Регулируемые асинхронные двигатели. Преобразователь частоты
При адаптации к условиям эксплуатации общепромышленных асинхронных двигателей создаются специальные регулируемые асинхронные двигатели, которые имеют более высокие массогабаритностоимостные и энергетические показатели, чем неадаптированные.
Асинхронный двигатель с регулируемым электроприводом работает в соответствии с техническими требованиями, что и определяет его особенности. Нужно принимать во внимание изменяющиеся значения частот вращения в соответствии с заданными пределами, изменения частот и величин тока или напряжения. Существенную часть требований можно удовлетворить путем внедрения такого узла, как преобразователь частоты. Специфические математические модели электромеханических, электромагнитных, тепловентиляционных и энергетических процессов на переходных и установившихся режимах работы двигателей, а также расчеты добавочных магнитных потерь, виброакустических и механических показателей, построены на современных усовершенствованных методиках расчета.
Серийные асинхронные двигатели в электроприводах с полупроводниковыми преобразователями признаны не самым оптимальным выбором по энергетическим, массогабаритным и ряду прочих показателей. Ряд оценок показал, что серийные асинхронные двигатели снижают КПД, что требует завышения мощности на 20% от установленной, а при работе в динамическом режиме таковое завышение увеличивается до 50%, по этой причине на выходе преобразователя частоты потери в двигателе возрастают на 5-6% из-за высших гармоник напряжения.
Специальные регулируемые асинхронные двигатели обладают улучшенными динамическими, регулировочными и виброакустическими свойствами. Узкая специализация двигателя позволяет в значительной мере уменьшить его массу и объем, снижается нагрузка на конденсаторные установки, улучшаются функциональные показатели, оптимально спроектированный двигатель частотного регулирования будет иметь мощность на четверть большую, чем общепромышленный АД тех же габаритов. То есть, при той же мощности он может иметь более скромные размеры.
Преимущества адаптированных двигателей обуславливается техническими предпосылками, а именно: исключаются требования к пусковым характеристикам и появляется возможность использования неглубоких пазов ротора, благодаря чему активное сопротивление обмотки ротора сводится к минимуму и уменьшается индуктивность рассеивания. Требуемая частота вращения механизма определяется при любом сочетании частоты питания, числа полюсов обмотки статора двигателя и передаточного числа редуктора. Также появляется возможность снижения перегрузочной способности двигателя, отслеживание параметров напряжения производится средствами системы привода. Используются эффективные системы самоохлаждения, а при необходимости — системы принудительного охлаждения. И, наконец, усиливается электроизоляция витков обмотки для защиты от импульсных перенапряжений.