Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как увеличить обороты электродвигателя за счет шкивов

Как увеличить обороты электродвигателя за счет шкивов

Исследование передачи со шкивами без кольцевых канавок: при скорости выше 50 м / с показало, что тяговая способность ее снижается, несмотря на увеличение диаметра шкивов . Последнее объясняется появлением воздушных подушек в местах набегания ремня на шкивы, которые вызывают уменьшение углов обхвата ремня и тем больше, чем выше его скорость. В наибольшей степени это проявляется на ведомом шкиве, поскольку ведомая ветвь ремня ослаблена, что способствует проникновению воздушной подушки в зону контакта ремня со шкивом и вызывает его проскальзывание. [17]

Диаметр шкивов талевой системы должен быть в 38 – 42 раза больше диаметра каната. Увеличение диаметров шкивов способствует снижению потерь на трение и улучшению условий работы каната. [18]

Для ременных передач ( рис. 47) требуются круглые, плоские и клиновидные ремни. При увеличении диаметра шкива ведущего вала увеличивается число оборотов ведомого вала, и, наоборот, если диаметр шкива ведущего вала уменьшить, то число оборотов ведомого вала также уменьшится. [20]

Циклически изменяющееся напряжение, возникающее в прямолинейном ленточном тяговом органе, во многом определяется величиной изгибного напряжения, которое появляется в ленте при перекатывании ее по шкивам и бобинам. Величина изгибного напряжения может быть уменьшена за счет толщины ленты или увеличения диаметра шкива . Однако толщина ленты имеет минимальный предел, а увеличение диаметра шкива нежелательно вследствие значительного возрастания веса органа навивки и общей стоимости подъемной установки. [21]

Шкивы кронблоков и талевых блоков имеют одинаковую конструкцию и размеры. Диаметр шкива, профиль и размеры канавки существенно влияют на срок службы и расход талевых канатов. Усталостная долговечность каната возрастает с увеличением диаметра шкивов , так как при этом уменьшаются, повторно-переменные напряжения, возникающие в канате при огибании шкивов. В буровых установках диаметры шкивов ограничиваются габаритами вышки и удобством работ, связанных с выносом свечей на подсвечник. [23]

Диаметр шкива передачи является одним из наиболее важных параметров эксплуатации ремня. В таблицах передаваемых ремнями мощностей для обеспечения заданной надежности передач указывается величина мощности в зависимости от меньшего диаметра шкива передачи. Вначале коэффициент тяги резко возрастает с увеличением диаметра шкива , затем после достижения определенного значения диаметра шкива коэффициент тяги практически не изменяется. Таким образом, дальнейшее увеличение диаметра шкива нецелесообразно. [24]

Циклически изменяющееся напряжение, возникающее в прямолинейном ленточном тяговом органе, во многом определяется величиной изгибного напряжения, которое появляется в ленте при перекатывании ее по шкивам и бобинам. Величина изгибного напряжения может быть уменьшена за счет толщины ленты или увеличения диаметра шкива. Однако толщина ленты имеет минимальный предел, а увеличение диаметра шкива нежелательно вследствие значительного возрастания веса органа навивки и общей стоимости подъемной установки. [25]

Из рассмотрения табл. 30 и кривых скольжения видно следующее. Тяговые способности ремней сечения 50X22 мм существенно не отличаются, несмотря на различие материалов несущего слоя. Эти ремни дают высокую потерю скорости ведомого вала ( до 3 5 % при d 200 – 204 мм, а0 0 7 МПа и ф 0 6), которая возрастает с повышением натяжения ремня и снижается с увеличением диаметров шкивов . Наибольшее значение т ] 0 92 имеют ремни с анидной кордтканью и лавсановым кордшнуром при d 240 – н250 мм. [26]

НеобходимЬе предварительное натяжение канатов определяется в зависимости от их состояния: различают новый канат и канат, к-рый уже вытянулся под нагрузкой. При работе передачи канаты постепенно удлиняются и провес их увеличивается. При этом уменьшение напряжения т, обусловленное предварительным натяжением каната, частично заменяется увеличением натяжения от увеличения веса провисающей части каната и в тем большей степени, чем значительнее провес каната. Более благоприятные условия для работы каната создаются путем увеличения диаметров шкивов и применения эластичных канатов. При устройстве передачи на расстояния 25 – 30 м устанавливают промежуточные шкивы ( фиг. Применение опорных шкивов, как уже было сказано, ведет к понижению кпд передачи. [27]

На этих фото мы видим 2 очень похожих агрегата–
это мотор лебёдки + компрессор кондиционера.Который качает воздух.
Компрессоры тут одинаковые, моторы , по-мощности, условно тоже одинаковые.
На одном моторе, шкив значительно меньше по диаметру.
Условно, пусть будет в 2 раза.
На другом диаметры шкивов и на моторе и на компрессоре, , условно 1/1.
Вопрос–
Какая зависимость между диаметром шкива и мощностью мотора. Линейная. Или важна длина окружности.
Уменьшив в 2 раза диаметр мы увеличиваем мощность мотора именно в 2 раза.
Что обороты уменьшаются в два раза– понятно.
А уменьшение оборотов зависит от диаметра шкива или от длины окружности шкива??
ПомОжите разобраться?? Какая зависимость между диаметром шкива и мощностью мотора. Линейная. Или важна длина окружности.
Уменьшив в 2 раза диаметр мы увеличиваем мощность мотора именно в 2 раза.

вопросы какие то дурные шкив на мотор ставится в зависимости от потребителя
определяешь сколько у него должно быть оборотов и подбираешь соответсвующие шкива

например если на двигателе 2950 оборотов то, если шкив на потребителе в два раза больше то у него будет 1475 оборотов

Читайте так же:
Как использовать мизинчиковую батарейку вместо пальчиковой

в школе учиться надо было мощность двигателя зависит активного и реактивного сопротивления(то что на шильдике двигателя обозначается cosфи)

она не зависит от размера шкива. когда на двигатель подается нагрузка он потребляет одну мощность, в режиме холостого хода другую.
двигатель 200кВт может потреблять в рабочем режиме 160кВт, а может 220 и то и то для него стандартный режим работы

Ременная передача передает крутящий момент с ведущего вала на ведомый. В зависимости от передаточного числа она может повышать или понижать обороты. Передаточное число зависит от соотношения диаметров шкивов — приводных колес, связанных ремнем. При расчете параметров привода нужно также учитывать мощность на ведущем валу, скорость его вращения и общие габариты устройства.

Устройство ременной передачи, ее характеристики

Ременная передача представляет собой пару шкивов, соединенных бесконечным закольцованным ремнем. Эти приводные колеса, как правило, располагают в одной плоскости, а оси делают параллельными, при этом приводные колеса вращаются в одном направлении. Плоские (или круглые) ремни позволяют изменять направление вращения за счет перекрещивания, а взаимное расположение осей- за счет использования дополнительных пассивных роликов. При этом теряется часть мощности.

Клиноременные приводы за счет клиновидной формы поперечного сечения ремня позволяют увеличить площадь зацепления его со шкивом ременной передачи. На нем делается канавка по форме клина.

Зубчатоременные приводы имеют зубцы равного шага и профиля на внутренней стороне ремня и на поверхности обода. Они не проскальзывают, позволяя передавать большую мощность.

Для расчета привода важны следующие основные параметры:

  • число оборотов ведущего вала;
  • мощность, передаваемую приводом;
  • потребное число оборотов ведомого вала;
  • профиль ремня, его толщина и длина;
  • расчетный, наружный, внутренний диаметр колеса;
  • профиль канавки (для клиноременного);
  • шаг передачи (для зубчатоременного)
  • межосевое расстояние;

Вычисления обычно проводят в несколько этапов.

Основные диаметры

Для расчета параметров шкивов, а также привода в целом, применяются различные значения диаметров, так, для шкива клиноременной передачи используются:

Для вычисления передаточного числа используется расчетный диаметр, а наружный-для расчета габаритов привода при компоновке механизма.

Для зубчатоременной передачи Dрасч отличается от Dнар на высоту зубца.
Передаточное число также рассчитывается, исходя из значения Dрасч.

Для расчета плоскоременного привода, особенно при большом размере обода относительно толщины профиля, часто принимают Dрасч равным наружному.

Расчет диаметра шкива

Вначале следует определить передаточное число, исходя из заложенной скорости вращения ведущего вала n1 и потребной скорости вращения ведомого вала n2/ Оно будет равно:

Если уже имеется в наличии готовый двигатель с приводным колесом, расчет диаметра шкива по передаточному отношению i проводится по формуле:

Если же механизм проектируется с нуля, то теоретически подойдет любая пара приводных колес, удовлетворяющих условию:

На практике расчет ведущего колеса проводят, исходя из:

  • Размеров и конструкции ведущего вала. Деталь должна надежно крепится на валу, соответствовать ему по размету внутреннего отверстия, способу посадки, крепления. Предельно минимальный диаметр шкива обычно берется из соотношения Dрасч ≥ 2,5 Dвн
  • Допустимых габаритов передачи. При проектировании механизмов требуется уложиться в габаритные размеры. При этом учитывается также межосевое расстояние. чем оно меньше, тем сильнее сгибается ремень при обтекании обода и тем больше он изнашивается. Слишком большое расстояние приводит к возбуждению продольных колебаний. Расстояние также уточняют, исходя из длины ремня. Если не планируется изготовление уникальной детали, то длину выбирают из стандартного ряда.
  • Передаваемой мощности. Материал детали должен выдержать угловые нагрузки. Это актуально для больших мощностей и крутящих моментов.

Окончательный расчет диаметра окончательно уточняют по результату габаритных и мощностных оценок.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Эксплуатация электрических машин и аппаратуры — Изменение скорости вращения ротора асинхронного двигателя

В условиях эксплуатации электроустановок иногда возникает необходимость изменить поминальную скорость вращения ротора короткозамкнутых двигателей. В ряде случаев переключение данной обмотки статора двигателя на другое число полюсов предпочтительнее, чем перемотка двигателя на другую скорость, так как переключить обмотку можно сравнительно быстро без затраты обмоточного провода. Можно переключать на большую и меньшую скорость вращения обмотки двигателей присоединением в лобовых частях.
Переключать асинхронные двигатели на большую скорость вращения можно при однослойной и двухслойной обмотке на статоре.
При наличии на статоре однослойной обмотки (двухплоскостной или цепной не «вразвалку») увеличить скорость вращения ротора двигателя можно лишь вдвое. Число пар полюсов исходной обмотки должно быть четным, то есть скорость вращения до его переключения должна быть примерно 1500 и 750 об/мин. Увеличение скорости вращения ротора двигателя с однослойной обмоткой на статоре достигается изменением направления тока в получастях фаз на каждых четырех соседних полюсах исходной обмотки. При переключении двигателя с 1500 на 3000 об/мин (синхронных) достаточно изменить направление токов в полуфазах обмотки. На рисунке 101 показана принципиальная схема переключения одной фазы двигателя с однослойной обмоткой на вдвое большую скорость вращения.
При переключении статорной обмотки на меньшее число полюсов изменяется градусное выражение зубцового деления.

Читайте так же:
Как проверить бабину мультиметром

Поэтому начало средней фазы переносится в другую катушечную группу, чтобы и при большей скорости вращения получить пространственное смещение фазных обмоток в 120 эл. градусов.

Рис. 101. Принципиальная схема переключения фазы двигателя с меньшей (а) на большую (б) скорость вращения.
Переключение асинхронных двигателей с однослойной обмоткой на большую скорость вращения приводит к значительному искажению магнитного поля. По этой причине переключенный двигатель при пуске застревает примерно на 1/7, новой номинальной скорости вращения. Для устранения явления задержки ротора при разбеге двигатель нужно пускать на меньшей скорости, а затем переключать на большую. В этом случае получается двухскоростной двигатель с девятью свободными концами обмотки статора. Принципиальная схема двухскоростного двигателя показана на рисунке 102. Для управления двигателем можно использовать многоконтактный пакетный переключатель или два трехполюсных переключателя, как показано на рисунке 102. Для пуска оба переключателя замыкают в верхнее положение, и двигатель разворачивается на меньшей скорости. Затем переключатели одновременно переводят в нижнее положение, двигатель переходит на большую скорость вращения.

Рис. 102. Принципиальная схема двухскоростного двигателя, полученного из односкоростного с однослойной обмоткой статора.
Переключение двигателя на большую скорость вращения сопровождается изменением индукции и магнитного потока машины. В результате немного увеличивается нагрев статора. Мощность К. п. д. и cosφ двигателя после переключения на большую скорость при номинальном напряжении не изменяются.
При двухслойной обмотке статора скорость вращения двигателя можно увеличить вдвое (при четном числе полюсов) и на ближайшую большую синхронную скорость.
Для увеличения скорости вращения двигателя вдвое необходимо увеличить число катушек в катушечной группе, что достигается последовательным соединением двух соседних катушечных групп в исходной обмотке.

При изменении скорости двигателя на ближайшую большую, например с 1000 на 1500 об/мин, нужно перегруппировать катушки в соответствии с новым числом полюсов обмотки. Для этого следует разъединить некоторые в определенных местах расположенные катушечные группы, чтобы образовать новые с требуемым числом катушек в них. Если обмотка при 1000 об/мин имела в группе по две катушки, то после переключения на 1500 об/мин катушечные группы должны содержать по три катушки. Для получения таких групп шесть групп исходной обмотки, равномерно расположенные по расточке статора, надо разъединить на две катушки и последовательно присоединить по одной к группам, расположенным справа и слева от расчлененной группы.
После образования групп с определенным числом катушек в них соединяют фазы обычным образом для двухслойных обмоток. В результате переключения получается обычная двухслойная обмотка с очень сильным укорочением шага. Это укорочение тем больше, чем на более высокую скорость переключен двигатель.
При неизменном напряжении на фазе двигателя после его переключения значительно возрастает индукция в статоре к ток холостого хода, что в ряде случаев вызывает нагрев к снижает cosφ двигателя. Для устранения этого требуется снижать напряжение на виток, что может быть достигнуто за счет переключения фаз с треугольника на звезду или уменьшения числа параллельных ветвей. При этом мощность двигателя уменьшается. За счет возможного увеличения тока при большей скорости вращения можно несколько повысить допустимую мощность двигателя после переключения при удовлетворительных значениях к. п. д. и соsφ.
Разбег двигателя после переключения на большую скорость удовлетворительный, так как характер магнитного поля не изменяется.
Асинхронный двигатель переключают на меньшую скорость вращения только при двухслойной обмотке на статоре при укороченном шаге. Если шаг обмотки такой Величины, что степень укорочения его при большей скорости вращения не меньше степени удлинения при меньшей скорости, то после переключения обмотки получаются удовлетворительные результаты работы двигателя.
Уменьшить скорость вращения двигателя с двухслойной обмоткой можно вдвое и на ближайшую меньшую синхронную скорость, например, можно переключать с 1500 на 1000 об/мин или с 1000 на 750 об/мин. Для переключения на меньшую скорость вращения необходимо расчленить в лобовых частях катушечные группы исходной обмотки, образовать новые группы с числом катушек в них, соответствующим уменьшенной скорости (большему числу полюсов). Если обмотка при 1500 об/мин имела группы из трех катушек, то при переключении на 1000 об/мин нужно образовать группы по две катушки. Вновь полученные группы для двухслойных обмоток соединяют в фазы.
Уменьшение скорости вращения переключением данной обмотки сопровождается ростом индукции, тока холостого хода, нагрева двигателя при низких к. п. д. и cos φ.

Длительная работа двигателя в этих условиях невозможна. Условия тем тяжелее, чем больше снижается скорость вращения двигателя Для устранения этого нужно уменьшить витковое напряжение фазы двигателя. Этого можно достичь, перейдя на ближайшее меньшее стандартное напряжение, переходом от схемы соединения фаз треугольником к звезде и уменьшением параллельных ветвей в фазах.
При переключении двухслойной обмотки на меньшую скорость можно получить двухскоростной двигатель. Наиболее просто это сделать, если переключить скорости с отношением 2:1. Для этого исходная обмотка должна быть со значительно укороченным шагом и иметь по две параллельные ветви в фазах. Меньшая скорость вращения достигается изменением направления тока в соответствующих полуфазах обмотки. Для этого используют удобную схему двойная звезда — одинарная звезда с шестью свободными выводами обмотки. На высшей скорости двигатель работает по схеме двойная звезда, на меньшей — по схеме одинарная звезда.
Двигатель с обычной двухслойной обмоткой можно переделать в двухскоростной и с другим соотношением скорости, например 3:2. Такой двигатель для изменения скорости вращения требует сложного переключающего устройства

Читайте так же:
Как соединить алюминиевый провод с медным многожильным

Преобразователи частоты

В данной статье мы рассмотрим что такое частотный преобразователь, сферы применения преобразователей частоты, их плюсы и минусы, а также схемы частотников.

Преобразователи частоты (или частотники) – электротехническое оборудование для регулирования частоты переменного напряжения. Основная сфера применения этих устройств – изменение частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа. Принцип действия управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, насосных агрегатов, регулирующей арматуры и других устройств. Основным недостатком этих электрических машин являются постоянная скорость вращения, большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей возможно устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока.

Виды преобразователей частоты

Частотные преобразователи различаются по конструкции, принципу действия, способу управления. По конструктивному исполнению преобразователи частоты разделяют на две большие группы:

Электромашинные частотники.

Электромашинные или индукционные преобразователи частоты представляют собой двигатели переменного тока, включенные в режим генератора. Применяются такие электротехнические устройства относительного редко, в условиях, где затруднено или невозможно применение электронных частотных преобразователей.

Электронные преобразователи.

Полупроводниковые ЧП состоят из силовой части, выполненной на транзисторах или тиристорах, и схемы управления на базе микроконтроллеров. Это электротехническое оборудование пригодно для трехфазных и однофазных приводов любого назначения. Различают ЧП с непосредственной связью с питающей сетью и устройства с промежуточным звеном постоянного тока.

Непосредственные преобразователи частоты

Такие частотники построены на базе быстродействующих тиристорных преобразователей, включенных по мостовым, перекрестным, нулевым и встречно-параллельным схемам.

Устройства такого типа включаются непосредственно в питающую сеть.

Плюсы непосредственных преобразователей частоты:
  • Возможностью рекуперации электроэнергии в сеть при работе в режиме торможения двигателя. Непосредственное включение обеспечивает двусторонний обмен электричеством.
  • Высоким к.п.д. за счет однократного преобразования частоты.
  • Возможностью наращивания мощности за счет присоединения дополнительных преобразователей.
  • Широким диапазоном низких частот. Непосредственные преобразователи обеспечивают стабильную работу привода на малых скоростях.
Минусы непосредственных преобразователей частоты:
  • Аппроксимированная форма выходного напряжения с наличием постоянных составляющих и субгармоник. Такая форма переменного напряжения на выходе устройства вызывает дополнительный нагрев двигателя, снижает момент, создает помехи.
  • Частота напряжения на выходе преобразователя не превышает аналогичную характеристику сетевого напряжения. Таким образом, при помощи этих устройств можно только снижать скорость вращения двигателей.
  • Основная сфера непосредственных преобразователей – электроприводы на базе асинхронных и синхронных двигателей большой и средней мощности.

Преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Частотные преобразователи этого типа выполнены на базе схемы двойного преобразования. Питающее сетевое напряжение преобразуется в постоянное, затем сглаживается и инвертируется в переменное выходное напряжение заданной частоты.

Плюсы преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока:
  • Возможностью получения выходного напряжения с частотой как выше, так и ниже аналогичного параметра сети питания. Частотники на базе схемы двойного преобразования используют для высоко- средне- и низкоскоростных электроприводов.
  • Чистой синусоидальной формой напряжения на выходе. Схема преобразователя позволяет получать переменное напряжение с минимальным отклонением от синусоидальной формы.
  • Возможностью построения простых и сложных силовых и управляющих схем для приводов с различными требованиями к скорости реагирования, диапазону скоростей.
  • Возможностью адаптации к сетям постоянного тока. Преобразователи данного типа можно приспособить для питания от резервных и аварийных источников постоянного тока без дополнительных устройств. Это позволяет применять такие частотники в приводах ответственного оборудования с резервными источниками электроэнергии.
  • Разнообразием алгоритмов управления. Преобразователи со звеном постоянного тока можно запрограммировать и адаптировать практически ко всем электроприводам, в том числе и претенциозным, где требуется особо точное регулирование скорости и момента.
Минусы преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока:
  • Относительно большую массу и габариты, что обусловлено наличием выпрямительного, фильтрующего и инверторного блоков.
  • Повышенные потери мощности. Схема двойного преобразования несколько уменьшает общий к.п.д.

Устройство преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока

Состоят такие преобразователи из нескольких основных блоков:

  • Выпрямителя. Для ЧП используются диодные и тиристорные преобразователи постоянного тока. Первые отличаются высоким качеством постоянного напряжения практически с полным отсутствием пульсации, низкой стоимостью и надежностью. Однако диодные выпрямители не позволяют реализовать возможность рекуперации электроэнергии в сеть при торможении двигателя. Выпрямители на тиристорах обеспечивают возможность протекания тока в обоих направлениях и позволяют отключать преобразователь от сети без дополнительной коммутирующей аппаратуры.
  • Фильтра. Выходное напряжение тиристорных управляемых выпрямителей имеет значительную пульсацию. Для ее сглаживания используют реакторы, емкостные или индуктивно-емкостные фильтры.
  • Инвертора. В ЧП используют инверторы напряжения и тока. Последние обеспечивают рекуперацию электроэнергии в сеть и применяются для управления электрическими машинами с частым пуском, реверсом и остановкой, например, крановыми двигателями.
  • Частотники на базе инверторов напряжения выдают на выходе напряжение формы “чистый синус”. Благодаря этому преобразователи такого типа получили наиболее широкое распространение.
  • Микропроцессора. Этот блок осуществляет управление входным выпрямителем, прием и обработку сигналов с датчиков, взаимодействие с автоматизированной системой высшего уровня, запись и хранение информации о событиях, формирует выходное напряжения ЧП соответствующей частоты. А также выполняет функции защиты от перегрузок, обрыва фазы и других аварийных и ненормальных режимов работы.
Читайте так же:
Как прорезать круглое отверстие в стальном листе

Способы управления преобразователем

По принципу управления различают 2 основных вида частотных преобразователей:

ЧП со скалярным управлением

Частотники этого типа выдают на выходе напряжение определенной частоты и амплитуды для поддержания определенного магнитного потока в обмотках статора. Частотники с таким принципом регулирования отличаются относительно низкой стоимостью, простотой конструкции. Нижний предел регулировки скорости составляет около 10 % от номинальной частоты вращения. Их можно использовать для управления сразу несколькими двигателями. Скалярные ЧП используют для приводов насосных агрегатов, вентиляторов и других устройств и оборудования, где не требуется поддерживать скорость вращения ротора вне зависимости от нагрузки.

ЧП с векторным управлением

Микропроцессорные устройства преобразователей с векторным управлением автоматически вычисляют взаимодействие магнитных полей статора и ротора. ЧП такого типа обеспечивают постоянную частоту вращения ротора вне зависимости от нагрузки. Они используются для оборудования, где необходимо поддерживать необходимый момент силы при низких скоростях, высокое быстродействие и точность регулирования. Применение векторных ЧП позволяет регулировать частоту вращения, задавать требуемый момент на валу.

ЧП с векторным управлением делятся на преобразователи бездатчикового типа и устройства с обратной связью по скорости. Последние используются для приводов с широким диапазоном регулирования скорости до 1:1000, необходимости позиционирования точного положения вала, регулирования момента при низких скоростях, точного поддержания частоты вращения, пуска двигателя с номинальным моментом. Преобразователи без датчика скорости применяют для приводов с более низкими требованиями.

Режимы управления частотными преобразователями

В большинстве моделей современных частотных преобразователей реализована возможность управления в нескольких режимах:

1) Ручное управление.

2) Внешнее управление.

3) Управление по дискретным входам или “сухим контактам”.

4) Управление по событиям.

Преимущества частотных преобразователей.

1) Экономия электроэнергии.

2) Увеличение срока службы промышленного оборудования.

3) Отсутствие необходимости проводить техническое обслуживание.

4) Возможность удаленного управления и контроля параметров оборудования с электроприводом.

5) Широкий диапазон мощности двигателей.

6) Защита электродвигателя от аварий и аномальных режимов работы.

7) Снижение уровня шума работающего двигателя.

Сферы применения

Частотно-регулируемые приводы применяют:

  • Для кранов и грузоподъемных машин . Крановые двигатели работают в режиме частых пусков, остановок, изменяющейся нагрузки. ЧП обеспечивают отсутствие рывков и раскачивания груза при пусках и остановках, остановку крана точно в требуемом месте, снижают нагрев электродвигателей и максимальный пусковой момент.
  • Для привода нагнетательных вентиляторов в котельных и дымососов. Общее управление с плавной регулировкой дутьевых и вытяжных вентиляторов позволяет автоматизировать процесс горения и обеспечить максимальный к.п.д . котельных агрегатов.
  • Для транспортеров, прокатных станов, конвейеров, лифтов. ЧП регулирует скорость перемещения транспортного оборудования без рывков и ударов, что увеличивает срок службы механических узлов. Для насосных агрегатов. ЧП позволяют обойтись без задвижек и вентилей, регулирующих давление и производительность, и существенно увеличить общий к.п.д системы водоподачи.
  • Для электродвигателей станков. Использование преобразователя частоты вместо коробки передач позволяет плавно увеличивать или уменьшать частоту вращения рабочего органа станка, осуществлять реверс. ЧП широко используются для станков с ЧПУ и высокоточного промышленного оборудования.

Внедрение частотно-регулируемых приводов дает значительный экономический эффект. Снижение затрат достигается за счет сокращения потребления электроэнергии, расходов на ремонт и ТО двигателей и оборудования, возможности использования более дешевых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также сокращения других производственных издержек. Средний срок окупаемости частотных преобразователей составляет от 3-х месяцев до трех лет.

Частотный преобразователь для электродвигателя

Управление крутящим моментом двигателя посредством механических устройств не снижает пусковой ток двигателя и обладает малым диапазоном регулирования. К тому же, механические устройства — вариаторы при работе испытывают значительные механические нагрузки и подвержены износу. Это обуславливает высокую себестоимость по сравнению с преобразователями частоты, которые лучше адаптированы под частые перегрузки.

Частотные преобразователи подключаются непосредственно к двигателю, что позволяет исключить применение дополнительных механизмов. Также при необходимости преобразователь частоты может временно повысить скорость выше номинальной, в отличие от механического регулирования скорости, которое обычно ограничивает ее диапазон и сужает возможности в выборе режима функционирования электродвигателя.

Технические аспекты применения частотных преобразователей

В настоящее время, асинхронный электродвигатель стал основным устройством в большинстве электроприводов. Все чаще для управления им используется частотный преобразователь – инвертор с ШИМ регулированием. Такое управление дает массу преимуществ, но и создает некоторые проблемы выбора тех или иных технических решений. Попробуем разобраться в них более подробно.

Выбор мощности частотного преобразователя

При выборе мощности частотного преобразователя необходимо основываться не только на мощности электродвигателя, но и на номинальных токах и напряжениях преобразователя и двигателя. Дело в том, что указанная мощность частотного преобразователя относится только к эксплуатации его со стандартным 4-х полюсным асинхронным электродвигателем в стандартном применении.

Читайте так же:
Какие диаметры электродов бывают

Реальные приводы имеют много аспектов, которые могут привести к росту токовой нагрузке привода, например, при пуске. В общем случае, применение частотного привода позволяет снизить токовые и механические нагрузки за счет плавного пуска. Например, пусковой ток снижается с 600% до 100-150% от номинального.

Работа привода на пониженной скорости

Необходимо помнить, что хотя частотный преобразователь легко обеспечивает регулирование по скорости 10:1, но при работе двигателя на низких оборотах мощности собственного вентилятора может не хватать. Необходимо следить за температурой двигателя и обеспечить принудительную вентиляцию.

Электромагнитная совместимость

Поскольку частотный преобразователь — мощный источник высокочастотных гармоник, то для подключения двигателей нужно использовать экранированный кабель минимальной длины. Прокладку такого кабеля необходимо вести на расстоянии не менее 100 мм от других кабелей. Это минимизирует наводки. Если нужно пересечь кабели, то пересечение делается под углом 90 градусов.

Питание от аварийного генератора

Плавный пуск, который обеспечивает частотный преобразователь позволяет снизить необходимую мощность генератора. Так как при таком пуске ток снижается в 4-6 раз, то в аналогичное число раз можно снизить мощность генератора. Но все равно, между генератором и приводом должен быть установлен контактор, управляемый от релейного выхода частотного привода. Это защищает частотный преобразователь от опасных перенапряжений.

Питание трехфазного преобразователя от однофазной сети

Трехфазные частотные преобразователи могут быть запитаны от однофазной сети, но при этом их выходной ток не должен превышать 50% от номинального.

Экономия электроэнергии и денег

Экономия происходит по нескольким причинам. Во-первых, за счет роста косинуса фи до значений 0.98, т.е. максимум мощности используется для совершения полезной работы, минимум уходит в потери. Во-вторых, близкий к этому коэффициент получается на всех режимах работы электродвигателя.

Без частотного преобразователя, асинхронные двигатели на малых нагрузках имеют косинус фи 0.3-0.4. В-третьих, нет необходимости в дополнительных механических регулировках (заслонках, дросселях, вентилях, тормозах и т.д.), все делается электронным образом. При таком устройстве регулирования, экономия может достигать 50%.

Синхронизация нескольких устройств

За счет дополнительных входов управления частотного привода можно синхронизировать процессы на конвейере или задавать соотношения изменения одних величин, в зависимости от других. Например, поставить в зависимость скорость вращения шпинделя станка от скорости подачи резца. Процесс будет оптимизирован, т.к. при увеличении нагрузки на резец, подача будет уменьшена и наоборот.

Защита сети от высших гармоник

Для дополнительной защиты, кроме коротких экранированных кабелей, используются сетевые дроссели и шунтирующие конденсаторы. Дроссель, кроме того, ограничивает бросок тока при включении.

Правильный выбор класса защиты

Для безотказной работы частотного привода необходим надежный теплоотвод. Если использовать высокие классы защиты, например IP 54 и выше, то трудно или дорого добиться такого теплоотвода. Поэтому, можно использовать отдельный шкаф с высоким классом защиты, куда ставить модули с меньшим классом и осуществлять общую вентиляцию и охлаждение.

Параллельное подключение электродвигателей к одному частотному преобразователю

С целью снижения затрат, можно использовать один частотный преобразователь для управления несколькими электродвигателями. Его мощность нужно выбирать с запасом 10-15% от суммарной мощности всех электродвигателей. При этом нужно минимизировать длины моторных кабелей и очень желательно ставить моторный дроссель.

Большинство частотных преобразователей не допускают отключение или подключение двигателей с помощью контакторов во время работы частотного привода. Это производится только через команду «стоп» привода.

Задание функции регулирования

Для получения максимальных показателей работы электропривода, таких как: коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, перегрузочная способность, плавность регулирования, долговечность, нужно правильно выбирать соотношение между изменением рабочей частоты и напряжения на выходе частотного преобразователя.

Функция изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки. При постоянном моменте, напряжение на статоре электродвигателя должно регулироваться пропорционально частоте (скалярное регулирование U/F = const). Для вентилятора, например, другое соотношение – U/F*F = const. Если увеличиваем частоту в 2 раза, то напряжение нужно увеличить в 4 (векторное регулирование). Есть приводы и с более сложными функциями регулирования.

Преимущества использования регулируемого электропривода с частотным преобразователем

Кроме повышения КПД и энергосбережения такой электропривод позволяет получить новые качества управления. Это выражается в отказе от дополнительных механических устройств, создающих потери и снижающих надежность систем: тормозов, заслонок, дросселей, задвижек, регулирующих клапанов и т.д. Торможение, например, может быть осуществлено за счет обратного вращения электромагнитного поля в статоре электродвигателя. Меняя только функциональную зависимость между частотой и напряжением, мы получаем другой привод, не меняя ничего в механике.

Изучение документации

Следует заметить, что хотя частотные преобразователи похожи друг на друга и освоив один, легко разобраться с другим, тем не менее, необходимо тщательно изучать документацию. Некоторые производители накладывают ограничения на использование своей продукции, а при их нарушении снимают изделия с гарантии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector