех оптимальных параметров и потребления энергии механизмов тяги при различных нагрузках. Кроме этого, применение частотного регулирования в котельных позволяет полностью автоматизировать системы управления, что экономит около 70% электрической энергии, которая задействована в процессах вентилирования. Использование регулируемых приводов обеспечивает установку оптимальных режимов взаимодействия вентилятора и дымососа. Система плавного пуска снижает показатели аварийности и повышает надёжность работы электродвигателей.

Преобразователи частоты и хлебопекарное производство

Хлебопекарное производство не может обойтись без периодического перепрофилирования производственных линий для изготовления различных видов продукции. Подобный процесс требует изменения скорости работы конвейера и нахождения оптимального режима взаимодействия этого показателя со скоростью укладочного валика. Пара частотных преобразователей и один контроллер обеспечивает синхронизацию этих важных параметров, одновременно производя плавную регулировку скоростей валика и конвейера в требуемых режимах.

Преобразователи частоты, предлагаемые вниманию покупателей, высокотехнологичный продукт с высокой степенью надёжности. На их основе можно конструировать гибкие системы электрических приводов с регулировкой разнообразных технических параметров.

Эти высококачественные изделия без труда компонуются в уже существующие системы без прерывания производственного процесса, прекрасно модифицируются в любой области их применения.

Благодаря большому диапазону мощности и разнообразию способов систем управления, с помощью этого оборудования можно решить большинство задач управления. Экономия широкого класса энергоресурсов, продление срока эксплуатации, минимизация расходов на ремонт оборудования, обеспечение мобильного управления и контроля – вот неполный список задач, которые можно эффективно решать с помощью современных преобразователей частоты.

Общеизвестно, что существенная экономия электрической энергии предполагает наличие регулируемого приводного механизма, контролирующего определённый технологический параметр. В насосе – расход воды, температуру носителя или давление в системе. В системе вентилирования на контроль необходимо взять температуру и давление воздуха. Конвейерное производство невозможно без регулировки производительности и совместимости режимов работы некоторых узлов оборудования. Производительность работы на станках зависит от регулировки скорости подачи деталей и вращения основного вала.

Таким образом, использование преобразователей частоты во всех типовых механизмах – таких как насосы, вентиляторы, дымососы, транспортёры, различные подъёмники – экономически оправдано и приносит ощутимый энергосберегающий эффект. Плавное регулирование скорости работы электродвигателя, которое обеспечивают частотные преобразователи, даёт возможность не использовать редукторы, вариаторы и другое традиционное неэкономичное регулируемое оборудование. Частотные преобразователи не только повышают экономичность и надёжность, но и упрощают всю систему управления.

Их применение обеспечит плавный пуск любого двигателя без дополнительных нагрузок и ударов, что способствует комфортной долгосрочной эксплуатации оборудования. Кроме того, при внедрении частотных преобразователей в систему, возникает уникальная возможность снижения мощности моторов в механизмах с повышенной нагрузкой в условиях плавных пусков. ПИД-регулятор, изготовленный на основе микропроцессоров, делает возможным осуществлять регулировку скорости в различных режимах с высокой точностью. Обратная связь всей системы с преобразователем обеспечивает контроль за всеми процессами и является гарантией стабильной работы двигателей при возникновении различных дополнительных нагрузок и других незапланированных воздействиях.

Частотные преобразователи в комплекте с различным электротехническим оборудованием способны выполнять различные функции — с асинхронным электродвигателем существует возможность замены приводов, работающих на постоянном токе, c микропроцессорным контроллером возможна реализация разноплановых проектов систем управления электроприводами, включая резервирование механических устройств.

Экономия электрической энергии в системах с преобразователями происходит за счёт ликвидации её не функциональных затрат. Традиционные дроссельные устройства, применяемые в насосных агрегатах, не могут конкурировать с управляемыми преобразователями из-за больших потерь энергии на локальных сопротивлениях. Эти негативные показатели полностью исчезают при вводе в систему эксплуатации насосного двигателя регуляторов скорости. По сравнению с дроссельным регулированием экономия электроэнергии частотными преобразователями составляет до 75% мощности.

Водоснабжение – одна из отраслей, где использование частотных преобразователей особенно оправдано. Подобные технологии позволяют стабилизировать давление с помощью изменения частоты оборотов электродвигателей насосов, достигать экономии до 40% потребляемой энергии, продлевать эксплуатационный срок всей аппаратуры, задействованной в водоснабжении. Плавная остановка и запуск электродвигателей полностью исключает негативные внешние воздействия в трубопроводах, и, как следствие, отсутствие аварий на участках, где применяются частотные преобразователи.

В теплоснабжении преобразователи частоты способны автоматизировать закачку воздуха в соответствии с номинальным давлением газа. Необходимый баланс давления и разряжения будет достигаться в соответствии с режимной картой, без участия человеческого фактора. Подобная организация процесса сэкономит электроэнергию и газ, одновременно гарантируя полное сгорание топливных продуктов.

Чтобы подъёмно-транспортное оборудование обладало повышенным сроком службы, также необходимо внедрение регулируемых электроприводов в технологические процессы. На смену релейно-контакторным системам управления в процессе модернизации приходят более экономичные и современные комплексы плавного регулирования скоростей. Бесступенчатые передачи позволяют контролировать работу асинхронных двигателей, а именно показателей частоты вращения этих механизмов в широком диапазоне, а это, в свою очередь, является залогом точности всех производимых операций. Такие системы управления минимизируют резкие нагрузки на все узлы и агрегаты, ликвидируют пусковые токи, чем повышают коэффициент мощности электродвигателей.

Рентабельность производства, в котором применяются частотные преобразователи, обеспечивает быструю окупаемость инвестиций, направленных на модернизацию оборудования. Опыт показывает, что за полтора года все вложенные средства будут возвращены путём экономии энергетических затрат и снижения расходов на амортизацию оборудования. Подобные материальные затраты на внедрение преобразователей частоты с момента запуска производственного объекта в эксплуатацию гарантируют стабильное получение прибыли. Модернизация существующих технологических систем также принесет ощутимый экономический эффект в самые короткие сроки, причём, благодаря универсальным конструктивным особенностям преобразователей частоты, в большинстве случаев этот проект можно осуществить без остановки основного производственного процесса.

Задать вопрос
Добавить