ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Преобразователи для систем ТПН — АД

Электротехническая промышленность предлагает широкую номенклатуру тиристорных преобразователей напряжения, более известных как устройства мягкого пуска (Soft-Start). Основное их назначение — это обеспечение плавных контролируемых пуска и торможения асинхронного двигателя, для чего используют три основных способа.

1. Управление напряжением. Этот способ наиболее прост. При его использовании обычно задаются начальное напряжение и требу­емая продолжительность пуска. Система ТПН—АД при этом не контролирует ток или момент двигателя, поэтому данный способ не пригоден для электроприводов с тяжелым пуском.

2. Управление током. Этот способ основан на нарастании напряже­ния, которое прекращается при достижении током заданного пре­дела, и далее ток удерживается на этом значении до окончания разгона двигателя. Недостатком способа является изменение ускоре­ния в процессе разгона так же, как и при способе управления напряжением.

3. Управление моментом. Это наиболее сложный и совершенный способ. Он использует замкнутую по моменту систему регу­лирования, что позволяет получить линейный график изменения скорости двигателя. При этом способе управления ускорение и за­медление электропривода может оставаться постоянным даже при изменении нагрузки в широких пределах.

На рис. 5.2 приведены диаграммы изменения тока статора АД при различных способах управления его пуском.

Однако кроме разгона и торможения двигателя современные ТПН, благодаря микропроцессорной системе управления, выпол­няют ряд не менее важных дополнительных функций.

Во-первых, ТПН расширяют функциональные возможности элек­тропривода при использовании следующих режимов и устройств:

Рис. 5.2. Диаграммы изменения тока статора АД в системе ТПН—АД при пуске с контролем напряже­ния (7), тока (2), момента (3)

слежение за нагрузкой двигателя. Для этого микропроцессорная система управления по измеренным значениям тока и напряже­ния двигателя оценивает нагрузку на его валу, позволяя иденти­фицировать работу двигателя с перегрузкой или недогрузкой, ус­тановить соответствующую защиту и предотвратить аварии техно­логического оборудования;

режим работы с пониженной скоростью двигателя, что важно для механизмов с позиционированием;

кратковременное повышение момента двигателя при пуске для механизмов с повышенным моментом трогания;

релейные (а иногда и аналоговые) входы и выходы, что позволя­ет организовать дистанционное управление преобразователем, управление вспомогательными устройствами электропривода, например механическим тормозом, а также обеспечить работу электропривода в замкнутом контуре регулирования технологи­ческих параметров;

стандартные устройства связи (последовательный интерфейс RS232 или RS485, Profibus, DeviceNet, ControlNet и др.), что поз­воляет строить сложные иерархические системы автоматического управления технологическим процессом.

Во-вторых, ТПН служат основой для расширения систем защи­ты и диагностики преобразователя, двигателя и технологического оборудования. Типовыми являются защиты с отключением и/или предупреждением, рассчитанные на следующие случаи: перегрев двигателя, перегрев преобразователя, перегрузка двигателя, зак­линивание ротора, недогрузка двигателя, недопустимое превы­шение или снижение напряжения сети, недопустимый перекос фаз или отсутствие напряжения в одной из фаз и др.

В-третьих, ТПН выполняют широкий набор сервисных функ­ций благодаря встроенному дисплею и клавиатуре, что существенно упрощает настройку электропривода под конкретное применение и делает более удобной его эксплуатацию. Обычно с помощью пульта управления можно ввести несколько десятков настроечных параметров и отображать в ходе эксплуатации токи и напряжения двигателя, потребляемую мощность, коэффициент мощности, температурное состояние двигателя, общее время работы и общее количество потребляемой энергии и т. д.

Таким образом, современное устройство мягкого пуска, явля­ясь многофункциональным, позволяет не только решить проблему плавного регулируемого пуска и торможения, но и обеспечить не­обходимую автоматизацию технологических процессов, повысить безопасность и надежность работы технологического оборудования.

Приведенные особенности построения и функциональных воз­можностей полупроводниковых преобразователей и, в частности, преобразователей частоты для управления асинхронным двигате­лем характерны для преобразователей, предлагаемых на рынке отечественными и зарубежными изготовителями для создания частотно-регулируемых асинхронных электроприводов. Перед за­казчиком, желающим внедрить на своих объектах системы энер­госберегающего электропривода, стоит непростая задача правиль­ного выбора изготовителя преобразовательной техники, средств управления и технологической автоматики.

При выборе следует, очевидно, руководствоваться следующи­ми соображениями:

• известностью и традициями изготовителя на рынке преобра­зовательной техники и средств автоматизации;

• наличием в производственной программе изготовителя ком­плекса необходимого оборудования;

• надежностью оборудования;

• оптимальными показателями по соотношению «цена—качество»;

• предшествующим положительным опытом промышленного использования изделий того или иного изготовителя на анало­гичных объектах;

• сроками гарантии;

• присутствием в регионе успешно функционирующих и соот­ветствующим образом оснащенных сервисных центров по гаран­тийному и постгарантийному обслуживанию и техническому со­провождению продаваемого оборудования;

• возможностью обучения персонала работе с современной тех­никой;

• гарантированными сроками восстановления вышедшего из строя оборудования и т. д.

Немаловажным фактором, способствующим успешному внедре­нию регулируемого электропривода, является грамотный «инжини­ринг», который должен выполняться только опытными специали­стами и обеспечивать оптимальный выбор оборудования, высо­кое качество проектов и эффективную организацию работ по его внедрению.

Рассмотрим применение таких преобразователей и оценим их эффективность.