Преимущества двигателей с переменной скоростью
Обзор двигателей с переменной скоростью
Большинство двигателей рассчитаны на работу с постоянной скоростью и обеспечивают постоянный выход. Хотя во многих случаях это может быть более чем адекватным, это не во всех. Двухскоростные асинхронные двигатели могут повысить эффективность холодильников, кондиционеров и воздуходувок.
Хотя теоретически это можно сделать с помощью любого асинхронного двигателя, большее значение получается при использовании приборов, которые работают часто. При двухскоростном режиме работы длительные периоды времени, которые обычно используют полную мощность, могут быть заменены длительными периодами значительно меньшей мощности с короткими периодами, когда может потребоваться полная мощность.
В настоящее время центральные кондиционеры для жилых помещений, воздуходувки (печи) и стиральные машины используют эту технологию, поскольку небольшие изменения скорости могут резко сократить потребление энергии (потребление энергии примерно пропорционально корню куба скорости вращения вала, например, валу уменьшение на 10% соответствует снижению мощности на 27%).
Существует множество способов управления скоростью вращения вала двигателя. Наиболее распространенным способом является устройство дросселирования, такое как клапаны и впускные лопасти.
Однако этот тип управления сопоставим с управлением автомобилем с высокой скоростью и контролем скорости с помощью тормоза.
Другой способ - использование ASD. Этот тип привода управляет скоростью, регулируя напряжение, ток и / или частоту, посылаемые двигателю, пока не будет достигнута приблизительная скорость нагрузки. Доступны несколько типов ASD, каждый со своими характеристиками и практическими приложениями. Даже в этих устройствах существует много разных видов.
верхний
Широтно-импульсная модуляция (PWM) ASD
Широтно-импульсная модуляция (PWM) ASD работают путем измельчения импульсов различной ширины для создания желаемого выходного напряжения. Они делают это с помощью компьютерного программного обеспечения, которое, в свою очередь, контролируется сложными алгоритмами мониторинга времени, продолжительности и частоты.
Этот тип ASD имеет довольно высокий коэффициент мощности, хорошее время отклика, а также низкое гармоническое искажение. Они также имеют возможность контактировать с различными двигателями той же системы.
Их падением является более высокая тепловыделение и ограниченная длина кабеля передачи данных от управления до двигателя.
Инвертор источника напряжения (VSI) ASD
Преобразователи напряжения (VSI) ASD могут также управлять многими двигателями с одного привода и иметь преимущество простой схемы (преимущество, которого нет в PWM ASD). У них обычно есть конденсатор перед инвертором, чтобы помочь сохранить энергию и сохранить стабильное напряжение.
Их контроль колеблется от 10 до 200% от номинальной скорости двигателя; однако ниже 10% он ломается и становится очень неэффективным.
верхний
Инвертор источника тока (CSI)
Последний общий тип ASD - это текущий источник инвертора (CSI). Он использует индуктивные характеристики двигателя для стабилизации постоянного тока, когда он достигает инвертора. Поскольку эта индукция должна быть довольно большой, этот тип привода можно использовать только для двигателей среднего и большого размера.
Преимущества включают защиту от короткого замыкания, бесшумную работу и высокую эффективность при широком диапазоне скоростей (обычно выше 50%). Однако недостатки включают в себя невозможность протестировать привод, не подключаясь к двигателю, и сложность подключения нескольких двигателей к одному приводу.
В таблице 1 приведены характеристики этих четырех типов накопителей. Несмотря на то, что многие из этих приложений выходят за рамки использования для анализируемых маломощных двигателей, указывается на потенциальную экономию энергии для подобных систем в достижимых меньших масштабах.
Таблица 1 - Характеристики приводов
| Характеристики | Импульс с модуляцией | Преобразователь напряжения | Инвертор источника тока |
| Простота модернизации | да | да | нет |
| Мягкий старт | да | да | да |
| перерождение | Вариант (a) | Вариант (a) | Ingerent |
| Обогрев двигателя | Высокая | Низкий | Низкий |
| Моторный шум | Высокая | Низкий | Низкий |
| Частичная загрузка | да | да | неустойчивый |
| Низкоскоростная работа | Гладкий; плавный | нет | нет |
| Низкоскоростная крутящаяся пульсация | нет | да | да |
| Частота выше 60 Гц | да | да | нет |
| Защита от разомкнутой цепи | свойственный | свойственный | Требуется (b) |
| Защита от короткого замыкания | Требуется (b) | Требуется (b) | свойственный |
| Защита от перегрузки | Требуется (b) | Требуется (b) | свойственный |
| Мультимоторный привод | да | да | Вариант (a) |
| Контроллер и логика | Сложный | просто | полусложных |
| Коэффициент мощности 60 Гц | Высокая | Бедные | Бедные |
| 60-Гц гармоники | Низкий | Высокая | Высокая |
| Моторные гармоники | Высокая | умеренный | умеренный |
| Напряжения напряжения на двигателе | да | нет | да |
| Размер фильтра DC | Маленький | большой | большой |
| Инверторный шум | Высокая | средний | средний |
| Технология транзисторов / GTO | да | да | нет |
| Инверторные переключатели | Высокая частота | Низкая частота | Низкая частота |
| Размер и вес | Маленький | средний | Маленький |
(a) - Функция доступна за дополнительную плату
(b) - Особенность должна предоставляться при проектировании системы
Вывод
- При достаточно высоком приложенном напряжении электроны могут быть освобождены от атомов изоляционных материалов, что приводит к течению через этот материал.
- Минимальное напряжение, требуемое для «нарушения» изолятора путем подачи тока через него, называется напряжением пробоя или электрической прочностью.
- Чем толще кусок изоляционного материала, тем выше напряжение пробоя, при прочих равных условиях.
- Удельная диэлектрическая прочность обычно оценивается в одном из двух эквивалентных единиц: вольт на мил или киловольт на дюйм.
Ресурс: энергоэффективные электрические двигатели by Ali Emadi