Следящий электропривод. курсовая работа (т). информатика, вт, телекоммуникации. 2012-09-18

История

Принцип преобразования электрической энергии в механическую энергию электромагнитным полем был продемонстрирован британским учёным Майклом Фарадеем в 1821 и состоял из свободно висящего провода, окунающегося в ртуть. Постоянный магнит был установлен в середине ванны со ртутью. Когда через провод пропускался ток, провод вращался вокруг магнита, показывая, что ток вызывал циклическое магнитное поле вокруг провода. Этот двигатель часто демонстрируется на школьных уроках физики, вместо токсичной ртути используют электролит. Это — самый простой вид из класса электрических двигателей. Последующим усовершенствованием является Колесо Барлоу. Оно было демонстрационным устройством, непригодным в практических применениях из-за ограниченной мощности.

Изобретатели стремились создать электродвигатель для производственных нужд. Они пытались заставить железный сердечник двигаться в поле электромагнита возвратно-поступательно, то есть так, как движется поршень в цилиндре паровой машины. Русско-прусский учёный Б.С. Якоби пошёл иным путём. В 1834 г. он создал первый в мире практически пригодный электродвигатель со вращающимся якорем и опубликовал теоретическую работу «О применении электромагнетизма для приведения в движение машины». Б.С. Якоби писал, что его двигатель несложен и «даёт непосредственно круговое движение, которое гораздо легче преобразовать в другие виды движения, чем возвратно-поступательное».

Вращательное движение якоря в двигателе Якоби происходило вследствие попеременного притяжения и отталкивания электромагнитов. Неподвижная группа U-образных электромагнитов питалась током непосредственно от гальванической батареи, причем направление тока в этих электромагнитах оставалось неизменным. Подвижная группа электромагнитов была подключена к батарее через коммутатор, с помощью которого направление тока в каждом электромагните изменялось восемь раз за один оборот диска. Полярность электромагнитов при этом соответственно изменялась, а каждый из подвижных электромагнитов попеременно притягивался и отталкивался соответствующим неподвижным электромагнитом: вал двигателя начинал вращаться. Мощность такого двигателя составляла всего 15 Вт. Впоследствии Якоби довёл мощность электродвигателя до 550 Вт. Этот двигатель был установлен сначала на лодке, а позже на железнодорожной платформе.

В 1839 г. Якоби построил лодку с электромагнитным двигателем, который от 69 элементов Грове развивал 1 лошадиную силу и двигал лодку с 14 пассажирами по Неве против течения. Это было первое применение электромагнетизма к передвижению в больших размерах.

Частотно-регулируемый привод

В первом приближении существенных отличий между этими приводами не так и много; однако, при более детальном рассмотрении, выявляются характерные особенности приводов и различие физических принципов функционирования. Дале в статье раскрываются аспекты отличия приводов по следующим пунктам:

характеристики двигателей, как электромеханических преобразователей
характеристики преобразователей электрической энергии
4-х квадрантные приводы
влияние на внешнюю среду
модернизация приводов постоянного тока

Частотный метод управление электроприводом

С появлением силовых полупроводниковых элементов стало возможным реализовать частотный метод управления.

Принцип действия способа основан на зависимости частоты вращения магнитного поля статора от частоты напряжения на обмотках.

Она определяется из выражения: , где р – число пар полюсов, f – частота питающего напряжения. Таким образом, скорость вращения ротора можно регулировать изменением частоты питающего напряжения.

Для этого в состав привода вводят преобразователи частоты. Существует несколько схем реализации частотного способа управления. Наибольшее распространение получили ПЧ на транзисторных ключах с промежуточным звеном постоянного тока, построенные по принципу инвертора напряжения.

Устройство состоит из выпрямителя, емкостного звена постоянного тока, инвертора на IGBT-транзисторах.

Переменное напряжение сети сначала преобразуется в постоянное, сглаживается в звене постоянного тока и поступает на инвертор. Преобразование постоянного напряжения осуществляется за счет попеременного открытия и закрытия транзисторных ключей.

История

Частотно-регулируемый привод

характеристики двигателей, как электромеханических преобразователей
характеристики преобразователей электрической энергии
4-х квадрантные приводы
влияние на внешнюю среду
модернизация приводов постоянного тока

Общие сведения.

Электропривод является самым распространенным видом привода и широко применяется на путевых машинах. Он достаточно компактен, допускает перегрузки, обеспечивает возможность дистанционного и автоматического управления. В машиностроении электропривод применяется переменного и постоянного тока. Наибольшее распространение получил электропривод переменного тока. Он проще в изготовлении и эксплуатации, более долговечен. Однако в нем затруднено изменение частоты вращения двигателя и, как следствие, скорости рабочего органа. Электропривод выполняют с использованием электродвигателей трехфазного тока (рис. 6). Однофазный электропривод переменного тока дает значительные потери мощности, поэтому его применение ограничено осветительными и бытовыми приборами и устройствами управления. Привод с электродвигателями постоянного тока более сложен в изготовлении и эксплуатации, однако он позволяет получить оптимальные тяговые характеристики. При увеличении нагрузки на валу двигателя постоянного тока его частота вращения снижается, но увеличивается крутящий момент, т. е. усилие на рабочем органе, что эффективно, например, при движении экипажей. Поэтому электропривод постоянного тока нашел широкое применение в тяговых устройствах локомотивов, путевых машин. Кроме того, постоянный ток используют для управления электро-, пневмо- и гидроприводом. Так как аккумуляторы и химические элементы вырабатывают постоянный ток, он применяется также для аварийного освещения, запуска двигателей внутреннего сгорания. Рис. 6. Привод двигателя трехфазного тока: М — электродвигатель; Q — рубильник; F1—F 5 — предохранители; ΚΙ, К2— тепловые реле; КЗ, К4— пускатели; SI — кнопка «стоп»; S2—выключатель «вперед», «назад»; S3, S4—конечные выключатели

Методы частотного управления двигателем

Различают 2 типа управления частотно-регулируемым электроприводом: векторный и скалярный. Во втором случае поддерживается постоянное отношение U/f (напряжение/частота) независимо от скорости вращения вала.

При этом на малых скоростях требуется компенсировать падение напряжения на обмотках статора. Скалярное управление используется в приводах вентиляторов, насосов, станков и оборудования, где не требуется точное регулирование момента и одновременное управление моментом и скоростью.

К достоинствам способа относят:

Возможность управления несколькими двигателями одним преобразователем частоты.
Простая аппаратная реализация.
Относительно невысокая стоимость.

К недостаткам относят невозможность управления моментом, применения с синхронными двигателями на постоянных магнитах, относительно небольшой диапазон регулирования скорости.

Векторное управление заключается в регулировании величины, частоты и фазы питающего напряжения. Метод позволяет практически безынерционно изменять скорость вращения и момент.

Область применения приводов с векторным управлением – оборудование с высокодинамичной нагрузкой, установки, где необходимо точное регулирование скорости и момента.

Метод имеет следующие преимущества:

Быстрый отклик при изменении нагрузки.
Высокая точность регулирования угловой скорости и момента на валу.
Увеличенный КПД в сравнении со скалярным способом.
Более широкий диапазон скоростей.

К недостаткам относят высокую стоимость, значительные колебания частоты вращения при неменяющейся нагрузки.

Устройство электродвигателя

Основные элементы, из которых состоит типичный трехфазный двигатель таковы:

Корпус, имеющий ножки, которыми он крепится к фундаменту;
Статор, напоминающий по строению простой трансформатор. Имеет сердечник и обмотку При подаче тока создается вихревое электромагнитное поле.
Ротор. Основная вращающаяся часть.
Вал, на который жестко насажен ротор. Передняя часть выходит наружу, имеет шпоночную борозду под шестерни или шкив. На заднюю часть, выходящую за пределы корпуса насаживается крыльчатка для охлаждения и обдува.
Подшипки, находящиеся в нишах передней и задней крышки.
Герметичная клеммная коробка.

Контроль скорости двигателя

Простая схема переключения, приведенная выше, показывает схему для однонаправленной (только в одном направлении) цепи управления скоростью двигателя. Поскольку скорость вращения двигателя постоянного тока пропорциональна напряжению на его клеммах, мы можем регулировать это напряжение на клеммах с помощью транзистора.

Два транзистора соединены в виде пары Дарлингтона для управления током основного ротора двигателя. 5 кОм потенциометр используется для регулирования количества базового привода на первый пилот — транзистора TR 1 , который, в свою очередь, контролирует главный коммутационный транзистор TR 2 , позволяя изменять напряжение постоянного тока двигателя от нуля до Vcc, в этом примере от 9 до 12 вольт.

Опциональные диоды маховика подключены к переключающему транзистору TR 2 и клеммам двигателя для защиты от любой обратной ЭДС, создаваемой двигателем при его вращении. Регулируемый потенциометр может быть заменен непрерывным логическим «1» или логическим «0» сигналом, подаваемым непосредственно на вход цепи, чтобы переключить двигатель «полностью включено» (насыщение) или «полностью выключено» (отключение) соответственно из порта микроконтроллера или ПОС.

Наряду с этим базовым контролем скорости, та же схема также может использоваться для управления скоростью вращения двигателей. Путем многократного переключения тока двигателя «ВКЛ» и «ВЫКЛ» на достаточно высокой частоте, скорость двигателя можно варьировать от состояния покоя (0 об / мин) до полной скорости (100%), изменяя отношение бестокового пространства к его запасу. Это достигается путем изменения соотношения времени включения (t ON ) и времени выключения (t OFF ), и это может быть достигнуто с помощью процесса, известного как широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

Сравнение цен приводных систем постоянного и переменного тока

(преобразователь + двигатель или полный шкаф управления + двигателя) На основании сегодняшних цен на приводы постоянного и переменного тока, с учетом указанных выше преимуществ и недостатков различных решений, можно руководствоваться следующей оценкой: 1-квадрантные приводы < 40…80 кВт → ЧРП менее дорогие 4-квадрантные приводы < 40…60 кВт (Преобразователь частоты + тормозной (модуль) резистор); → ППТ менее дорогие Рекуперативные 4-квадрантные приводы > 15 kW → ППТ менее дорогие

Малоинерционные двигатели

В малоинерционных двигателях значительное быстродействие достигается в результате снижения момента инерции якоря путем уменьшения его массы или создания нетрадиционной торцевой конструкции с дисковым якорем. Якорь таких двигателей выполняется в виде диска из гетинакса, на обеих сторонах которого размещена обмотка в виде печатного монтажа. Малоинерционный двигатель серии ПЯ с печатной обмоткой (рис. 2.2) изготовляют в закрытом фланцевом исполнении с естественным охлаждением и с возбуждением от постоянных магнитов.

Рисунок 2.2. малоинерционный торцевойдвигатель постоянного тока

где: 1 — корпус, 2 — статор с постоянными магнитами, 3,5 — электромагнитные кольца, 4 — щеткодержатель, 6 — якорь с печатной обмоткой.

Наличие намагниченного якоря исключает изменение магнитного потока, а значит, и колебания вращающего момента и частоты вращения, что особенно важно при работе на малых частотах вращения. Недостатком малоинерционных двигателей в связи с небольшой массой якоря и незначительным «временем их нагрева является недопустимость длительной работы с моментом нагрузки, превышающим номинальный. Как и двигатели серии 2П, малоинерционные двигатели соединяются с ходовым винтом станка промежуточной механической передачей

Как и двигатели серии 2П, малоинерционные двигатели соединяются с ходовым винтом станка промежуточной механической передачей.

Современное применение и перспективы

Существует немало устройств, для которых увеличение времени безотказной работы имеет важнейшее значение. В подобном оборудовании применение БДКП всегда оправданно, несмотря на их сравнительно высокую стоимость. Это могут быть водяные и топливные насосы, турбины охлаждения кондиционеров и двигателей и т. д. Бесщёточные моторы используются во многих моделях электрических транспортных средств

В настоящее время на бесколлекторные двигатели всерьёз обратила внимание автомобильная промышленность

БДКП идеально подходят для малых приводов, работающих в сложных условиях или с высокой точностью: питатели и ленточные конвейеры, промышленных роботы, системы позиционирования. Существуют сферы, в которых бесколлекторные двигатели доминируют безальтернативно: жёсткие диски, насосы, бесшумные вентиляторы, мелкая бытовая техника, CD/DVD приводы. Малый вес и высокая выходная мощность сделали БДКП также и основой для производства современных беспроводных ручных инструментов.

Подробная информация об инверторных приводах в ДПТ

Реализация плавного управления нагнетателем воздуха кондиционера при использовании традиционного инвертора (мотора, использующего переменный ток) возможна в случае преобразования переменного тока в постоянный и наоборот. С этой целью требуется использование инвертора и выпрямителя, из-за наличия которых технология является дорогостоящей. Также дополнительные элементы – причина повышенного расхода электричества.

Оборудование, изготовленное согласно технологии DC Inverter, имеет инвертор постоянного тока, который требует однократного преобразования переменного тока. Для питания компрессора и электромотора здесь используется постоянный ток.

Первопроходцем в использовании инвертора постоянного тока является корпорация Hitachi. Данную технологию решили назвать DC Inverter. Для того чтобы подробно ознакомиться с технологией, мы должны знать принцип работы электродвигателя постоянного тока и методы регулирования его оборотов.

Особенности систем управления

Системы управления электроприводами являются неотъемлемой частью механизма.

Системы управления выполняют определенные функции в зависимости от назначения устройства:

пуск и выключение;
регулировка скорости;
управление положением механизма или машины;
контроль и изменение характеристик устройства в соответствии с заданными параметрами;
защита, блокировка оборудования или сигнализация.

В зависимости от типа управления все системы делятся на три группы:

ручные. Оператор самостоятельно следит за рабочими процессами, непосредственно воздействуя на механизмы электропривода. Недостаток очевиден – это низкая точность, наличие человеческого фактора и медлительность системы. Этот тип управления используется редко, для выполнения базовых операций и контроля за одним процессом;
полуавтоматические. В данном случае присутствие оператора необходимо, но его участие в процессе остается минимальным – он лишь воздействует на автоматические системы, причем контроль может проводиться дистанционно. Главное преимущество – повышается быстродействие и точность обработки данных и регулировки процессами;
автоматические. Эти системы управления не допускают участия оператора – все процессы контроля и регулировки электроприводами осуществляются в автономном режиме согласно заложенной программе и с учетом внештатных ситуаций.

Способы управления преобразователем

По принципу управления различают 2 основных вида частотных преобразователей:

ЧП со скалярным управлением

Частотники этого типа выдают на выходе напряжение определенной частоты и амплитуды для поддержания определенного магнитного потока в обмотках статора. Частотники с таким принципом регулирования отличаются относительно низкой стоимостью, простотой конструкции. Нижний предел регулировки скорости составляет около 10 % от номинальной частоты вращения. Их можно использовать для управления сразу несколькими двигателями. Скалярные ЧП используют для приводов насосных агрегатов, вентиляторов и других устройств и оборудования, где не требуется поддерживать скорость вращения ротора вне зависимости от нагрузки.

ЧП с векторным управлением

Микропроцессорные устройства преобразователей с векторным управлением автоматически вычисляют взаимодействие магнитных полей статора и ротора. ЧП такого типа обеспечивают постоянную частоту вращения ротора вне зависимости от нагрузки. Они используются для оборудования, где необходимо поддерживать необходимый момент силы при низких скоростях, высокое быстродействие и точность регулирования. Применение векторных ЧП позволяет регулировать частоту вращения, задавать требуемый момент на валу.

ЧП с векторным управлением делятся на преобразователи бездатчикового типа и устройства с обратной связью по скорости. Последние используются для приводов с широким диапазоном регулирования скорости до 1:1000, необходимости позиционирования точного положения вала, регулирования момента при низких скоростях, точного поддержания частоты вращения, пуска двигателя с номинальным моментом. Преобразователи без датчика скорости применяют для приводов с более низкими требованиями.

О напряжении в однофазных электродвигателях

Важно помнить о том, что напряжение на пусковой обмотке электродвигателя может быть выше сетевого напряжения питания электродвигателя. Это относится и к симметричному режиму работы

Смотрите пример.

Изменение напряжения питания

Нужно отметить, что однофазные электродвигатели обычно не используются для больших интервалов напряжения, в отличие от трёхфазных электродвигателей. В связи с этим может возникнуть потребность в двигателях, которые могут работать с другими видами напряжения. Для этого необходимо внести некоторые конструкционные изменения, например, нужна дополнительная обмотка и конденсаторы различной ёмкости. Теоретически, ёмкость конденсатора для различного сетевого напряжения (с одной и той же частотой) должна быть равна квадрату отношения напряжений:

Таким образом, в электродвигателе, рассчитанном на питание от сети в 230 В, используется конденсатор 25µФ/400 В, для модели электродвигателя на 115 В необходим конденсатор ёмкостью 100µФ с маркировкой более низкого напряжения — например 200 В.

Иногда выбирают конденсаторы меньшей ёмкости, например 60µФ. Они дешевле и занимают меньше места. В таких случаях обмотка должна подходить для определённого конденсатора. Нужно учитывать, что производительность электродвигателя при этом будет меньше, чем с конденсатором ёмкостью 100µФ — например, пусковой момент будет ниже.

Заключение

Однофазные электродвигатели работают по тому же принципу, что и трёхфазные. Однако у них более низкие пусковые моменты и значения напряжения питания (110-240В).

Однофазные электродвигатели не должны работать в режиме холостого хода, многие из них не должны эксплуатироваться при нагрузке меньше 25 % от максимальной, так как это вызывает повышение температуры внутри электродвигателя, что может привести к его поломке.

Следящие электроприводы

Следящим называется электропривод, который обеспечивает (воспроизводит) с заданной точностью движение исполнительного органа рабочей машины в соответствии с произвольно изменяющимся входным сигналом управления. Этот сигнал может изменяться в широких пределах по произвольному временному закону и иметь механическую или электрическую природу. Чаще всего входной сигнал представляет собой скорость или угол поворота оси или вала задающего устройства. Следящий электропривод применяется для антенн радиотелескопов и систем спутниковой связи, в металлообрабатывающих станках, для привода роботов и манипуляторов, в автоматических измерительных устройствах и во многих других случаях.

Следящий электропривод (рис. 1) состоит из датчика входного сигнала 1 и датчика 5 выходной координаты, измерителя рассогласования 2, системы управления 3 и электродвигателя с механической передачей 4, которая приводит в движение исполнительный орган 6рабочей машины.

Рисунок 1 Схема следящего электропривода

Датчики входной и выходной величин преобразуют механические величины (скорость или угол поворота вала) в электрические — входной сигнал Uвх и сигнал обратной связи Uос. Измеритель рассогласования 2, алгебраически суммируя эти сигналы, вырабатывает сигнал рассогласования U∆ поступающий в систему управления 3. Следящий электропривод по своей структуре представляет собой замкнутую систему, действующую по принципу отклонения.

Система управления 3 состоит из регулятора (усилителя) и силового преобразователя, которые обеспечивают необходимое преобразование сигнала рассогласования U∆ в напряжение U, поступающее на двигатель. За счет выбора схем регулятора и преобразователя или введения корректирующих устройств обеспечивается необходимый закон изменения этого напряжения во времени U(t) при отработке входного воздействия ω(t) или φ(t).

Электродвигатель и механическая передача 4 в соответствии с законом изменения U(t) обеспечивают перемещение исполнительного органа 6. Иногда двигатель с механической передачей называют исполнительным механизмом (сервомеханизмом).

Различают следящие электроприводы с непрерывным и прерывным управлением; последние, в свою очередь, делятся на релейные и импульсные.

В следящих электроприводах непрерывного действия напряжение, пропорциональное сигналу рассогласования, постоянно подается на двигатель.

Следящий электропривод релейного действия характеризуется тем, что напряжение на двигатель подается только в том случае, когда сигнал рассогласования достигает определенного значения. Поэтому работа релейного следящего электропривода характеризуется определенной зоной нечувствительности по отношению к входному сигналу.

Импульсный следящий электропривод отличается тем, что управляющее воздействие на двигатель подается в виде импульсов напряжения, амплитуда, частота или заполнение которых изменяется в зависимости от сигнала рассогласования. В этих случаях говорят соответственно об амплитудно-, частотно- и широтноимпульсной модуляции сигнала управления.

В следящем электроприводе используются двигатели переменного и постоянного тока, различные виды усилителей (электромашинные, магнитные, полупроводниковые, пневматические, гидравлические), датчики скорости и положения и другие аналоговые и цифровые устройства управления.

Проверка на наличие короткого замыкания

Одна из привычных всем поломок в электрических двигателях – короткое замыкание на корпус. Чтобы найти поломку такого рода с мультиметром, проделайте следующее:

установите измерение сопротивления прибором на максимальное;
проверьте исправность самого мультиметра, соединив его щупы между собой;
один из щупов подсоедините к корпусу двигателя;
оставшийся по очереди присоединяйте к каждой из фаз.

Если двигатель, который вы проверяли, исправен, то сопротивление будет показывать сотни и даже тысячи мегаом.

Сделать исследование на предмет короткого замыкания в режиме «Прозвонка» еще легче. Нужно проделать те же действия, и если услышите звук (как при прозвонке обмотки), это будет свидетельствовать о наличии нарушений в целости изоляции обмотки, а также наличии короткого замыкания на корпус.

Надо отметить, что поломка такого типа не просто носит негативное влияние на сам двигатель, но опасна для жизни людей, работающих с машиной (если нет нужных средств защиты).

Однофазный электродвигатель с пуском через конденсатор/работа через обмотку (CSIR)

Индукционные двигатели с пуском через конденсатор, которые также известны как электродвигатели CSIR, составляют самую большую группу однофазных электродвигателей.

Двигатели CSIR представлены несколькими типоразмерами: от самых маломощных до 1,1 кВт. В электродвигателях CSIR конденсатор последовательно соединён с пусковой обмоткой. Конденсатор вызывает некоторое отставание между током в пусковой обмотке и в главной обмотке.

Это способствует задержке намагничивания пусковой обмотки, что приводит к появлению вращающегося поля, которое влияет на возникновение вращающего момента. После того как электродвигатель наберёт скорость и приблизится к рабочей частоте вращения, открывается пускатель. Далее электродвигатель будет работать в обычном для индукционного электродвигателя режиме. Пускатель может быть центробежным или электронным.

Двигатели CSIR имеют относительно высокий пусковой момент, в диапазоне от 50 до 250 процентов от вращающего момента при полной нагрузке. Поэтому из всех однофазных электродвигателей эти двигатели лучше всего подходят для случаев, когда пусковые нагрузки велики, например для конвейеров, воздушных компрессоров и холодильных компрессоров.

Преобразователи частоты

В данной статье мы рассмотрим что такое частотный преобразователь, сферы применения преобразователей частоты, их плюсы и минусы, а также схемы частотников.

Преобразователи частоты (или частотники) – электротехническое оборудование для регулирования частоты переменного напряжения. Основная сфера применения этих устройств – изменение частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа. Принцип действия управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, насосных агрегатов, регулирующей арматуры и других устройств. Основным недостатком этих электрических машин являются постоянная скорость вращения, большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей возможно устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока.

Устройство и принцип действия

Принцип, на основе которого функционирует частотный привод, использует базовое свойство вращающихся электрических машин, выраженное зависимостью параметров электромагнитного поля статора от частоты напряжения. Так, угловая скорость электромагнитного поля статора асинхронного двигателя выражается формулой:

ω = 2πf₁/р,

где f₁ — частота напряжения питания, р – число пар полюсов обмотки статора. Следовательно, осуществляя изменение частоты подаваемого напряжения, можно плавно регулировать угловую скорость вращающегося поля статора, а значит и частоту вращения ротора двигателя.

Структурная схема, представленная на рис.1 показывает, как устроен преобразователь частоты (ПЧ), работающий в составе ЧРЭП (ЧРЭП — частотно регулируемый электропривод).

Рис. 1. Схема частотного регулирования

Переменное сетевое напряжение U_cпромышленной частоты f_c выпрямляется диодным мостом (В) и после LC – фильтра, сглаживающего пульсации, поступает на вход инвертора (И), который является ключевым узлом всего привода.

Простой Г – образный LC – фильтр представляет собой комбинацию индуктивности (дросселя) и ёмкости (конденсатора), которые включены соответственно последовательно и параллельно нагрузке выпрямителя. Выпрямленное напряжение, кроме постоянной составляющей, содержит также переменную, имеющую вид однонаправленных пульсаций с некоторой амплитудой. Наличие высокочастотных составляющих, обусловленных пульсациями, негативно сказывается на работе электроники, поэтому частотно регулируемые электроприводы (ЧРЭП), как правило, оборудуются фильтрами подобного рода. Работает фильтр следующим образом. Индуктивность, включенная последовательно с нагрузкой, беспрепятственно пропускает постоянную составляющую тока, оказывая ей лишь незначительное активное сопротивление проводов катушки. Переменная же составляющая тока испытывает индуктивное сопротивление дросселя. При этом, в полупериод нарастания тока, дроссель индуцирует ЭДС противоположного направления. В это время происходит намагничивание сердечника, то есть накопление энергии. В этот же полупериод происходит заряд конденсатора фильтра. В полупериоде спада тока, запасенная дросселем энергия высвобождается, препятствуя его уменьшению, а конденсатор разряжается на нагрузку, также поддерживая величину тока. В результате этого происходит значительное сглаживание переменной составляющей.

Инвертор формирует на выходе переменное напряжение с изменяемой частотой и амплитудой. Основу схемы инвертора составляют силовые электронные ключи, функции которых выполняют транзисторы, изготовленные по IGBT – технологии. Для управления ключами используется принцип широтно–импульсной модуляции (ШИМ). Управляющие сигналы формирует система импульсно – фазового управления.

Процесс регулирования привода может осуществляться либо вручную, путем установки задания оператором, либо в автоматическом режиме.

Методы регулирования напряжения постоянного тока

Эффективно регулировать скорость электрического силового агрегата можно управляя напряжением и силой тока. В случае с постоянным током изменяется только величина обозначенных параметров.

Напряжение регулируется при помощи двух методов:

выпрямления напряжения через диодные мосты;
широтно-импульсной модуляции.

Первый метод заключается в использовании двухполупериодных регуляторов постоянного напряжения. Ими оснащаются выпрямительные микросхемы.

Двухполупериодный регулятор постоянного напряжения

Второй метод предусматривает поступление прямоугольных импульсов напряжения, которые имеют большую частоту. Это необходимо для того, чтобы поддерживать постоянную частоту вращения ротора, которая может уменьшаться во время импульсных пауз

При этом измененная скважность является причиной измененного среднего значения напряжения, необходимого для работы двигателя. Результатом данного процесса является изменение скорости ротора

Электросхема мотора может составляться с установкой ключевого элемента, имеющего 2 состояния и способного в любой момент находиться в одном из них. Управляющие прямоугольные импульсы появляются, к примеру, при использовании мультивибратора или другого специального устройства.

Широтно-импульсная модуляция является изменением скважности импульсов при их повторении через одинаковый промежуток времени. Она позволяет изменять среднее напряжение или силу тока при воздействии нагрузки

Теперь нам следует возвратиться к ДПТ, которые используются в компрессорах систем кондиционирования. В следующих разделах мы ознакомимся с их преимуществами и вариантами применения в разных вариантах кондиционеров.

Заключение

Что такое ЧРП? Это мотор-контроллер, который управляет электродвигателем за счет регулировки частоты входной сети, и одновременно защищает агрегат от различных неисправностей (токовой перегрузки, токов КЗ).

Электрические приводы (выполняющие три функции, связанные со скоростью, управлением и торможением) являются незаменимым устройством для работы электродвигателей и других вращающихся машин. Системы активно применяются во многих сферах производства: в нефтегазовой отрасли, атомной энергетике, деревообработке и др.

Частотный привод 5-200Гц (10-400Гц)

Watch this video on YouTube