Эффективность организации систем с частотно-регулируемыми приводами

Большое количество производств сегодня задействуют в своих процессах электрические двигатели (чаще асинхронные, но встречаются и синхронные) Они позволяют предприятиям существенно экономить на рабочей силе: для создания движения не требуется работа человека – механическая энергия получается в результате преобразования энергии электрической Развитие технологий, понимание особенностей взаимодействия элементов в определённых производственных системах способствовали реализации возможности достижения ещё большей экономии ресурсов предприятий при использовании электрических двигателей

Для каждой задачи создания движения необходима своя частота вращения ротора электрической машины Долгое время всевозможные агрегаты с двигателями собирались таким образом, что отсутствовала возможность изменения режима их работы при смене значений каких-либо параметров системы Бытовым примером может служить шлифовальная машина стационарного исполнения, изготовленная путём крепления абразивного круга на вал асинхронного двигателя Таким устройством можно срезать часть материала у обрабатываемых предметов (например, при заточке ножей), но тонкую аккуратную полировку произвести сложно, поскольку она требует снижения оборотов Чтобы снизить частоту вращения ротора, необходимо изменить частоту питающего переменного тока, но она постоянна в бытовых сетях – 50 или 60 Гц Изменить её можно, включив в электрическую цепь частотный преобразователь – прибор, позволяющий трансформировать частоту переменного тока (примерно в диапазоне 1–800 Гц) При установленном преобразователе частоты тока можно регулировать частоту вращения двигателя Спектр выполняемых работ на шлифмашине таким образом расширяется

Экономический смысл использования частотного регулятора в приведённом выше примере заключается в обретении возможности выполнения большого числа работ на одном станке без необходимости траты времени, сил, материалов и денежных средств на изготовление инструмента под каждую задачу

В производственных операциях промышленного масштаба прослеживается такая же взаимосвязь Так, электрические двигатели используются в насосных агрегатах на станциях подачи воды в систему центрального водоснабжения Насос без частотного регулятора забирает из источника воду и увеличивает её давление (Д1) на некоторую постоянную величину (Р) в соответствии с однажды установленным режимом работы На выходе получается повышенное давление (Д2), значение которого равно сумме значения давления воды в источнике и добавленной насосом величины При Д1 = 0,5, Р = 1 давление Д2 равно 1,5 Условная сеть водоснабжения не может долго выдерживать условное давление Д2 = 1,5 Но повышенное давление Д2 компенсируется потреблением воды абонентами сети, в результате чего давление падает до некоего допустимого уровня, например до (2/3×Д2), т е До 1В этом случае в системе будет присутствовать повышенное давление, способствующее быстрому износу её элементов (например, сальниковых уплотнителей) А если входное давление Д1 будет равно 1 и насос добавит установленную как константу единицу, давление Д2 будет равняться 2, что грозит условной водопроводной системе ещё большими поломками

Проблему может решить установленная связка частотного и ПИД-регулятора Последний будет принимать информацию о текущих значениях Д1 и Д2 и в соответствии с ними формировать сигнал для изменения частотным регулятором режима работы двигателя в целях поддержания выходного давления на оптимальном уровне Данный режим работы системы можно назвать ситуативным

Таким образом, внедрение систем с частотно-регулируемыми приводами позволяет предприятиям экономить ресурсы: снижается потребление электричества в результате ситуативного режима работы электромашин, минимизируются затраты на замену и ремонт другого оборудования (необходимость в них возникает при износе, который является следствием работы элементов в неситуативном режиме)