Управление переменной скоростью
Самый простой и наименее дорогой способ управления скоростью процесса или части оборудования - полностью управлять всем оборудованием.
Двойной шкаф переменного тока переменного тока, построенный для американских чиллеров (фото Joliet Technologies VSD и Controls)
Многие приложения требуют изменения скорости процесса или части оборудования. До появления привода регулируемой скорости переменного тока было использовано много технологий, хотя каждый из них имеет свои неотъемлемые преимущества и недостатки.
Существует несколько типов управления переменной скоростью:
- Регулирующие клапаны, амортизаторы и лопасти
- Ископаемые топливные двигатели
- Вихретоковые муфты
- Гидравлические муфты
- Переменные опорные шкивы
- Твердотельные контроллеры постоянного тока
- AD Регулируемые скоростные диски (ASD)
Привод переменного тока с регулируемой скоростью (ASD)
Привод переменного тока с регулируемой скоростью (ASD) стал очень популярным устройством управления скоростью вращения, используемым в промышленных, коммерческих и некоторых жилых приложениях.
Эти устройства доступны в течение примерно 20 лет и имеют широкий спектр применений, начиная от насосов с одним двигателем, вентиляторов и компрессоров до высокотехнологичных многоприводных машин. Они работают путем изменения частоты переменного напряжения, подаваемого на двигатель, с использованием твердотельных электронных устройств.
Эти системы достаточно дороги, но обеспечивают более высокий уровень контроля над операцией и во многих случаях позволяют сократить потребление энергии до минимального смещения, если не больше, чем платить за увеличение стоимости.
ASD обеспечивают точное управление скоростью стандартного асинхронного двигателя и могут привести к значительной экономии энергии и улучшению управления процессом во многих приложениях. ASD также может управлять скоростью стандартного асинхронного электродвигателя NEMA типа B с короткозамкнутым ротором, и они подходят не только для новых применений, но и для модернизации существующих двигателей.
Функция регулируемого привода скорости (ASD)
Приводы с регулируемой скоростью переменного тока можно рассматривать как электрические устройства управления, которые изменяют рабочую скорость двигателя. ASD могут изменять рабочую скорость двигателя, меняя электрический входной сигнал на двигатель.
Скорость работы асинхронного двигателя переменного тока определяется следующим уравнением:
Синхронная скорость = 120 x Частота / количество полюсов
Где:
Частота = Электрическая частота источника питания в Гц.
Количество полюсов = Количество электрических полюсов в статоре двигателя.
Изменение скорости двигателя
Скорость двигателя можно изменить, изменив электрическую частоту, количество полюсов или и то, и другое. Скорость двигателя можно также изменить, изменив количество полюсов в двигателе от 4 до 2:
4-полюсный двигатель, работающий на 60 Гц = 1800 об / мин.
2-полюсный двигатель, работающий на 60 герц = 3600 об / мин.
Мы действительно ИЗМЕНИЛИ скорость, а не переменную скорость!
Скорость двигателя можно изменить, изменив частоту электропитания:
4-полюсный двигатель, работающий на 50 Гц = 1500 об / мин.
4-полюсный двигатель, работающий на 40 Гц = 1200 об / мин.
Изменяя частоту, мы можем регулировать скорость в широком диапазоне или точно изменять скорость, используя точные изменения в электрической частоте, вводимой в двигатель.
Мощность и крутящий момент
ASD фактически контролируют как частоту, так и напряжение одновременно, чтобы поддерживать постоянное соотношение вольт / герц, которое поддерживает текущий поток, подобный условиям полной скорости. Это позволяет двигателю набирать полный ток с любой скоростью и производить полный крутящий момент при изменении скорости двигателя.
Что происходит с лошадиной силой, когда мы понижаем скорость и крутящий момент с использованием частоты?
Лошадиная сила = скорость (в об / мин) x Крутящий момент (в фунтах) / 5, 252
Уменьшенная мощность: = Сокращение использования энергии = Экономия энергии!
Что насчет УВЕЛИЧЕНИЯ скорости?
Некоторые специально разработанные двигатели, предназначенные для использования с ASD, предназначены для работы при более высоких нормальных скоростях на частотах выше 60 герц.
Увеличение частоты выше 60 герц заставляет двигатель работать быстрее обычного и создает две основные проблемы:
-
Был ли двигатель или приложенная на нем нагрузка рассчитана на работу на этих повышенных скоростях?
Многие двигатели и устройства не были механически сбалансированы для работы на повышенных скоростях и создавали проблемы с вибрацией, механикой и безопасностью.
-
ASD не способны увеличивать напряжение, так как частота увеличивается выше 60 герц, создаваемый крутящий момент начинает уменьшаться.
Чтобы поддерживать постоянную мощность в лошадиных силах, чтобы управлять нашей нагрузкой, если скорость увеличивается, крутящий момент должен уменьшаться!
В какой-то момент повышенной скорости мы не сможем производить достаточный крутящий момент для привода нагрузки, и в этот момент двигатель будет замедляться даже с увеличением частоты. Эта точка отличается для двигателя каждого производителя и зависит от момента, требуемого нагрузкой.
Только производитель может помочь определить, когда это произойдет.
Преимущества и недостатки ASD
У регулируемых скоростных приводов есть ряд преимуществ и недостатков по сравнению с другими типами регуляторов с переменной скоростью, включая следующие:
преимущества
- Экономия энергии
- Улучшен контроль процесса
- Запуск начального напряжения
- Нижнее обслуживание системы
- Возможность обхода
- Многомоторный контроль
Недостатки
- Начальная стоимость
- Нагрев двигателя при низких скоростях
- Обслуживание
- Выходные гармоники
- Индуцированные гармоники линии питания