О согласовании частотного преобразователя и электродвигателя
1. Важность согласования
Привод электродвигателей через частотные преобразователи стал необратимой тенденцией. Однако на практике из‑за нерационального согласования между преобразователем и двигателем часто возникают различные проблемы. При выборе преобразователя необходимо досконально изучить характеристики нагрузки подключаемого оборудования.
2. Классификация по типу нагрузки
Производственные механизмы делятся на три типа: нагрузка с постоянной мощностью, нагрузка с постоянным моментом и вентиляторно‑насосная нагрузка. Каждый тип предъявляет свои требования к преобразователю.
Нагрузка с постоянной мощностью
Шпиндели станков, прокатные станы, бумагоделательные машины, намоточные и размоточные устройства в линиях по производству плёнки требуют крутящего момента, примерно обратно пропорционального скорости, – это нагрузка с постоянной мощностью. Однако постоянство мощности сохраняется лишь в определённом диапазоне скоростей. На очень низких оборотах из‑за ограничений механической прочности нагрузка переходит в режим постоянного момента.
Для двигателей регулирование при постоянном магнитном потоке даёт постоянный момент, а регулирование ослаблением поля – постоянную мощность.
Вентиляторно‑насосная нагрузка
Вентиляторы, насосы, масляные насосы: с уменьшением скорости вращения крыльчатки момент уменьшается пропорционально квадрату скорости, а потребляемая мощность – пропорционально кубу скорости.
При снижении требуемого расхода воздуха или жидкости использование преобразователя для регулировки скорости даёт значительную экономию электроэнергии. Однако из‑за резкого роста мощности с увеличением скорости не следует работать на частоте выше сетевой.
Нагрузка с постоянным моментом
В этом случае момент нагрузки (T<sub>L</sub>) остаётся постоянным или почти постоянным при любой скорости. Преобразователь должен обеспечивать достаточный момент на низких оборотах и иметь необходимую перегрузочную способность. При длительной работе на малых скоростях следует обращать внимание на охлаждение двигателя, чтобы избежать перегрева и выхода из строя.
3. Ключевые моменты при выборе преобразователя
Ниже приведены важные технические аспекты, которые необходимо учитывать при согласовании преобразователя и двигателя:
Ток и нагрев – при питании от преобразователя ток двигателя увеличивается на 10–15%, а превышение температуры – примерно на 20–25%.
Влияние высших гармоник – при работе с высокооборотными двигателями преобразователь генерирует больше высших гармоник, что увеличивает выходной ток. Поэтому преобразователь следует выбирать на один типоразмер больше, чем для обычного двигателя.
Двигатели с фазным ротором – по сравнению с короткозамкнутыми они более склонны к отключению по перегрузке, поэтому рекомендуется выбирать преобразователь несколько большей мощности.
Мотор‑редукторы – при использовании преобразователя рабочий диапазон ограничен способом смазки редуктора. Превышение номинальной скорости может привести к недостатку масла.
Основа выбора – за основу следует брать номинальный ток двигателя, а не его мощность (последняя служит лишь ориентиром).
Коэффициент мощности и КПД – наличие высших гармоник в выходном сигнале преобразователя снижает коэффициент мощности и КПД двигателя.
Длинные кабельные линии – при большой длине кабеля необходимо учитывать его влияние на характеристики, возможно применение специальных кабелей. Для компенсации преобразователь следует увеличить на один‑два шага по мощности.
Особые условия эксплуатации – высокая температура окружающей среды, частое переключение, большая высота над уровнем моря снижают допустимую нагрузку преобразователя, поэтому рекомендуется выбирать на шаг выше.
Синхронные двигатели – по сравнению с питанием от сети, работа от преобразователя снижает выходную мощность на 10–20%.
Нагрузки с колебаниями момента – для компрессоров, вибраторов и насосов с пиковыми нагрузками преобразователь следует выбирать из более мощного ряда, предварительно проанализировав работу при питании от сети.