Проблема пускових струмів електродвигунів
При запуску будь-якого електродвигуна спостерігається різке зростання сили струму в обмотках ротора і статора, яке в більшості випадків значно перевищує номінальне значення. Це може призвести до перегріву обмоток і контактів, що в свою чергу викликає збільшення теплових та електромагнітних втрат. В результаті, під час пуску ККД двигуна значно знижується. Якщо двигун часто вмикається і вимикається в складі агрегату, витрати електроенергії значно підвищуються.
Додатково, нагрівання елементів електричної схемі призводить до швидшого зносу обладнання. Це викликає відхилення робочих характеристик двигуна від розрахункових, скорочує термін служби окремих елементів приводу, а також збільшує кількість збоїв та аварій. Усі ці фактори спричиняють додаткові витрати на обслуговування та ремонт, а також непередбачені витрати через простій у зв'язку з необхідністю проведення профілактичних та ремонтних робіт.
Способи зменшення пускових струмів
З метою зменшення пускових струмів в сучасних електричних приводах використовують одне з наступних рішень:
- пристрої плавного пуску (УПП);
- перетворювачі частоти (ПЧ).
Пристрій плавного пуску регулює напругу живлення, що подається на електродвигун, обмежуючи момент на валу приводу та пускові струми в обмотках. Значення моменту і струму приблизно пропорційні квадрату поданої напруги. Завдяки цьому для систем з невеликими механічними навантаженнями (наприклад, насосами) вдається знизити пускові струми до 1,5-2 номінальних значень. Для потужних приводів і систем з редукторами пускові струми можуть становити 3-4 від номінальних.
Перетворювач частоти в початковий період запуску працює подібно до УПП. При низькій частоті обертання вала пусковий струм пропорційний напрузі, поданій з перетворювача на вхід двигуна. Однак, по мірі розгону, амплітудно-частотна характеристика системи ПЧ-двигун суттєво відрізняється від інших методів пуску. Форма цієї характеристики може змінюватися в залежності від налаштування двигуна та перетворювача. Деякі частотні перетворювачі підтримують векторний метод управління, завдяки чому пускові струми в обмотках можуть навіть не перевищувати номінальні значення – двигун плавно набирає оберти до виходу на штатний режим.
Переваги частотних перетворювачів
Використання частотних перетворювачів дозволяє суттєво обмежити пускові струми, усуваючи більшість пов'язаних з ними проблем. Крім того, частотний метод регулювання режимів роботи електроприводів має безліч додаткових переваг:
- можливість значно знизити витрати електроенергії;
- наявність численних захистів від аварійних ситуацій;
- широкі можливості для автоматизації роботи приводу залежно від значень параметрів;
- можливість зручного віддаленого контролю та обслуговування.
Не дивно, що застосування перетворювачів частоти в системах на основі.sync і асинхронних двигунів зростає. Їх використовують як професіонали у великих підприємствах, так і любителі в приватних господарствах. Зниження вартості перетворювачів та їхні розширені функціональні можливості завдяки новітнім технологіям лише підсилюють цю тенденцію, роблячи частотні перетворювачі звичним пристроєм, подібним до автомобіля чи банкомату.
