Назначение сетевых и моторных дросселей

В данной статье мы рассмотрим сетевые и моторные дроссели — фильтры низких частот, которые устанавливаются на входе и выходе частотных преобразователей. Простейшая схема подключения ПЧ выглядит следующим образом: три фазы на входе, три фазы на выходе, электродвигатель.

Однако здесь возникает одна проблема. Дело в том, что частотный преобразователь является генератором широкого спектра помех, которые могут оказывать значительное влияние на работу устройств, находящихся неподалеку или питающихся от одной сети. С другой стороны, ПЧ сам реагирует на помехи различного рода, поскольку в его состав входят слаботочные компоненты. Поэтому при применении преобразователя очень важным является вопрос электромагнитной совместимости.

Условно помехи можно разбить на два основных вида:

1. помехи, передающиеся по электромагнитному полю
2. помехи, передающиеся по питающим проводам

В первом случае наводки можно уменьшить, проведя качественное экранирование и заземление преобразователя частоты, его проводов и периферийных устройств. Высокочастотные помехи, распространяющиеся по проводам, значительно снижаются с помощью радиочастотных фильтров.

Назначение входного сетевого дросселя

Сетевой дроссель, который также называют входным реактором, подключается на входе питания частотного преобразователя (обычно это силовые клеммы R, S, T). Основными параметрами сетевого дросселя являются индуктивность и максимальный длительный ток. Индуктивность выбирается такой, чтобы при рабочей частоте и номинальном рабочем токе падение напряжения на дросселе составляло 3-5%. Рассчитать падение можно по формуле:

U=2πfLI, где f – рабочая частота (Гц), L – индуктивность дросселя (Гн), I – ток, А.

Рассмотрим основные плюсы применения сетевого дросселя.

1. Подавление высших гармоник, проникающих в питающую сеть от преобразователя частоты и обратно. Обычно в состав ПЧ входит радиочастотный фильтр, снижающий данные наводки. Подключение сетевого дросселя создает дополнительное подавление высокочастотных помех. В результате уровень высших гармоник питающего напряжения в значительной степени уменьшается, а действующее значение питающего тока стремится к величине тока основной гармоники (50 Гц).

2. В случае, когда источник питания расположен близко, и сопротивление питающей линии очень низкое, использование сетевого дросселя позволяет значительно уменьшить ток короткого замыкания и увеличить время его нарастания. Это позволяет защитить ПЧ при коротких замыканиях на выходе.

3. Если на одной шине питания расположены несколько мощных устройств, возможны ситуации, когда при их включении или выключении возникает скачок напряжения с большой скоростью нарастания. Сетевой дроссель значительно понижает этот эффект.

При выборе оборудования следует учитывать один нюанс. Чтобы избежать перегрева дросселя, его номинальный ток должен быть равен или больше максимального тока преобразователя.

Когда сетевой дроссель не нужен

Оснащение преобразователей частоты сетевыми дросселями лучше взять за правило. Многие компании увеличивают гарантию в 2 раза при покупке ПЧ в комплекте с дроселями. Однако в некоторых случаях данным оборудованием можно пренебречь:

1. В питающей сети нет мощных электроприборов, имеющих большие пусковые токи.
2. Питающая сеть имеет сравнительно высокое сопротивление (низкий ток короткого замыкания).
3. Режим работы ПЧ исключает резкие изменения мощности, при которых скачкообразно растет потребляемый ток.
4. В соответствии с рекомендациями производителя, для защиты ПЧ применяются полупроводниковые предохранители, либо защитные автоматы характеристики В.
5. Имеется большой запас по мощности ПЧ по отношению к используемому двигателю.

Тем не менее, в целом использование сетевых дросселей значительно повышает срок службы и надежность работы частотных преобразователей.

Использование моторного дросселя

Моторный дроссель включается в цепи питания электродвигателя. Другие его названия – выходной реактор или синусоидальный фильтр.

Необходимость применения моторного дросселя обусловлена принципом работы ПЧ. На выходе преобразователя стоят силовые транзисторы, которые работают в ключевом режиме. При этом образуются прямоугольные импульсы, приближающие действующее напряжение по форме к синусоиде за счет изменения длительности. Моторный дроссель снижает высшие гармоники выходного напряжения ПЧ и делает ток питания двигателя практически синусоидальным, минимизируя высокочастотные токи. Это повышает коэффициент мощности и позволяет уменьшить потери в двигателе.

Кроме того, из-за высших гармоник на выходе ПЧ повышаются емкостные токи, которые могут привести к ощутимым потерям при длине кабеля более 20 м. Моторный дроссель существенно снижает этот эффект. Данные устройства также устанавливают там, где важно уменьшить помехи, создаваемые кабелем от ПЧ до электродвигателя.

Следует учитывать, что номинальный ток моторного дросселя должен быть больше максимального тока двигателя. Расчет падения напряжения на дросселе следует производить с учетом максимальной рабочей частоты двигателя, которая может достигать 400 Гц.

Другие полезные материалы:
Как выбрать мотор-редуктор
Выбор частотного преобразователя
Зачем нужен контактор байпаса в УПП
Схемы подключения устройства плавного пуска

РАБОТА ТУРБИН В БЕСПАРОВОМ РЕЖИМЕ

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

Беспаровым режимом называет­ся работа турбоагрегата с включен­ным в сеть генератором при закры­тых стопорных и регулирующих клапанах, т. е. без пропуска пара через турбину. В этом случае гене­ратор работает в моторном режи­ме, вращая ротор турбины с син­хронной частотой и потребляя из сети активную мощность, необходи­мую для преодоления механических и вентиляционных потерь турбины и генератора.

Этот режим автоматически воз­никает при закрытии стопорного клапана действием защиты или от руки при включенном в сеть гене­раторе. Обычно этот режим Турбо-1 агрегата считается недопустимым, поскольку при отсутствии протока пара через турбину потери на тре­ние могут чрезмерно разогреть ро­тор и корпус и привести к серьез­ным повреждениям проточной части турбины. Поэтому в инструкциях по эксплуатации турбин среднего и высокого давления указано на не­допустимость беспарового режима работы турбины, а в установках с начальным давлением 12,75 и 23,5 МПа (130 w 240 кгс/см2) вре­мя работы турбины в этом режиме ограничивается 4 мин (см. § 2-9). Исключение могут составить случаи работы турбогенератора в режиме синхронного компенсатора при на­личии эффективной системы охлаж­дения проточной части.

Перевод турбин в режим син­хронного компенсатора в последнее время начал широко практиковать — ся, особенно на старых малоэконо­мичных агрегатах. Постоянно выра­батывая реактивную мощность, они в то же время являются аварийным резервом активной электрической мощности энергосистемы. Иногда в этом режиме оказывается целесо­образным использовать и более со­временные агрегаты во время про­вала нагрузок.

Как известно, неравномерность электрического графика заставля­ет держать при малых нагрузках значительное число агрегатов, по­скольку останов турбины с после­дующим ее пуском через непродол­жительное время связан с пусковы­ми потерями тепла и может оказаться экономически нецелесообразным. В таких условиях перевод турбоге­нератора в режим синхронного ком­пенсатора без расцепления муфты оказывается удобным для эксплуа­тации. Кроме того, при этом режиме агрегат находится во вра­щающемся резерве, вырабатывая одновременно реактивную мощ­ность, дефицит которой наблюдает­ся практически во всех энергоси­стемах.

Отечественной энергетикой на­коплен достаточно большой опыт пе­ревода на беспаровой режим турбин различных типов и мощностей. Этот опыт показывает, что способ охлаж­дения проточной части турбин при таком режиме работы зависит от их конструкции.

Наиболее просто переводятся на беспаровой режим одноцилиндровые конденсационные турбины неболь­шой мощности. Для того чтобы обес­печить минимальные потери на тре­ние, эти агрегаты в беспаровом ре­жиме работают при глубоком вакууме в конденсаторе. Для обеспечения этого вакуума в кон­цевые уплотнения должен по­даваться пар избыточного давления, охлажденный до температуры насы­щения или даже слегка увлажнен­ный. Опыт и расчеты показывают, что количества этого пара, прони­кающего в корпус турбины при глу­боком вакууме, вполне достаточно для охлаждения ее проточной ча­сти, если длина рабочих лопаток последних ступеней не превышает 500 мм. Обычно для надежного ох­лаждения турбин такого типа до­статочно расхода пара, составляю­щего примерно 20% расхода холо­стого хода.

Для надежной и экономичной работы агрегата в описанном ре­жиме очень важно иметь высокую воздушную плотность вакуумной системы и всей турбины в целом. Практика показывает, что обычно тщательно уплотняются только те элементы турбоустановки, которые при нормальном режиме работы на­ходятся под разрежением. Головные же части и дренажные линии уплот­няются менее тщательно, поскольку они находятся под избыточным дав­лением. При работе в беспаровом режиме, когда весь цилиндр турби­ны находится под вакуумом, при­сос воздуха через эти неплотности может сильно перегрузить эжектор. В этом случае эжектор будет ра­ботать на перегрузочной ветви ха­рактеристики, и вакуум резко ухуд­шится. Ухудшение вакуума приве­дет к увеличению потерь на трение в турбине, соответствующему уве­личению мощности, потребляемой генератором из сети, и потребует увеличения расхода пара на охлаж­дение. Кроме того, может ухудшить­ся температурный режим проточной части турбоагрегата.

Все это показывает, что перед переводом турбины в режим син­хронного компенсатора необходимо провести дополнительную работу по уплотнению турбоагрегата, осо­бенно его головной части. При ра­боте турбины в беспаровом режиме с глубоким вакуумом конденсатор ее должен снабжаться в необходи­мом количестве циркуляционной водой. Конденсатный насос должен быть включен по схеме рециркуля­ции и находиться постоянно в ра­боте для обеспечения охлаждения паровых эжекторов. При наличии водяных эжекторов включение кон — денсатных насосов производится периодически для откачки конден­сата из конденсатора.

При переводе в беспаровой ре­жим турбин с противодавлением внутренние потери у них будут боль­ше, чем у конденсационных турбин, и это потребует более интенсивного принудительного охлаждения про­точной части. Охлажденный пар может подаваться либо через голо­ву турбины с отводом через выхлоп­ной патрубок, либо проходить про­точную часть в обратном направле­нии. В первом случае пар будет ох­лаждать головную часть агрегата и затем, нагреваясь, двигаться к вы­хлопу турбины. При такой схеме охлаждения выхлопная часть тур­бины будет иметь более высокую температуру, чем головная, и при нагружении турбины потребует­ся дополнительное время на про­грев головных частей турбоагрегата.

При пропуске пара в обратном направлении пар, нагреваясь, будет двигаться к головной части турби­ны, причем распределение темпе­ратур по проточной части будет приближаться к «естественному», которое турбина имеет при работе под нагрузкой. В этом случае тур­боагрегат оказывается более мо­бильным, а температурный режим элементов проточной части ближе к расчетному, хотя потери электро­энергии на поддержание турбины в беспаровом режиме будут при этом несколько выше.

При принудительном охлажде­нии проточной части турбины паром избыточного давления необходимо принять меры к утилизации тепла этого пара, чтобы уменьшить поте­ри, связанные с работой турбины в беспаровом режиме. Наиболее сложно обеспечить работу в беспа­ровом режиме многоцилиндровой турбины высокого давления, по­скольку в этом случае сочетание минимальных потерь с высокой мо­бильностью представляет известные трудности.

На рис. 3-11 представлена схе­ма охлаждения проточной части турбины ПТ-60-130 ЛМЗ, работаю­щей в режиме синхронного компен­сатора [86]. Турбоагрегат работа­ет с закрытыми клапанами ЦСД и открытыми клапанами ЦВД. Пово­ротная диафрагма полностью от­крыта. Охлаждение частей среднего и низкого давления производится паром из специально установленно­го пароохладителя. В пароохлади­тель подается пар из регулируемо­го отбора соседней турбины и кон­цевых уплотнений ЦВД. Охлажде­ние и увлажнение пара до сухости 0,98 производится впрыском конден­сата. В корпус турбины пар посту­пает через камеры отборов, а так­же через концевые уплотнения. Кор­пус ЦВД охлаждается паром, ко­торый подается в выхлопную часть цилиндра из станционного коллек­тора промышленного отбора. Ох­лаждающий пар проходит обратным потоком через проточную часть ЦВД, регулирующие клапаны, пе­репускные трубы и через смонти­рованную линию обеспаривания по­ступает в коллектор теплофикацион­ного отбора. При такой системе — охлаждения ротор низкого давления, имея диски и лопатки значительных размеров, вращается в среде с ма­лой плотностью, что уменьшает вентиляционные потери, и в то же время благоприятное распределение температуры по длине проточной части ЦВД позволяет достаточно быстро поставить турбину под на­грузку. При этом температурный режим цилиндров можно достаточно гибко регулировать температурой и количеством охлаждающего пара.

Несмотря на имеющийся опыт перевода турбин на беспаровой ре­жим, каждому такому переводу должны предшествовать темпера­турные испытания турбоагрегата в новом режиме. Эти испытания обычно проводятся службой налад­ки и включают в себя тщательное исследование теплового состояния турбоагрегата и возникающих в нем> термических деформаций и напря­жений. Испытания должны устано­вить оптимальный расход и пара­метры охлаждающего пара, а так­же режимный график перехода тур­бины на новые условия работы.

Для решения вопроса о целесо­образности перевода турбины на беспаровой режим и определения технико-экономических показателей такой работы необходимо тщатель­но учесть все потери турбогенера­тора, работающего в режиме син­хронного компенсатора.

К этим потерям относятся: а) расход электроэнергии на вра­щение роторов турбины и генерато­ра; б) потери генератора в железе и меди; в) потери тепла с охлаж­дающим паром; г) потери тепла на паровые эжекторы или расход элек­троэнергии на водяные эжекторы; д) мощность, потребляемая конден — сатным насосом; е) расход элект­роэнергии на подачу циркуляцион­ной воды в конденсатор.

В случае утилизации тепла ох­лаждающего пара экономичность работы агрегата в беспаровом ре­жиме существенно возрастает.

Опыт работы турбины ПТ-60-130 в беспаровом режиме на одной из станций показал, что суммарные по­тери турбины и генератора состав­ляют 56% расхода тепла на холо­стой ход. Эта величина может быть еще уменьшена за счет увеличения влажности охлаждающего пара, снижения давления пара в ЦВД и улучшения схемы собственных нужд агрегата.

Таким образом, перевод турбоге­нераторов в режим синхронного ком­пенсатора без расцепления муфты является удобным в эксплуатации способом содержания турбин во вращающемся резерве.

Б. Э. Капелович Эксплуатация современных паротурбинных установок требует от обслуживающего персонала тщательного изучения их устройства, глу­боких знаний тех процессов, которые протекают в их отдельных узлах и элементах. Предлагаемая книга является …

Масляная система является эле­ментом турбоустановки, в основном определяющим ее надежную и без­аварийную работу. Значительное число аварий с турбоагрегатами (пожары, выплавление подшипни­ков, отказ в работе систем регули­рования и защиты) происходит из …

Выбор режимов управления VFD | Processing Magazine

Современные частотно-регулируемые приводы (ЧРП) в основном схожи со своими аналогами прошлых лет. Их по-прежнему необходимо настроить для приложения с применением настроек напряжения, тока и других параметров, чтобы работа соответствовала двигателю и нагрузке. Что изменилось, так это увеличилось разнообразие режимов работы и доступных опций. На самом деле существует так много вариантов, что может быть неясно, каковы рекомендации для различных приложений.

Два основных режима управления: вольт на герц (В/Гц) и бездатчиковое векторное управление (SV). В общем, SV является более функциональным режимом. Однако есть причины и приложения, в которых V/Hz является правильным выбором. В этой статье описаны соответствующие сведения для каждого режима и общие случаи, когда каждый из них рекомендуется.

Назад к основам 

В общих чертах, частотно-регулируемые приводы координируют две функции обработки электроэнергии за счет использования твердотельной электроники для управления трехфазными двигателями переменного тока (рис. 1). Первый шаг заключается в том, что выпрямительная часть частотно-регулируемого привода преобразует линейное напряжение переменного тока в более высокое напряжение на шине постоянного тока. На втором этапе инверторная часть частотно-регулируемого привода использует напряжение шины постоянного тока для генерации переменного выходного напряжения и частоты переменного тока для привода целевого двигателя или двигателей.

Используя эти средства управления электропитанием, частотно-регулируемый привод может изменять скорость двигателя. Есть много соображений относительно того, насколько пригоден этот регулятор скорости для конкретного применения, например:

• Минимальная регулируемая скорость
• Точность регулирования скорости
• Возможность изменения крутящего момента в диапазоне скоростей
• Реакция на переменные нагрузки

Также важно выбрать двигатели, которые часто обозначаются как «инверторные» или «с частотно-регулируемым приводом», специально предназначенные для использования с частотно-регулируемыми приводами. Хотя можно использовать недорогие двигатели переменного тока общего назначения с частотно-регулируемым приводом, обычно это не рекомендуется по нескольким причинам.

Во-первых, типичный двигатель с вентиляторным охлаждением предназначен для правильного охлаждения на полной скорости, но хуже охлаждается на более низких скоростях. Работа такого двигателя на низкой скорости не будет генерировать достаточного потока воздуха для необходимого охлаждения, что приведет к перегреву и последующему сокращению срока службы или отказу двигателя. Двигатели с инверторным режимом работы решают эту проблему благодаря усиленной изоляции и тепловым свойствам, которые обеспечивают конвекционное охлаждение для защиты от перегрева. Стандартный двигатель может иметь класс изоляции NEMA F, в то время как двигатель с инвертором может иметь класс изоляции H, что увеличивает допустимую рабочую температуру на 45°F. Это значительно расширяет рабочий диапазон.

Электрически ротор двигателя с инвертором специально разработан для обеспечения максимальной эффективности при любом режиме управления, а также для улучшения способности частотно-регулируемого привода контролировать наведенный ток. Как мы увидим, этот последний момент важен для управления СВ.

Классическое управление ЧРП: В/Гц 

Для обычных двигателей работа на полной скорости достигается при номинальном сетевом напряжении и частоте. Для промышленных двигателей в Северной Америке это обычно трехфазное напряжение 480 В переменного тока с частотой 60 Гц. В зависимости от того, сколько полюсов имеет двигатель, 100% номинальная скорость вращения двигателя при полном напряжении и частоте может составлять 1800 (что очень типично) или какое-либо другое значение. В следующем обсуждении предполагается, что двигатель имеет номинальные значения, указанные выше.

Классическая схема управления В/Гц выводит как напряжение, так и частоту линейным образом, обеспечивая 100% скорость двигателя при 480 В и 60 Гц. Работа двигателя на скорости 50% потребует 240 В и 30 Гц. Одним из ограничений этого подхода является разомкнутый характер этого режима управления. Это происходит потому, что, хотя частотно-регулируемый привод выдает соответствующие значения мощности, он на самом деле не имеет обратной связи о том, как на самом деле работает или вращается двигатель, поэтому нет подтверждения того, что достигается желаемая скорость. Второе ограничение заключается в том, что он может управлять двигателем только до 2% или 3% уставки скорости, что может быть недостаточным для некоторых приложений.

Положительным моментом является то, что многие частотно-регулируемые приводы V/Hz позволяют пользователю выбирать из других стандартных или определяемых пользователем пользовательских нелинейных выходных кривых. Например, это может адаптировать выходную мощность для оборудования с высокой инерцией, где требуется больший пусковой крутящий момент, например, для центробежных вентиляторов и насосов, чтобы они работали лучше и дольше. Еще одна полезная функция режима V/Hz заключается в том, что один ЧРП может одновременно управлять несколькими двигателями, что может быть полезно для такого оборудования, как складские конвейеры, где несколько двигателей должны работать с одинаковой скоростью.

Хотя использование режима В/Гц не обеспечивает наиболее точного управления скоростью, многие распространенные насосы, вентиляторы и конвейеры не требуют большой точности и не испытывают значительно меняющихся нагрузок (рис. 2). Если рабочая нагрузка изменяется, скорость двигателя будет снижаться ниже заданной частоты, что называется «скольжением». ЧРП, работающий в режиме В/Гц, не может обнаружить замедление двигателя.

Многие частотно-регулируемые приводы включают режим настройки, в котором характеристики двигателя могут автоматически оцениваться частотно-регулируемым приводом, что позволяет применять компенсацию. Для режима В/Гц настройка не требуется, но рекомендуется для достижения наилучших результатов. Во многих случаях новый частотно-регулируемый привод можно просто сконфигурировать с учетом мощности и номинального напряжения целевого двигателя и сразу же ввести в эксплуатацию.

Виртуальное замыкание контура с помощью бездатчикового вектора

ЧРП, работающие в режиме SV, на самом деле не являются бездатчиковыми; у них просто нет внешнего датчика для получения обратной связи от двигателя. Если используется внешний датчик скорости, наиболее распространенным типом является энкодер, устанавливаемый с дополнительной проводкой от двигателя к частотно-регулируемому приводу. Для наиболее точного управления некоторыми видами оборудования могут потребоваться внешние датчики. Однако ЧРП, работающий в режиме SV, отслеживает напряжение и ток двигателя через уже подключенные силовые кабели, а затем математически определяет скорость двигателя с хорошей точностью. Это более простое и менее затратное решение, чем установка и подключение энкодера. Хотя SV не так хорош, как специальный датчик, он обеспечивает достаточную обратную связь в большинстве приложений, чтобы обеспечить работу в псевдозамкнутом контуре.

Поскольку ЧРП теперь имеет информацию о заданной и фактической скорости, он может изменять выходное напряжение и ток для создания необходимого крутящего момента, так что двигатель достигает желаемой скорости. Эта форма работы с обратной связью действует постоянно, позволяя системе управления двигателем быстро адаптироваться к любым изменяющимся условиям нагрузки. По сравнению с режимом В/Гц, режим SV обеспечивает более высокий пусковой крутящий момент, более жесткий контроль скорости при различных нагрузках, возможность работы на низких скоростях до 1% от максимальной номинальной скорости и возможность создания до 200% номинального крутящего момента. на короткое время.

Чтобы ЧРП управлял двигателем в режиме SV, привод должен быть настроен для двигателя. Это быстрая и простая функция, обычно выполняемая при первом вводе оборудования в эксплуатацию. Ограничение по сравнению с режимом V/Hz заключается в том, что только один двигатель может быть подключен к ЧРП, работающему в режиме SV, из-за способа контроля обмоток двигателя.

Режим SV можно использовать для приложений любого типа, и, как правило, он лучше режима V/Hz. Области применения с различной нагрузкой и чувствительностью к скорости включают печатные линии, текстильное производство и работу станков с ЧПУ.

Лучший или лучший режим частотно-регулируемого привода зависит от приложения

Современные частотно-регулируемые приводы имеют множество режимов работы и сотни параметров конфигурации. Наиболее функциональные блоки даже включают в себя встроенные логические контроллеры и ПИД-регуляторы. Однако для каждого приложения пользователь должен определить соответствующий режим работы.

SV — более поздняя разработка, обеспечивающая наилучшую производительность для большинства приложений, где с каждым приводом связан один двигатель. Для хорошего контроля, когда не требуется максимальная точность, можно быстро и легко выбрать В/Гц.

Кевин Какасик — инженер по техническому маркетингу компании AutomationDirect. За свою 20-летнюю карьеру он занимал должности инженеров по системам управления для OEM-производителей машин, системных интеграторов индустрии развлечений и системных интеграторов, где он оценивал, проектировал, вводил в эксплуатацию и запускал системы. Кевин работает в AutomationDirect с 2013 года на технических и маркетинговых должностях. Он имеет степень бакалавра в области компьютерных наук и инженерных технологий и степень младшего специалиста в области электротехнических технологий.

Введение в установку и настройку двигателя на постоянных магнитах с ЧРП

Цели обучения

• Сравнение асинхронных двигателей с двигателями с постоянными магнитами.
• Проверка выбора, программирования и настройки частотно-регулируемого привода для двигателей с постоянными магнитами.
• Узнайте, как проверить работу двигателя с постоянными магнитами после настройки ЧРП и автоматической настройки.

Конструкции асинхронного двигателя (IM) и двигателя с постоянными магнитами (PM) различаются, включая использование частотно-регулируемых приводов (VFD). Асинхронные двигатели спроектированы таким образом, чтобы они могли работать с питанием от сети с постоянной скоростью. Двигатель с постоянными магнитами не предназначен для работы через линию. Для двигателя с постоянными магнитами требуется частотно-регулируемый привод, обеспечивающий правильный выходной сигнал для эффективной работы двигателя с постоянными магнитами.

Асинхронные двигатели по сравнению с двигателями с постоянными магнитами

Важно понимать конструктивные различия между асинхронными и постоянными двигателями, чтобы надлежащим образом управлять каждым из них с помощью частотно-регулируемого привода и выбирать наиболее подходящий двигатель и привод для применения. См. рисунок, таблицу 1 и рисунок 2, на которых показаны кривые крутящего момента для асинхронного двигателя в сравнении с двигателем с постоянными магнитами.

Рис. 1, Таблица 1: Понимание конструктивных различий асинхронного двигателя (АД) и двигателя с постоянными магнитами (ПМ) помогает при выборе, применении и использовании двигателя и преобразователя частоты. Предоставлено: Яскава

• Асинхронный двигатель — это асинхронный двигатель, в котором для создания крутящего момента требуется скольжение. Скорость двигателя – это разница между заданной частотой и частотой скольжения. Крутящий момент двигателя зависит от частоты скольжения (зеленый).
• Двигатель с постоянными магнитами — это синхронный двигатель, в котором скорость двигателя равна частоте, заданной частотно-регулируемым приводом, а крутящий момент может создаваться только при синхронизированной скорости (обозначен синим цветом).

Асинхронные двигатели и двигатели с постоянными магнитами различаются по размеру. Конструкция двигателя с постоянными магнитами более компактна и эффективна, чем асинхронный двигатель, поскольку ротор содержит магниты. Поскольку двигатель с постоянными магнитами уже создал магнитное поле, доступен мгновенный и постоянный крутящий момент. Ротор АД намотан и требует индукции от поля статора для создания магнитного поля ротора.

Двигатели с постоянными магнитами более сложны, и для их работы требуется запрограммированный частотно-регулируемый привод.

Рис. 2. Асинхронному двигателю (асинхронному двигателю) для создания крутящего момента требуется скольжение. Скорость двигателя – это разница между заданной частотой и частотой скольжения. Крутящий момент двигателя зависит от частоты скольжения (зеленый). Двигатель с постоянными магнитами (ПМ) — это синхронный двигатель, скорость которого равна частоте, заданной ЧРП. Крутящий момент может быть создан только при синхронизированной скорости (синий). Предоставлено: Яскава

Данные двигателя с постоянными магнитами, электродвижущая сила

Ключевым компонентом двигателя с постоянными магнитами является знание противо-ЭДС (электродвижущей силы). Двигатель с постоянными магнитами естественно генерирует напряжение, вращая двигатель, как генератор. Напряжение противо-ЭДС измеряется в вольтах на 1000 оборотов в минуту (В/кр/мин). Это значение часто указывается на паспортной табличке двигателя при настройке и настройке ЧРП (рис. 3).

Рис. 3. Двигатель с постоянными магнитами (ПМ) может генерировать напряжение за счет вращения, подобно генератору. При настройке и настройке преобразователя частоты двигателя с постоянными магнитами важно знать значение генерируемого двигателем напряжения, известного как противоэлектродвижущая сила (ЭДС). Напряжение противо-ЭДС измеряется в вольтах на 1000 об/мин (В/коб/мин) и часто указывается на паспортной табличке двигателя. Предоставлено: Яскава

Другими ключевыми компонентами являются сопротивление статора двигателя с постоянными магнитами и значения индуктивности Ld и Lq (показывающие пути индуктивности). Индуктивности Ld и Lq представляют собой две координаты векторного управления, которые обычно отстоят друг от друга на 90 градусов. Ток, протекающий через Ld, определяет управление магнитным полем. Ток, протекающий через Lq, определяет создание крутящего момента (рис. 4).

Рис. 4. Ключевыми компонентами постоянного магнита (ПМ) являются сопротивление статора двигателя и значения индуктивности Ld и Lq (с указанием путей индуктивности). Индуктивности Ld и Lq представляют собой две координаты векторного управления, которые обычно равны 90 градусов друг от друга. Ток, протекающий через Ld (справа), определяет управление магнитным полем. Ток через Lq (внизу) определяет создание крутящего момента. Предоставлено: Yaskawa

Пример настройки ЧРП двигателя с постоянными магнитами, настройка

Далее следует пример настройки и настройки ЧРП для работы двигателя с постоянными магнитами в приложении нагнетательного вентилятора. Перед настройкой и настройкой привода необходимо 10 элементов информации, как показано в Таблице 2.

Таблица 2: Перед настройкой и настройкой привода необходимо 10 элементов информации, как показано. Предоставлено: Яскава

Это номер модели двигателя, номинальная мощность двигателя (л.с.), номинальное напряжение двигателя (В переменного тока), номинальная частота двигателя (Гц), номинальный ток двигателя (А), число полюсов двигателя, сопротивление статора двигателя (Ом) , индуктивность Ld (мГн), индуктивность Lq (мГн) и обратная ЭДС (В/об/мин). Если эти данные отсутствуют на паспортной табличке двигателя, обратитесь к производителю двигателя.

Выбор ЧРП, программирование, настройка для двигателей с постоянными магнитами

Выбранный ЧРП должен обеспечивать надлежащий ток и напряжение для выбранного двигателя.

Как видно из паспортной таблички двигателя, напряжение может быть 230 В переменного тока или 460 В переменного тока, и для каждого из них также указаны токи. Для этого примера используйте 230 В переменного тока с током 6,7 А. Эта модель частотно-регулируемого привода, выбранная здесь из таблицы, является подходящей.

При программировании частотно-регулируемого привода начните с выбора метода управления. Это настроит привод на параметры, которые нужно будет ввести со значениями с заводской таблички и формы (таблица 2). На рис. 6 (первый экран ЧРП) показан двигатель с постоянными магнитами в выбранном векторном режиме без обратной связи. Приложение представляет собой нагнетательный вентилятор и не требует обратной связи, такой как энкодер для обратной связи скорости двигателя с ЧРП. Таким образом, это открытый режим.

Рис. 5. В показанном примере преобразователь частоты Yaskawa (ЧРП) используется для работы двигателя с постоянными магнитами (ПМ). В этом случае двигатель подключается к вентилятору. Модель частотно-регулируемого привода, выбранная из таблицы, подходит для двигателя с напряжением 230 В переменного тока и током 6,7 А. Предоставлено: Yaskawa

На рис. 6 (следующие экраны) перейдите к разделу настройки, чтобы ввести оставшиеся данные, собранные с двигателя.

Рис. 6. На первом экране ЧРП показан двигатель с постоянными магнитами в выбранном векторном режиме без обратной связи. Приложение представляет собой вентилятор и не требует обратной связи, поэтому оно работает в режиме разомкнутого цикла. На следующих экранах перейдите к разделу настройки, чтобы ввести оставшиеся данные, собранные с двигателя. Предоставлено: Яскава

Существуют различные методы автонастройки. Процесс настройки позволяет частотно-регулируемому приводу рассчитывать и оптимизировать значения для более точного соответствия характеристикам двигателя. Информация в техпаспорте известна, так что это не столько тюнинг, сколько ввод информации о моторе.

В некоторых случаях некоторая информация может быть недоступна. Если это так, его можно рассчитать с помощью ЧРП, зная хотя бы минимум. В случае стационарных методов привод может рассчитывать только Ld, Lq и R (сопротивление) или R. Но в любом случае требуется противоЭДС. Эти стационарные автонастройки не вращают двигатель. Они предпочтительнее, если двигатель уже подключен к устройству и не может быть легко удален. Методы автонастройки с вращением требуют, чтобы двигатель вращался свободно или был отсоединен от устройства.

Если обратная ЭДС неизвестна, необходимо выполнить автоматическую настройку вращения. Это будет вращать двигатель. При автонастройке с вращением любая нагрузка должна быть отключена от вала двигателя, чтобы обеспечить расчет только для двигателя. Дополнительная нагрузка исказит расчеты.

ЧРП также необходимо выравнивать положение ротора при каждом запуске. Это также делается во время начальной автоматической настройки. ЧРП может подавать ток или высокую частоту в статор двигателя, чтобы найти магнитный полюс ротора. При использовании системы с обратной связью устройство обратной связи энкодера используется в качестве точки отсчета.

В этом примере (рис. 7) при использовании метода втягивания в статор подается постоянный ток. Это создает притяжение к ближайшему полюсу.

Рис. 7: ЧРП также необходимо выравнивать положение ротора при каждом запуске. Это также делается во время начальной автоматической настройки. Используя метод втягивания, частотно-регулируемый привод подает постоянный ток в статор. Это создает притяжение к ближайшему полюсу. Предоставлено: Yaskawa

После настройки ЧРП и автонастройки проверьте работу двигателя с постоянными магнитами

После завершения настройки и успешной автонастройки протестируйте двигатель отдельно и подключенный к приложению на предмет производительности и направления.

Если направление вращения двигателя неправильное, возможно неправильное подключение проводов двигателя. Чтобы исправить это, отключите питание и поменяйте местами любые два из трех выводов двигателя (рис. 8).

Рис. 8: Если направление вращения двигателя неправильное, провода двигателя могут быть неправильно подключены. Если это так, отключите питание и поменяйте местами любые два из трех проводов двигателя. Предоставлено: Yaskawa

Возможно, полюса двигателя были ближе к магниту в противоположном направлении, чем в прямом. Это нормально. Если возникают непрерывные колебания или в приводе появляется возможный ступенчатый отказ двигателя, может потребоваться дополнительная настройка параметров Ld и Lq для более точной настройки.