Регулируемые электроприводы

Частотный преобразователь — является основным видом автоматизированного электропривода

Регулируемый электропривод входящий в состав технологических машин и агрегатов обычно применяют в следующих случаях:
• для управления ходом технологического процесса (электроприводы экскаваторов, грузоподъемных кранов, реверсивных прокатных станов и других машин);
• при необходимости установить и точно выдержать технологический режим (электроприводы бумагоделательных машин, станов непрерывной прокатки, отделочных агрегатов текстильной промышленности и др.);
• при необходимости корректировки технологического процесса (электроприводы питателей, дозаторов и т.п.);
• для автоматического управления режимом обработки материала (электроприводы станков с ЧПУ и т.п.);
• для оптимизации технологического процесса для уменьшения затрат электроэнергии ( вентиляторов, компрессоров, электроприводов насосов).

В ходе развития рабочих машин, механизмов и применения высоких технологий, потребность в регулируемых электроприводах существенно выросла, и автоматизированный регулируемый электропривод составляет энергетическую и кибернетическую (что касается управления) основы большинства рабочих машин и агрегатов в разных технологических областях.

Автоматизированный электропривод выполняет две основные технологические функции:
1. Преобразование электрической энергии в механическую, необходимую для осуществления данного технологического процесса;
2. Управление технологическим процессом, с определенной степенью оптимизации этого процесса по ряду критериев, обеспечению максимальной производительности, точности и качеству обработки, минимальному расходу энергии и т.п. Конкретные задачи управления многообразны и определяются характером технологического процесса.

Еще одна функция частотного электропривода связана с необходимостью регулирования величин, характеризующих движение электропривода, таких как скорости, момента, координат рабочего органа. Выполнение этой задачи возможна только посредством использования регулируемого электропривода. Использование вариаторов, коробок передач, гидромуфт и др. сегодня является технически и экономически неоправданным.

Так как по своим электромеханическим возможностям электродвигатели в естественной схеме включения  в питающую сеть не могут обеспечить регулирование переменных, характеризующих движение электропривода с нужными показателями, для создания регулируемого электропривода приходится преобразовывать электрическую энергию, подводимую к двигателю или отводимую от него при помощи частотного преобразователя. В основном применяются полупроводниковые преобразователей частоты.

Регулируя переменные преобразованной электрической энергии - частоту, напряжение, форму и длительность импульсов удается получить требуемые для регулируемого привода механические и динамические характеристики. Для управления напряженим и частотой полупроводниковых преобразователей, входящих в состав регулируемого электропривода, служат внутренние контуры автоматического регулирования - это регуляторы тока, ЭДС и др. Поэтому регулируемый электропривод всегда является автоматизированным, так как содержит средства автоматического управления, из которых складываются характеристики электропривода. Внешние контуры регулирования определяют переменные, характеризующие движение электропривода: скорость и положение рабочего органа. Обычно эти контуры регулирования являются замкнутыми, т.к. содержат отрицательную обратную связь по заданной величине и соответствующий регулятор.

Возможные способы регулирования скорости асинхронных двигателей

Асинхронные регулируемые электроприводы переменного тока обычно собирают на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором с частотным управлением. В качестве источников питания асинхронных двигателей применяются полупроводниковые преобразователи частоты (ПЧ), работающие в режиме источника напряжения (ПЧН) или источника тока (ПЧТ).

В электроприводах с ограниченным диапазоном регулирования и отсутствием динамических режимов работы применяется частотно-параметрический способ, при котором регулируются частота и действующее значение выходного напряжения ПЧН в соответствии с заданной скоростью.

В электроприводах с диапазоном регулирования 100:1, к динамическим режимам которых предъявляют высокие требования, применяется частотно-токовый способ, при котором регулируются частота и действующее значение выходного тока ПЧТ в зависимости от абсолютного скольжения двигателя при заданных скорости и действующей нагрузке. В электроприводах с большим диапазоном регулирования скорости и высокими требованиями к динамическим характеристикам применяется регулирование мгновенных значений трехфазной системы питающих напряжений и токов с использованием векторного принципа регулирования.

Наиболее простыми системами частотного регулирования являются частотно-параметрические системы. Такие системы обеспечивают диапазон регулирования скорости до D = 20:1 при статической ошибке 5... 10%. Обычно это разомкнутые по скорости системы частотного регулирования, у которых требуемое семейство механических характеристик асинхронного двигателя получается посредством формирования регулировочной характеристики преобразователя частоты — отношения напряжения питания двигателя к частоте: U/f.