Корзина:
с 9:00 до 19:00
Режим работы: Пн-Пт
+7 (495) 120-03-90
zakaz@plc.ru

Как настроить частотник для того, чтобы обеспечить регулировку работы двигателей переменного тока?

09.02.2015

На сегодняшний день контроль над скоростью двигателей переменного тока при помощи специализированных преобразователей частоты нашел достаточно широкое распространение практически в любых отраслях современной промышленности, что связано, в первую очередь, с достаточно большими достижениями в сфере современной силовой электроники и микропроцессорных технологий, на основе которых и разрабатываются любые типы частотников. С другой стороны, унификация производства частотников дает возможность существенно повлиять на цену преобразователей, вследствие чего их окупаемость возникает уже в первые месяцы работы таких устройств. Стоит отметить, что в частности этому способствует колоссальная экономия энергии в процессе использования такого оборудования для контроля над асинхронными двигателями, которая достигает 40%, а в некоторых ситуациях и более высоких значений.

На практике же сегодня используется всего два основных типа систем регулирования скорости, при помощи которых обеспечивается контроль над трехфазными двигателями переменного тока:

· Векторное;

· Скалярное.

Скалярное

Скалярное управление предусматривает осуществление каких-либо корректировок показателей скорости двигателя за счет того, что частотник воздействует на частоту напряжения на статоре, и в то же время проводит также изменения в модуле данного напряжения. Данный принцип регулировки предусматривает напряжение и частоту как два управляющих воздействия, контроль над которыми осуществляется комплексно. При этом стоит отметить тот факт, что в данном случае частота представляет собой полностью независимое воздействие, а напряжение в данном случае определяется в зависимости от того, как именно проводится изменение типы механических характеристик контролируемого двигателя в процессе изменения частоты, то есть определяется непосредственно от того, как меняется критический момент в зависимости от частоты.

частотник LSВ процессе использования данного частотного преобразователя при постоянном значении перегрузочной способности номинальный коэффициент мощности и коэффициент полезного действия используемого привода практически не изменяются при выборе любой частоты.

Главным преимуществом применения данной технологии является то, что одновременно можно обеспечить контроль над несколькими различными типами электронных приводов, однако наиболее часто использование скалярного управления осуществляется для того, чтобы контролировать двигатели при диапазоне регулирования частоты вращения двигателя не более 1:40 при отсутствии специализированного датчика скорости. Алгоритмы, которые используются в технологии скалярного управления, не обеспечивают нормальный контроль над скоростью вращения вращающего момента электродвигателя, а также не обеспечивают работу в специальном режиме позиционирования. Наиболее распространенной и эффективной областью применения таких частотников на сегодняшний день стоит назвать конвейерное, вентиляционное и насосное оборудование.

Векторное

Векторное управление представляет собой несколько иной от скалярного типа контроля над асинхронными и синхронными двигателями, так как в данном случае частотный преобразователь не только формирует напряжение фаз и гармонические токи, но еще и обеспечивает полный контроль над протекающим магнитным потоком привода. В основе технологии векторного управления заключается представление о токах, напряжениях и потокосцеплениях, как о пространственных векторах.

Изначально технология разработки данного управления появилась еще в 70-х годах прошлого века. В результате проведения теоретических исследований, а также определенных успехов в сфере изготовления микропроцессорных систем и полупроводниковой электроники, появились электронные приводы, в которых была реализована технология векторного управления, вследствие чего ее начали выпускать и выпускают по сегодняшний день изготовители приводной техники по всему миру.

При использовании векторной технологии управления в асинхронном электронном приводе при протекании различных переходных процессов присутствует уникальная возможность для того, чтобы постоянно поддерживать потокосцепление ротора на определенном уровне, чего не может обеспечивать скалярное управление, в процессе использования которого потокосцепление ротора при прохождении различных переходных процессов меняется вместе с изменением токов ротор и статора, что в конечном итоге провоцирует снижение темпа корректировки электромагнитного момента.

В приводе, в котором реализовано векторное управление, при поддержании на постоянном уровне потокосцепления ротора изменения электромагнитного момента происходят настолько быстро, насколько происходят изменения в составляющей тока статора.

При векторном управлении в звене контроля над работой асинхронного двигателя предусматривается использование математической модели контролируемого привода, при этом режимы, при которых работает векторное управление, можно разделить на несколько основных категорий:

· Использование математической модели без применения каких-либо дополнительных уточняющих измерений устройством контроля над электронным двигателем. То есть в данном случае используются исключительно те типовые данные, которые оператором вводились вручную в базу устройства;

· Использование математической модели вместе с различными дополнительными уточняющими измерениями, которые проводятся устройством контроля над параметрами электронного двигателя, то есть реактивных и активных сопротивлений ротора, статора, а также устройством управления тока двигателя и его напряжения.

По использованию обратной связи частотники, основанные на технологии векторного управления, подразделяются на:

· Векторное управление без обратной связи по скорости, в данном случае для своей работы частотный преобразователь применяет исключительно данные математической модели, а также основывает работу на значениях, которые получаются в процессе измерения тока ротора или статора;

· Векторное управление с обратной связью по скорости. Данный тип управления предусматривает использование не только тех данных, которые были получены устройством в процессе измерения тока ротора и статора, но еще и информацию о действующей скорости ротора, которая предоставляется датчиком, что во многих задачах обеспечения оптимального управления позволяет на порядок увеличить точность отработки электронным приводом задания скорости.

Основные задачи, которые реализуются частотным преобразователем с векторным управлением, являются следующими:

· Закон, который обеспечивает постоянное магнитное потокосцепление ротора;

· Закон, который обеспечивает постоянное магнитное потокосцепление ротора;

· Закон, который обеспечивает постоянное магнитное потокосцепление воздушного зазора.

Реализация закона поддержания постоянства потокосцепления статора осуществляется при поддержке непрерывного отношения угловой частоты поля к ЭДС статора. Главным недостатком данного закона следует назвать достаточно низкую перегрузочную способность двигателя в процессе его работы на достаточно высокой частоте. В первую очередь, это обуславливается тем, что в процессе работы двигателя увеличивается индуктивное сопротивление статора, вследствие чего при повышении нагрузки снижается потокосцепление в воздушном зазоре между ротором и статором.

Постоянное поддержание главного потока позволяет на порядок увеличить перегрузочную способность двигателя, но в то же время несколько усложняет общую аппаратную реализацию системы управления, а также обуславливает необходимость в изменении конструкции машины или же использование специализированных датчиков.

В процессе поддержания непрерывного потокосцепления ротор момент двигателя не находится на максимальном значении, однако в том случае. Если увеличивается нагрузка, происходит также увеличение главного магнитного потока, что в конечном итоге создает насыщение магнитных цепей, а также делает невозможным поддержание постоянства потокосцепления ротора.

Законы векторного управления позволяют не только добиться предельно эффективного управления электроприводом в динамических и статических режимах, но еще и обеспечить достаточно высокий КПД двигателя, однако стоит отметить тот факт, что все законы, которыми обеспечивается поддержка номинального значения потокосцепления на определенном значении, отличаются также и некоторыми недостатками.

Общим недостатком, которым обеспечивается поддержание постоянного потокосцепления ротора, следует назвать:

· Низкую надежность, которая обуславливается использованием датчиков в конструкции двигателя;

· Потери в стали в процессе работы двигателя с нагрузочным моментом, значение которого является ниже номинального. Эти потери вызываются потребностью в постоянном поддержании номинального значения потокосцепления в различных рабочих режимах.

Существенно увеличить КПД двигателя можно посредством контроля над магнитным потоком статора или ротора в зависимости от значения нагрузочного момента. Среди основных недостатков, которыми отличается такой тип управления, следует выделить достаточно низкие динамические характеристики двигателя, которые обуславливаются наличием достаточно большой постоянной величины времени ротора, вследствие чего магнитный поток электродвигателя восстанавливается с определенной задержкой, а также сложность технической реализации используемой системы управления.

Использование вышеуказанной группы законов на практике пользуется сегодня достаточно широким распространением в процессе обеспечения контроля над динамичными электроприводами, работа которых характеризуется наличием постоянного момента сопротивления на валу, а также возникновением частых ударных приложений нагрузки. В то же время группа законов, связанных с контролем над регулированием магнитного потока в функции нагрузки на валу используется для низкодинамичных электронных приводов, а также приводов, которые характеризуются наличием так называемой вентиляторной нагрузки.

Назад к списку новостей