Статьи

Сервопривод – механизм, позволяющий устанавливать и фиксировать рабочий орган оборудования в заданных положениях, перемещать его в соответствии с заданной программой. Перемещение не единственная задача устройств, они могут поддерживать необходимый момент на валу при нулевой скорости вращения вала. Это используется для удержания исполнительного механизма в одном положении под нагрузкой.

Сервоприводы устанавливают на станках с ЧПУ, грузоподъемных механизмах, промышленных роботах. Сфера применения сервопривода не ограничивается производством. Механизмы применяют в бытовой технике, системах отопления и кондиционирования, автотранспорте.

Правильно выбранный способ управления электроприводами переменного тока значительно снижает потребление электроэнергии, повышает к.п.д. и дает ощутимый технический и экономический эффект.

Синхронные и асинхронные машины управляются по 2 основным законам: скалярным и векторным. Суть последнего способа – контроль амплитуды и частоты питающего напряжения как при скалярном управлении, а также фазы. То есть, регулируется не только скалярная величина контролируемых характеристик, но и их векторная составляющая.

Векторный способ позволяет изменять скорость вала и момент одновременно, значительно увеличивает точность регулирования во всем диапазоне, уменьшает потери на намагничивание и нагрев, обеспечивает плавное вращения ротора без рывков на небольших скоростях. Метод также позволяет подстраивать момент на валу при переменной нагрузке без изменения частоты вращения.

Преобразователи частоты позволяют регулировать скорость вращения вала и момент электродвигателей переменного тока практически любых типов. Современные ПЧ комплектуют микропроцессорными схемами управления, оборудование широко применяют в системах автоматического регулирования подачи насосных агрегатов с обратной связью по давлению, а также в других системах автоматизированного управления и контроля технологических параметров.

Простейшая схема регулирование подачи насоса по давлению представлена на рисунке.

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.

Недостатки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в приводе крановых механизмов

Широкому применению в качестве привода грузоподъемных машин и кранов простых и дешевых двигателей с короткозамкнутым ротором препятствуют рывки при прямом пуске, невозможность регулирования скорости, значительная инерция. Это вызывает:

• Рывки при пуске и остановке, раскачивание, проседание поднимаемого груза.
• Затруднения при регулировании скорости подъема и точной остановке груза в требуемом месте.
• Ускоренный износ механических частей кранов (тормозных колодок, передаточных узлов, троса и других) и электродвигателей. Частые пуски, реверсы и торможение вызывают постоянный перегрев обмоток и снижают эксплуатационный ресурс электродвигателей.

Принцип действия крановых механизмов с частотными преобразователями

В качестве привода насосов широко используются одно- или трехфазные электродвигатели переменного тока. При всех своих достоинствах эти электрические машины обладают одним серьезным недостатком, которым является сложность регулирования скорости и момента на валу.

Основными характеристиками насосных агрегатов являются расход и напор. Эти параметры регулируются при помощи запорно-регулирующей арматуры, включением в работу дополнительных насосов при каскадной схеме регулирования.

Принцип регулирования основан на зависимости скорости вращения ротора электрической машины от частоты питающего напряжения. Частотный преобразователь изменяет частоту питающего напряжения электропривода насосных агрегатов.

Частотный преобразователь – оборудование для управления двигателями переменного тока. Устройства позволяют регулировать скорость и момент электрических двигателей переменного тока.

Частотное управление позволяет реализовать плавный старт и разгон с постепенным нарастанием частоты напряжения питания и ограничением пускового тока, электродинамические торможение. ПЧ также значительно снижают потребляемую двигателем электроэнергию в режиме недозагрузки, обеспечивают защиту от аварий и аномальных режимов работы.

Современные преобразователи частоты позволяют реализовать схемы автоматизированного управления по любым законам регулирования и алгоритмам с обратной связью по скорости и моменту, технологическим параметрам.

Частотное регулирование – самый перспективный метод управления электроприводом переменного тока. Преобразователи частоты позволяют изменять скорость вращения вала и момент, значительно сократить потребление электроэнергии.

Станки, насосы и другое оборудование обычно оснащается трехфазными электродвигателями. Что делать при отсутствии сети на 380 В? Рассмотрим способы подключения трехфазного двигателя в электросеть 220 В.

В домашнем хозяйстве часто применяют электрооборудование, бывшее в длительной эксплуатации. Рекомендуется начать с проверки технического состояния электодвигателя. Это поможет существенно сократить время работ, исключить ошибки, а также снизить риск возникновения аварий.

Управление электродвигателем на основе изменения частоты напряжения питания расширило возможности для повышения производительности и энергоэффективности. В России и странах СНГ приводную технику можно встретить в разных отраслях: например, решения на основе преобразователей частоты всё чаще реализуют в энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве. Наиболее распространены применения с насосами, вентиляторами, компрессорами.

Управление производительностью

Изначально у преобразователя частоты была задача повысить эффективность асинхронного электродвигателя. Классическая модель представляет собой систему плавного изменения частоты вращения и крутящего момента привода. Процесс построен на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты переменного питающего напряжения.

Наибольшее распространение получили электронные преобразователи. В основе конструкции силовая часть на полупроводниках (транзисторах или тиристорах) и схема управления на базе микроконтроллера.

Скалярный принцип регулирования преобразователем обеспечивает напряжение определённой частоты и амплитуды. Это востребовано в применениях с изменением скорости вращения ротора в зависимости от нагрузки. Нижний предел в 10 % от номинала и управление несколькими двигателями максимально увеличивает эффективность эксплуатации насосов и вентиляторов.

Силовые компоненты Vacon NXP Common DC с общей шиной постоянного тока представляют собой платформу для создания преобразователей частоты промышленного и специального применения. Модульная конструкция позволяет реализовывать инженерные задачи разной сложности — от мультипривода до систем генерации электрической энергии. Функционал Danfoss Drives оптимален для управления сложным оборудованием, гарантирует повышение энергоэффективности и отказоустойчивость технологических процессов.

Идеальный преобразователь

Преобразователь частоты с общей шиной постоянного тока DC — это устройство серии Vacon NXP. Конструкция основана на силовых модулях и является компонентом для последующей интеграции в какую-либо систему. На небольших типоразмерах применяют корпус класса защиты IP 21, а при мощности от 75 кВт подразумевается монтаж блоков в шкафы автоматики с предусмотренной для них защитой. Для компактной установки внешних модулей производитель предлагает унифицированные крепежные комплекты.