1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем опасен режим опрокидывания асинхронного двигателя

Электрическая защита асинхронных электродвигателей

Самым распространенным видом электродвигателей бесспорно можно назвать трёхфазные электродвигатели переменного тока, напряжение которых составляет до 500 В при мощностях от 0,05 до 350 — 400 кВт.

Так как требуется обеспечить бесперебойное и надежное функционирование электродвигателей, то наибольшее внимание в первую очередь следует уделить выбору электродвигателей по режиму работы, номинальной мощности и форме исполнения. Нужно не забывать о том, что немалое значение имеет соблюдение требований и необходимых правил во время разработки принципиальной электрической схемы, подборе пускорегулирующей аппаратуры, кабелей и проводов, эксплуатации и монтаже электропривода.

Работа электродвигателей в аварийных режимах

Как известно, даже в случае, если электроприводы спроектированы в соответствии со всеми нормами и эксплуатируются с соблюдением всех правил, то все равно при их работе всегда остается пусть небольшая, но все-таки вероятность появления аварийных режимов или режимов, которые характеризуются ненормальной работой для двигателей и другого электрооборудования.

Среди различных аварийных режимов можно перечислить следующие:

1. Короткие замыкания, которые в свою очередь делятся на:

  • короткие замыкания, которые происходят в обмотках электродвигателя. Они могут быть однофазными и многофазными, а именно двухфазными и трехфазными;
  • многофазные короткие замыкания, которые происходят в выводной коробке электродвигателя и во внешней силовой цепи (например, в ящиках сопротивлений, на контактах коммутационных аппаратов, в проводах и кабелях);
  • короткие замыкания фазы на нулевой провод или корпус во внешней цепи (в электросетях с заземленной нейтралью) или внутри двигателя;
  • короткие замыкания, возникающие в цепи управления;
  • короткие замыкания, возникающие в обмотке двигателя между витками. Этот тип замыканий часто называют витковыми замыканиями.

Короткие замыкания, возникающие в электроустановках, считаются самым опасным типом аварийных режимов из всех существующих. Как правило, чаще всего они появляются по причине перекрытия изоляции или пробоя. Токи короткого замыкания могут достичь таких амплитуд, которые в десятки и сотни раз превышают значения токов при нормальном режиме работы. Тепловое воздействие и динамические усилия, вызванные токами короткого замыкания, которым подвергаются токоведущие части, способны вывести из строя всю электроустановку целиком.

2. тепловые перегрузки электродвигателя, которые появляются из-за того, что по его обмоткам происходит прохождение повышенных токов. Это может происходить в следующих ситуациях:

  • когда по различным технологическим причинам происходят перегрузки рабочего механизма;
  • когда имеют место быть при застопоривании или, наоборот, пуске двигателя под нагрузкой особо тяжелые условия;
  • когда случается длительное понижение напряжения сети;
  • когда произошло выпадение одной из фаз внешней силовой цепи;
  • когда в обмотке электродвигателя случился обрыв провода;
  • когда имели место быть механические повреждения в рабочем механизме или в самом двигателе;
  • когда по причине ухудшения условий охлаждения двигателя произошли тепловые перегрузки.

Тепловые перегрузки отрицательно сказываются на работе электродвигателя. Главной причиной этого является то, что они вызывают ускоренное разрушение и старение изоляции двигателя, что в свою очередь влечет частое возникновение коротких замыканий. То есть все это приводит к серьезным авариям и слишком быстрому выходу двигателя из строя.

Виды защиты электродвигателей асинхронного типа

Для защиты электродвигателей от различных повреждений, возникающих во время работы двигателя в условиях, отличных от нормальных, разрабатываются всевозможные средства защиты. Один из принципов, применяемый в таких средствах защиты, предусматривает своевременное отключение неисправного двигателя от сети, ограничивая, тем самым, или полностью предотвращая развитие аварии.

Основным и самым действенным средством бесспорно считается электрическая защита двигателей, которая соответствуем требованиям ПУЭ (нормативный документ, «Правила устройства электроустановок»).

Если за основу классификации взять характер ненормальных режимов работы и повреждений, которые могут возникнуть, то можно назвать несколько основных наиболее часто встречающихся типов электрозащиты для двигателей асинхронного типа.

Защита электродвигателей асинхронного типа от коротких замыканий

Когда в главной силовой цепи электродвигателя или в цепи управления токов появляется аварийный режим короткого замыкания, то происходит отключение двигателя. В этом и заключается защита от короткого замыкания.

Срабатывание всех аппаратов, которые используются для осуществления защиты электродвигателей асинхронного типа от коротких замыканий, происходит практически мгновенно, без задержки во времени. К таким аппаратам относятся, например, предохранители плавкие, реле электромагнитные, выключатели автоматические с расцепителем электромагнитного типа.

Защита электродвигателей асинхронного типа от перегрузок

Благодаря наличию защиты от перегрузки двигатель предохраняется от чрезмерного перегрева, возникающего, в частности, при относительно малых по величине, но растянутых во времени тепловых перегрузках. Защиту от перегрузки нужно использовать только для электродвигателей не всех рабочих механизмов, а только тех, у которых возможны ненормальные скачки нагрузки в случае нарушения стандартного рабочего процесса.

Аппараты, которые разработаны с целью защитить сеть от перегрузки, например, электромагнитные реле, температурные и тепловые реле, автоматические выключатели с часовым механизмом или с тепловым расцепителем, в случае возникновения перегрузки способствуют отключению двигателя. При этом такое отключение происходит с определенной конкретной выдержкой времени. Выдержка прямо пропорционально зависит от величины перегрузки. Иными словами, чем больше перегрузка, тем меньше выдержка, и наоборот. Иногда даже происходит мгновенное отключение, это происходит при существенных перегрузках.

Защита электродвигателей асинхронного типа от понижения уровня напряжения или его исчезновения

Защиту от понижения уровня напряжения или его исчезновения также часто называют нулевой защитой. Выполняемая с помощью нескольких (или одного) электромагнитных аппаратов, защита подобного рода отключает электродвигатель при снижении уровня напряжения сети ниже минимально допустимого (возможно установить требуемый уровень минимально допустимого напряжения самостоятельно) значения или при перебоях напряжения питания, а также защищает электродвигатель от самопроизвольного включения после обеспечения допустимого напряжения в сети или устранения перерыва питания.

Для режима работы электродвигателей асинхронного типа на двух фазах также существует защита. Срабатывая, она отключает двигатель, тем самым защищая его от «опрокидывания» (остановка под током из-за понижения момента, развиваемого двигателем, в случае обрыва линий электропитания в одной из фаз главной цепи) и от перегрева.

Электромагнитные и тепловые реле применяются в качестве аппаратов защиты двигателей асинхронного типа. При использовании электромагнитного реле защита может не иметь выдержки времени.

Другие виды электрической защиты электродвигателей асинхронного типа

Не менее эффективные, но реже используемые средства защиты также существуют. Они применяются для защиты от однофазных замыканий на землю в IT сетях (у которых нейтраль изолирована), от повышения уровня напряжения, от увеличения скорости вращения привода и т.п.

Электрические аппараты, применяемые для защиты электродвигателей

В зависимости от функциональной сложности аппараты для электрической защиты электродвигателей асинхронного типа могут применяться для предохранения от одного или нескольких одновременно типов угроз. Защиту от коротких замыканий или перегрузок обеспечивают различные автоматические выключатели. Бывают аппараты защиты однократного или многократного действия. К первым относятся, например, плавкие предохранители. Их недостатком можно считать то, что после выполнения своей функции, такие средства защиты подлежат замене и не могут использоваться повторно. Более подходящими могут оказаться перезаряжаемые средства защиты однократного действия. Что касается аппаратов многократного действия, они отличаются способом возврата в состояния готовности на два типа: с ручным возвратом и автоматическим. Примером таких устройств служат тепловые и электромагнитные реле.

Читать еще:  Большой расход топлива карбюраторного двигателя

Выбор вида электрической защиты электродвигателей асинхронного типа

Для каждого электродвигателя асинхронного типа необходимо выбирать подходящий ему вид электрической защиты. Нужно учитывать условия работы, степень важности привода, его мощность и порядок обслуживания электродвигателя в целом (наличие закрепленного за двигателем сервис-инженера). Может быть выбран как один, так и сразу несколько видов защиты электродвигателей.

Хорошая защита – это та, которая в итоге окажется надежной и простой в эксплуатации. Для грамотного подбора вариантов защиты необходимо провести аудит электрооборудования. Особенное внимание следует уделить данным, касающимся аварийности оборудования в мастерских, на строительных площадках, в цехах и т.д. В результате подобного анализа будет выявлено множество нарушений нормальной работы технологического оборудования и электродвигателей, что позволит подобрать наиболее соответствующее ситуации средство электрической защиты двигателя.

Защита электродвигателей асинхронного типа от коротких замыканий обязательно должна быть предусмотрена вне зависимости от его характеристик (напряжения и мощности). В данном случае защиту нужно организовать комплексным путем в два приема. В одном случае будет необходимо обеспечивать защиту при значениях тока меньших, чем значения пусковых токов. Это подходит в некоторых случаях возникновения коротких замыканий, например замыкания на корпус внутри двигателя или при витковых замыканиях. Во втором случае защиту нужно отстроить от пусковых и тормозных токов двигателя, которые могут в 5—10 раз превышать его номинальный ток

Наиболее доступные и функционально простые средства защиты не позволят одновременного выполнения этих приемов. Поэтому защита с применением подобного рода аппаратов всегда строится на основании сознательного допущения, что при возникновении вышеуказанных повреждений в двигателе, он отключится не мгновенно, а постепенно, причем при условии дальнейшего развития подобных повреждений, когда ток, потребляемый двигателем из сети, возрастет многократно.

Все аппараты электрической защиты двигателей должны быть тщательным образом отрегулированы и правильно подобраны с учетом всех особенностей в каждом конкретном случае. Не допускается, чтобы средства защиты выдавали ложное срабатывание.

Почему в механической характеристике асинхронного двигателя имеется точка с названием «момент опрокидывания»?

Несмотря на большое разнообразие конструкций электродвигателей, совершенно ясно, что принцип их работы всегда один и тот же. Переменное электромагнитное поле, создаваемое статорной обмоткой или обмоткой возбуждения, вступает во взаимодействие с электрическим током, проходящим в цепи ротора или в якорной цепи.

Взаимодействие поля и тока формирует электромагнитный момент, который и приводит во вращение рабочий вал двигателя. Чтобы убедиться в общности принципов работы, достаточно взглянуть на рабочие участки механических характеристик асинхронного двигателя (АД) и двигателя постоянного тока (ДПТ) параллельного или независимого возбуждения.

Это совсем разные электрические машины, но сходство характеристик может показаться удивительным. Есть лишь несколько «но». Например, в характеристике АД имеется точка, соответствующая «моменту опрокидывания». Эта точка соответствует пределу нагрузочных способностей двигателя – больше этого момента он развить не может.

В то же время, характеристика ДПТ не имеет никаких критических точек. Скорость вращения его вала просто линейно уменьшается по мере увеличения нагрузки вплоть до полной остановки при «запредельном» значении момента сопротивления.

Кстати, именно для того, чтобы исключить работу ДПТ при таких больших нагрузках, для них часто формируется так называемая «экскаваторная» искусственная характеристика, предполагающая отсечку по току якоря.

Но почему же у АД отсечка по моменту фактически имеется уже в естественной характеристике? Почему наперекор общим принципам работы, в характеристике этого двигателя имеется такой странный провал?

Все дело в особенностях работы в цепи переменного тока. Ведь электромагнитный момент создается не просто при взаимодействии поля статора и тока ротора.

В процессе участвует не весь ток, а только его активная составляющая, то есть та, которая совпадает по фазе с ЭДС ротора. Реактивная же составляющая не создает никакого момента, попусту нагружая роторную цепь.

Интересно то, что взаимное соотношение величин этих составляющих непостоянно по мере пуска двигателя. Величина реактивной составляющей зависит от реактивного (индуктивного) сопротивления ротора. Чем больше индуктивное сопротивление, тем более реактивным является ток, тем больше сдвиг фаз между ним и ЭДС.

Соотношение, позволяющее определить индуктивное сопротивление, известно давно:

X=2πfL;

Параметр L (индуктивность цепи) здесь является неизменным. Иное дело – частота f. В роторной цепи она достигает максимальной величины в первый момент пуска, когда ротор неподвижен. Это 50 герц, частота сети.

При этом, поскольку частота максимальна, то и реактивная составляющая тока достигает своего максимума. При этом момент, конечно, не особенно велик по причинам, о которых мы говорили выше. Таким образом, получается, что при больших пусковых токах любой АД обеспечивает посредственный пусковой момент.

По мере разгона ротора частота тока в нем снижается из-за того, что снижается относительная скорость вращения электромагнитного поля. Снижается и реактивная составляющая тока ротора, а это приводит к тому, что при относительно малом токе двигатель может развить больший момент.

По достижении током частоты в несколько герц двигатель выходит на рабочую характеристику и достигает подсинхронной скорости вращения. Но при увеличении нагрузки до момента опрокидывания скорость снова снизится до такой степени, что реактивная составляющая тока ротора начнет преобладать.

Это приведет к тому, что при растущем токе момент двигателя уже не сможет повышаться и двигатель встанет в режиме короткого замыкания.

Наличие реактивной составляющей в токе роторной цепи – это причина главного отличия между характеристиками ДПТ параллельного возбуждения и АД.

Защита сельских сетей от кз — Учет асинхронных двигателей при расчетах защит от к. з. и перегрузки

Содержание материала

  • Защита сельских сетей от кз
  • Причины и следствия кз
  • Причины перегрузок
  • Предотвращение кз
  • Действие предохранителей
  • Конструкция ПН2, НПН2-60
  • Автоматические выключатели
  • Конструкция АП50Б
  • Конструкция АЕ20
  • Конструкция А3700
  • Другие виды аппаратов
  • Расчеты токов кз
  • Расчеты токов кз кабелей
  • Расчеты токов кз от ДЭС
  • Защита сетей
  • Учет АД при расчетах
  • Защита предохранителями
  • Защита автоматами
  • Наружные предохранителями
  • Наружные автоматами
  • Новые разработки устройств

4.2. УЧЕТ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ РАСЧЕТАХ ЗАЩИТ ОТ К.З. И ПЕРЕГРУЗКИ.
ПРОВЕРКА СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ 380 В ПО УСЛОВИЯМ УСПЕШНОГО ПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Наличие асинхронных двигателей в сети напряжением 380/220 В значительно усложняет выполнение защиты ее от к. з. и перегрузок. Основная трудность в осуществлении защиты — необходимость отстройки ее от пусковых токов асинхронных двигателей. Неучет или неправильный учет пусковых токов может привести или к отказам защиты, или к ложным ее срабатываниям. Очевидно, что то и другое крайне нежелательно.
Если сеть 380/220 В правильно рассчитана и выполнена, то режим пуска электродвигателя не представляет опасности ни для запускаемого двигателя, ни для других электроприемников. В противном случае пуск становится опасным как для самого запускаемого двигателя, так и для остальных работающих электродвигателей, подключенных к данной сети.
Известно, что при пуске асинхронные короткозамкнутые электродвигатели потребляют из сети в течение всего времени пуска Iи пусковой ток Iп, превышающий в 4. . .7,5 раза номинальный ток двигателя (рис. 4.1). В первоначальный момент пуска происходит бросок пускового тока, максимальная амплитуда которого достигает (1,3. 1,5) √2Iп=2Iп (рис. 4.1). Длительность этого броска вполне достаточна для срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. Бросок пускового тока может быть и большим, если двигатель работает с реверсами (противовключениями) или повторными пусками после кратковременных (до 1. 1,5с) остановок.
В паспортных данных электродвигателей приводятся значения кратности Iп* пускового тока по отношению к номинальному току двигателя Iп* =Iп/Iн.д.. Пусковой ток с такой кратностью будет обтекать обмотки электродвигателя, если напряжение на его зажимах при пуске равно номинальному. Фактический пусковой ток может существенно отличаться от паспортного, на его значение влияет целый ряд факторов: мощность питающего трансформатора, площадь поперечного сечения, марка и длина проводов сети напряжением 380/220 В, по которым двигатель получает электропитание, уровень напряжения в сети и др. В каталожных данных об электродвигателях приводится также кратность Мп* пускового вращающего момента Μв в относительных единицах от номинального момента Μн.д двигателя: Мп*=Мп/Μн.д. Так, для асинхронных короткозамкнутых двигателей сельскохозяйственного исполнения серии 4А Мп*=2. 2,2, причем эта кратность соответствует пуску двигателя при номинальном напряжении на его зажимах.

Читать еще:  Двигатель td27 и его характеристики

В силу особенностей сельских сетей пусковой ток питаемых от них асинхронных двигателей обычно меньше паспортного значения. Кроме того, напряжение на зажимах пускаемого и остальных работающих электродвигателей при пуске существенно снижается. Это приводит к уменьшению пускового момента. Уменьшение может быть настолько значительным, что развиваемый момент у запускаемого двигателя окажется меньше, чем момент трогания Мт приводимой им рабочей машины. В этом случае пуск электродвигателя не состоится и, если защита его выполнена неправильно, он сгорит.

Рис. 4.1. Кривая изменения пускового тока электродвигателя.

Снижение напряжения, вызванное запуском электродвигателя с максимальным пусковым током, происходит и на зажимах остальных работающих электродвигателей. Вследствие этого снижаются их вращающие моменты, в том числе и максимальные Ммах. Если при этом максимальный момент Ммах какого-либо работающего электродвигателя окажется меньше момента сопротивления Мс сочлененной с двигателем рабочей машины, то двигатель «опрокинется»: ротор его затормозится, двигатель, оставаясь подключенным к сети, будет потреблять от нее пусковые токи, чем еще больше снизит уровень напряжения на зажимах оставшихся в работе двигателей. В итоге возможно нарастающее и лавинообразное опрокидывание асинхронных двигателей. Поэтому, приступая к расчету защиты от к. з. и перегрузок, сначала проверяют сеть по условиям возможности пуска асинхронных электродвигателей.

Наконец, по соотношению (4.1) проверяют возможность успешного пуска асинхронного двигателя. Если соотношение (4.1) не выполняется, то необходимо принять меры по улучшению условий пуска. Чаще всего для этого увеличивают площадь поперечного сечения проводов питающей сети и реже — увеличивают мощность питающего трансформатора.
Рассмотрим теперь порядок проверки устойчивой работы подключенных к сети двигателей при запуске двигателя с наибольшим пусковым током.
Работающий электродвигатель сохранит устойчивую работу, если его максимальный момент М’мах при снижении напряжения из-за пуска другого двигателя будет больше момента сопротивления Мc рабочей машины. Выражая эти моменты через соответствующие кратности, получим математическую запись условия сохранения устойчивости работающим двигателем:

Кратность максимального момента Ммах* для соответствующих марок электродвигателей приводится в каталожных данных. Для большинства электродвигателей сельскохозяйственного исполнения серии 4А она равна 2,2. Уровень напряжения на зажимах проверяемого двигателя вычисляют по формуле (4.5), только
и ΧΣ будут иметь соответствующие для проверяемого двигателя значения. Момент сопротивления Мc рабочей машины находят по паспортным справочным или каталожным данным. Если условие (4.7) не выполняется, то нужно принять меры по повышению устойчивости.
Рассмотрим еще некоторые обстоятельства, связанные с пуском асинхронных двигателей и усложняющие выполнение защиты от к. з. и перегрузок. Пусковой режим характеризуется не только значением пускового тока, но и длительностью пуска tп, то есть временем, в течение которого двигатель разворачивается до нормальной частоты вращения (рис. 4.1). Условно разделяют пуски на нормальные и тяжелые. К нормальным относят редкие пуски с длительностью не более 5 с. К тяжелым относят частые пуски (более 15 раз в час) или пуски с длительностью более 10 с. Длительность пуска зависит от ряда факторов, в том числе от типа двигателя, характеристики рабочей машины, мощности питающего трансформатора, сопротивления проводов питающей сети и др.
Для того чтобы предохранитель, защищающий двигатель, не перегорел при нормальных условиях пуска, ток его плавкой вставки должен быть примерно в 2,5 раза меньше пускового. В итоге ток плавкой вставки превышает номинальный ток электродвигателя примерно в 2,5 раза. Расплавить такую плавкую вставку в течение часа может ток, превышающий номинальный ток двигателя по крайней мере в 3. 3,5 раза.
Примерно в такой же ситуации оказываются и двигатели с тяжелыми условиями пуска. Очевидно, что, несмотря на то, что предохранители имеют защитную характеристику, обратно зависимую от квадрата тока, защиту электродвигателей от перегрузки предохранителями выполнить не удается. Поэтому в тех случаях, когда сеть или ответвление, питающие электродвигатель, защищены предохранителями, защиту двигателя от перегрузки обычно выполняют тепловыми реле, встроенными в магнитный пускатель. При этом требуется правильно выбрать тепловые реле и тщательно их настроить, чтобы обеспечить удовлетворительную работу этих реле как аппаратов защиты двигателей от перегрузки.
Возможны и желательны другие, более совершенные виды защиты от перегрузки, например, такие, как встроенная температурная защита электродвигателей, подобная УВТЗ, но с улучшенными защитными характеристиками. Такие защиты разработаны, и ими будут оснащаться асинхронные двигатели, поставляемые сельскому хозяйству. Некоторые из этих видов защит уже нашли применение в сельскохозяйственном производстве [2].

.

Частотный преобразователь (иначе называемый частотно-регулируемым электроприводом или просто приводом) представляет собой статическое преобразовательное устройство, управляющее исполнительными механизмами асинхронных электродвигателей переменного тока, посредством изменения скорости вращения последних или их останова в необходимый момент времени. Тем самым, при помощи частотного преобразователя осуществляется управление движением электродвигателя, необходимое для обеспечения непрерывность технологического процесса.

Разумеется, здесь нельзя не заметить, что само по себе регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя может выполняться и посредством других устройств, таких как, например, механический вариатор, гидравлическая муфта и другие. Однако в реальности все эти методы обладают существенными недостатками, к которым, прежде всего, относятся — сложность использования, низкое качество работы, высокая стоимость и, пожалуй, самое главное, очень небольшой диапазон регулирования.

И в этом плане применение частотно-регулируемого электропривода может рассматриваться как отличная альтернатива всем другим способам, поскольку именно его применение дает возможность выявить все плюсы асинхронных электродвигателей – таких как простота конструкции и удобство использования, позволяя порой даже занимать асинхронным двигателям нишу, прежде предназначенную для устройств постоянного тока. В немалой мере это связано с тем, что само регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя при применении частотно-регулируемого электропривода производится путем изменения частоты и величины напряжения питания двигателя.

Читать еще:  Что хуже для двигателя газ или бензин

Что это дает? Прежде всего экономичность, поскольку КПД такого преобразования составляет около 98 %, т.е. из сети потребляется практически только активная составляющая тока нагрузки. К тому же микропроцессорная система управления обеспечивает высокое качество управления электродвигателем, позволяя контролировать фантастически большое множество его параметров, и в силу этого предотвращая возможность развития аварийных ситуаций, поломки двигателя, станков и т.п.

Впрочем, чтобы выявить все плюсы применения частотно-регулируемых приводов, рассмотрим все эти и другие моменты подробнее.

Энергосбережение

Выше уже отмечалось, что преобразователь частоты (инвертор) позволяет экономить на непроизводительных затратах энергии. И в современных условиях это уже неплохо, но в данном случае нельзя не заметить, что преобразователь частоты позволяет не просто экономить электроэнергию. Не менее существенно, что он еще выполняет функцию энергосбережения.

В чем заключается эта функция? Прежде всего в том, что в режиме энергосбережения преобразователь частоты автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку и снижает выходное напряжение. Таким образом, снижаются потери на обмотках двигателя, и увеличивается его КПД. При этом, если сравнивать работу с приводом с выполнением аналогичной работы, но без привода, то эта функция позволяет сэкономить дополнительно от 5% до 60% электроэнергии в зависимости от типа производства путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД.

Предотвращение резонанса

Еще одним важным моментом применения частотного преобразователя, является предотвращение резонанса. Дело в том, что в случаях возникновения резонанса в механической системе преобразователь частоты обходит резонансную частоту.

Предотвращение опрокидывания ротора

Очень важной функцией привода является функция предотвращения опрокидывания ротора. Данная функция предотвращения опрокидывания ротора или функция ограничения момента работает в трех режимах — при разгоне, при торможении и во время работы. Так, при разгоне, если задано слишком большое ускорение и не хватает мощности, преобразователь автоматически продлевает время разгона. При торможении функция работает аналогично. А вот во время работы эта функция позволяет в случае перегрузки системы вместо аварийной остановки продолжить работу, но уже на меньшей скорости. В ряде случае это бывает очень важно.

Работа в режиме подхвата работающего двигателя

Следует также отметить возможность привода работать в режиме подхвата работающего двигателя. Что это означает и с чем связано?

Как известно, кратковременное отключение напряжения сети питания, равно как и понижение напряжения ниже допустимого уровня ведет к отключению управляющих работой электродвигателя электронных схем. При этом сам электродвигатель продолжает свободное вращение, которое поддерживается моментом инерции массивного ротора вместе с присоединенными к нему механизмами. Наиболее явно данное явление прослеживается в установках вентиляции промышленного значения, поскольку здесь лопасти вентилятора имеют достаточно большую массу, что порой приводит к свободному выбегу до одного часа, а то и более.

Казалось бы, в чем проблема? Проблема в инерции. Дело в том, что такой свободный выбег на самом деле очень опасен, поскольку подача питающего напряжения до того времени, когда электродвигатель полностью остановился неминуемо приводит к повышенному перерасходу пусковых токов и увеличенной нагрузке, которая носит характер удара на механические составляющие привода. Другими словами, включение электродвигателя в таких условиях (т.е. до полной остановки) может вызвать аварию и разрушение слабых узлов механической части электрооборудования. Причем нельзя не заметить, что подобная ситуация еще более усугубляется при раскрутке вала двигателя в обратном направлении, например, при обратной тяге в воздуховоде или обратным потоке жидкости в трубопроводах станций перекачки.

Для исключения появления подобных явлений собственно и разработана функция безударного плавного выхода на рабочий режим, включающая функцию «подхвата» вращения, при которой преобразователь частоты предварительно определяет и анализирует параметры состояния регулируемого двигателя, в том числе при его вращении — определяется частота вращения. При этом процессор преобразователя формирует импульсы возбуждения обмоток электродвигателя таким образом, чтоб не создавать перегрузок по току, в силу чего происходит своеобразная синхронизация работы преобразователя с частотой вращения двигателя. Собственно, сам этот процесс и принято называть «подхватом». При использовании этой функции частотный преобразователь при пуске определяет скорость вращения нагрузки и соответственно начинает регулирование уже не с нуля, а с той скорости, которая в этот момент есть в системе. При этом само время, необходимое частотному преобразователя для синхронизации с вращением двигателя, как правило, составляет от 4 до 6 секунд.

Функции защиты

Еще одной важной функцией частотного преобразователя является функция защиты. При этом сам частотный преобразователь обеспечивают защиту как самого себя, так и электродвигателя. Сам набор функций защиты в данном случае определяется моделью преобразователя. Но если суммировать основные аспекты, то в целом функции защиты двигателя предполагают:
— токовую защиту мгновенного действия;
— токовую защиту двигателя от перегрузки по току;
— защиту двигателя от перегрева.
Одновременно практически все преобразователи частоты имеют ниже перечисленные функции самозащиты:
— от замыкания выходных фаз;
— от замыкания выходных фаз на землю;
— от перенапряжения;
— от недонапряжения;
— от перегрева выходных каскадов.
К дополнительным функциям защиты преобразователей частоты также можно отнести следующие:
1) от пропадания фазы на входе;
2) от ошибок передачи данных;
3) ошибка пропадания фаз на выходе.

Общие итоги

И так суммируя все вышесказанное можно заметить, что применение частотно-регулируемого электропривода обеспечивает следующие моменты на производстве:

1. изменение скорости вращения в ранее нерегулируемых технологических процессах;

2. синхронное управление несколькими электродвигателями от одного преобразователя частоты;

3. замена приводов постоянного тока, что позволяет снизить расходы, связанные с эксплуатацией;

4. создание замкнутых систем асинхронного электропривода с возможностью точного поддержания заданных технологических параметров;

5. возможность исключения механических систем регулирования скорости вращения (вариаторов, ременных передач);

6. повышение надежности и долговечности работы оборудования;

7. большую точность регулирования скорости движения, оптимальные параметры качества регулирования скорости в составе механизмов, работающих с постоянным моментом нагрузки (конвейеры, загрузочные кулисные механизмы и т. п.).

А это все означает, что очевидной сегодня является не просто нужность, а даже необходимость приводов на многих производствах для решения многих их типовых проблем. И то сказать — экономия энергоресурсов, увеличение сроков службы технологического оборудования, снижение затрат на планово-предупредительные и ремонтные работы, равно как и обеспечение оперативного управления и достоверного контроля за ходом технологических процессов – все эти и многие иные задачи сегодня являются существенной частью современного бизнеса в его технологической производственной ипостаси. Во многом от их решения зависит сегодня успех или неуспех дела.

А потому применение приводов на производстве в силу их экономического эффекта – это не блажь и не попытка быть так сказать «на острие технологического процесса». И здесь немаловажной составляющей является правильный выбор марки привода и его типа. Увы, но реальность выбора такова, что ориентироваться нужно на серьезного производителя, на некий уже давно устоявшийся бренд.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector