Варианты использования частотно-регулируемого электропривода с асинхронным электродвигателем

Возможности, открывающиеся при использовании преобразователя частоты в качестве регулирующего устройства для электропривода, выполненного на асинхронном электродвигателе, безграничны. Одной из главных тенденций развития современного электропривода является использование его в целях сбережения энергетических ресурсов и экологии.

Следует отметить, что использование преобразователей частоты в качестве регулируемого электропривода создает свои преимущества за счет автоматического изменения параметров системы в зависимости от условий работы механизма и наибольший эффект достигается когда условия работы часто меняются и пределы изменений достаточно широки.

Система регулируемого электропривода управляется микроконтроллером с достаточно солидным программным обеспечением, позволяющим задавать параметры регулирования в зависимости от необходимых условий работы механизма. В этой связи расширяется область применения регулируемого электропривода не только в сферах высоких технологий, но и там, где до настоящего времени традиционно использовался простой нерегулируемый электропривод с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. При этом важным становится повышение энергетической эффективности существующих электроприводов, позволяющих решать технологические задачи при минимальных затратах.

Наиболее простой вариант использования преобразователей частоты, когда одним преобразователем управляется один электродвигатель, например, электродвигатель лифта, станка-качалки, дымососа котла и т. д. В данном случае преобразователь подключается непосредственно к одному электродвигателю и руководит его работой в зависимости от заданных параметров и получаемой от датчиков информации. При этом эффект от работы электропривода определяется снижением расхода электроэнергии и повышением качества регулируемого технологического параметра, который чаще всего и определяет качество продукции.

При таком варианте использования преобразователя частоты удельная стоимость преобразователя на 1 кВт мощности максимальна и решение об установке преобразователя частоты, как правило, принимается по необходимости регулирования технологических параметров, хотя расчеты показывают, что составляющая экономии электроэнергии часто позволяет окупить затраты на установку преобразователя частоты менее чем за 1 год и далее приносить чистую экономию.

Если на объекте расположены несколько электроприводов, работающих во взаимосвязанном режиме, то целесообразно рассмотреть установку преобразователя в комплексе с системой управления электроприводов — так называемую станцию управления электроприводами. Типовая станция управления (СУ) включает в себя:

• шкаф управления, в котором размещаются коммутационная аппаратура, частотный преобразователь, дополнительный программируемый логический контроллер (при необходимости решать сложные задачи управления), аппаратура защит и сигнализации;
• датчики контролируемых параметров и исполнительные механизмы системы управления.

Типичным примером такого варианта использования преобразователя частоты является станция управления группой насосов, когда диапазон регулирования по расходу изменяется в широких пределах и, в зависимости от расхода, работает один, два или три насоса, обеспечивая заданный уровень давления. Используя имеющиеся резервные мощности встроенного в преобразователь частоты микроконтроллера, средствами программного обеспечения, в станциях управления изготавливаемых на Ижевском радиозаводе реализована возможность управления группой электродвигателей на два или три насоса. При этом управление может осуществляться в любом заданном режиме: при малых расходах заданное давление обеспечивается автоматически регулируемой работой одного насоса, при увеличивающемся расходе контроллер (преобразователя частоты) управляет работой коммутационной аппаратуры, подключая второй и, при необходимости, третий насос, обеспечивая заданный уровень давления, постоянное регулирование, исключение гидравлических ударов.

Программным способом можно регулировать ресурс работы каждого насосного агрегата с переключением через заданные промежутки времени. Однолинейная схема коммутации представлена на рис. 1:

Рисунок 1 — Однолинейная схема коммутации

При более сложных схемах регулирования, когда требуется контроль и регулирование по нескольким параметрам, Ижевским радиозаводом разрабатываются и изготавливаются программируемые логические контроллеры на самых современных микропроцессорах фирм AtmelL, Texas Instruments, по согласованному с заказчиком техническому заданию. Применение программируемых логических контроллеров позволяет создавать полностью автоматизированные объекты, включать их в схемы АСУ ТП, SCADA-системы, при этом качественно менять сам принцип производства, получая при этом максимальный экономический эффект.

Примеры применения регулируемых электроприводов на базе частотных преобразователей
Модернизация электроприводов станков с использованием частотных преобразователей
Применение частотных преобразователей в коммунальном хозяйстве
Автоматизированные системы на базе частотно-регулируемых электроприводов
Автоматизация работы насосов с использованием частотных преобразователей