Статьи

Экономия энергии и точное управление системами являются основными причинами применения преобразователей частоты в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха HVAC (Отопление, Вентиляция и Кондиционирование). Экономия энергии важна, так как небольшое уменьшение оборотов вентилятора или центробежного насоса имеет очень большое влияние на потребление им энергии.

КПД вентиляторов или насосов вместе с преобразователем частоты остается высоким на пониженных оборотах. КПД двигателя, однако, падает, поскольку двигатель становится недозагруженным. Изготовители преобразователей частоты предприняли попытки улучшить КПД двигателей на малых оборотах, используя ряд конструктивных решений. К сожалению, большинство из этих решений требует кропотливой ручной регулировки и все еще не может оптимизировать КПД двигателя во всех условиях.

Радиочастотное излучение

В процессе работы преобразователи частоты формируют на выходе прямоугольные импульсы тока переменной ширины, вследствие чего генерируется переменное частотное вращающееся поле при соответствующем напряжении электродвигателя. Крутые фронты импульсов содержат высокочастотную составляющую.

В процессе работы частотно-регулируемого электропривода возникают помехи. Их основным источником являются переходные процессы, возникающие при модуляции частоты выходного напряжения.

Современное предприятие в любом сегменте химической промышленности – это не только сложные технологии, непрерывный цикл, но и большое количество электроприводов. Внедрение автоматизированного регулирования в технологических процессах гарантирует точное соблюдение химико-физических параметров и заданную цикличность. С этими задачами отлично справляются преобразователи частоты, среди преимуществ которых также высокий потенциал энергосбережения и полная защита электрооборудования.

Частотные преобразователи управляют насосами и вентиляторами, контролируют режимы работы в компрессорах, центрифугах, сушильных установках, являются составной частью различных емкостей и экструдеров. Чаще всего востребованы функции регулирования крутящего момента, перераспределения нагрузки и защиты от перегрузки. Приводная техника незаменима в таких применениях, как смешивание и измельчение, формирование массы и дозирование – повсеместно, где нужны точность, гибкость и высокая надежность.

Электрические двигатели кранов и грузоподъемных механизмов работают в тяжелых и особо тяжелых режимах работы. Они должны обеспечивать плавное регулирование частоты вращения при большом количестве пусков, реверсов и остановок за короткий промежуток времени, максимальный момент силы на валу.

Для привода этого оборудования применялись асинхронные электродвигатели с фазным ротором и электрические машины постоянного тока. Эти двигатели имеют высокую стоимость, имеют вращающиеся токоведущие части, требующие регулярной замены. Регулирования частоты вращения, момента на валу реализуется контакторно-релейной схемой и осуществляется за счет включения в цепь добавочных резисторов.

Автоматизация систем водоснабжения снижает расходы на эксплуатацию насосного оборудования и водопроводной сети, оптимизирует водопотребление, позволяет уменьшить объем накопительных баков. Регулирование водоподачи осуществляется по давлению и уровню. В отопительных системах также используется схема с обратной связью по температуре теплоносителя или воздуха в помещении.

Эти устройства существенно различаются как по принципу действия, так и по функциональному назначению.

Благодаря невысокой стоимости, простоте конструкции и другим достоинствам, асинхронные электрические двигатели широко используются в приводах бытовых инструментов и промышленного оборудования. Их основные недостатки – большие пусковые токи и затруднения регулирования частоты вращения.

Для регулировки скорости вращения ротора электрических машин такого типа, обеспечения плавного запуска и торможения в схемах электропривода используются частотные преобразователи и устройства плавного пуска (УПП).

Дымососы и дутьевые вентиляторы предназначены для контролируемой тяги, вывода продуктов горения. Согласованная работа вентиляционных устройств обеспечивает стабильное отношение “ воздух-топливо” в камере сгорания котла, не зависящее от силы и направления ветра, температуры, погоды.

Состоят вентиляторы из улиткообразного корпуса, осевого направляющего аппарата и электропривода. Дутьевые нагнетательные устройства устанавливают перед камерой сгорания. Их назначение – обеспечивать подачу воздуха в топку. Дымососы располагают на выходе топки или в конце вентиляционного канала. Эти устройства предназначены для создания давления разряжения в дымоходе и отвода газов, образующихся при сгорании топлива.

Приводы кранов, конвейеров и другого промышленного оборудования, работающего в повторно-кратковременных режимах с частыми включениями, отключениями и реверсами, оснащают тормозными устройствами, которые обеспечивают быструю остановку электродвигателя. Для этого используются электродинамический и механический метод.

Электродинамическое торможение достигается:

• Подачей постоянного напряжения на обмотки статора. При этом возникает неподвижное магнитное поле, создающее тормозной момент.
• Изменением порядка подключения фаз. Магнитное поле начинает вращаться в направлении, противоположном направлению вращения ротора электрической машины.

В обоих случаях на валу электродвигателя возникает отрицательный момент, обеспечивающий быструю остановку. Это необходимо для инерционных механизмов с высокой нагрузкой.

Трехфазные асинхронные электродвигатели – самые распространенные электрические машины. Их отличают небольшие габариты при значительной мощности, простота конструкции, низкая стоимость. До появления частотных регуляторов применение этих устройств ограничивали высокие пусковые токи, сложные схемы регулирования скорости вращения ротора.

Ранее для этого применялись:

• Механические устройства (муфты, редукторы и т.д.).
• Электрические схемы, изменяющие величину питающего напряжения.

Такие методы не обеспечивали точность, жесткие механические характеристики электродвигателя во всем диапазоне регулирования вызывали значительные потери мощности. В качестве электропривода ответственного оборудования применялись электрические машины постоянного тока, а также двигатели с фазным ротором.

Регулировка скорости изменением величины напряжения снижает момент и также увеличивает потери мощности. Регулировка частоты вращения путем изменения числа полюсов осуществляется ступенчато, кроме того, этот способ пригоден только для специальных многоскоростных двигателей с несколькими обмотками неподвижной части.

Асинхронный двигатель – самый распространенный электропривод технологического оборудования. Главная особенность таких электрических машин – постоянная скорость вращения вала. Ее регулировку осуществляют:

• Механическим способом. Для этого вал подключают к редукторам, муфтам и другим устройствам.
• Путем изменения числа пар полюсов, величины или частоты питающего напряжения обмоток статора.

Механическое регулирование усложняет кинематическую схему электропривода, ведет к потерям мощности и нерациональному расходу электроэнергии.