Чем изменяется скорость вращения двигателя

12 важных вопросов о выборе преобразователя частоты

Из первой и второй части статьи вы узнали о преимуществах применения преобразователей частоты, а также об особенностях их выбора. Не менее важно учесть, в какой сфере планируется использовать преобразователь частоты, ведь при управлении насосами и, к примеру, конвейерным оборудованием приходится решать совершенно разные задачи.

Часть 3. Особенности применения ПЧ для различного оборудования

Преобразователь частоты для насосного оборудования: что он дает?

Артем Мошечков:

– В случае с насосным оборудованием чаще всего требуется защитить трубопровод от гидроударов во время запуска насоса, а сам электропривод — от преждевременного выхода из строя и работы в аварийном режиме. Немаловажное значение имеет оптимизация расхода электроэнергии и поддержание постоянного давления в системе водоснабжения.

Для решения этих задач требуется обеспечить плавный пуск насосов и плавное же изменение частоты вращения электродвигателя. Причем диапазон значений должен быть достаточно широк: во время пиковой нагрузки электропривод работает на номинальных оборотах, обеспечивая необходимый расход воды. При малом разборе поддерживается в рабочем состоянии, потребляя тот минимум электроэнергии, который необходим в данный момент. Также в сфере ЖКХ с помощью ПЧ возможно создание автоматизированной каскадной системы насосов, когда, в зависимости от разбора воды в жилых домах, работает один насос или, например, три. С помощью специальных функций преобразователь частоты позволяет экономить электроэнергию – это происходит за счет автоматической остановки работающего насоса при отсутствии расхода воды в системе.

С этой задачей справятся ПЧ следующих серий: CONTROL-A310 IEK ® , CONTROL-L620 IEK ® , ONI-А400, ONI-M680. Однако наиболее удачным выбором станет преобразователь частоты ONI-A650, разработанный специально для применения в системах вентиляции и насосных установках. Уже в базовой конфигурации он содержит специальную плату каскадного управления насосами, что позволяет объединить до 5 насосов в единый каскад.

Преобразователь частоты ONI-К800 был применен нами в приводе насоса системы водоснабжения и в приводе конвейера. Зарекомендовал себя с положительной стороны. При настройке и в ходе эксплуатации легко монтировались силовые и контрольные кабели, преобразователь просто настраивался с лицевой панели. Обладает большим функционалом защит, большим количеством входов-выходов.

Какие преобразователи частоты подойдут для грузоподъемных механизмов (крановое оборудование, лебёдки)?

– Современный крановый механизм – очень сложная система. Поэтому преобразователь частоты для электропривода такого механизма должен соответствовать высоким требованиям: обладать высокой перегрузочной способностью (до 200%), уметь управлять механическим тормозом электродвигателя, иметь возможность подключения тормозного резистора (встроенный тормозной модуль) и организации обратной связи для регуляции скорости вращения электродвигателя. Последняя необходима для обеспечения быстрого обмена информацией между звеньями системы, непрерывного мониторинга всех процессов и точного управления параметрами во время работы сложнейшего кранового механизма.

Преобразователи частоты для электродвигателей грузоподъемных механизмов позволяют организовать надежное управление электроприводом при подъеме и опускании груза, поворотах стрелки, обеспечивая вертикальное и горизонтальное перемещение без раскачивания, с различными скоростями, таким образом гарантируя максимальную производительность.

В зависимости от модели крана это могут быть следующие виды частотных преобразователей: для обеспечения плавного перемещения крана можно порекомендовать серии CONTROL-L620 IEK ® , ONI-M680 и ONI-K800, а для надежной работы лебёдки подъёма в зависимости от задачи подойдут М680 и К800.

Как преобразователь частоты работает в случае с транспортерным и конвейерным оборудованием?

Артем Мошечков:

– При запуске таких механизмов возникает пусковой ток, превышающий номинальный в 6-7 раз, а также – большая нагрузка на детали механизма, и, как следствие, повышенный износ механизмов или перегрев электродвигателя. Это – самая частая причина отказов подобного оборудования. Далее, в процессе работы, привод обычно вращается с одинаковой скоростью. Поэтому для механизмов непрерывного транспорта очень важны плавный разгон и торможение без рывков, пробуксовок, остановок, а также постоянная заданная скорость движения. Следовательно, преобразователь частоты для данного оборудования решает задачи по обеспечению постоянной скорости транспортера или конвейера, повышению уровня надежности (так как значительно снижает количество отказов как механического, так и электрического происхождения), устранению перегрузок во время запуска.

Использование преобразователей частоты с электродвигателями конвейеров и транспортеров позволяет не просто автоматизировать запуск, регулирование скорости и остановки ленты, но и создавать более сложные алгоритмы работы оборудования (зависит от выбранной модели ПЧ и подключенных датчиков).

«Преобразователь частоты CONTROL-L620 IEK ® номинальной мощностью 5.5 был установлен нами на подающем конвейере в установке № 2 для сушки травяной муки. Режим работы преобразователя — круглосуточный старт-стопный. Оборудование зарекомендовало себя с положительной стороны. Во время тестирования все функции работали в заявленном штатном режиме, замечаний во время эксплуатации выявлено не было».

Есть ли смысл использовать преобразователи частоты для вентиляторного оборудования?

– Есть. ПЧ для вентиляторного оборудования регулирует скорость вращения вала электропривода, позволяя экономить на электричестве. В случае установки дополнительного датчика, который передает оперативные данные о текущей потребности в воздухе на преобразователь, последний изменяет скорость вращения электродвигателя. Это позволяет экономить электроэнергию на 20-40%. Кроме того, ПЧ надежно защищает электропривод вентилятора от бросков тока и перегрузок за счет плавного пуска и такой же плавной остановки вала.

Можно порекомендовать к установке на вентиляторное оборудование преобразователи частоты следующих серий: ONI-A650, CONTROL-A310 IEK ® , CONTROL-L620 IEK ® , ONI-A400.

«Тяжелый» или «нормальный» режим работы преобразователя частоты – какой выбрать?

Артем Мошечков:

– Современные ПЧ обеспечивают пуск и работу двигателей в нормальном или тяжелом режиме. Для их обозначения используются аббревиатуры ND – нормальный и HD – тяжелый.

В режиме ND величина вращающего момента постоянна, независимо от скорости вращения двигателя. В частности, таким образом работают насосы.

Тяжелый режим (НD) характеризуется нагрузкой с переменным вращающим моментом – как в случае с экструдерами, конвейерами, компрессорами. При этом существуют частотные преобразователи, которые поддерживают сразу два указанных режима, что позволяет экономить бюджет при проектировании различных систем. Например, преобразователи частоты IEK ® серий CONTROL-A310 и L-620 могут работать как в ND-режиме, так и в режиме HD. Также оба режима поддерживают ПЧ ONI-М680.

Разобраться в многообразии преобразователей частоты, предлагаемых на рынке, на самом деле не так сложно. Главное – отдавать предпочтение надежным и высокотехнологичным продуктам.

Кроме того, всегда можно обратиться за консультацией к специалистам Академии IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 22 или электронной почте sdo@iek.ru, а также в техническую поддержку IEK GROUP по телефону +7 (495) 542 22 27 (с 9-00 до 17-30 мск, кроме выходных) или по электронной почте helptd@iek.ru.

IEK GROUP © 1999-2021 Все права защищены.

• instagram
• Facebook
• Вконтакте
• YouTube
• Одноклассники
• Яндекс Дзен

Современные крановые электроприводы

Для чего нужен крановый электропривод?

Основное назначение электропривода крана — регулирование скорости механизмов подъема и передвижения в некотором диапазоне. В первую очередь, тип электропривода зависит от физических принципов регулирования скорости конкретных видов двигателей.

На практике чаще всего применяются следующие двигатели:

• электродвигатели постоянного тока
• асинхронные электродвигатели с фазным ротором
• асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором

Двигатели постоянного тока получили широкое распространение на тяжелых металлургических производствах, в т.ч. на литейных кранах, из-за простоты устройства и принципов управления, практически линейных механических и регулировочных характеристик и, что наиболее важно, большого пускового момента. К недостаткам такого двигателя следует отнести дороговизну изготовления, опасность постоянного тока для человека, износ и необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов.
Для питания крана постоянным током необходимо дополнительно устанавливать в цеху выпрямители трехфазного напряжения.
В настоящее время, новые краны с двигателями постоянного тока практически не изготавливаются.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором получили наибольшее распространение на кранах в советское время и популярны в наши дни. Двигатели данного типа применяются как для реконструкции, так и для новых грузоподъемных кранов. Двигатели с фазным ротором характеризуются большим начальным вращающим моментом, приблизительно постоянной скоростью при различных перегрузках и меньшим пусковым током по сравнению с электродвигателями с короткозамкнутым ротором. К недостаткам данных двигателей стоит отнести их большие габариты и дороговизну изготовления и, аналогично двигателям постоянного тока, износ и необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов.

Способы управления скоростью вращения электродвигателей с фазным ротором

Существует множество разновидностей систем управления для двигателей с фазным ротором. Изменение скорости и момента таких двигателей достигается путем включения в цепь ротора дополнительных электрических устройств. В зависимости от требований к диапазону регулирования скорости могут применяться:

• реостатные системы (по-другому: резистивные, с активными сопротивлениями)
• дроссельные системы без регулирования скорости (мягкий пуск, по-другому: с реактивными сопротивлениями)
• дроссельные системы с тиристорными регуляторами
• и др.

В качестве коммутационного оборудования в цепях статора и ротора могут применяться:

• силовые контакторы, пускатели, реверсоры (и другие механические устройства коммутации)
• тиристоры (тиристорные ключи)
• IGBT-транзисторы
• гибридные системы

Сравнение систем управления для двигателей с фазным ротором
При сравнении различных систем управления важно правильно выделить количественные и качественные факторы и критерии их оценки. При выборе оборудования для кранов важно сравнить следующие факторы рассматриваемых систем:

• стоимость оборудования, монтажа и ввода в эксплуатацию — первоначальные затраты на внедрение;
• энергоэффективность оборудования — показатель, позволяющий в сумме с первоначальными затратами сравнить непосредственно деньги, т.е. окупаемость системы по отношению к конкурентным решениям в процессе эксплуатации;
• заявленные и реальные допустимые условия эксплуатации (температура, запыленность, защищенность от проникновения пыли, периодичность обслуживания и т.п.);
• заявленные характеристики управления механизмом крана и их реальная достижимость и др.

Помимо сравнения технических характеристик конкретного оборудования различных производителей, важно принять во внимание циклограмму работы в будущем проекте. Каждый способ регулирования скорости может оказаться наиболее выгоден экономически в некоторых применениях и должен быть оценен индивидуально в разрезе экономическая эффективность/качество управления. От правильного выбора способа регулирования скорости и необходимого оборудования на первых этапах проектирования зависит как первоначальная стоимость проекта, так и его полная стоимость владения за полное время эксплуатации крана.

Мы разрабатываем и производим современные системы управления для двигателей с фазным ротором под маркой ТЭДФ.
Ознакомиться с основными возможностями и техническими характеристиками можно в Каталоге тиристорных панелей.
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором мало применялись на кранах в советское время в силу технологической сложности регулирования скорости. Использование ограничивалось легкими тельферными подъемниками, кран-балками и прочими одно-, двухскоростными тихоходными механизмами. В остальных случаях заменить двигатели постоянного тока либо двигатели с фазным ротором в то время они не могли. Ситуация изменилась лишь с широким распространением и удешевлением преобразователей частоты. К достоинствам асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором следует в первую очередь отнести отсутствие коллекторно-щёточных узлов, легкость конструкции и простоту ее изготовления, высокий КПД и cos φ по сравнению с двигателями с фазным ротором. Основные недостатки заключаются в большом пусковом токе (до 5-7 In) и сложном техническом оборудовании для регулирования скорости вращения.

Способы управления скоростью вращения электродвигателей с короткозамкнутым ротором

Снижение цен на полупроводниковые приборы в конце 90-ых годов подтолкнуло краностроителей к переходу к современным системам управления. Начиная с 2000 года в СНГ на новых кранах стали всё чаще применяться системы на базе преобразователей частоты. Преобразователи частоты позволяют плавно изменять величину напряжения и частоту на клеммах двигателя, благодаря чему становится возможным управлять скоростью вращения двигателя, сохраняя номинальный момент во всем диапазоне регулирования. В качестве основных преимуществ систем на базе преобразователей частоты отмечаются следующие:

• Глубина и плавность регулирования скорости (до 1:100)
• Энергоэффективность по сравнению с СУ предыдущих поколений
• Возможность работы в зоне ослабления поля двигателя
• Простое изменение характеристик механизма крана через параметры привода
• Удешевление двигателей, за счет применения короткозамкнутого ротора
• Надежность, простота замены узлов привода и др.

При этом системы с преобразователями частоты обладают дополнительными ограничениями, которые необходимо принимать во внимание:

• узкий температурный диапазон эксплуатации
• высокая стоимость для больших мощностей
• низкая степень защиты от пыли
• слабая перегрузочная способность
• высокий уровень квалификации наладчиков и эксплуатационного персонала
• для диагностики во многих случаях требуется ноутбук
• длительные сроки изготовления (наиболее актуально в случае выходов из строя)

Изготовление систем управления с применением преобразователей частоты — это всегда индивидуальный подход и проект для каждого отдельного крана.

Компания Двеста специализируется на производстве крановых систем управления с преобразователями частоты:

Нами реализовано более 100 различных проектов для новых кранов и реконструкций вводной мощностью до 800кВт.

Более детально с нашими знаниями, опытом и компетенциями можно ознакомиться в разделе Технические решения.

Трансформаторный регулятор скорости вращения двигателя с термоконтактами Sentera STRS4-40L40

Ответим на вопросы, подскажем

Во все регионы Украины

Звоните чтоб узнать свою!

Наличными в офисе или курьеру, наложенный платеж, безналичный рассчет

Автотрансформаторные регуляторы скорости вращения (3ф 400 В) Sentera STRS4 — надежное решение для регулирования скорости вращения вентиляторов систем ОВиК путем изменения выходного напряжения. Отличаются наличием контактов TK для тепловой защиты двигателя.

Такие регуляторы помогут оптимизировать работу системы вентиляции в здании, найти наиболее энергоэффективные режимы и создать комфортные условия с требуемыми параметрами микроклимата.

• Описание
• Технические характеристики
• Гарантия и сервис
• Доставка и оплата

Трансформаторный регулятор скорости вращения двигателя с термоконтактами Sentera STRS4-40L40

3ф. 400 В, Imax 4,0 А 0-130-180-230-300-400 В, IP54

Трансформаторные регуляторы скорости вращения трехфазных вентиляторов Sentera STRS4 предназначены для пошагового изменения выходного напряжения. Тем самым меняется скорость вращения двигателя вентилятора. Есть подключение к ТК тепловой защиты двигателя.

Регуляторы серии STRS4 гарантированно выдают напряжение правильной синусоидальной формы, двигатели работают в энергосберегающем режиме, без перегрузок и лишних энергозатрат.

Особенности

• Вручную переключателем можно пошагово выбрать одно из пяти положений, соответствующие напряжениям: 0-130-180-230-300-400 VAC.
• Модели серии рассчитаны на нагрузки 1,2 A — 14 A.
• Есть выходы для подключения термоконтактов (ТК) тепловой защиты двигателей.
• Автоматический перезапуск после отключения сетевого питания.
• Корпус выполнен из листовой стали с полиэфирным порошковым покрытием (RAL 7035).
• Нерегулируемый выход 230 VAC 2А можно использовать для подключения привода воздушной заслонки, привода водяного клапана и др.
• Для установки внутри помещений.
• Монтаж настенный, поверхностный.

Преимущества трансформаторных регуляторов Sentera STRS4 с термоконтактами

• Простое регулирование скорости вращения ручным переключателем + положение Выкл.
• Широкий диапазон моделей.
• LED-индикация в рабочем состоянии.
• Тихая работа двигателя.
• Прочный металлический корпус с антикоррозионным покрытием. Экологически безопасные материалы.
• Уплотнитель кабеля в комплекте.
• Надежное и безопасное электроподключение.
• Термоконтакты для тепловой защиты двигателя, Вкл. / Выкл.
• Соответствуют требованиям: Директивы по низковольтному оборудованию 2014/35/EC; Директивы по электромагнитной совместимости EMC 2014/30/EC: EN 61326; Директивы по утилизации отработавшего электрического и электронного оборудования WEEE Directive 2012/19/EU; Директива RoHs 2011/65/EU об ограничении использования вредных веществ в электрическом и электронном оборудовании.

Коды трансформаторных регуляторов STRS4 и значения максимальных токов

Технические характеристики регулятора STRS4-40L40

• напряжение питания 3x 400 VAC /50—60 Гц
• регулирование (версия L40) 0-130-180-230-300-400 В
• нагрузка Imax 4,0 А
• выход нерегулируемый 230 VAC 2 A
• защита IP54 (по EN 60529)
• рабочий диапазон температуры окружающей среды -20 . 35 °C
• рабочий диапазон уровня влажности окружающей среды 5 . 95 % RH (без конденсации)
• габариты 300х425х185 мм.

Подключение

ATMIC предлагает широкий выбор моделей автотрансформаторных регуляторов Sentera STRS4 по нагрузкам (1,2 . 14,0 А) для управления скоростью вращения двигателями, трехфазными вентиляторами в системах ОВиК. Найти оптимальное по цене и возможностям решение под Ваш проект помогут наши специалисты.

Гарантия на щиты автоматики Atmic составляет 36 месяцев с даты продажи.

На остальную продукцию срок гарантии — 12 месяцев с даты продажи.

Доставка по Киеву на объект заказчика — бесплатно;

Доставка по Украине средствами Новой Почты на отделение — бесплатно;

Самовывоз щита автоматики со склада Atmic по адресу: г. Киев, просп. С. Бандеры 28А (Б).

Щит автоматики Block «Atmic» EPV4.0-WH-A

Щит автоматики Block «Atmic» EPV1.0-EH5

Щит автоматики Block «Atmic» EP7.0-WH-A

Введите номер своего телефона, и наши менеджеры свяжутся с Вами в течении нескольких минут

Заполните форму, мы свяжемся с вами и предложим решение
Также можете оставить требования в комментарии

Чем изменяется скорость вращения двигателя

Из выражений (73) и (74) видно, что скорость вращения двигателей смешанного возбуждения можно регулировать тремя способами, рассмотренными выше для электродвигателей параллельного возбуждения, а именно: регулированием подве­денного напряжения, изменением сопротивления цепи якоря и изменением потока возбуждения.

Первый способ применим лишь в системе Г—Д, когда электродвигатель питается от отдельного генератора. В этом случае, изменяя ток возбуждения генератора, можно добиться изменения его напряжения, что приводит [см. уравнения (71) — (74)] к изменению числа оборотов электродвигателя.

Наибольшее распространение на практике получил второй способ, позволяющий плавно и в достаточно широких пределах регулировать скорость вращения электродвигателей постоянно­го тока. Основной его недостаток — большие потери энергии в регулировочных реостатах, а также громоздкость и значитель­ный вес последних. При данном способе регулирования уравне­ния скоростной и механической характеристик будут практиче­ски те же, что и для электродвигателей последовательного и параллельного возбуждения [см. уравнения (75) и (76)].

Уравнения показывают, что на величину скорости холостого хода n ₀ = U / cФ _ШОВ дополнительное сопротивление R в цепи якоря влияния не оказывает, поэтому все искусственные характери­стики исходят из одной точки n ₀ на оси ординат (рис. 36). Мяг­кость их определяется величиной сопротивления, включаемого в цепь якоря. Чем больше величина сопротивления R, тем зна­чительней падение напряжения в якорной цепи и тем мягче искусственная характеристика. При переключении сопротив­лений переход с одной характеристики на другую происходит так, как описывалось выше.

Наиболее экономичным способом регулирования скорости вращения является третий способ — изменение потока возбужде­ния электродвигателя. Такое регули­рование осуществляется введением в цепь параллельной обмотки воз­буждения ШОВ регулировочного ре­остата РР (рис. 37, а). Очевидно, что при полностью выведенном рео­стате РР электродвигатель работа­ет на естественной характеристике а (рис. 37, б). При введении же различных сопротивлений в цепь обмотки ШОВ величина магнитного потока возбуждения изменяется и соответственно меняется скорость вращения электродвигателя.

Регулирование скорости данным способом возможно лишь только вверх от номинальной, так как искусственные характе­ристики, получаемые при введении различных сопротивлении в цепь параллельной обмотки возбуждения, располагаются выше естественной характеристики. Это является одним из существенных недостатков данного способа регулирования скорости. Если учесть, что введение дополнительного сопротив­ления в цепь параллельной обмотки возбуждения приводит к снижению полезного магнитного потока машины, а это, в свою очередь, влечет за собой снижение вращающего момента, развиваемого электродвигателем, то нетрудно понять, что дан­ный способ регулирования скорости применим лишь в случаях малозагруженных электродвигателей, например, при подъеме или спуске легких грузов или грузозахватного приспособления.

Приведенные на рис. 37, б характеристики, соответствую­щие рассматриваемому способу регулирования скорости, пере­секают ось ординат в различных точках. Это объясняется тем, что при введении дополнительных сопротивлений в цепь обмот­ки возбуждения скорость холостого хода не остается постоян­ной. Она тем выше, чем больше величина сопротивления в цепи обмотки возбуждения [см. формулу (75)].

Характеристики, приведенные на рис. 37, б, имеют сходя­щийся характер, т. е. по мере снижения магнитного потока же­сткость характеристик электродвигателя уменьшается, что, как уже указывалось, объясняется влиянием реакции якоря при значительных нагрузках.

Значительная индуктивность параллельной обмотки возбуж­дения приводит к тому, что переход с одной характеристики на другую при данном способе регулирования скорости проис­ходит по так называемым динамическим характеристикам (см. пунктир на рис. 37, б), которые можно построить после расчета переходных процессов.