Электрические двигатели для частотно-регулируемых приводов

3 КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СОСТАВЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Асинхронные электродвигатели, применяемые в составе частотно-регулируемого электропривода, перечислены ниже [3].

При классификации электродвигателей для частотно-регулируемого привода выделяют 4 основных разновидности электрических машин.

Стандартный асинхронный короткозамкнутый, самовентилируемый (1LA). Такие двигатели имеют вращательный момент двигателя в диапазоне от 3 до 8000 Н•м. Частота вращения от 750 до 3000 об/мин.

Стандартный асинхронный короткозамкнутый с принудительной вентиляцией (1PQ). У данных двигателей широкий диапазон регулирования частоты вращения.

Асинхронный короткозамкнутый, взрывозащищенный (1MJ) типа ВАО, ВАСО, ДАЛ. Данные двигатели выпускаются в модификациях по напряжениям 380, 3000, 3300, 6000, 6600 В. Частота вращения 1500, 3000, 3600 об/мин

Асинхронный погружной типа ПЭД, ПЭДВ, ПЭДП, ДПТВ, ПЭДУ. Двигатели этого типа рассчитаны для продолжительной непрерывной работы в агрессивных условиях при высокой температуре и давлении.

3.1 Дополнительные требования к стандартному асинхронному короткозамкнутому самовентилируемому электродвигателю (1LA) при управлении от преобразователя частоты

Стандартные асинхронные короткозамкнутые самовентилируемые электродвигатели (АД) наиболее распространены в промышленности. Это обусловлено простотой их конструкции, очень высокой надежностью в эксплуатации, стандартизацией и высоким коэффициентом полезного действия. АД позволяют вносить изменения в конструкцию для удовлетворения специальному применению и различным условиям среды. Фактически они имеют только два недостатка: большой пусковой ток (5-7 Iном.) и ограниченные возможности регулирования частоты вращения.

Асинхронный двигатель общего применения сконструирован так, что оптимальная плотность электромагнитного потока у него при номинале питающего напряжения 200 В и частоте 50 Гц. Когда изменяется частота, необходимо в то же самое время и изменять напряжение питания электродвигателя. Это необходимо в случае поддержания постоянной величины скольжения. При таких условиях управление АД с изменением частоты вращения называется управлением с постоянным соотношением напряжения к частоте U/f.

Соотношение U/f - Линейное. Напряжение на двигателе растет линейно с увеличением частоты двигателя. Номинальное напряжение подается на двигатель при номинальной частоте. Линейное соотношение U/f следует использовать в электроприводах с постоянным моментом на валу (не зависящим от скорости рабочего органа).

Соотношение U/f - Квадратичное. Напряжение двигателя изменяется по квадратичной зависимости по мере возрастания частоты от 0 Гц до номинальной частоты двигателя. При этом на двигатель подается номинальное напряжение при номинальной частоте. Двигатель работает с уменьшенным магнитным потоком на частотах ниже номинальной. Он имеет меньший критический момент, чем при линейном соотношении U/f, и создает меньше шума. Квадратичное соотношение U/f используется для приводов, в которых требуемый момент пропорционален квадрату скорости. Таковыми являются центробежные вентиляторы и насосы.

Частота вращения двигателя при частотном управлении может значительно отличаться от номинальной. Допустимый максимум частоты вращения для стандартных двигателей соответствует их типоразмерам и приведен ниже.

Типоразмер (высота оси вращения, мм) , допустимый максимум частоты вращения, об/мин

Типоразмер (высота оси вращения, мм) 63-100, допустимый максимум частоты вращения, об/мин 6000.

Типоразмер (высота оси вращения, мм) 112-200, допустимый максимум частоты вращения, об/мин 4500.

Типоразмер (высота оси вращения, мм) 225-280, допустимый максимум частоты вращения, об/мин 3600.

Типоразмер (высота оси вращения, мм) 315, 2 полюса, допустимый максимум частоты вращения, об/мин 3600.

Типоразмер (высота оси вращения, мм) 315, другие, допустимый максимум частоты вращения, об/мин 3000.

Типоразмер (высота оси вращения, мм) 355, 400, 2 полюса, допустимый максимум частоты вращения, об/мин 3600.

Типоразмер (высота оси вращения, мм) 355,400, другие, допустимый максимум частоты вращения, об/мин 2500.

Выходные токи и напряжение преобразователя частоты в отличие от стандартной сети имеют не синусоидальную форму, а пики, высшие гармоники тока и напряжения, быстрое изменение частоты и напряжения во времени. Это приводит к увеличению напряжения на изоляции двигателя, увеличиваются потери двигателя, его вибрация и шум [4]. Так как техническим условием завода-изготовителя не предусматриваются испытания стандартного асинхронного двигателя при питании его от преобразователя частоты, появляется необходимость в проведении дополнительных проверок двигателя. Международным электротехническим комитетом, в состав которого входит Российская Федерация, принят стандарт МЭК 34-17 «Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, питаемые от преобразователей частоты». Первая редакция стандарта была выпущена в 1992 году, вторая в 1998 году. В первой редакции МЭК 34-17 в целях исключения негативных воздействий на двигатель, питаемый от преобразователя частоты, были введены дополнительные проверки, которые состоят из трех групп:

• 1 группа - Общая проверка двигателя при питании от преобразователя частоты;

• 2 группа - Проверка двигателя при частоте вращения ротора выше номинальной (при питании от преобразователя частоты);

• 3 третья группа - Проверка двигателя при частоте вращения ротора ниже номинальной (при питании от преобразователя частоты).

Проверки должны производиться на заводе-изготовителе электродвигателя или поставщика преобразователей частоты по требованию заказчика.

Перечень проверок электродвигателя приведен ниже:.

Общая проверка двигателя

1 Нагрузочная способность

2 Уровень изоляции

3 Заземление

Проверка двигателя при частоте вращения выше номинальной

1 Максимальный вращательный момент двигателя

2 Конструкция подшипников