Проблема пусковых токов электродвигателей
При запуске любого электродвигателя наблюдается резкий рост силы тока в обмотках ротора и статора, который в большинстве случаев значительно превышает номинальное значение. Это может привести к перегреву обмоток и контактов, что в свою очередь вызывает увеличение тепловых и электромагнитных потерь. В результате, во время запуска КПД двигателя значительно снижается. Если двигатель часто включается и выключается в составе агрегата, расходы электроэнергии значительно увеличиваются.
Дополнительно, нагревание элементов электрической схемы приводит к более быстрому износу оборудования. Это вызывает отклонение рабочих характеристик двигателя от расчетных, сокращает срок службы отдельных элементов привода, а также увеличивает количество сбоев и аварий. Все эти факторы приводят к дополнительным расходам на обслуживание и ремонт, а также непредвиденным затратам из-за простоя в связи с необходимостью проведения профилактических и ремонтных работ.
Способы снижения пусковых токов
С целью уменьшения пусковых токов в современных электрических приводах используют одно из следующих решений:
- приборы плавного пуска (УПП);
- преобразователи частоты (ПЧ).
Устройство плавного пуска регулирует напряжение питания, подаваемое на электродвигатель, ограничивая момент на валу привода и пусковые токи в обмотках. Значения момента и тока примерно пропорциональны квадрату поданного напряжения. Благодаря этому для систем с небольшими механическими нагрузками (например, насосами) удается снизить пусковые токи до 1,5-2 номинальных значений. Для мощных приводов и систем с редукторами пусковые токи могут составлять 3-4 от номинальных.
Преобразователь частоты в начальный период запуска работает аналогично УПП. При низкой частоте вращения вала пусковой ток пропорционален напряжению, поданному с преобразователя на вход двигателя. Однако, по мере разгона, амплитудно-частотная характеристика системы ПЧ-двигатель существенно отличается от других методов пуска. Форма этой характеристики может изменяться в зависимости от настройки двигателя и преобразователя. Некоторые частотные преобразователи поддерживают векторный метод управления, благодаря чему пусковые токи в обмотках могут даже не превышать номинальные значения – двигатель плавно набирает обороты до выхода на штатный режим.
Преимущества частотных преобразователей
Использование частотных преобразователей позволяет существенно ограничить пусковые токи, устраняя большинство связанных с ними проблем. Кроме того, частотный метод регулирования режимов работы электроприводов имеет множество дополнительных преимуществ:
- возможность значительно снизить расходы электроэнергии;
- наличие многочисленных защит от аварийных ситуаций;
- широкие возможности для автоматизации работы привода в зависимости от значений параметров;
- возможность удобного удаленного контроля и обслуживания.
Неудивительно, что применение преобразователей частоты в системах на основе синхронных и асинхронных двигателей возрастает. Их используют как профессионалы в крупных предприятиях, так и любители в частных хозяйствах. Снижение стоимости преобразователей и их расширенные функциональные возможности благодаря новейшим технологиям лишь усиливают эту тенденцию, делая частотные преобразователи привычным устройством, подобным автомобилю или банкомату.
