Электрические двигатели важны, так как способны преобразовать электрическую энергию в механическую и широко используются в различных областях человеческой деятельности. Они применяются в промышленности, на транспорте, в бытовой и промышленной техники, играют ключевую роль в медицине, военной технике, робототехнике, энергетике и научных исследованиях. Однако сами по себе электродвигатели малоэффективны. У них высокое энергопотребление, быстрый износ и высокая чувствительность к изменению внешних параметров (параметры электропитания, помехи т .п.). Все из перечисленных проблем решают преобразователи частоты для двигателя. Познакомимся с ними в этой статье.
Электродвигатели: проблемы промышленного использования
Электрические двигатели (ЭД) — это устройства, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Они имеют множество применений, например:
Промышленность: Электродвигатели используются для привода различных механизмов и машин – насосы, вентиляторы, конвейеры и т. д. Это позволяет автоматизировать производственные процессы и повысить их эффективность.
Транспорт: В автомобилях, поездах, самолётах и других транспортных средствах используются электродвигатели для приведения в движение механических частей.
Бытовая техника: Электрические двигатели применяются в бытовой технике, они обеспечивают работу этих устройств и делают нашу жизнь более комфортной.
Медицина: В медицинской технике также используются электрические двигатели для создания различных инструментов и аппаратов, например, в аппаратах искусственного кровообращения, аппаратах ИВЛ и др.
Военные технологии: ЭД применяются в военной технике для обеспечения работы различных систем – наведения, управления ракетами и т. д.
Робототехника: ЭД используются в роботах для перемещения, захвата объектов и выполнения различных задач.
Энергетика: ЭД используют для генерации электроэнергии, например, ветрогенератор или гидроэлектростанция.
То есть, электрические двигатели являются важным элементом современной техники и технологий. Они обеспечивают их функциональность и эффективность, однако существуют проблемы их использования.
Проблемы электродвигателей в промышленности
Остановимся на технических проблемах, связанных с использованием электродвигателей, прежде всего асинхронных (они более распространены из-за дешевизны и простоты).
Напомним, что асинхронный электродвигатель — это тип ЭД, в котором ротор вращается в магнитном поле статора, их частоты вращения не совпадают. При этом поле статора создается переменным током 220 или 380 Вольт.
Асинхронные двигатели просты, надёжны и относительно дешевы. Они применяются в насосах, вентиляторах, компрессорах, конвейерах и других устройствах, где требуется непрерывное и стабильное вращение вала.
Однако асинхронные двигатели создают некоторые проблемы эксплуатации, а именно:
- Высокая зависимость от источника питания и его параметров;
- Проблемы с перегревом при длительной работе на высоких нагрузках;
- Быстрый износ из-за резкого запуска и изменчивых внешних параметров;
- Высокое потребление электрической мощности.
Устранить перечисленные проблемы асинхронных двигателей помогают преобразователи частоты для двигателя. На фото, для примера, вы видите частотный преобразователь 220 Вольт.
Для чего нужны преобразователи частоты для двигателя
Преобразователи частоты для двигателя используются для управления скоростью вращения электродвигателя. Они обеспечивают плавный запуск и остановку двигателя, позволяют регулировать скорость вращения двигателя, контролируют и могут фиксировать параметры работы двигателя и сбои в работе.
Такой функционал позволяет обеспечивать более плавное, точное и эффективное управление процессами, снижать потребление электроэнергии, уменьшать износ двигателя.
Основными функциями ПЧ являются:
Плавные запуск и стоп. Позволяет избежать резких скачков напряжения и тока, что может привести к перегрузке сети и повреждению оборудования.
Регулирование скорости вращения. Частотный преобразователь позволяет изменять скорость вращения в широком диапазоне, что особенно важно для работы насосов и вентиляторов.
Снижение потребления электрической мощности. Экономии электроэнергии за счет регулирования процессов составляет до 30%.
Защита ЭД от перегрузок и КЗ. Преобразователи частоты оснащены защитными функциями, которые предотвращают повреждение двигателя при перегрузках и коротких замыканиях.
Повышение эффективности. Благодаря точному регулированию скорости вращения, оборудование работает более эффективно, увеличивается производительность, снижаются затраты на обслуживание.
Снижение шума и вибрации. Плавное регулирование скорости вращения ЭД снижает уровень шума и вибраций. Это улучшает условия труда и продлевает срок службы оборудования.
Интеграция с системами автоматизации. Современные ПЧ имеют встроенные интерфейсы для подключения к системам автоматизации.
Повышение срока эксплуатации. Правильное использование ПЧ помогает предотвратить перегрузки и увеличить срок службы двигателя.
Возможность удалённого управления. Некоторые модели частотных преобразователей поддерживают удаленное управление через интернет или локальные сети. Это упрощает мониторинг и контроль за работой оборудования.
Как подключают преобразователи частоты для двигателя
На рисунке вы видите стандартную схему подключения преобразователя частоты мощностью 0,4-2,2 кВт, модель Веспер российского производителя с таким же названием.
Заключение
Итак, преобразователи частоты для двигателя это важное оборудование для повышения эффективности и надежности работы электродвигателей во многих отраслях промышленности.